Ciências 9º ano
Yüklə 304,33 Kb.
|
Página 20 Densidade em misturas A densidade é uma das propriedades específicas da matéria. Ainda assim, não é possível descobrir a composição de um material somente pelo valor de sua densidade. Quando um material se dissolve em outro, obtém-se uma mistura que apresenta densidade intermediária em relação aos materiais iniciais. Assim, a densidade do álcool 70% – material utilizado para limpeza doméstica e constituído de uma mistura de 700 mL de álcool e, aproximadamente, 300 mL de água – é 0,87 g/cm3, valor intermediário entre a densidade do álcool “puro” (0,784 g/cm3) e a densidade da água “pura” (0,997 g/cm3). Fig. 1 (p. 20) Bicicletas de corrida, que eram de aço, hoje podem ser feitas de alumínio ou de fibra de carbono, materiais menos densos e mais resistentes que facilitam a corrida. Neil Lockhart/Dreamstime.com/ID/BR Isso significa que o valor da densidade, isoladamente, não indica se uma amostra contém um único material ou vários. Em alguns casos, mesmo que a amostra contenha apenas um único material, não é possível identificá-lo. Observe, na tabela da página anterior, que o gás nitrogênio e o monóxido de carbono apresentam o mesmo valor de densidade. A variação de temperatura altera o volume dos materiais. Com isso, como a massa se mantém constante, o valor de densidade dos materiais acaba se alterando. Por isso, é comum e recomendado que as tabelas de densidade indiquem a temperatura em que foi feita a medição.
O ar atmosférico seco é uma mistura de vários gases, entre eles: nitrogênio, oxigênio e outros em menor proporção. Sua densidade, medida ao nível do mar e a 25 °C, é igual a 1,2 g/L. Para que um objeto flutue no ar, seria necessário que sua densidade fosse menor do que a do ar. No fim do século XIX e início do século XX, com o desenvolvimento da aviação, surgiram as primeiras aeronaves controladas, chamadas de dirigíveis, que utilizavam gases menos densos do que o ar, como o hidrogênio (observe o valor de densidade na tabela da página anterior), para flutuar. Entretanto, em razão da inflamabilidade do gás hidrogênio e dos acidentes aéreos que aconteceram, como o do dirigível Hindenburg (em 1937), o gás hidrogênio foi substituído pelo gás hélio, que é menos denso que o ar e não é inflamável.
Balão dirigível sobrevoa o Rio de Janeiro (RJ), em 2012. Celso Pupo/Fotoarena
Durante a investigação da adulteração do leite, proposta no início desta unidade, você fez observações relacionadas à densidade das amostras? Foi possível observar o que é mencionado no texto sobre a densidade em misturas? Página 21 Prática de Ciências Construção de um densímetro Nesta atividade você vai construir um densímetro e comparar a densidade de diferentes materiais. Material • massa de modelar • 1 canudo de bebida • 1 colher de plástico • 4 copos transparentes de 250 mL ou 300 mL • 2 colheres (sopa) de sal de cozinha • óleo de cozinha • álcool de uso doméstico • água de torneira • caneta marcadora de CD ou com tinta permanente Atenção! O álcool é inflamável e deve ser manuseado apenas por seu professor. Procedimento 1. Com a massa de modelar, faça uma bolinha pequena. 2. Fixe a bolinha em uma das extremidades do canudo. Esse conjunto é o densímetro. 3. Coloque o densímetro em um copo cheio de água de torneira e, com a caneta, faça uma marca no canudo indicando o nível da água (essa marca representa a densidade da água). Fig. 1 (p. 21) Densímetro feito com massa de modelar. Sérgio Dotta Jr./ID/BR
Nos ambientes do nosso planeta, a matéria costuma se apresentar em três estados físicos: sólido, líquido e gasoso. Podemos dizer que a matéria está no estado sólido quando ela apresenta forma e volume definidos. Assim, por exemplo, uma barra de ferro terá o mesmo formato, independentemente da superfície ou do recipiente em que ela for depositada.
Veja que a forma e o volume da barra de ferro se mantêm, não importando a forma do recipiente. Ilustrações: Reinaldo Vignati/ID/BR Já a matéria no estado líquido apresenta volume definido, mas adquire o formato do recipiente. Nesse caso, por exemplo, a água líquida vai adquirir o formato do recipiente (copo, jarra, forma de gelo, etc.) em que for depositada. Fig. 2 (p. 22) A água líquida adquire o formato do recipiente que a contém. No estado gasoso, a matéria não apresenta forma nem volume definidos, ou seja, os gases podem adquirir diferentes formatos e ser comprimidos ou expandidos.
