Carbono Amorfo

Alotropia é o fenômeno pelo qual um elemento químico dá origem a duas ou mais substâncias simples  diferentes. Os elementos capazes de formar alótropos (as substâncias simples geradas) são apenas quatro na tabela periódica: o carbono, o oxigênio, o enxofre e o fósforo. O carbono é conhecido por formar o grafite e o diamante, o oxigênio o gás oxigênio e o ozônio, o enxofre as estruturas rômbica e monoclínica, já o fósforo, as variedades de branco e vermelho.

Tratando-se do elemento químico carbono, ambas suas variedades alotrópicas citadas (o grafite e o diamante) apresentam uma estrutura cristalina bem definida. A estrutura do grafite é configurada por espécies de camadas químicas, e quando se escreve se desmembra essas camadas, de modo que algumas delas vão sobrepondo-se ao papel. No caso do diamante, uma intrincada estrutura tridimensional o torna a substância mais dura encontrada na natureza.

Ainda considerando-se o elemento químico carbono, uma terceira variedade alotrópica é importante: o carbono amorfo (o carbono apresenta ainda outras variedades alotrópicas conhecidas, como o fulereno e o negro de fumo). Também denominado de carbono livre ou carbono reativo, o carbono amorfo trata-se de uma menos popular variedade alotrópica do carbono, a qual não apresenta uma estrutura cristalina caracterizável. Geralmente está na forma hidrogenada, isto é, está incorporada por átomos de hidrogênio. Denomina-se de a-C o carbono amorfo, e de a-C:H a sua forma hidrogenada.

A sua forma hidrogenada o torna útil no fabrico de películas para diversos filmes, devido à sua estrutura química apropriada.

“Os filmes de carbono amorfo (a-C) e de carbono amorfo hidrogenado (a-C:H), têm uma mistura de hibridizações do tipo sp² e sp³ e até mesmo sp¹, possuem algumas propriedades similares às do diamante, tais como, alta dureza e módulo elástico e são quimicamente inertes. Eles são produzidos como um filme fino isotropicamente desordenado com limites de grão não definidos. Por outro lado, são muito mais fáceis de produzir que o diamante e apresentam vantagens em diferentes aplicações”¹.

Utiliza-se na mineralogia a denominação de carvão ou de fuligem para o carbono amorfo, assim como para formas impuras do elemento carbono, que não se apresentam nem como grafite e nem como diamante. Formas de preparação do carbono amorfo são constantemente aperfeiçoadas. Sabendo-se que o carbono amorfo é composto por átomos de carbono de hibridização sp², contendo também uma significativa concentração de carbonos com hibridização sp³. O controle dos poros de sua estrutura permite que se obtenha estruturas com importantes características funcionais, de aplicação, por exemplo, em eletrodos diversos.

Fonte: http://www.infoescola.com/quimica/carbono-amorfo/

Vídeo Aula #154: Substâncias Simples, Compostas, Puras e Misturas

Substâncias Simples e Compostas

Uma importante classificação para as substâncias materiais (sistemas materiais) está nas substâncias puras e misturas, onde as primeiras apresentam pontos de mudança de fase constantes e as segundas variáveis. Dessa forma, ao vaporizarmos uma substância pura, o seu ponto de ebulição ocorre em uma mesma temperatura. Já, ao aquecermos uma mistura até a sua temperatura de mudança de fase, ocorre que esta mudança de estado físico se dá em uma faixa de temperatura, sempre em uma temperatura variável.

Particularmente em relação às substâncias puras, podemos ainda classificá-las como substâncias puras simples e substâncias puras compostas. É comum a denominação resumida de substâncias simples e substâncias compostas e a omissão da palavra pura.

