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março 15, 2021

ECOLOGIA

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Ecologia  é a parte da Ciência que estuda as relações dos seres vivos entre si e com o meio ambiente onde vivem.


O termo Ecologia foi utilizado a primeira vez na obra Morfologia geral dos organismos em 1866 pelo biólogo alemão Ernest Haeckel. Esse termo se originou a partir de duas palavras gregas:
Oikós que denota casa e Logos com significado de estudo. Assim, a ecologia estuda o local em que os seres vivos habitam.


A ecologia pode ser dividida em duas partes: a autoecologia e a sinecologia. A autoecologia possui como interesse de estudo o indivíduo ou mesmo uma espécie analisando seu desenvolvimento em determinado meio. Já a sinecologia tem uma abordagem mais ampla investigando comunidades associadas a um determinado meio e suas interações.


Quanto a seu arranjo hierárquico, a ecologia apresenta os seguintes níveis de organização: organismo, população, comunidade, ecossistemas e biosfera.


Organismo: indivíduo de uma determinada espécie.


População: conjunto de indivíduos da mesma espécie com potencial reprodutivo, vivendo em uma mesma área e num dado intervalo de tempo.


Comunidade: conjunto de populações de diferentes espécies que vivem ao mesmo tempo numa mesma região, interagindo entre si.


Ecossistema: conjunto formado por fatores bióticos (seres vivos de uma comunidade), sua interação entre si e com os fatores abióticos (sem vida) desse local, proporcionando um equilíbrio no fluxo de matéria e energia nesse ambiente.


Biosfera: conjunto de todos os ecossistemas. Compreende a faixa do planeta onde a vida pode se desenvolver.



 Outros dois conceitos básicos da ecologia são o hábitat e o nicho ecológico.


Habitat: local onde os indivíduos de uma população vivem dentro do ecossistema.


Nicho Ecológico: modo de vida desempenhado por cada espécie dentro do ecossistema.

 


O estudo da Ecologia é importante, pois nos permite entender como os seres vivos interagem entre si e com o ambiente, com isso podemos compreender os fatores que interferem no crescimento das populações. Causando, portanto, uma análise mais racional da utilização dos recursos naturais visando a sustentabilidade e o controle da poluição.

 

Mapa Mental: Ecologia



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Publicado por: Michele S. G. Marchão




setembro 24, 2020

MODELOS ATÔMICOS

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A ciência constrói seu conhecimento através da elaboração de modelos e leis. Esses são processos que visam interpretar o mundo, mas não se constituem na observação plena da realidade.  Neste sentido, a ciência está evoluindo constantemente e os conhecimentos por ela produzidos são testados quanto a sua aplicabilidade. Sob este viés, os modelos teóricos podem resolver certos problemas e ainda assim, apresentar limitações na explicação de alguns fenômenos, exigindo a elaboração de novas teorias para atender a essas outras demandas. Todavia, a criação de novos modelos científicos, não necessariamente vão invalidar o uso dos modelos anteriores. Apesar de suas limitações podem possuir aplicações relevante na resolução de problemas, além sua contribuição na construção do conhecimento.

 

 Dado o exposto, tem-se os modelos conceituais (nível microscópico) objetivando a compreensão de fenômenos reais e práticos (nível macroscópico). Com base nestas ideias, para compreender os modelos atômicos, é necessário entender o átomo como uma elaboração humana, a qual tenta explicar a constituição da matéria.  Desse modo, não houve uma descoberta do átomo, mas uma elaboração teórica sobre sua existência. Assim, a medida que o conhecimento sobre os átomos muda ocorre também alterações nos modelos, mas não na realidade. 

 


A seguir serão apresentados alguns desses modelos atômicos:

 

MODELO ATÔMICO DE DALTON

 

Este modelo atômico foi proposto por John Dalton no ano de 1808. Foi formulado com base na realização de experimentos, os quais permitiram quantificar as substâncias das reações químicas antes e após sua realização. Segundo Dalton, a matéria é constituída por átomos que são partículas maciças, indivisíveis e indestrutíveis. Os átomos de um elemento químico possuem a mesma massa e propriedades. Já os átomos de elementos diferentes têm propriedades e massas diferentes. Ele explicou que a combinação entre os diferentes átomos formava diversas substâncias e que esses arranjos atômicos obedeciam a uma proporção de números inteiros. Ele percebeu que nas reações químicas não havia criação ou destruição de matéria, mas um rearranjo de átomos. Este modelo ficou conhecido como “Bola de Bilhar” por apresentar o átomo como uma esfera maciça e indivisível.

