Relatório Propriedades das Substâncias

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Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – Campus Jequié
Departamento de Ciências e Tecnologias - DCT
Disciplina: Bases Químicas da Biologia 
Professor: Cleber Galvão Novaes
Alunos: Maria Gabrielle Bomfim Silva e Mauri da Cruz Neri
Propriedades das Substâncias
Relatório de aula prática apresentado à disciplina de Bases Químicas da Biologia, ministrada pelo professor Cleber Galvão, como avaliação parcial do I semestre-2018.
Jequié - Bahia
Julho - 2018
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Introdução
 A química está envolvida com as propriedades da matéria, as diferentes características da matéria, e grande parte deste texto é dedicado à investigação de propriedades. Portanto os químicos distinguem da “física” da propriedade “química”. Uma propriedade física de uma substância é uma característica que podemos observar ou medir sem mudar a identidade da substância. Por exemplo, uma propriedade física da água é a sua massa, outra, a sua temperatura, incluindo características, tais como: ponto de fusão (temperatura na qual o sólido passa a líquido), dureza, cor, densidade, estado de agregação sólido é uma forma rígida da matéria, o estado líquido é uma frma fluída da matéria que tem uma superficie bem definida e que toma a forma de recipientes qua a contém, um gás é uma forma fluida da matéria que ocupa todo o recipiente que a contém [1].
 Uma propriedade química refere-se a habilidade de uma substância de transforma-se em outra substância. Uma propriedade química do gás hidrogênio, por exemplo, é que ele que reage com o oxigênio ( ele queima em oxigenio) para produzir água. A densidade é uma propriedade específica, ou seja, cada substância pura tem uma densidade própria, que a identifica e a diferencia das outras substâncias. Ela é a relação entre a massa de um material e o volume por ele ocupado [2].
 As propriedades também são classificadas pela sua dependência do tamanho da amostra. Uma propriedade intensiva é a que independe do tamanho da amostra, por exemplo, temperatura, porque podemos pegar uma amostra de qualquer tamanho de um banho uniforme de água e medir a mesma temperatura. Uma propriedade extensiva é dependente do tamanho (extensão) da amostra. Ou seja, a uma grande amostra de água tem uma massa maior e ocupa um volume maior do que uma amostra pequena [1,3].
Portanto, outro fator importante que remete as propriedades dos elementos químicos é o tipo de interação entre as partículas (inter e intramolecular) presente em suas estruturas. Assim o tipo de ligação química (metálica, iônica ou covalente) determina o como os átomos ou moléculas estão arranjados e como será o comportamento no meio reacional [4].
Objetivo
O objetivo dessa prática é observar e determinar as propriedades das substancias.
Materiais ultilizados
Giz
Sal de cozinha
Pedaços de madeira
Açúcar
Parafina
Água
Vidros de Relógio
Placa de Petri
Tubos de ensaio
Detergente
Alumínio
Cobre
Limalhas de ferro
Mercúrio
Iodo
Areia
Grafite
Clorofórmio (CHCl3)
Álcool etílico (C2H5OH)
Procedimento 
5.1. Estudo do estado de agregação 
Separou-se os seguintes materiais: giz, sal de cozinha, madeira, açúcar, parafina, água, alumínio, cobre e mercúrio: e observou em que estado físico eles se encontram.
5.2. Teste da dureza dos sólidos 
Em vidro de relógio, colocou-se aproximadamente um grama de sal de cozinha, iodo, parafina, limalha de ferro. Após testou a dureza de cada sólido utilizando uma pinça de madeira.
5.3. Condutividade térmica 
 Com o auxílio de um bico de Bunsen testou a condutividade térmica aquecendo por 30 segundos os seguintes materiais: bastão de giz, madeira, grafite e cobre.
5.4. Mudança de estado (ponto de fusão)
Colocou-se em tubos ensaio cerca de um grama de sal de cozinha, iodo, parafina e limalha de ferro e aqueceu, por cerca de dois minutos no bico de Bunsen afim de observar se ocorre mudança de estado físico.
