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Materias

• Termômetro

• Palha de aço

• Amido comercial seco

• Ureia comercial sólido

• CuSO4 comercial 150°C seco

• Bicarbonato de sódio comercial

• Ácido acético( vinagre comercial)

• Álcool 70 INPM

• Água oxigenada comercial

• Acetona comercial

• Cadinho de porcelana

• Béquer

• Proveta

Métodos

Cuidados: antes de começar, seguimos a orientação de usar equipamentos de segurança, pois nas reações realizadas houve liberação de calor, um dos componentes ficou responsável pelos experimentos utilizando luvas de proteção.

1° etapa

Primeiramente foi adicionado 2ml de água no béquer 1, com sulfato de cobre.

Temperatura:29,5°C.

Em seguida foi adicionado 2ml de água no béquer 2, com o amido.

Temperatura: 26,1°C.

Seguindo no béquer 3,adicionamos ureia e 2ml de água.

Temperatura:22,7°C.

E por fim no béquer 4, adicionamos fermento biológico em 4ml de H2o, junto com água oxigenada, segundos depois a substância começou a efervescer.

Temperatura: 35,2 °C

2° etapa

Com luvas em mãos, o professor Guilherme fez um experimento adicionando uma gota de álcool e acetona nas mãos,causando uma sensação térmica provocada pela evaporação das substâncias, com isso ocorreu um esfriamento na superfície das mãos.

3° etapa

Em seguida,fomos para a capela de exaustão dos gases, onde foi colocado fogo na palha de aço, esse experimento demonstrou que, ao queimar a palha de aço, ocorre uma rápida oxidação do ferro presente na palha, resultando na liberação de calor e luz.

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Exemplo de um dos experimentos realizados em aula 

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O objetivo da aula prática ocorrida no dia 4 de setembro, sobre termoquímica, foi aplicar os conceitos de estudados por meio da observação e comparação da variação de temperatura antes e depois das reações de diferentes processos químico-físicos, permitindo, assim, a mensuração da variação de energia desses processos e a identificação de quais reações são exotérmicas (ocorre a liberação de calor) e quais são endotérmicas (ocorre a absorção de calor).

Com isso, a aula prática busca compreender, de forma prática, como as interações químicas e físicas estão relacionadas às transformações energéticas, confirmando a teoria estudada em sala de aula.

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Ao realizar o experimento de termoquímica, notamos de forma clara a ligação entre as reações químicas, os fenômenos físicos e a energia trocada com o ambiente ao redor. Analisando as temperaturas no início e no fim de cada reação, conseguimos distinguir os processos que liberam calor, chamados exotérmicos, daqueles que o absorvem, conhecidos como endotérmicos. Assim, vemos o que aprendemos sobre a variação de entalpia e as transformações de energia, o que tornou o aprendizado muito mais prático. A experiência também evidenciou o quanto a experimentação é essencial para entendermos como esses fenômenos ocorrem no dia a dia, revelando que a termoquímica vai além da escola e se manifesta em diversas situações do nosso cotidiano.

Vitor Emanuel Rodrigues Silva

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A termoquímica é uma parte da química que estuda as trocas de calor, ou seja, a transferência de energia envolvida durante as reações químicas. Além disso, a termoquímica também se ocupa em entender a transferência de calor existente nos fenômenos físicos, como as transformações de estados físicos entre os estados sólido, líquido e gasoso.

Uma reação termoquímica pode ser:

Endotérmica: absorve energia na forma de calor

Exemplo: cozinhar alimentos

Exotérmica: libera energia na forma de calor.

Exemplo: a queima de combustíveis

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1° Procedimento

Em um Becker colocamos 50ml de H20 e em 4 beckeres menores colocamos: Sulfato de cobre(1°), Amido(2°), Uréia(3°) e Fermento Biológico(4°), respectivamente.

E medimos a temperatura de cada uma das substâncias, sendo elas:

H20: 24,5°c

CuSo4: 29,5°c

(C6H10O5)n: 26,1°c

CH4N2O: 22,7°c

Fermento Biológico - não tem fórmula química, pois se trata de um organismo vivo - : 35,2°c

1° Becker

Observamos uma mudança de temperatura em relação a temperatura da água, com uma diferença de 5°c. O sulfato de cobre ficou 5°c mais quente em relação a água e a dissolução de sulfato de cobre em água é um processo endotérmico, o que significa que o sal absorve calor do ambiente, resultando numa queda da temperatura da solução.

2° Becker

Ocorreu um aumento de temperatura em relação à água, com uma diferença de 1,6°c. A absorção de água pelo amido de milho a 26.1°C é o início do processo de gelatinização, onde a estrutura granular do amido começa a inchar e as ligações internas a enfraquecer, aumentando sua capacidade de absorver mais água e formar uma pasta viscosa à medida que a temperatura sobe.

O que é o processo de gelatinização?

Este processo envolve a ruptura das pontes de hidrogênio que estabilizam a estrutura cristalina do amido, levando ao inchaço e à perda da ordem granular.