Os gases preenchem todo o espaço do recipiente que os contém. Assim como os líquidos, a matéria no estado gasoso adquire o formato do recipiente; neste caso, os balões. Ksena2009/Dreamstime.com/ID/BR Vadim Yerofeyev/Dreamstime.com/ID/BR Thomas Northcut/Photodisc/Getty Images É possível modificar o estado físico de um material mediante a alteração da temperatura ou da pressão ou, então, de ambas. Por exemplo, quando um cubo de gelo é deixado em um copo de vidro, observa-se, após algum tempo, que o gelo começa a derreter. Dizemos que houve uma mudança de fase ou mudança de estado físico, e a essa transformação chamamos de fusão. O diagrama abaixo apresenta as mudanças de fase que a matéria pode sofrer.
Reinaldo Vignati/ID/BR Sólido Líquido Gasoso Sublimação Solidificação Fusão
Vaporização (ebulição, evaporação e calefação) Condensação ou liquefação Sublimação
As temperaturas de fusão e de ebulição são propriedades específicas da matéria e estão relacionadas à natureza do material. Diferentemente das outras propriedades específicas abordadas no capítulo, essas propriedades são frequentemente utilizadas como um critério para averiguar a pureza de um material (assunto que será abordado no próximo capítulo). A temperatura de fusão (Tf) é aquela em que um material passa do estado sólido para o estado líquido. Como a temperatura em que ocorrem as mudanças de estado físico varia conforme a pressão atmosférica, estabeleceu-se como padrão de medida o nível do mar (onde a pressão atmosférica é de uma atmosfera – 1 atm). Essa temperatura, muitas vezes chamada de ponto de fusão, corresponde à mesma temperatura em que ocorre o processo inverso, ou seja, a mudança do estado líquido para o sólido (temperatura de solidificação).
Quando a temperatura de fusão é atingida, o gelo transforma-se em água líquida. Ktphotog/Dreamstime.com/ID/BR Já a temperatura de ebulição (Te) é aquela em que um material passa do estado líquido para o estado gasoso por ebulição (veja o boxe abaixo). Ela também depende da pressão atmosférica do lugar. Assim como no processo de fusão, estabeleceu-se que a temperatura de ebulição (ou ponto de ebulição) de um material é medida ao nível do mar. Ela corresponde à mesma temperatura em que ocorre o processo inverso, ou seja, a mudança do estado gasoso para o líquido (temperatura de condensação). Fig. 2 (p. 23) Processo de ebulição da água em uma chaleira. Lembre-se de que o vapor de água é incolor; assim, a fumaça que observamos na fotografia é composta por pequenas gotículas de água suspensas no ar (névoa). Rick Lord/Shutterstock.com/ID/BR
O termo “vaporização” é utilizado para descrever, de maneira genérica, a passagem da matéria do estado líquido para o estado gasoso. Essa transformação pode ocorrer de três formas distintas. Ebulição: o líquido transforma-se em gás ao atingir uma temperatura específica, chamada de temperatura de ebulição. Esse processo costuma produzir bolhas e acontece, por exemplo, quando fervemos água. Evaporação: o líquido transforma-se em gás abaixo da temperatura de ebulição. Essa passagem ocorre, em geral, na superfície do líquido. Tal fenômeno é percebido, por exemplo, pela roupa molhada que é deixada no varal e seca com o passar do tempo (foto A). Calefação: o líquido transforma-se em gás quando entra em contato com uma superfície cuja temperatura esteja acima de sua temperatura de ebulição. Quase sempre acompanhado de um chiado, esse fenômeno acontece quando derramamos uma gota de água em uma superfície metálica quente, como uma frigideira aquecida (foto B). Fig. 3 (p. 23) Exemplos de vaporização: roupas secando no varal A e uma gota de água em uma superfície muito quente B. Glória Flügel/Fotoarena Sérgio Dotta Jr./ID/BR A B
A condutibilidade elétrica é uma propriedade específica relacionada à capacidade dos materiais de conduzir corrente elétrica (eletricidade). De acordo com essa propriedade, podemos classificar os materiais em bons condutores de eletricidade – como os metais – e maus condutores de eletricidade – como a borracha, o vidro e os plásticos.
Ao realizar a manutenção das redes elétricas, o profissional especializado utiliza equipamentos de segurança feitos de materiais com pouca ou praticamente nenhuma condutibilidade elétrica. Delfim Martins/Pulsar Imagens
Você já deve ter percebido que, ao pisarmos com os pés descalços em um piso de cerâmica, temos a sensação de que esse piso parece mais frio do que um carpete ou tacos de madeira, mesmo que todos esses materiais estejam na mesma temperatura. Essa sensação é causada pela diferença de condutibilidade térmica desses materiais. Como o piso de cerâmica conduz mais calor que o carpete ou a madeira, o calor do nosso corpo é mais facilmente transmitido dos pés para o piso, provocando sensação de frio (ou de perda de calor). A condutibilidade térmica é uma propriedade específica relacionada à capacidade dos materiais de conduzir calor. Assim como a condutibilidade elétrica, podemos classificar os materiais em bons condutores térmicos – como os metais – e maus condutores térmicos – como o vidro, a madeira, o isopor e o tijolo.