5.5.Solubilidade
Foi testada a solubilidade do sal de cozinha, iodo, parafina, limalha de ferro e detergente em água, logo em seguida, com álcool e clorofórmio.
5.6. Condutividade elétrica 
Com auxílio de um circuito elétrico testou-se a condutividade elétrica do sal de cozinha, açúcar (ambos no estado sólido e meio aquoso), metal, plástico, madeira, borracha e vidro.
 Resultado e discursão
5.1. Estudo do estado de agregação 
O estado físico sólido é que existe maior força de atração entre os átomos e moléculas que constituem as substâncias, ou seja, estão fortemente atraídos por suas ligações químicas. Esse fator faz com que os materiais que encontram-se nessa fase, tenham forma e volume bem definido [1].
Nesta fase, apesar de existir forte força de ligação entre os átomos, eles ainda se encontram em constante estado de vibração ao redor da sua posição média de equilíbrio, mas não sofrem o movimento de translação. Na natureza, as substâncias que estão nessa fase apresentam-se, a maioria, na forma de cristais, ou seja, os átomos que constituem essas matérias se organizam de forma regular através de uma estrutura que se repete ordenadamente em todo o material [1,2].
Enquanto, outras substâncias possuem volume definido, mas formas variáveis, pois a força de atração entre átomos é mais fraca, fato este faz com que eles tenham mais liberdade para se locomover e vibrar dentro da substância. Em razão da força de coesão ser menos intensa, os átomos das substâncias que se encontram nessa fase podem sofrer pequenos movimentos de translação no interior do líquido, exemplos disso é água e mercúrio [4].
O giz, sal de cozinha, madeira, açúcar, parafina, alumínio, cobre e ferro é sólido, enquanto para a água e mercúrio o estado físico observado foi líquido. (Veja na tabela 1)
Tabela 1 - Estudo do estado de agregação
	Giz
	Sólido
	Sal de cozinha
	Sólido
	Madeira
	Sólido
	Açúcar
	Sólido
	Parafina
	Sólido
	Água
	Líquido
	Alumínio
	Sólido
	Cobre
	Sólido
	Ferro
	Sólido
	Mercúrio
	Líquido
5.2. Teste da dureza dos sólidos 
Dureza, no âmbito de ciência dos materiais, é a uma das características de elementos sólidos e está intimamente vinculado com a ligação dos átomos. A grosso modo, a dureza pode ser entendida como a facilidade que um material tenha de riscar ou penetrar em outro. A explicação para este ensaio experimental está relacionada a estrutura e ligação química, como os átomos, íons ou moléculas estão organizados [1,3].
Os sólidos moleculares constituem de moléculas mantidas unidas por forças intermoleculares fracas, o iodo em temperatura ambiente é sólido e apresenta cristais negros de cor semelhante ao violeta com brilho metálico. O iodo é diatômico, ou seja a molécula é formada por uma ligação covalente em que dois átomos de iodo compartilham um par de elétrons, e apresenta baixo ponto de fusão [2]. 
	A parafina é um derivado do petróleo, ela é um hidrocarboneto (contém apenas Carbono e Hidrogênio) saturados, ou seja, apenas ligações simples entre os elementos. Explicando de acordo com o arranjo dos átomos, pode-se dizer que nos alcanos, todos os átomos de carbono se encontra na sua forma sp3, fazendo quatro ligações de mesmo tamanho em um formato espacial de um tetraedro. A temperatura ambiente ela se encontra no estado sólido, passando para o estado líquido a partir de 37°C, sendo de baixa reatividade e extremamente apolar [4].
