Relatório 5 Fenômenos físicos e fenômenos químicos

Prévia do material em texto

Universidade Estadual De Ponta Grossa
 Setor de Ciências Exatas e Naturais
 Departamento de Química
FENÔMENOS FÍSICOS E FENÔMENOS QUÍMICOS
Ponta Grossa
2015
Guilherme De San Martin Munhoz R.A 15160621
Luanna Di Mario Rocha R.A 15006821
Mayra Alves Donato: R.A 15148521
Mônica Almeida Marques: R.A 15288721
Murilo Ruan Pereira: R.A 15007121
	
FENÔMENOS FÍSICOS E FENÔMENOS QUÍMICOS 
Relatório apresentado à professora Cibeli May Arévalos Villalba para a obtenção de nota parcial na disciplina de química, no curso de Engenharia civil.
Ponta Grossa
2015
INTRODUÇÃO
 
No relatório a seguir será descrita, juntamente com seus estudos, a prática realizada no dia 03 de agosto de 2015.
A matéria existente no universo passa constantemente por várias transformações, podendo essas ser físicas ou químicas. A diferenciação entre tais fenômenos é de alta importância, quando se trata do estudo de propriedades dos materiais e no estudo de reações químicas. 
Fenômenos ou transformações
 	As transformações físicas não alteram a identidade das substâncias. As mudanças de estado são exemplos deste tipo de transformações. O ferro fundido, por exemplo, ainda é ferro. A água gelada, o gelo, é água, mas no estado sólido. Um pedaço de fio de cobre pode ser dobrado e não se transforma em outra substância, podendo até ser finamente dividido em grânulos de pó. Estes são exemplos de transformações físicas. 
	Nas transformações químicas as substâncias são destruídas e outras, novas, são formadas. A exposição de um prego de ferro ao ar livre e à chuva causa uma transformação química, pois o ferro é combinado quimicamente ao oxigênio e à água da atmosfera. Se esta exposição for longa, este desaparece e em seu lugar é encontrada uma nova substância, a ferrugem. As transformações químicas são denominadas reações químicas. As substâncias que desaparecem durante estas transformações são chamadas reagentes, e aquelas formadas são chamadas de produtos. 1
	Em geral as transformações químicas apresentam as seguintes manifestações:
- Liberação de energia (calor, luz, explosão);
- Liberação de gases (odores de um ovo podre, efervescência de antiácido);
- Mudanças de cor (fruto apodrecendo, uma grade enferrujando);
- Formação de precipitado: (aparecimento de um sólido ou turvação de uma solução líquida).
A própria vida dos animais e vegetais é resultado de uma série de reações químicas. 
Variações de energia nas transformações químicas
Os fenômenos que liberam energia são chamados de exotérmicos e os que absorvem energia são denominados endotérmicos.
De modo geral, os fenômenos químicos liberam ou absorvem mais energia que os fenômenos físicos e isso ocorre porque o fenômeno químico altera mais profundamente a essência da matéria.
Resumidamente o que ocorre numa reação química segue a seguinte idéia:
 - existe certa quantidade de energia armazenada (energia potencial) no interior das moléculas iniciais (reagentes);
- quando as moléculas inicias são quebradas (durante a reação química), essa energia é liberada; 
- mas gasta-se energia para formar as moléculas finais (produtos);
- o saldo de energia que sobra ou falta é a energia que a reação química irá liberar ou absorver para que a reação ocorra. 2
 Leis das transformações químicas 
Essas transformações já citadas seguem o parâmetro das Leis das transformações químicas:
Lei da conservação da massa: Esta lei estabelece que durante uma transformação química não é mensurável o ganho ou a perda de massa, ou seja, ao término de uma reação química, a massa total inicial dos reagentes é igual à massa total final dos produtos. A massa é conservada quaisquer que sejam as modificações químicas e/ou físicas que a matéria sofra: na natureza, nada se cria e nada se perde. Tudo se transforma (A.L. Lavoisier, 1774).
