transformações no aquecimento de materiais v5 2013

TRANSFORMAÇÕES NO AQUECIMENTO DE

MATERIAIS

Prof. Luciane2013

Atividades já realizadas envolvendo aquecimento de materiais:

produção do sabonete

teste de chama

Transformações x propriedades x constituição

O que ocorre com os materiais ao serem aquecidos?

Depende da constituição e propriedades dos materiais?

O que ocorreu no aquecimento• Não ocorreu transformação?

• Houve mudança de fase?– Fusão? – Evaporação? Ebulição?– Sublimação?

• Houve reação química?– Decomposição?– Combustão?

• Houve perda de água de– um material higroscópico (que absorve a umidade do ar)?– cristalização (hidratação)? Por exemplo:

Na2SO4.10H2O (s) Na2SO4 (s) + 10H2O (v)

Modelos de ligação químicaModelos de ligação química

Modelo de Ligação química

Propriedades das substâncias

Modelos de ligação químicaModelos de ligação química

Modelo de Ligação química

Propriedades das substâncias

Ligação metálica

Ligação iônica Ligação covalente

Substânciametálica

Substânciaiônica

Substânciamolecular

Substânciacovalente

Transformações x propriedades x constituição

BAIXA TEMPERATURA

DE FUSÃO E EBULIÇÃO

INTERAÇÕES FRACAS

ENTRE AS PARTÍCULAS QUE CONSTITUEM O MATERIAL

SUBSTÂNCIAS MOLECULARES

EXEMPLOS: IODO, SACAROSE E PARAFINA

Discussão e Conclusão

Pag. 260 da apostila

a. Aparecimento de água no tubo contendo Cloreto de Sódio (NaC)

Obs.: na verdade, não observamos o aparecimento de água. Foram ouvidos apenas estalos. Os estalos podem ocorrer em função da evaporação rápida da água, gerando a separação dos cristais que já estavam fragmentados.

O cloreto de sódio é uma substância HIGROSCÓPICA, ou seja, absorve facilmente a umidade do ar.

Quando o cloreto de sódio é aquecido, a água que tinha sido absorvida é evaporada. O vapor de água atinge uma superfície mais fria do tubo e condensa, aparecendo gotículas de água nas paredes no tubo.

Ah! Vale lembrar que o saleiro entope facilmente em dias muito úmidos, pois a umidade entre os grãos favorece a sua aglomeração.

Estrutura da glicose

Estrutura e propriedades da sacarose

Densidade 1,57 g/cm3 (30 °C)1

Ponto de fusão160–192 °C (decompõe-se)1

Solubilidade em água 1970 g·l-1 a 20.0 °C 1

Riscos associados

Principais riscosassociados

Combustível

O aquecimento da sacarose, a temperaturas elevadas (>140°C), desencadeia um grupo complexo de reações químicas originando produtos fortemente coloridos. A

termólise (pirólise) causa a desidratação (perda de água) das moléculas de açúcar com a introdução de dupla ligação e formação de anéis anidros. Ligações duplas conjugadas

absorvem luz e produzem cor. Os anéis insaturados condensam-se formando polímeros de coloração escura,

denominados caramelos (FENNEMA,1996).O caramelo é uma mistura complexa de anidridos, com

composição diferenciada dependente de tempo, temperatura e valor de pH no qual a reação ocorre. De acordo com

Bourzutschky (2005a), aumentando-se os valores do pH, a formação da cor é mais acentuada do que com o aumento da temperatura. A formação da cor é dez vezes maior em pH 8,0

quando comparado ao pH 5,9. Além da formação dos anidridos um grande número de produtos voláteis é obtido incluindo monóxido e dióxido de carbono, ácido fórmico,

aldeídos, cetonas, acroleína e furfural (HONIG,1953).

b. Aparecimento de água no tubo contendo Sacarose (C12H22O11)

A água surge devido à reação química que ocorre com a sacarose no seu aquecimento. A sacarose possui a fórmula C12H22O11, ou seja, possui em sua composição o elemento hidrogênio (ver a figura). Quando a sacarose é aquecida, as ligações químicas são rompidas e formadas novas ligações. Neste caso, os átomos de hidrogênio se combinam com os de oxigênio para formar a água, além de outros compostos (por exemplo, CO2, CO e carvão).