 O cloreto de sódio pertence à função inorgânica dos sais e é composto pela associação do cátion sódio (Na+) e o ânion cloreto (Cl-), por meio de uma ligação iônica. Como os dois elementos químicos que formam o cloreto de sódio apresentam, respectivamente, alta eletropositividade e alta eletronegatividade, entre eles ocorre uma ligação iônica (estabelecida entre átomos com a tendência de perder e de ganhar elétrons). A estrutura química do cloreto de sódio é composta por um único ânion cloreto, que interage com seis cátions sódio. Devido à alta eletronegatividade, a forçade atração entre os elementos desse composto são muito grande, dessa forma a ligação é polarizada [3,4]
A areia é um conjunto de partículas de rochas degradadas, um material de origem mineral finamente dividido em grânulos ou granito, composta basicamente de dióxido de silício. Assim, essa ligação covalente é base para esses sólidos reticulares que são duros, rígidos e tem pontos de fusão e ebulição altos [1,3]
A cor que as areias apresentam relaciona-se muito com a sua composição mineralógica. Assim, as areias siliciosas são brancas, quando puras, assim como, as areias calcárias. As areias basálticas são negras, bem como as que são ricas em matéria orgânica ou em compostos de magnésio. Os compostos de ferro conferem às areias coloração amarelada ou esverdeada. As areias fundamentalmente constituídas por grãos de quartzo, devido à dureza apresentada por este mineral, riscam o vidro e o aço. São inatacáveis pelos ácidos e são praticamente insolúveis na água [2].
Limalha de ferro reduzido, É um metal maleável, tenaz, de coloração cinza prateado apresentando propriedades magnéticas; é ferromagnético a temperatura ambiente, são quebradiços porque está reduzido, porém se fosse em grânulos dificilmente seriam quebrados, pois as características da ligação covalente são dureza e alto ponto de fusão, entre outras, assim os elementos químicos estão ligados entre si por forças intermoleculares fortes, o que dificulta a quebra do grânulo [2].
Durante a análise dos materiais constatou-se que: o Iodo é quebradiço quando se aplica uma força sobre um grânulo, a parafina é facilmente deformada, sal de cozinha quebra-se rápido a depender do tamanho do cristal, areia não se quebra facilmente e limalha de ferro é quebradiço, devido seu estado reduzido. 
5.3 Condutibilidade térmica
 O giz, não conduz calor, pois a ligação iônica que é presente neste composto, este feito de carbonato de cálcio (CaCO3), a força de atração entre átomos, íons ou moléculas é muito alta, com isso não existe elétrons mais externos que esteja livre para conduzir calor, portanto essa característica é que impede do giz não ser um bom condutor térmico [3].
No grafite, os átomos de carbono formam anéis hexagonais contidos num mesmo espaço plano, formando lâminas que se mantêm juntas por forças de atração mútua. Essas lâminas se sobrepõem umas às outras, permitindo uma espécie de deslizamento ou deslocamento dos planos. Isso explica por que o grafite possui pouca dureza, pois essa propriedade facilita o desgaste do sólido. Em virtude dessa propriedade, o grafite é usado como lubrificante em engrenagens e rolamentos [1,4].
Nos anéis hexagonais existem duplas ligações, ou ligações pi (π), conjugadas, que permitem a migração dos elétrons. Além disso, os carbonos assumem uma hibridização sp2 (plana), formando, como já dito, folhas superpostas como "colmeias", isto é, que estão paralelas; e ligações em planos diferentes, que são mais fracas permitindo a movimentação de elétrons entre os planos, ou seja, ocorre a transferência de calor [1,4].
A madeira queima-se quando inserida sob uma chama, porém ela é um mau condutor, pois, os elétrons mais externos de seus átomos estão firmemente ligados, assim, a madeira não consegue conduzir calor [1]
O que determina se um material será bom ou mau condutor térmico são as ligações em sua estrutura atômica ou molecular. Assim, os metais são excelentes condutores de calor devido ao fato de possuírem os elétrons mais externos "fracamente" ligados, tornando-se livres para transportar energia por meio de colisões através do metal, que foi o caso do cobre, observado durante o experimento [1,2]
 Observou-se que o giz não conduz condutibilidade térmica, enquanto a madeira queima-se indicando sua capacidade em conduzir é pouca. O grafite conduz pouco calor (energia), e o cobre foi o único que apresentou ser o melhor condutor térmico entre os materiais testados.