Lei da composição definida: A segunda, lei das transformações químicas é a lei da composição definida, também conhecida como lei da composição constante ou lei das proporções definidas. Esta lei descreve a mais importante propriedade de um composto, sua composição fixa: Cada componente de um composto tem sua composição em massa, definida e característica. Por exemplo, em uma amostra de cloreto de sódio, 39,44% da massa total é sódio e, 60,66% é cloro. Similarmente, a água sempre consiste em 11,19% de hidrogênio, e 88,91% de oxigênio em massa. 1
Tipos de reações químicas
Reações de síntese ou de adição: ocorrem quando duas ou mais substancias reagem, produzindo uma única substância mais complexa. Genericamente: A + B → C
 A reação de síntese é denominada: 
- Síntese total: Quando partimos apenas de substâncias simples. Ex.: C + O2  → CO2
- Síntese parcial: Quando, entre os reagentes, já houver no mínimo uma substância composta. Ex.: HCl(g) + NH3(g)  → NH4Cl(s)
Reações de análise ou decomposição: ocorrem quando uma substância se divide em duas ou mais substâncias simples. Genericamente: A → B + C
Ex.: 2 NaN3(s) → 3 N2(g) + 2 Na(s)
Certas reações de decomposição recebem nomes especiais, como:
Pirólise: decomposição ocasionada pelo calor;
Eletrólise: decomposição gerada pela eletricidade;
Fotólise: decomposição por meio da luz.
Reações de deslocamento/substituição/simples troca: ocorrem quando uma substância simples reage com uma substância composta e “desloca” desta última uma nova substância simples. Genericamente: A + XY →AX + Y ou A + XY →AY + X
Ex.: 2 Fe(s) + 6 HCl(aq) →2 FeCl 3(aq) + 3 H2(g)
Reações de dupla troca ou de dupla substituição: ocorrem quando dois compostos reagem, permutando entre si dois elementos ou radicais e dando origem a dois novos compostos. Genericamente: AB + XY →AY + XB
Ex.: NaCl + AgNO3 → AgCl + NaNO3
Geralmente, nesse tipo de reação inorgânica, forma-se um precipitado. 2 
 OBJETIVOS
	Verificar a ação de alguns fenômenos físicos e alguns fenômenos químicos, identificando-os e separando-os. Observando a manifestação de mudanças do estado físico da matéria, as interações moleculares, as ligações químicas e os tipos de reações.
MATERIAIS E REAGENTES UTILIZADOS
· Cristais de iodo, I2
· Fita de magnésio,Mg
· Dicromato de amônio, (NH4)2CrO7
· Enxofre, S
· Solução de KI 0,25%.
· Solução de Pb(NO3)2 0,25%
· CuSO4.5H2O
· Fio de níquel – cromo
· Béquer de 100 mL
· Espátula
· Pinça metálica
· Tubos de ensaio
· Vidro de relógio
· Bico de gás
· Tripé e tela de amianto
· Capela para exaustão do vapor de enxofre
· Água destilada
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
-Sublimação do iodo
Colocou-se uma pequena porção de cristais de iodo em um Béquer de 100ml, após isso cobriu-se a vidraria com um vidro de relógio e adicionou-se água até 2/3 do seu volume. Posicionou-se o conjunto sobre a tela de amianto e aqueceu-o com o bico de Bunsen até que o iodo sublimasse liberando um vapor de coloração violeta e formando alguns cristais sob o vidro de relógio, de modo que as observações finais foram feitas com a suspenção do aquecimento.
-Aquecimento do Magnésio (fita de magnésio)
Pegou-se um pedaço de fita de magnésio com uma pinça metálica e levou-o à chama até que houvesse emissão de luz e sua coloração se alterasse para branca com um aspecto de pó.
-Decomposição do Dicromato de Amônio (NH4)2 Cr2 O7
Utilizou-se de uma espátula para pegar uma pequena porção de dicromato de amônio e colocá-lo no tubo de ensaio. Aqueceu-o com o tubo inclinado até que liberasse um gás de coloração amarela, apesar de sua coloração sólida ser alaranjada, e sua cor mudasse para verde-cinza com aspecto esfarelado.
Combustão de enxofre
Aqueceu-se uma pequena porção de enxofre em um tubo de ensaio num bico de Bunsen localizado dentro da capela de exaustão até que o sólido ficasse preto e liberasse um gás de coloração amarela.
