2° Introdução fenomenos físicos

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Introdução
Sempre que um composto é isolado de plantas ou animais, ou é sintetizado, deve ser identificado. Propriedades físicas como densidade, e ponto de fusão são muito úteis para a verificação de sua identidade, porque envolvem procedimentos bastante precisos. Estas propriedades também podem ser utilizadas como uma indicação de pureza. Um intervalo de 4°C entre o valor experimental e o esperado da temperatura de fusão indica que a amostra é aproximadamente 96% pura. Cada 1% de impureza diminui aproximadamente o ponto de fusão de 1°C. Impurezas, além de diminuírem o ponto de fusão, fazem com que a temperatura varie durante a fusão.
Assim, se um composto A possui ponto de fusão de 86°C, mas experimentalmente observa-se que durante o aquecimento ele começa a fundir a 79°C e fica totalmente líquido a 83°C, dizemos que o composto A possui um intervalo de fusão de 79 a 83°C e é bastante impuro. Portanto, 86 – 79 = 7, ou seja, 7% de impurezas e sua pureza é de 93%.
O fato de que as contaminações diminuem os pontos de fusão possibilita a distinção entre dois compostos com o mesmo ponto de fusão. Suponha que no laboratório haja dois frascos rotulados A e B, e um terceiro sem rótulo. O sólido, nos três frascos, possui o mesmo ponto de fusão (por exemplo, 86°C). Agora, se misturarmos o composto desconhecido com A funde a exatamente 86°C enquanto a mistura do composto desconhecido com B funde no intervalo de 79 -83C. Esta é uma forte indicação de que o frasco sem rótulo contém o composto A. ¹
FENÔMENOS FÍSICOS
As transformações físicas ou fenômenos físicos não modificam a natureza do material, ou seja, suas propriedades não se alteram. Os átomos, íons ou moléculas, não são alterados; eles são apenas agitados, desarrumados, reordenados etc. É o caso, por exemplo, das mudanças de estado físico. Exemplos de fenômenos físicos: a queda de um corpo, a reflexão da luz em um espelho, a dilatação dos corpos, os pontos de fusão e ebulição, a densidade absoluta, etc. As mudanças de estado físico sofridas pelas substâncias são propriedades físicas da matéria (ponto de fusão e ebulição). A fusão do gelo e a evaporação do álcool são exemplos dessas propriedades.
CURVA DE AQUECIMENTO E RESFRIAMENTO
São curvas obtidas, em um diagrama cartesiano, o gráfico da temperatura de um corpo em função do calor trocado por ele. Este gráfico será chamado de aquecimento, se o corpo estiver recebendo energia térmica, ou curva de resfriamento, se o corpo estiver cedendo energia térmica.
Figura 1. Gráfico de aquecimento de uma substância pura. (Fonte: Educação Uol)A
A figura 1 mostra o gráfico do aquecimento de uma substância pura, em que a temperatura do ponto de fusão e ebulição são constantes.
Figura 2. Gráfico de aquecimento de misturas. (Fonte: Educação Uol)A
A figura 2 mostra gráficos de aquecimentos de misturas. No primeiro gráfico é apresentada uma mistura azeotrópica, em que tem apenas o ponto de ebulição com temperatura constante. No segundo uma mistura eutética, que tem o ponto de fusão com temperatura constante. No terceiro uma substância simples, em que nem o ponto de fusão nem o de ebulição ocorre em temperaturas constantes.
A CHAMA DO BICO DE BUNSEN
A chama produzida pelo bico de Bunsen varia em cor (amarelo-laranja à azul) e temperatura (300º C à 1600º C). Quando os orifícios de ar (oxigênio) são totalmente fechados na base do aparelho, o gás só irá se misturar-se com o ar ambiente depois que ele saiu do tubo, na parte superior. Essa mistura produz uma chama amarelo brilhante conhecida como “Chama de Segurança”, pois é mais fácil de ser visualizada e menos quente. Esta chama também é referida como chama “suja” pelo fato de deixar uma camada de carbono (fuligem) sobre o que é aquecido. A temperatura atingida é de cerca de 300º C.