O metal é bom condutor térmico. O material usado no cabo, a baquelite, é considerado mau condutor térmico. Fernando Favoretto/Criar Imagem
Com o objetivo de criar um sistema que uniformizasse as unidades de medida e os métodos de medição, foi criado o Sistema Internacional de Unidades, adotado praticamente em todos os países. O uso desse sistema é obrigatório no Brasil desde 1962. O SI definiu sete grandezas físicas fundamentais e sete unidades correspondentes a essas grandezas. Além dessas unidades, podemos encontrar unidades derivadas do Sistema Internacional. Essas unidades são obtidas por meio de expressões matemáticas de multiplicação ou divisão das unidades fundamentais. Veja na tabela abaixo alguns exemplos.
Múltiplos e submúltiplos do Sistema Internacional Para facilitar a escrita e a compreensão dos valores, o SI adotou uma série de prefixos e símbolos para representar medidas muito grandes ou muito pequenas. Esses prefixos e símbolos estão presentes em diversos produtos que utilizamos no dia a dia. Veja alguns exemplos abaixo. • Instrumentos de medição, como uma régua que apresenta divisões em centímetros (cm) e milímetros (mm). • Componentes de remédios em miligramas (mg). • Placas de trânsito, que informam a distância em quilômetros (km) ou a velocidade máxima permitida em uma via em quilômetros por hora (km/h). • Telefones celulares, cartões de memória, que têm capacidade de armazenamento de informação em megabaites (Mb) ou gigabaites (Gb). A tabela abaixo apresenta alguns exemplos de prefixos, símbolos e o fator de multiplicação.
Para saber mais Unidades amplamente difundidas, mas fora do Sistema Internacional Algumas unidades amplamente difundidas, mas que não fazem parte do Sistema Internacional, foram reconhecidas e mantidas pelo Comitê Internacional de Pesos e Medidas (CIPM) por desempenhar importante papel na medição. Assim, embora o segundo (s) seja considerado a unidade de tempo do SI, outras unidades de medida de tempo são aceitas, como o minuto (min), a hora (h) ou o dia (d). Outro exemplo de unidade bastante utilizada é a tonelada (t), que corresponde a 1000 kg e é aceita como unidade em uso pelo SI. Página 26 ATIVIDADES 1. Leia a tira abaixo e, com base na tabela de densidades da página 19, responda ao que se pede. Fig. 1 (p. 26) Calvin & Hobbes, Bill Watterson © 1986 Watterson /Dist. by Universal Uclick Q1: EU ARRANJEI UM BALÃO DE HÉLIO.
Q2: EU VOU SUBIR NESSA ESCADA E VOU DEIXAR O BALÃO ME LEVAR PARA O ALTO E AVANTE. Q3: NÃO ESTÁ ACONTECENDO NADA.