-Reação entre iodeto de Potássio (KI) e nitrato de chumbo II (Pb(NO3)2)
Pegou-se dois tubos de ensaio, um deles contendo 2ml de solução KI, eo outro contendo igual volume de Pb(NO3)2, transferindo o conteúdo de um tubo de ensaio no outro, até que a mistura apresentasse coloração amarela para em seguida aquecê-la e observar a formação de duas fases com diferentes colorações(uma transparente e a outra amarela) após a ebulição. Com a substância posta em descanso observou-se a formação de pequenos cristais no fundo do tubo de ensaio e resquícios da substância de coloração amarela em volta da vidraria na sua parte interior.
-Aquecimento de fio de Níquel-Cromo (platina)
Aqueceu-se um fio de Níquel-Cromo (platina) na chama do bico de Bunsen durante trinta segundos segurando com uma pinça metálica até que atingisse sua incandescência e emitisse uma coloração vermelha, ao ponto de que deixou-o resfriar para voltar a seu estado anterior ao aquecimento.
-Perda de água por cristalização
Aqueceu-se uma pequena quantidade de CuSO4.5H2O em um tubo de ensaio com o bico de Bunsen, até o momento em que a cor da substância se alterasse de
azul para branca demonstrando a perda de água, para depois adicionar água novamente e “hidratar” a substância que voltou a sua coloração normal.
QUESTÕES E DISCUSSÕES 
5.1 - Tabela 1. Classificação dos experimentos realizados na prática de acordo com os resultados experimentais.
	
	Observações realizadas na aula
	Fenômeno Físico (F) ou Fenômeno Químico (Q)
	Caso ocorra uma reação equacione a mesma
	Sublimação do iodo
	Ao passar para o estado gasoso, o iodo apresentou uma coloração roxa, e ao ocorrer a resublimação ele voltou a ser prata.
	F
	I2 (s) I2 (g)
	Aquecimento do magnésio
	Ao ser aquecido, ocorre a emissão de uma luz branca e a formação do 2MgO (óxido de magnésio - pó branco).
	Q
	2Mg(s) + O2 2MgO +  Luz
	Decomposição do dicromato de amônio (NH4)2Cr2O7
	Ao ser aquecido, ocorreu a liberação de H2O(g) e a formação de N(g)e de Cr2O3 (óxido de cromo - verde escuro) 
	Q
	(NH4)2Cr2O7 Cr2O3 (s) + N2 (g) + 4H2O (g) 
	Combustão do enxofre
	Ao ser aquecido, o enxofre reagiu com o oxigênio, torno-se liquido e mudou de coloração, passando do amarelo claro para um tom mais escuro, próximo do marrom
	Q
	S8 (s)+ 8O2 (g) 8SO2 (l)
	Reação entre iodeto de potássio (KI) e (Pb(NO3)2)
	Ao juntar as soluções, o resultado foi uma solução amarela, que ao ser aquecida ficou “dividida” em duas partes, uma sólida (PbI2 - amarelo) e uma líquida (2KNO3 - transparente)
	Q
	2KI(l) + Pb(NO3)2 (l) PbI2 (s) + 2KNO3 (l)
	Aquecimento de fio de níquel-cromo
	Ao ser aquecido o fio tornou-se incandescente e após um certo tempo, o metal começou a derreter.
	F
	Ni(s) + Cr(s) Ni (l) + Cr(l)
	Perda de água de cristalização
	Ao colocar o CuSO4 . 5H2O no fogo, a água presente no composto evaporou e  condensou na parte superior do tubo de ensaio. O sólido perdeu sua coloração azul, adquirindo coloração branca. Ao ser reidratado, o composto voltou a ser azul.
	F
	CuSO4 . 5H2O CuSO4 (s) + 5H2O(g)
5.2 - Sublimação do iodo: 3 e 4
O iodo (I2) sofre sublimação, pois é composto por moléculas apolares (ligação entre átomos iguais) que se ligam umas as outras através de ligações covalentes, e por esse motivo a força de interação entre as moléculas é muito fraca, gerando a interação dipolo induzido - dipolo induzido (Forças de Van der Walls). Ao ser aquecido, suas moléculas vibram e, como a força de interação entre elas é muito fraca, ocorre uma rápida separação, fazendo com que ele mude diretamente do estado sólido para o gasoso, sem passar pelo líquido.