O tipo de chama mais usado para aquecimento é a chama azul, também referida como chama invisível, dificilmente vista em um quarto bem iluminado, por exemplo. Esta chama atinge uma temperatura boa para aquecimento. Para produzir esta chama azulada, deve-se regular a abertura dos os orifícios de ar na base do bico de Bunsen, para que o oxigênio misture-se com o gás, tornando a queima deste mais eficiente. Observe a figura 3.
Figura 3. Chamas do Bico de Bunsen. (Fonte: Brasil Escola)B
De acordo com cada estado, temos:
1- Demonstra uma chama menos aquecida, de cor amarelo-avermelhada, que possui uma maior área;
2- Adquire uma menor área e coloração vermelha;
3- Já começa a apresentar a coloração roxa tendendo para azul, esta indica a aproximação para uma chama mais aquecida.
4- Identifica uma chama com maior energia, ou seja, mais quente, sendo ela a chama que possui menor área, por isso mantêm uma energia maior.
Objetivos
Determinar pontos de fusão usando o método gráfico da curva de resfriamento;
Fazer o gráfico de um fenômeno não linear;
Identificar compostos e determinar suas purezas usando pontos de fusão.
Procedimento Experimental
Materiais:
- Suporte universal;
- Tela de amianto;
- Tripé;
- Bico de Bunsen;
- Termômetro;
- Tubo de ensaio com parafina sólida;
- Argola de metal;
- Garra de metal;
- Béquer;
- Vidro de relógio;
- 2 cristais de iodo.
3.1) Procedimento 4.A: Curva de aquecimento da Parafina
Métodos:
Ligou- se o bico de Bunsen, regulou-se a chama até obter uma chama azul. Montou-se a aparelhagem necessária para o procedimento. Fixou-se o tubo de ensaio com a parafina e o termômetro dentro de um béquer. Colocou-se água dentro do béquer, o suficiente para que toda a parafina ficasse submersa. 
Iniciou-se o aquecimento lentamente, quando a temperatura atingiu 40°C começou-se a anotar o seu valor a cada 0,5 minutos na folha de dados (temperatura em função do tempo), até a temperatura atingir 80°C. Usou-se o termômetro para agitar levemente a massa em fusão a partir do momento que ele ficou solto (com cuidado para não quebrá-lo). Quando a temperatura chegou a aproximadamente 80°C, apagou-se a chama do bico de bunsen. Após iniciou-se o procedimento 4.B.
3.2) Procedimento 4.B: Curva de resfriamento da Parafina
Métodos:
Sem retirar o tubo com parafina de dentro do béquer anotou-se a temperatura de resfriamento da parafina a cada 0,5 minutos até atingir 40°C. Quando a temperatura chegou a 40°C parou-se de anotar.
3.3) Procedimento 4.C: Avaliação do fenômeno de sublimação
Métodos:
Colocou-se 2 cristais de Iodo no béquer, cobriu-o com o vidro de relógio, aqueceu-se o béquer brandamente sobre a tela de amianto e observou-se. 
Resultados e Discussões
Através de estudos obteve-se que a parafina (C25H52) é derivada do petróleo, e que é uma substância pura composta, pois contém dois elementos em suas moléculas, e que o seu ponto de fusão é em torno de 65,5°C a 68°C, e que nesse ponto de fusão ela é utilizada na fabricação de velas, na fabricação de pneumáticos e artefatos de borracha, na parafinação de frutas e queijos e como impermeabilizante de papéis e borrachas, lonas e frigoríficos ². Então o seu gráfico de curva de aquecimento tem que ter ponto de fusão constante. 
4.1) Procedimento 4.A
Figura 4. Gráfico da curva de aquecimento da parafina obtida no laboratório. Temperatura (°C) x Tempo (s).