Q4: TÁ VENDO? LÁ VAI O BALÃO. VOCÊ NÃO SEGUROU ELE DIREITO. a) Por que Calvin, menino que aparece na tira, acredita que o balão o levará “para o alto e avante”? b) Por que o fenômeno que a personagem esperava não aconteceu? 2. Observe a imagem ao lado e responda: Fig. 2 (p. 26) Ilustrações: Reinaldo Vignati/ID/BR Se esse barco de madeira fosse carregado com isopor, ele afundaria mais na água ou se elevaria nela? Justifique sua resposta. Dados: dar = 0,0012 g/cm3; disopor = 0,01 g/cm3; dmadeira = 0,78 g/cm3; dágua = 1,00 g/cm3 3. Um professor de Ciências usou uma fina vareta de madeira para equilibrar dois balões cheios de ar, como mostra a imagem ao lado. Fig. 3 (p. 26) Após equilibrar os balões, o professor furou o balão à direita com uma agulha. a) Depois disso a vareta continua equilibrada? Justifique sua resposta. b) Represente com um desenho como ficou a figura após o balão ter sido estourado. 4. Leia o relato experimental abaixo e, depois, responda às questões. Para descobrir a composição de um objeto, buscou-se determinar sua densidade. Para isso, foi medida a massa do objeto, obtendo-se um valor de 19,5 g. Em seguida, o objeto foi mergulhado em 50 mL de água, e observou-se um aumento no volume de água para 52,5 mL. Ao calcular o valor da densidade do objeto e comparar o resultado com a densidade de outros materiais, foi possível sugerir que o objeto era constituído por ferro. a) Calcule a densidade do material. b) Compare o valor da densidade encontrada no item anterior com a tabela da página 19. É possível afirmar que a amostra é constituída de ferro? Justifique sua resposta. Página 27 5. Leia a tira. Fig. 1 (p. 27) Calvin & Hobbes, Bill Watterson © 1986 Watterson /Dist. by Universal Uclick Q1: EI! NEVOU NOITE PASSADA! Q2: RAPAZ! OLHA ISSO! ELES VÃO TER QUE FECHAR AS ESCOLAS! Q3: NEVE POR TODO LADO! DEVE ESTAR NA ALTURA DA CINTURA! Q4: INFELIZMENTE, ESSA É UMA MEDIDA RELATIVA. a) Explique por que a altura da cintura é uma medida relativa. b) A medida de uma régua é relativa? Justifique sua resposta. 6. A foto ao lado mostra duas placas de sinalização em estrada na cidade de Mataraca (PB). Em uma das placas, há informações sobre a distância de três cidades: Natal, Mossoró e Fortaleza. Fig. 2 (p. 27) João Prudente/Pulsar Imagens Natal 97 Km Mossoró 382 Km Fortaleza 625 Km USE O CINTO DE SEGURANÇA Com base nos valores apresentados na foto, responda às questões a seguir. a) Transforme a distância das cidades em uma unidade fundamental do Sistema Internacional. b) Explique a razão de não se utilizar a unidade fundamental do Sistema Internacional nas placas de sinalização.
Fonte de pesquisa: David R. Lide (Ed.). CRC Handbook of Chemistry and Physics. Internet version (87th edition). CRC-Press. Taylor and Francis Group. Florida: Boca Raton, 2007. 8. Na seção Para investigar você analisou propriedades de duas amostras de leite. Considerando os resultados observados na atividade, a adição de álcool no leite diminuiria, aumentaria ou não alteraria a densidade do leite? Justifique sua resposta. Dados: densidade do álcool: 0,78 g/cm3. Página 28 CAPÍTULO 2 - Substâncias e misturas Fig. 1 (p. 28) Por força de lei, os rótulos das mercadorias que consumimos devem indicar a composição do produto. Sérgio Dotta Jr./ID/BR CONTÉM GLÚTEN Água Sanitária 1L Detergentes, xampus, alimentos, medicamentos, entre outros, são identificados pelo rótulo presente na embalagem. Você já observou os rótulos de produtos que consome? Quais informações constam neles? O rótulo é um recurso de comunicação importante para o consumidor, pois nele constam informações essenciais sobre o produto, como seu nome e o da empresa que o produz, sua composição, seu prazo de validade, etc. Em caso de item alimentício, muitas vezes o consumidor é informado, com destaque, de que o produto “contém glúten”. Por que é importante a divulgação dessa informação? Neste capítulo, você vai estudar a composição dos materiais, bem como conhecer alguns métodos para separar os componentes de uma mistura.
A palavra “puro”, muito comum em jornais e propagandas, é comumente utilizada para indicar que determinado produto tem origem natural ou que não houve adição de outros materiais. Você já utilizou essa palavra em outro contexto? Na ciência, no entanto, o termo “puro” é associado a materiais constituídos por uma única substância. Podemos considerar, neste momento, que substância pura ou simplesmente substância é uma porção da matéria que apresenta um conjunto de propriedades específicas constantes e bem definidas. Por exemplo, as propriedades específicas (temperaturas de fusão e de ebulição, densidade, condutibilidade elétrica e térmica, etc.) do ouro são características dessa substância, e nenhuma outra substância terá um conjunto de propriedades idêntico ao dela.