Estrutura do carvão

Propriedades do sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4.5H2O)

SULFATO DE COBRE HIDRATADO OU ANIDRO NÃO SÃO SUBSTÂNCIAS MOLECULARES

CuSO4

Composto anidro

CuSO4.5H2OComposto hidratado

CuSO4

≠Cu

SULFATO DE COBRE e COBRE são SUBSTÂNCIAS DIFERENTES

SULFATO DE COBRE PENTAHIDRATADO

O sulfato de cobre pentahidratado decompõe-se antes de fundir, perdendo quatro águas de hidratação à 110°C a 200°C, graças ao rompimento das interações de entre íons e água. À 650°C o sulfato de cobre(II) decompõe-se em óxido de cobre (II) (CuO) e trióxido de enxofre (SO3). A coloração azul do sulfato de cobre pentahidratado se deve às suas águas de hidratação. Quando em contato com chama, seus cristais se desidratam e tornam-se brancos acinzentados. O sulfato de cobre na sua forma anidra apresenta-se fortemente higroscópico.

Balancear as equações

CuSO4.5H2O (s) → CuSO4.3 H2O (s) + ___ H2O (v) (40 – 80ºC)

CuSO4.3H2O (s) → CuSO4.H2O (s) + ____ H2O (v) (80 - 140ºC)

CuSO4.H2O (s) → ___CuSO4 (s) + _____H2O (v) (140 - 400ºC)

2 CuSO4 (s) → ____CuSO4.CuO (s) +____ SO3 (g) (400 - 695ºC)

CuSO4.CuO (s) → ____CuO (s) + ____ SO3 (g) (695 - 780ºC)

____ CuO (s) → Cu2O (s) + ½ O2 (g) (780 - 900ºC)

2

2

1 1

1 1

2 1

2

BRANCO

AZUL

MARROM

Estrutura Cristalina do CuSO4.5H2O

Estrutura Cristalina do CuSO4.5H2O

Cu

O

S

H2O

c. Mudança de cor do sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4.5H2O)

O sulfato de cobre pentaidratado possui água de cristalização, ou seja, entre os íons cobre e de sulfato, há também moléculas de água ocupando posições no retículo cristalino.Quando o sulfato de cobre é aquecido, há perda da água de cristalização, tornando-se sulfato de cobre anidro, cuja coloração é branca.

d. Brilho

Nem toda amostra que tem brilho é metálica. O brilho está relacionado com a reflexão da luz. Materiais cristalinos irão refletir a luz, quando o plano do cristal for regular.Por exemplo, o cristal de cloreto de sódio apresenta brilho e não é uma substância metálica.

e. Amostras com substâncias moleculares

As amostras de parafina, iodo e sacarose são formadas por substâncias moleculares, já que a parafina fundiu, o iodo sublimou e a sacarose fundiu e decompôs quando foram realizados os testes de aquecimento.

f. Modelo para a sublimação do iodo

Inicialmente, foi representado um retículo cristalino molecular para o iodo.Depois da sublimação, foi rompido o retículo cristalino molecular, ocorrendo a separação das moléculas. Observe que a ligação entre os átomos não é rompida.

g. Por quê?

Algumas amostras fundem ao passo que outras não porque as interações entre as partículas são diferentes.Quanto mais fraca a interação entre as partículas, menor a temperatura de fusão. As substâncias moleculares apresentam baixa temperatura de fusão.Além disso, algumas amostras não fundem porque, ao serem aquecidas, ocorrem reações química.