5.3 - Aquecimento do magnésio: (reação de síntese) 5
Ao ser aquecido, o Mg(s) absorve energia do calor da chama e ao mesmo tempo reage com o oxigênio presente no ar, e através da reação de síntese (ou dição) forma o Óxido de Magnésio (MgO - pó branco), como a formação de uma ligação química é um processo que libera muita energia, ao ser aquecida a fita de magnésio fica branca pela formação do óxido e emite uma luz branca. Os “flashes” fotográficos descartáveis usam um filamento de magnésio metálico, que no momento do “click” sofre a reação de síntese, e a luz branca ofuscante se deve à energia liberada na reação.
5.4 - Decomposição do dicromato de amônio: (reação de decomposição) 6
O dicromato de amônio é um sólido de cor alaranjada, que ao ser aquecido se decompõe liberando vapor de água, gás nitrogênio e formando o óxido de crômio III um sólido verde de baixa densidade. Ao ocorrer a reação, observa-se um aumento considerável do volume do sistema, a liberação de gases e a formação de gotículas de água na parede do tubo.
5.5 - Combustão do enxofre: (reação de síntese) 7 e 8
Ao ser aquecido, o enxofre reage com o oxigênio do ar e ocorre sua combustão, que resulta na liberação do dióxido de enxofre (SO2), o qual é um gás incolor, não inflamável, tóxico e denso, que colabora na formação da chuva ácida. Por ser solúvel em água, o SO2(g) reage com a água formando o ácido sulfuroso (H2SO3(aq)) o qual, ao ser incorporado com outras moléculas presentes no ar, sofre oxidação e torna-se o ácido sulfúrico (H2SO4(aq)), que condensa com a água e depois precipita, formando a chamada chuva ácida, a qual causa danos á vegetação e os seres humanos.
5.6 - Reação entre o KI e Pb(NO3)2: (reação de dupla troca)
Ao misturar as duas substâncias ocorreu uma reação de dupla troca, e ao entrarem em contato a solução apresentou uma coloração amarela intensa, pois a reação entre o KI e o Pb(NO3)2 resulta na precipitação de um sólido amarelo brilhante. Quando a solução é aquecida observa-se a separação do iodeto de chumbo que é pouco solúvel em água e deposita-se no fundo, do nitrato de potássio, o qual por ser solúvel em água, permanece em solução.
PbI2 é um sólido amorfo, ou seja, seus cristais não estão ordenados de maneira organizada, assim o sólido não possui uma estrutura regular. Ao ser aquecido, seus cristais se organizam.
5.7 - Aquecimento do fio niquel-cromo: (reação de decomposição)
Quando aquece-se o fio de niquel-cromo ele torna-se incandescente e depois de algum tempo ele começa a se fundir e passa para o estado líquido, ocorrendo a separação do niquel e do cromo.
5.8 - Perda de água de cristalização: (reação de decomposição)
Ao aquecer-se o sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4.5H2O) toda a água presente no composto evapora e se condensa na parte superior do tubo de ensaio, e o sulfato de cobre (anidro) fica branco por ter sido desidratado. Quando o composto é reidratado, ele volta a ter a coloração azul característica.
CuSO4 . 5H2O →CuSO4 (s) + 5H2O(g)
5.9 Questões
1- Em cada caso decida se a transformação é física ou química. Justifique sua resposta.
a- Queima de uma vela. 9
É um fenômeno químico, pois a sua estrutura se altera com a ação da combustão, de modo que sua matéria adquire novas propriedades impossibilitando a reversão da ação, porém a vela acesa é um conjunto misto de fenômeno físico e químico, pois o pavio ao ser aceso é queimado diretamente pelo fogo modificando sua estrutura química, e a parafina tem dois caminhos, parte dela que se encontra muito próxima do pavio acaba sendo queimada diretamente e tem sua estrutura química modificada, já parte dela que se encontra mais afastada apenas passa do estado sólido para o líquido.
b- Filtração de água.