Uma porção de grafita, composta de apenas um material, o carbono. Dimensões: 4 cm × 5 cm × 3 cm. Mark A. Schneider/Science Source/Photo Researchers/Latinstock A composição de uma substância pura não depende de sua origem ou da forma pela qual ela foi obtida. Por exemplo, a barra de ouro puro produzida no Brasil tem composição e propriedades específicas idênticas à barra de ouro puro produzida em outros países. Quando um material é formado por mais de uma substância, ele é chamado de mistura. Grande parte dos materiais encontrados na natureza ou produzidos pelo ser humano é formada por uma mistura de substâncias. O ar atmosférico, por exemplo, é uma mistura de vários gases, como o gás nitrogênio, o gás oxigênio e o gás carbônico, entre outros. Você conhece a composição dos materiais que utiliza no dia a dia? Ao analisarmos as propriedades específicas e a composição de uma mistura, verificamos que elas podem variar de acordo com sua origem ou com a forma como foi obtida. Por exemplo, a água mineral extraída de determinada fonte dificilmente terá as mesmas características da água mineral de outra fonte. Isso ocorre em razão das substâncias dissolvidas na água. Fig. 2 (p. 29) A água presente nas garrafas das fotos A e C é proveniente de fontes diferentes. Analisando-se os rótulos correspondentes dos conteúdos, nas fotos B e D, percebe-se que a composição das águas minerais é diferente. Fotografias: Sérgio Dotta Jr./ID/BR A B
ÁGUA COMPOSIÇÃO QUÍMICA (mg/L) Bicarbonato 97,51 Cálcio 16,107 Magnésio 9,076 Potássio 1,024 Sódio 0,924 Nitrato 0,70 Sulfato 0,13 Cloreto 0,11 Fluoreto0,05 Bário 0,021 Estrôncio 0,019 C D Água Mineral Composição Química (mg/L) Bário 0,134 Fluoreto 0,26 Bicarbonato 108,32 Fosfato ,051 Biometo 0,02 Magnésio 0,999 Cálcio 4,220 Potásssio 2,262 Cloreto 2,38 Sódio 38,299 Estôncio 0,046 Sulfato 7,32 Características Físico-Químicas pH a 25°C 7,28 Temperatura da água na fonte 23,8 °C Condutividade elétrica a 25°C 197 uS/cm Resíduo de evaporação a 180 °C, calculado 152,20 mg/L Para saber mais Água pura x água potável A expressão “água pura” é normalmente associada com água própria para o consumo, ou seja, água potável. Lembre-se de que a água potável possui sais dissolvidos nela e, portanto, não pode ser considerada uma substância, mas uma mistura. Quando aquecemos uma mistura de água e sais até sua ebulição e condensamos, em outro recipiente, o vapor formado, obtemos uma única substância, a água destilada.
A maior parte dos materiais que existem ao nosso redor é formada por uma mistura de substâncias. Em alguns casos, percebemos visualmente que se trata de uma mistura − como água e areia. Em outros casos, é impossível distinguir visualmente se o material é formado por uma ou mais substâncias − como a água mineral. Fig. 1 (p. 30) A mistura de água e areia é heterogênea. Podemos perceber cada componente separadamente apenas observando-a. Sérgio Dotta Jr./The Next
Um exemplo de mistura heterogênea: o granito, uma rocha composta de diferentes materiais, como os minerais quartzo, feldspato e mica. Derek Dammann/iStock/Getty Images mica
quartzo feldspato Fig. 3 (p. 30) A água mineral é composta de diversas substâncias dissolvidas, mas não somos capazes de diferenciá-las visualmente. Ela é, portanto, uma mistura homogênea. Harun Aydin/iStock/Getty Images Podemos classificar as misturas por seu aspecto visual. As misturas que têm aspecto uniforme, mesmo quando observadas ao microscópio de luz, são chamadas de misturas homogêneas. Quando é possível distinguir diferentes porções na mistura, ela recebe o nome de mistura heterogênea. Cada porção que distinguimos em uma mistura heterogênea é denominada fase. A mistura de água e areia, por exemplo, tem duas fases. Já as misturas homogêneas apresentam uma só fase. Em uma mistura podemos ter alguns materiais que se misturam e outros que não se misturam. Nem todos os componentes de uma mistura constituem uma fase. Por exemplo: uma mistura heterogênea de água, sal e óleo é formada por três materiais, mas apresenta apenas duas fases, pois a água e o sal constituem uma fase única. Também existem misturas heterogêneas que, mesmo formadas por apenas uma substância, apresentam duas fases, pois a substância se encontra em estados físicos diferentes, como um copo contendo água e gelo. Todas as misturas de gases, como o ar atmosférico, são consideradas misturas homogêneas.
O bronze é uma mistura de cobre e estanho. Misturas de metais que formam ligas são misturas homogêneas. (Bailarina vestida em repouso, de Edgar Degas; 43,6 cm de altura, 1921-1931.) Museu D'Orsay, Paris. Fotografia: Hervé Lewandowski/RMN/Other Images
Algumas misturas, quando vistas a olho nu, podem parecer homogêneas, como é o caso do leite e do sangue. Entretanto, ao observarmos essas misturas em um microscópio de luz, distinguimos diferentes porções na amostra, o que indica que se trata, na verdade, de misturas heterogêneas. Observe as imagens a seguir.