5.4. Mudança de estado (ponto de fusão)
 Os sólidos moleculares apresentam pontos de fusão e pontos de ebulição relativamente baixos, porque as ligações intermoleculares que unem as suas moléculas são relativamente frágeis, quebrando-se com alguma facilidade. Alguns deles podem mesmo sublimar, por aquecimento, isto é, podem passar diretamente do estado sólido para o estado gasoso, como é o caso do iodo.
O iodo é perceptivelmente volátil e sublima, isto é, passa diretamente para o estado gasoso. Para obtê-lo no estado líquido, é preciso aquecê-lo lentamente. Sendo que seu ponto de fusão e ebulição em grau Celsius é 113,8 e 183, respectivamente. Os vapores do iodo são irritantes, podem estragar equipamentos de laboratório, como balanças analíticas e são rapidamente absorvidas pela pele. Por isso que é necessário o uso de equipamentos individuais (óculos, luvas, máscaras) [2,3]. 
O cloreto de sódio (sal de cozinha) é um composto iônico cristalino, pois os ânions Cl- se ligam aos cátions Na+ para formar o arranjo cristalino de Cloreto de Sódio. Sais em geral são substâncias que em solução aquosa sofrem dissociação e apresentam ponto de fusão e ponto de ebulição elevados. A estrutura cristalina explica tudo: as moléculas estão tão fortemente ligadas que é preciso um intenso aquecimento para quebrar o arranjo do retículo cristalino, portanto, o ponto de ebulição se eleva [2].
A parafina apresenta baixo ponto de fusão baixo, pois as suas ligações com apenas carbono e hidrogênios, assim a facilidade para quebrar uma ligação, devido a força intermolecular ser bastante fraca, consequentemente para fundir esse material a temperatura é entre 56º C à 65º C, baixa temperatura.
 Durante a prática experimental percebeu-se que o sal de cozinha e areia quando aquecido não apresentou nenhuma alteração na sua aparência física, enquanto a parafina quando aquecida mudou-se de estado para líquido, e o iodo sólido quando aquecido transforma-se em gás iodo (coloração roxa).
5.5 Solubilidade de alguns materiais
O iodo é pouco solúvel em agua, mas na forma de solução aquosa de coloração marrom. Ele dissolve-se melhor em solventes orgânicos, que se forem polares como a água, formarão soluções também marrons. Mas se forem solventes apolares, a solução formada será violeta. A cinética rápida da dissolução do iodo em etanol, sendo este um solvente orgânico, facilita a quebra da ligação do iodo, tornando-a uma solução de coloração roxa. Já no clorofórmio, o iodo apresenta alta solubilidade pelo fato de ambas substancias apolares a solução ficou homogênea e apresentou uma coloração roxa, e a coloração roxa é característica do iodo quando este é dissolvido em uma solução com pouca polaridade (nesse caso o clorofórmio) [1,3].
O cloreto de sódio apresenta alta solubilidade em água, pois as duas substâncias são polares, pois substancias polares só dissolve polares. Enquanto em etanol, o NaCl, dissolve se pouco por que a interação das moléculas do cloreto de sódio são poucas devido o etanol apresentar em parte de sua molécula ligações polares. Já em clorofórmio, o NaCl não solubiliza pois a molécula do solvente orgânico é apolar, então isso impede a solubilização.
A parafina e areia não apresentou solubilidade na água, etanol, e clorofórmio, devido a parafina ser um hidrocarboneto e não correlaciona-se facilmente com outras substâncias, e a areia sendo um material derivado de rochas, sua dissolução é bastante dificultada devido sua elementos.