É um fenômeno físico, pois a estrutura molecular da água não é alterada, modificando somente a presença de alguns componentes que não fazem parte da água em sua forma pura, admitindo o processo reverso.
c- Formação de ferrugem 10
A formação de ferrugem trata-se de um fenômeno químico, onde ocorre a perda de elétrons do ferro em um processo de oxidação modificando sua estrutura e alterando sua composição, na qual o ferro em contato com água e oxigênio se deteriora aos poucos e apresenta alteração de cor.
d- Digestão de alimentos
A digestão é um processo que envolve ambos os fenômenos, porque como ela é um processo multifásico temos que a trituração dos alimentos na digestão mecânica é um fenômeno físico no qual somente a sua forma é alterada, e a ação do HCl no estômago durante adigestão química é um fenômeno químico pois sua composição química é alterada.
e- Manteiga derrete quando colocada ao sol
É um fenômeno físico, pois com o derretimento da manteiga há um aumento de temperatura que a faz passar do estado sólido para o estado líquido, alterando somente sua forma.
f- Plantas usam gás carbônico do ar para fazer açucares
É um fenômeno químico, pois por meio da respiração da planta (glicólise) e da fotossíntese a planta utiliza CO2 para formar glicose (C6H12O6), alterando assim a estrutura química do carbono para formar um novo composto.
g- A fusão de um cubo de gelo em um copo de limonada
É um fenômeno físico, pois ocorre somente a mudança de estado físico da matéria do gelo, já que ele passa do estado sólido para o líquido modificando sua forma.
2- Cite 3 evidências de fenômeno físico.
Amassar uma folha de papel
Derretimento de plástico
Fusão do tungstênio
3- Cite 3 evidências de fenômeno químico
Formação do XeF6
Formação do vidro
Decomposição do corpo humano
6. CONCLUSÃO
Com as observações feitas sobre o experimento realizado, conseguimos distinguir de forma prática a diferença entre fenômenos físicos e fenômenos químicos. Concluímos que as transformações físicas são, em geral, mais superficiais e passageiras, como sublimações; aquecimentos; evaporação, enquanto as transformações químicas são, em geral, mais profundas e muitas vezes irreversíveis, com combustão; decomposição; mistura de substâncias que reagem, mas sempre seguindo as leis de transformações químicas (Lei da conservação da massa; Lei da composição definida).11
7. REFERÊNCIAS
	1 RUSSEL, J.B.; Química Geral vol 1; pág 29-30; 2ª edição; Makron Books.
2 FELTRE, Ricardo, 1928.; Química Geral vol 1; pág 60-62, 242-244; 6ª edição – São Paulo: Moderna, 2004.
3 SANTANA, Débora de Andrade. Interações Intermoleculares. Disponível em: <https://www.passeidireto.com/arquivo/1724223/interacoe-intermoleculares>. Acesso em: 05 ago 2015.
4 BIAZATI, Luciana Brunhara. Polaridade das Moléculas. Disponível em: <https://www.passeidireto.com/arquivo/2416217/polaridade-das-moleculas>. Acesso em: 05 ago 2015.
5 CANTO, Eduardo Leite do. PERUZZO, Francisco (Tito) Miragaia.; Módulo 5 de Química. Disponível em: <http://www.portaluno.com.br/catalogo_online/imgs/arquivos/4bExemploConteudo/EnsinoMedio_quimica.pdf>. Acesso em: 12 ago 2015.
6 FOGAÇA, Jennifer. Vulcão de Dicromato de Amônio. Disponível em: <http://educador.brasilescola.com/estrategias-ensino/vulcao-dicromato-amonio.htm> . Acesso em: 12 ago 2015.
7 Dióxido de Enxofre. Disponível em: <http://www.clubedaquimica.com/index.php?option=com_content&view=article&id=60:dioxido-de-enxofre&catid=36:moleculas&Itemid=12>. Acesso em: 12 ago 2015.
8 ATKINS, Peter. JONES, Loretta.; Princípios de Química: Questionamento a vida moderna e o meio ambiente; pág 550, 3ª edição, Editora Bookman.
9 Fenômenos Físicos e Químicos. Disponível em: <http://imperialquimica.blogspot.com.br/2010/10/fenomeno-fisico-e-quimico.html>. Acesso em: 05 ago 2015.
10 Ferrugem. Disponível em: <http://quimicaensinada.blogspot.com.br/2012/04/ferrugem.html>. Acesso em: 05 ago 2015.
11 FELTRE, Ricardo, 1928.; Química Geral vol 1; pág 61; 6ª edição – São Paulo: Moderna, 2004.