Imagem de leite visto a olho nu (à esquerda) e visto ao microscópio de luz (à direita; aumento de cerca de 100 vezes). É possível ver gotículas de gordura presentes no leite integral, o que torna a mistura heterogênea. Steve Ross/iStock/Getty Images Eye of Science/SPL/Latinstock gordura
Tubo contendo sangue coletado (à esquerda) e visto ao microscópio de luz (à direita; aumento de cerca de 200 vezes). A presença de diferentes tipos de células mostra que o sangue é uma mistura heterogênea. Rob Byron/Shutterstock.com/ID/BR Biophoto Associates/Science Photo Library/Latinstock Soluções As misturas homogêneas também são chamadas de soluções. O ato de preparar soluções, isto é, de fazer misturas homogêneas, pode ser denominado dissolução. Observe as imagens abaixo, que representam esse processo.
Corante azul em pó antes de ser adicionado à água A. Em B, solução formada após a dissolução do corante. Fotografias: Sérgio Dotta Jr./ID/BR A B
Em uma solução, a substância que foi dissolvida, como o corante da imagem, é chamada de soluto. Já a substância que dissolve outra, como a água da foto, é chamada de solvente. Roteiro Observe as misturas homogêneas e heterogêneas citadas no livro e presentes em seu dia a dia. Você conhece algum método para separar os componentes dessas misturas? Página 32 Prática de Ciências Aquecimento de substâncias e misturas Nesta atividade, você vai construir um gráfico de aquecimento de uma substância e um gráfico de aquecimento de uma mistura. Material • duas panelas ou recipientes largos para aquecimento • uma lamparina a álcool • um relógio ou cronômetro • alguns pedaços de gelo • 4 colheres (de sopa) de sal de cozinha • água destilada gelada • uma tela refratária • uma colher de madeira ou bastão de vidro • uma colher plástica • uma régua • um béquer de 250 mL ou copo de medida Procedimento 1. Em seu caderno, construa duas tabelas – uma para água destilada e outra para água salgada. Cada tabela deve ter duas colunas, uma para indicar o tempo e outra para temperatura.
2. Coloque cerca de 250 mL de água destilada gelada na panela de modo que preencha o fundo do recipiente e, em seguida, meça a temperatura (cuidado para não encostar o bulbo do termômetro no fundo do recipiente). 3. Coloque a tela refratária sobre o tripé e depois apoie a panela sobre a tela. O professor vai acender a lamparina e iniciar o aquecimento. De tempos em tempos, o professor agitará a mistura com o bastão de vidro. 4. O professor informará o valor da temperatura em intervalos de tempo de 2 em 2 minutos e medirá a temperatura até 4 minutos após a ebulição. 5. O professor vai interromper o aquecimento e descartar a água quente em uma pia. 6. As etapas 2 a 5 do procedimento serão repetidas, substituindo a água destilada gelada por uma mistura fria de água destilada e 4 colheres de sal de cozinha. INTEGRANDO IDEAS 1. Qual é a temperatura de ebulição da água destilada? 2. Construa um gráfico de temperatura × tempo para a substância e outro para a mistura. Nota-se alguma alteração quando comparamos os dois gráficos? Justifique. 3. O que é possível concluir sobre as temperaturas de fusão e de ebulição de substâncias e de misturas? 4. Com base em um gráfico de aquecimento, é possível identificar se uma amostra é uma substância ou uma mistura? Observe o gráfico ao lado e indique qual seria o caso dessa amostra. Justifique. Fig. 1 (p. 32) ID/BR
Temperatura (°C) 2970 1064 Tempo de aquecimento (minutos)
Muitas vezes, é necessário separar os componentes de misturas – por exemplo, para retirar as sementes de um suco de frutas. Há vários métodos de separação, e para escolher um é importante conhecer as propriedades de cada componente presente na mistura. Veja a seguir a descrição de alguns métodos. Decantação A decantação é indicada para separar componentes de misturas heterogêneas formadas por um líquido e um sólido que não se dissolve nele (como água e areia) ou por dois líquidos imiscíveis entre si (como água e óleo). Imiscível: que não se mistura. Fig. 1 (p. 33) Quando uma mistura de água e areia é deixada em repouso (foto A), a areia, mais densa que a água, se deposita no fundo do recipiente (foto B). Com isso, parte da água pode ser transferida para outro recipiente (foto C). Fotografias: Sérgio Dotta Jr./ID/BR A B C
O processo consiste em deixar a mistura em repouso, de forma que o componente mais denso se decante, ou seja, deposite-se na parte inferior do recipiente. Com isso, o componente menos denso pode ser transferido para outro recipiente, como mostra a imagem acima. Uma das etapas realizadas nas estações de tratamento de água é a decantação. Nessa etapa, sólidos presentes na água, como pequenos grãos de minerais, flocos de sujeira, etc., se depositam no fundo do tanque. Em seguida, a água é transferida para outro tanque, mais limpa, porém ainda imprópria para consumo. Filtração A filtração é um método bastante utilizado no cotidiano. É empregada para separar misturas heterogêneas formadas por componentes sólido e líquido ou sólido e gasoso. Nesse processo, a mistura passa por um filtro capaz de reter a parte sólida e permitir a passagem do líquido ou do gás. O preparo do café e do chá, o funcionamento do aspirador de pó e a filtragem de água são alguns exemplos de utilização do método de filtração.