A dissolução do amido em água é considerada um processo endotérmico, ou seja, que requer a absorção de energia do ambiente para ocorrer. É um processo físico em que os grânulos de amido absorvem água e incham. Para a gelatinização ocorrer, o sistema precisa receber calor do ambiente. É um aumento na entalpia do sistema, que absorve energia para que a reação aconteça.

3° Becker

Nesse experimento houve um abaixo de temperatura em relação a água, corresponde a 1,8°c. Houve um abaixo na temperatura da uréia em comparação com a água.

Isso ocorre pois o processo de dissolução é endotérmico, ou seja, ele precisa absorver calor do ambiente para ocorrer, em vez de liberar calor. A energia necessária para quebrar a estrutura cristalina da ureia e para a hidratação das moléculas de ureia pela água é maior do que a energia liberada durante o processo de dissolução, resultando num aumento da entropia (desordem) e numa queda da temperatura da solução.

4° Becker

Nesse experimento houve uma grande diferença na temperatura em comparação aos outros. Essa diferença foi de 10,7°c, e nesse experimento ao adicionarmos a água oxigenada houve a produção de espumas e isso ocorre porque as leveduras (fermento) presentes na solução contêm a enzima catalase, que acelera a decomposição do peróxido de hidrogênio (água oxigenada) em água e oxigénio gasoso (O₂), formando as bolhas que compõem a espuma. E esse experimento da reação da água oxigenada e água com o fermento é exotérmica, pois o processo de decomposição da água oxigenada, que é o principal evento que causa a "bolha" observada, liberta calor, tornando a mistura mais quente e gerando a espuma.

2° Procedimento

Processos de Oxidação da palha de aço:

•Oxidação

O ferro entra em contato com o oxigênio e a água, formando óxidos de ferro que dão uma cor avermelhada e causam a deterioração da palha de aço.

- Fatores que aceleram a oxidação:

O processo de oxidação (enferrujamento) da palha de aço ocorre mais rápido em ambientes com umidade alta.

Esse processo de oxidação, também é considerado uma reação eletroquímica e pode ser acelerado pela presença de sais em solução, pois estes funcionam como um eletrólito, aumentando a condutividade da solução e permitindo que os elétrons fluam facilmente entre as matérias envolvidas.

•Combustão

No laboratório vimos a oxidação da palha de aço pelo fogo e essa reação é chamada de Combustão.

Essa reação de combustão da palha de aço ocorreu da seguinte forma : o ferro reagiu rapidamente com o O2, liberando luz e calor, formando óxido de ferro ( FeO3).

Fe + O2 = FeO3

Essa é uma reação exotérmica, e a liberação de luz e calor que resulta num aumento de massa, pois o oxigênio se combina com o ferro incorporando-se ao produto sólido. Esse aumento de massa ocorre a queima da palha de aço acrescenta o oxigênio à sua estrutura. Como o oxigênio se liga ao ferro e permanece no produto sólido, a massa total do material aumenta após a queima.

A palha de aço (ferro) ganha uma nova "massa" do oxigênio do ar ao ser queimada, transformando-se em óxido de ferro, um composto que é mais pesado que o ferro metálico inicial.

3° Procedimento

Acetona e Álcool:

•Acetona

É mais aderente a superfície da luva, pois é um solvente forte para óleos e gorduras, tendo capacidade de dissolver esses compostos. A acetona ao entrar em contato com a superfície da luva, ela absorve e dissolve os óleos e gorduras presentes na superfície - em qualquer superfície que haja óleo e gordura -.

O ponto de ebulição da acetona é baixo (56°c ), logo, a evaporação é mais rápida e os óleos presentes na superfície que são dissolvidos vão junto a evaporação. Esse processo pode acabar deixando a superfície com um aspecto ressecado.

A acetona em contato direto com a pele pode causar desidratação.

E esse experimento é considerado um processo endotérmico, pois para passar do estado líquido para o gasoso, a acetona precisa de absorver energia, na forma de calor. E a absorção de calor é retirada do ambiente e da superfície da luva, o que causa a sensação de frio ao toque.

• Álcool 70

O álcool a 70% é menos aderente a uma superfície de luva, pois a água presente na sua composição faz com que a evaporação ocorra de forma mais lenta, mantendo a superfície úmida por mais tempo, o que por sua vez diminui a fricção e a aderência. O álcool 70 em contato direto com a pele pode remover o gordura da pele (manto hidrofílico), causando desidratação.

E esse experimento é um processo exotérmico, pois a evaporação do álcool absorve o calor do ambiente imediato para realizar a mudança de estado, resultando numa sensação de frio. Para ocorrer a evaporação , o álcool precisa de energia na forma de calor. O processo de evaporação do álcool 70 é exotérmico porque o álcool é quem "ganha" calor, retirando-o do entorno para evaporar.

- Conclusão geral do 3° procedimento:

No laboratório foi possível perceber que a superfície com acetona ficou mais aderente e criou uma camada de ressecamento, diferente da superfície com o álcool 70, onde houve aderência, mas pouca em comparação com a acetona.

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