O detergente apresenta parte da sua molécula polar e outra parte apolar, por este fato quando dissolvido em água apresentou-se ser bastante solúvel, devido a interação da parte polar com a molécula de água ser bastante efetivas, enquanto no etanol que apresenta as mesmas características do detergente quanto apresenta parte da molécula polar e apolar, assim a solubilização do detergente é menor pois as moléculas podem interagir tanto com o lado polar quanto com a parte apolar. Já no clorofórmio, o detergente formou-se um precipitado branco, pois como no detergente contémmoléculas de lipídeos, o clorofórmio precipita essa gordura, pois este solvente orgânico é utilizado para descoberta de DNA. Portanto, o detergente dissolveu-se completamente. (Veja a tabela 2)
Tabela 2 - Solubilidade de alguns materiais
	
	Água
	Álcool
	Clorofórmio
	Sal de cozinha
	Bastante solúvel
	Pouco solúvel
	Não é solúvel
	Iodo
	Pouco solúvel
	Bastante solúvel
	Dissolve-se facilmente
	Parafina
	Não é solúvel
	Não é solúvel
	Não é solúvel
	Areia
	Não é solúvel
	Não é solúvel
	Não é solúvel
	Detergente
	Bastante solúvel
	Boa solubilidade
	Formou-se precipitado branco
5.6 – Condutibilidade elétrica
Nessa parte experimental foi observado que o cloreto de sódio e sacarose (ambos sólidos), plástico, madeira, borracha e vidro não apresentaram condutibilidade elétrica.
Já a solução aquosa de cloreto de sódio, percebeu-se uma boa condução de eletricidade (acendeu a luz), em contrapartida a solução aquosa de sacarose conduz pouca energia. Agora o metal foi o material que produziu maior intensidade de luz, indicando que o mesmo é excelente condutor elétrico.
Alguns materiais descritos anteriormente não apresentaram condutibilidade térmica, pois encontra-se na sua forma neutra (soma de cargas é igual a 0) ou possuem ligações iônicas, como os elétrons mais externos estão fortemente unidos entre si, então como a molécula é neutra e não há elétrons livres pra condução elétrica, devido a este fator que esses materiais funciona como isolantes térmicos [1].
	A solução aquosa de cloreto de sódio, percebeu-se uma boa condução de eletricidade (acendeu a luz), pois NaCl, se dissocia em íons Na+ e Cl˗, assim essa separação de cargas, os elétrons estão livre para conduzir eletricidade. Em contrapartida a solução aquosa de sacarose apresentou pouca condução de energia devido a ionização da sacarose não ser eficaz, pois a mesma prefere permanecer na sua forma molecular e não iônica. O cobre é o material que apresentou à melhor e maior condutibilidade elétrica, pois ele é um metal, com isso apresenta melhor e maior condutibilidade elétrica [1, 4].
Conclusão
Os objetivos da prática foram alcançados: conseguiu- se observar e determinar as propriedades das substancias nas quais se caracterizam e identificam, que nesse caso foram as ligações, estado, dureza, ponto de fusão, solubilidade e condutividade. Conclui-se que há várias formas de se determinar as propriedades de uma substancia, e na prática vimos que os experimentos foram realizados com sucesso.
Referências Bibliográficas 
[1] - LEE, J.D. Química Inorgânica Não Tão Concisa. São Paulo: Blücher, 5.ed. 2000.
[2] - ATKINS, P; SHRIVER, F. Química Inorgânica. Porto Alegre: Bookman, 4.ed. 2008. 
[3] - ATKINS,Piter; LORETTA,Jones. Princípios de Química, questionando a vida moderna e o meio ambiente: trad:Ignez Caracelle [et.al], Porto Alegre, Bookman, 2001.
[4] - BROWN, Theodore; LEMAY, H. Eugene; BURSTEN, Bruce E. Química: a ciência central. 9 ed. Prentice-Hall, São Paulo, 2005.