Note que a parte sólida fica retida, enquanto o líquido atravessa o papel, que atua como filtro. Fotografias: Sérgio Dotta Jr./ID/BR
Você já utilizou algum tipo de peneira? Ela é usada na cozinha, por exemplo, para coar sucos, separando a parte líquida, que passa pelos furos, de outros componentes (como sementes, partes fibrosas, etc.), que ficam retidos na malha da peneira. Na construção civil, a peneira é utilizada para separar o cascalho da areia. Em ambos os casos, o método de separação é a peneiração. Fig. 1 (p. 34) A Suco de frutos sendo coado com uma peneira. Sérgio Dotta Jr./ID/BR A
Fernando Favoretto/Criar Imagem B A peneiração é indicada para separar misturas heterogêneas formadas por sólidos com tamanhos diferentes. Ela também pode ser utilizada para misturas de sólido e líquido, como água e pedras. Levigação A levigação é um método de separação utilizado comumente na mineração para separar, por exemplo, ouro e areia. A mistura é colocada em um recipiente denominado bateia, a qual é rapidamente mergulhada em água corrente, como a água de um rio, e depois retirada. Ao ser despejada, a água carrega o componente sólido menos denso (a areia), enquanto o componente mais denso (o ouro) permanece no fundo do recipiente. Fig. 3 (p. 34) Garimpeiro realizando o processo de levigação em Senador José Porfírio (PA), 2012. Anderson Barbosa/Fotoarena
Escolher arroz, feijão ou outros grãos, antes de cozinhá-los, é um método de separação de misturas conhecido como catação. Nesse processo, sólidos são separados da mistura manualmente. A catação também é empregada para separar materiais (plástico, papéis, vidro, metais, etc.) que são encaminhados à reciclagem.
Escolher o feijão antes de cozinhá-lo é uma forma de catação. Bia Fanelli/Folhapress
Você já utilizou algum dos métodos de separação mencionados nessas páginas? Descreva a situação. Página 35 Evaporação A maior parte do sal de cozinha consumido no Brasil é produzida no estado do Rio Grande do Norte. Esse sal é obtido pelo método de evaporação, em que parte da água do mar é canalizada e conduzida a tanques, nos quais evapora sob ação do sol. Após a evaporação total da água, o sal, que fica retido nos tanques, é purificado e recebe determinada quantidade de iodo antes de ser embalado. Fig. 1 (p. 35) Salina em Galinhos (RN), 2014. Ao fundo é possível ver os montes de sal. Nuno Guimarães/Frame Esse método pode ser utilizado para outras misturas homogêneas (soluções) e visa a obter sólidos a partir da evaporação do solvente. Destilação simples A destilação simples é um método de separação utilizado para misturas homogêneas (soluções) formadas, geralmente, por um líquido e um sólido com temperaturas de ebulição diferentes. Com esse método, é possível, por exemplo, separar a água de uma mistura de água e sais. O processo consiste em aquecer a mistura até a evaporação do solvente, nesse caso a água. Os vapores formados são conduzidos a um tubo denominado condensador, que é constantemente resfriado por um fluxo de água corrente. Nele, há a mudança de estado físico: o vapor de água torna-se água líquida, que é recolhida em um recipiente adequado.
Representação da aparelhagem utilizada na destilação simples. Ilustrações: Hélio Senatore/ID/BR termômetro balão manta aquecedora saída de água condensador rolha entrada de água erlenmeyer rolha
Os sais ficam retidos no balão com certa quantidade de água. Para separá-los, pode-se evaporar o solvente em uma estufa. Roteiro 1. Considerando o método de evaporação, que características um local deve apresentar para favorecer a obtenção de sal de cozinha da água do mar? 2. Algumas vezes, é preciso empregar mais de um método para separar os componentes de uma mistura. Como você poderia separar os dois componentes de uma mistura de sal e areia? Página 36 Destilação fracionada A destilação fracionada é um método de separação utilizado para misturas homogêneas formadas por dois ou mais líquidos. O processo se assemelha à destilação simples, com a diferença de que há uma coluna de fracionamento (veja a figura ao lado). Fig. 1 (p. 36) Representação da aparelhagem utilizada em uma destilação fracionada. Hélio Senatore/ID/BR termômetro coluna de fracionamento saída de água condensador rolha
entrada de água erlenmeyer manta aquecedora balão
rolha A mistura é aquecida e os vapores formados entram em contato com a coluna, que contém obstáculos. Enquanto o vapor da substância com maior temperatura de ebulição se condensa e retorna ao balão, o vapor da substância com menor temperatura de ebulição atravessa a coluna e se condensa depois, sendo recolhido em um recipiente adequado. O aquecimento pode prosseguir e, com isso, pode-se separar cada componente da mistura. Conhecendo previamente as temperaturas de ebulição de cada substância de uma mistura, sabemos, observando o termômetro, qual delas está sendo destilada.