“A molécula de água é formada por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio. Já o gás nitrogênio, que existe na atmosfera, é formado pela união de dois átomos de nitrogênio. O mesmo vale para o gás oxigênio. Dizemos então que o oxigênio é uma substância simples, já que é formado pela união de átomos quimicamente iguais. A água é uma substância composta, pois é formada pela união de átomos diferentes.”¹

No caso da imagem acima, o gás oxigênio representa uma substância simples, pois sua molécula é formada pela combinação de íons iguais (provenientes de dois átomos de oxigênio). Já a molécula de gás carbônico representa uma substância composta, pois é formada por íons diferentes, no caso um proveniente do átomo de carbono e dois provenientes do átomo de oxigênio.

Outros exemplos de substâncias simples:

• H₂: gás hidrogênio, formado por dois átomos iguais de hidrogênio.
• O₃: ozônio, formado por três átomos iguais de oxigênio.
• P₄: fósforo branco, formado por quatro átomos iguais de fósforo.
• S₈: enxofre sólido, formado por oito átomos de enxofre.

Outros exemplos de substâncias compostas:

• NaCl: cloreto de sódio, formado por um átomo de sódio e um átomo de cloro.
• Ca₂SO₄: sulfato de cálcio, formado por dois átomos de cálcio, um átomo de enxofre e quatro átomos de oxigênio.
• H₃PO₄: ácido fosfórico, formado por três átomos de hidrogênio, um átomo de fósforo e quatro átomos de oxigênio.
• NaHCO₃: bicarbonato de sódio, formado por um átomo de sódio, um átomo de hidrogênio, um átomo de carbono e três átomos de oxigênio.

Dessa forma, uma substância pura será classificada como simples quando apresentar apenas um tipo de elemento químico em sua estrutura. Já uma substância será denominada composta quando apresentar dois ou mais átomos diferentes em sua molécula.

Fonte: http://www.infoescola.com/quimica/substancias-simples-e-compostas/

Vídeo Aula #138: Introdução a Química - Substâncias Simples e Compostas

Desdobramento de Substâncias Compostas em Substâncias Simples

A Química é a ciência que estuda a matéria. Matéria é tudo aquilo que possui massa e ocupa lugar no espaço. Um corpo é uma porção limitada de matéria. Um objeto é quando esta limitação é transformada em um utensílio em benefício próprio do homem. Assim, a madeira é matéria, um tronco de árvore é considerado um corpo, e uma cadeira feita de madeira é um objeto.

Conforme sua constituição, a matéria poderá representar uma substância pura ou uma mistura. As substâncias puras, também chamadas de espécies químicas, podem ser de dois tipos: simples e compostas. Assim:

• Substância pura simples: é toda substância formada por átomos de um único elemento químico. Por exemplo: ferro (Fe), formado unicamente por átomos de ferro. Hidrogênio (H₂), formado unicamente por átomos do elemento hidrogênio. Ozônio (O₃), formado unicamente por átomos do elemento oxigênio.
• Substância pura composta: é toda substância formada por átomos de dois ou mais elementos químicos. Por exemplo: água (H₂O), formada por átomos de dois elementos: hidrogênio e oxigênio. Gás carbônico (CO₂), formado por átomos de dois elementos: carbono e oxigênio. Carbonato de cálcio (CaCO₃), formado por átomos de três elementos: cálcio, carbono e oxigênio.

Verifica-se experimentalmente que as substâncias puras compostas (espécies químicas compostas) podem se desdobrar, ou seja, sofrer decaimento ou dissociação, por meio de processos laboratoriais, e resultar em produtos com duas ou mais substâncias diferentes. Entretanto, as substâncias puras simples não podem ser desdobradas, por processos laboratoriais, em duas ou mais substâncias diferentes.