Observa-se no gráfico que em alguns pontos houve um brusco aumento de temperatura, como aos 45°C e aos 65°C, não houve certa linearidade. Observa-se também que a temperatura se manteve constante aos 63°C e dos 360 aos 480 segundos, esse foi o ponto em que estava ocorrendo a fusão, a substância começou a ficar líquida aos 62°C e quando chegou aos 65°C já estava totalmente no estado líquido. Considerando que o ponto de fusão da parafina de acordo com a literatura seja de 66°C, o valor do intervalo experimental e o esperado da temperatura de fusão são de 4°C, o que indica que a amostra é 96% pura. Isso se deve ao fato da substância apresentar certas impurezas, o tubo de ensaio em que a substância estava podia estar pouco contaminado com outra substância ou até mesmo o termômetro, e como se sabe é muito difícil encontrarsubstâncias 100% puras. A parafina levou 630 segundos para ir dos 40°C aos 80°C.
4.2) Procedimento 4.B
Figura 5. Gráfico da curva de resfriamento da parafina obtida no laboratório. Temperatura (°C) x Tempo (s).
Na curva de resfriamento (figura 5), a qual se obteve no procedimento 4.B, a temperatura manteve-se constante novamente aos 63°C dos 480 aos 600 segundos, a substância começou a se solidificar aos 64 °C e aos 60°C já estava totalmente sólida. O valor do intervalo experimental e o esperado da temperatura de solidificação são de 2°C, o que indica que a amostra é 98% pura. Observa-se que o resfriamento da substância ocorre muito mais lentamente que o aquecimento. A substância levou 2400 segundos para ir dos 80°C aos 40°C, pois a substância ao ser aquecida ela esta recebendo energia através da chama do bico de bunsen, o que é favorável para o processo, já o resfriamento ocorre de forma natural, o que faz ocorrer mais lentamente.
4.3) Procedimento 4.C
Figura 6. Sublimação do iodo. (Fonte: Blog Futuro 22)C
Após colocar os dois cristais de iodo no béquer e colocá-lo sobre a tela de amianto, rapidamente observa-se a sublimação do sólido, e a formação de um gás de cor roxo, o gás fica espesso e preenche todo o béquer. Depois de um tempo, com o bico de bunsen já desligado, observa-se que uma parte do gás de iodo passou para a forma sólida, aglutinando-se nas paredes do vidro de relógio, isso ocorreu, pois a partícula gasosa do iodo não possui energia suficiente para se manter nesse estado e após a colisão com o vidro de relógio (que esta com temperatura mais baixa), a perda de energia pelo choque com o vidro (ou outras partículas da vizinhança) leva a imediata formação do estado sólido.
Conclusão
Com a realização deste trabalho experimental pode-se concluir que através de um maior conhecimento do ponto de fusão de uma substância, podemos verificar o grau de pureza dessa substância durante o processo. O gráfico é um bom método de se usar para a verificação dos pontos de fusão e solidificação. Conclui-se também que o gás formado na sublimação não é muito estável, pois em qualquer colisão ele se solidifica novamente.
Referências Bibliográficas
Apostila da disciplina CMN 10148 - Química Geral Experimental - do curso de Licenciatura em Química; CEUNES/UFES. 10.
Petrobras, soluções químicas; Parafina Industrial. Disponível em: www.br.com.br/wps/wcm/connect/d235ab004c4aa80d863fc60869efed74/ft-quim-parabrax-mole-np.pdf?MOD=AJPERES&CACHEID=d235ab004c4aa80d863fc60869efed74 Acessado dia 03.09.2011
KOTZ, C. JOHN; Química Geral e Reações Químicas; Vol. 1; Tradução da 6ª edição norte- americana; São Paulo: Cengage Learning, 2009; 12.
Site do Centro de Ciências da Educação - UFSC: www.ced.ufsc.br/men5185/trabalhos/63_lampadas/incand/index.htm Acessado em 03.09.2011
Site Educação UOL: educacao.uol.com.br/quimica/curva-de-aquecimento-identificando-substancias-pelos-tipos-de-mistura.jhtm Acessado em 03.09.2011
Site Brasil Escola: educador.brasilescola.com/estrategias-ensino/bico-bunsen-aula-pratica.htm Acessado em 03.09.2011
Site do blog Futuro 22: futuro22.blogspot.com/2010/05/como-ocorre-sublimacao.html Acessado em 03.09.2011