O petróleo tornou-se extremamente importante para a economia mundial, pois, além de ser uma notável fonte de energia, grande parte das matérias-primas industriais é obtida dele. O petróleo é uma mistura de diversas substâncias cujo processo de separação ocorre nas refinarias por meio da destilação fracionada. Observe o esquema ao lado, que representa esse processo.
Esquema simplificado da destilação fracionada do petróleo e seus produtos. Paula Radi/ID/BR Cores-fantasia Representação sem proporção de tamanho. GLP
Gasolina Combustível para aviação (querosene) Óleo diesel Óleo lubrifiante Asfalto Na torre de fracionamento, o petróleo é aquecido e os vapores dos componentes que têm temperaturas de ebulição mais baixas ascendem até as regiões mais altas dessa torre, onde se condensam e são separados. Já os componentes que têm temperaturas de ebulição mais altas se condensam próximo à base da torre. Os produtos obtidos em cada altura não são substâncias puras, mas misturas de substâncias com temperaturas de ebulição próximas. Elas podem ser utilizadas para a fabricação de tintas, asfalto, combustíveis, etc. Página 37 A separação de misturas no saneamento básico O tratamento da água, a limpeza urbana e o manejo de resíduos sólidos são medidas de saúde pública que fazem parte do saneamento básico e são um direito de todo cidadão. Observe nos esquemas a seguir como esses processos ocorrem. Fig. 1 (p. 37) Esquema simplificado do processo de tratamento de água. Paula Radi/ID/BR Cores-fantasia Representação sem proporção de tamanho. A B C D
A Inicialmente, a água é captada de rios ou represas e transportadas por enormes tubulações, chamadas de adutoras, que a conduz até a estação de tratamento de água (ETA). B A água que chega na estação contém sujeiras, como galhos, folhas e lodo. Por isso, a água passa por grades que retêm esses materiais sólidos. Nessa etapa, é adicionado cloro para eliminar microrganismos presentes na água. C A água recebe o sulfato de alumínio, que se aglutina nos sólidos nela presentes, formando flocos de sujeira. Esse processo é chamado de floculação. A turbina agita a água, favorecendo a formação de flocos maiores. D A água segue para o tanque de decantação, em cujo fundo se depositam os flocos mais densos. A água da superfície segue para os filtros, formados por uma camada de carvão, areia, pedregulho e cascalho, que retiram o restante das impurezas sólidas. Depois da filtragem, a água recebe cloro e flúor e segue para os reservatórios, de onde é distribuída para a população. Fig. 2 (p. 37) Esquema simplificado do destino dos resíduos sólidos urbanos. Paula Radi/ID/BR centro de triagem indústria recicladora COLETA COMUM COLETA SELETIVA A parte reciclável do lixo pode ser recolhida por caminhões de coleta seletiva ou por catadores de materiais recicláveis. Moradores podem levar esses materiais a postos de coleta. O lixo comum recolhido vai para aterros sanitários. O que não pode ser reaproveitado vai para aterros sanitários. Os recicláveis são separados de acordo com a composição (papel, alumínio, plástico, etc.). Cada tipo de material, depois de limpo, é transformado para ser utilizado como matéria-prima. Para refletir Os catadores de materiais recicláveis são pessoas que obtêm uma fonte de renda com a seleção do lixo. Alguns desses profissionais trabalham em cooperativas ou associações, onde as condições de trabalho são melhores; outros trabalham em condições e ambientes precários, como em lixões. Segundo dados do Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada (IPEA), os catadores reciclam mais de 500 toneladas de lixo por ano. Discuta com seus colegas como a sociedade encara os catadores de materiais recicláveis. O que poderia ser feito para melhorar as condições de vida desses trabalhadores e obter o reconhecimento dessa atividade pela sociedade? Fonte de pesquisa: IPEA. Disponível em: Yüklə 304,33 Kb. Dostları ilə paylaş:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