Três substâncias puras compostas, no caso a água (por meio de uma corrente elétrica), o carbonato de cálcio e o óxido de mercúrio (através do aquecimento) são desdobradas em substâncias diferentes das iniciais, conforme mostrado abaixo.

a) A água é uma substância pura composta que, por ação da corrente elétrica, se decompõe e produz as substâncias puras simples hidrogênio (H₂) e oxigênio (O₂), conforme processo equacionado a seguir:

b) O carbonato de cálcio  é uma substância pura composta que, por ação do calor, se decompõe e produz as substâncias puras compostas óxido de cálcio (CaO) e gás carbônico (CO₂), conforme processo equacionado a seguir:

c) O óxido de mercúrio é uma substância pura composta que, por ação do calor, se decompõe e produz as substâncias puras simples mercúrio (Hg) e oxigênio (O₂), conforme processo equacionado a seguir:

Esse critério pode ser empregado para a classificação de uma substância pura em simples ou composta: sua possibilidade de fragmentação.

Fonte: http://www.infoescola.com/quimica/desdobramento-de-substancias-compostas-em-substancias-simples/

Classificação de Substâncias Puras

 

A matéria, quando constituída por um conjunto de átomos ou de moléculas quimicamente iguais, recebe o nome de substância pura  ou de espécie química. Por que podemos definir como quimicamente iguais? Porque fisicamente os átomos do mesmo elemento podem ser diferentes; poderemos ter isótopos.

Desse modo, por exemplo, o hidrogênio, o ferro e a água são substâncias puras. Logo: substância pura é a espécie de matéria constituída por átomos ou moléculas quimicamente iguais, de modo a apresentarem características bem definidas.

Assim, se numa porção de matéria existirem átomos ou moléculas quimicamente diferentes não teremos uma substância pura, teremos então uma mistura.

Tanto as substâncias puras como as misturas podem receber diversas classificações, conforme determinadas características comportamentais ou sua natureza.

As misturas poderão ser classificadas conforme o seu aspecto, homogêneo ou heterogêneo, e este segundo aspecto conforme ao seu número de fases (bifásica, trifásica ou polifásica). Ou segundo o seu comportamento sob aquecimento, eutética ou azeotrópica.

As substâncias puras requerem um menor número de classificações, pois apresentam menor complexidade em relação às misturas. Por exemplo, podem ser abordadas como simples ou compostas. Assim:

● Substância pura simples: é toda substância formada por átomos de um único elemento químico.

Exemplos: cobre (Cu), formado unicamente por átomos de cobre. Hidrogênio (H₂), formado unicamente por átomos do elemento hidrogênio. Ozônio (O₃), formado unicamente por átomos do elemento oxigênio.

● Substância pura composta: é toda substância formada por átomos de dois ou mais elementos químicos.

Exemplos: água (H₂O), formada por átomos de dois elementos: hidrogênio e oxigênio. Gás carbônico (CO₂), formado por átomos de dois elementos: carbono e oxigênio. Carbonato de cálcio (CaCO₃), formado por átomos de três elementos: cálcio, carbono e oxigênio.

Dessa forma, a tabela abaixo traz algumas substâncias puras encontradas em nosso cotidiano, juntamente com a sua fórmula molecular e com a sua classificação.

SUBSTÂNCIA SIMPLES	FÓRMULA MOLECULAR	CLASSIFICAÇÃO
cloro	Cl2	simples
gás carbônico	CO2	composta
ácido nítrico	HNO3	composta
enxofre	S8	simples
sacarose	C12H22O11	composta
cobre	Cu	simples
ácido sulfúrico	H2SO4	composta
glicose	C6H12O6	composta
nitrogênio	N2	simples
hélio	He	simples
ferro	Fe	simples
bicarbonato de sódio	NaHCO3	composta

As substâncias simples pertencerão, predominantemente, aos estados físicos sólido (no caso dos metais, por exemplo) e gasoso (no caso o gás oxigênio, por exemplo). As duas únicas substâncias puras simples líquidas são o mercúrio e o bromo. O primeiro é conhecido por ser o único metal líquido, o segundo apresenta-se como um líquido extremamente volátil de coloração avermelhada.

Fonte:http://www.infoescola.com/quimica/classificacao-de-substancias-puras/