 


MODELO Atômico DE Thomson

 

No final do século XIX, o físico britânico, Thomson desenvolvia diversos experimentos sobre a condução de eletricidade por gases utilizando tubos de raios catódicos. Seus experimentos com esses raios o levaram a concluir que se tratava de um feixe de partículas carregadas negativamente, vindas do metal do eletrodo, as quais possuíam massa inferior a qualquer átomo conhecido. Ele também descobriu que os raios catódicos sofriam desvios em presença de um campo magnético. Estas descobertas lhe deram o Prêmio Nobel de Física em 1906. Thomson reconheceu que o átomo poderia ser dividido. Demostrou a presença de partículas subatômicas com cargas negativas (posteriormente denominadas de elétrons) as quais estariam incrustradas em uma massa positiva dentro do átomo. O modelo ficou conhecido como “Pudim de Passas” uma referência a um bolo da época semelhante ao panetone. Segundo essa analogia as passas representariam os elétrons e o restante do bolo sua massa positiva.

 


Modelo Atômico de Rutherford

 

No ano de 1911, Rutherford, um físico neozelandês que havia realizado pesquisas no campo da radioatividade sob orientação de Thomson, propôs um novo modelo atômico. Um dos seus experimentos mais importantes na definição desse modelo consistiu em bombardear uma fina lâmina de ouro com partículas alfa que já se sabia a época ter carga positiva. Este trabalho visava analisar a trajetória das partículas alfa ao encontrarem a lâmina de ouro como obstáculo. Nesse experimento, ele notou que a maior parte das partículas alfa atravessaram a folha de ouro sem se desviarem. Sendo um número pequeno de partículas que sofreram desvios e reflexões.  Sua explicação para os fenômenos foram de que as partículas não desviadas passaram pelos espaços vazios entre os núcleos. As partículas desviadas deveriam ter se aproximado do núcleo com carga positiva e foram desviadas pelas forças elétricas de repulsão. Já as partículas refletidas de volta, foram de encontro ao núcleo sendo repelidas. Assim, Rutherford definiu a estrutura do átomo com um pequeno núcleo contendo as cargas positivas (prótons) e uma grande região com espaços vazios aonde e circulavam os elétrons com cargas negativas.

 


 

  Modelo Atômico de Bohr


O Modelo atômico de Rutherford possuía uma falha, pois ao colocar os elétrons girando em torno do núcleo, com o tempo, eles perderiam energia caindo no seu centro. Assim, em 1913, o físico dinamarquês Bohr estabeleceu uma teoria sobre o movimento dos elétrons. De acordo com essa teoria os elétrons giram ao redor do núcleo em órbitas determinadas. O elétron ao receber determinadas quantidades de energia, salta para uma órbita mais afastada do núcleo. Quando perde essa energia retorna à sua órbita usual. Além disso, elétrons giram tão rápido que parentam ocupar todo o espaço vazio ao redor do pequeno núcleo.




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Publicado por: Michele S. G. Marchão


julho 26, 2020

PLÁSTICO, UM VILÃO?

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Pense em quantos objetos de plástico você utiliza em seu cotidiano. Eles facilitam sua vida, não é? O fato é que esses materiais, se descartados de forma incorreta, causam impactos ambientais.



No mundo moderno, grande parte das pessoas procura a praticidade. Neste contexto, os plásticos assumem uma posição de destaque, pois são leves, resistentes e flexíveis. Eles são utilizados nos setores de automobilismo, aviação, construção civil, medicina, informática, telecomunicações, bem como na produção de eletrodomésticos, móveis e embalagens.

 Contudo, quando se pensa nesse tipo de material, logo nos vem à mente os impactos ambientais causados pelo seu uso. Será que o plástico é o grande vilão de nosso século ou o problema está no destino dado a ele?

 Para podermos julgar melhor essa questão é importante conhecermos um pouco mais este tipo de material.

 A palavra “plástico” é originária do grego e quer dizer “adequado à moldagem”. São polímeros que, em algum momento de sua fabricação, puderam ser moldados. O plástico não é um material único, mas consiste em diferentes resinas com propriedades e aplicações diversas. A produção desses materiais plásticos envolve reações químicas chamadas de polimerização, nas quais moléculas são unidas formando longas cadeias.

 


A principal matéria-prima para fabricação dos plásticos é o petróleo, uma fonte de energia não renovável. É interessante destacar que os plásticos podem ser utilizados como combustíveis, desde que sejam tomados os devidos cuidados com a liberação de gases tóxicos em seu processo de queima. 

 Sua baixa reatividade confere ao plástico a propriedade de não se degradar facilmente, o que torna seu uso atrativo e seu descarte problemático. No entanto, a maioria dos plásticos é reciclável e essa atividade, além de resultar em renda, evita impactos ambientais que esse tipo de material causaria.

 Atualmente, é grande a pesquisa na área de produção de polímeros biodegradáveis. Na capital do país, o Laboratório de Pesquisa em Físico-Química de Polímeros da Universidade de Brasília (UnB) conduz, sob a coordenação da doutora Maria José Sales, pesquisas para a produção de plásticos biodegradáveis através da adição de materiais orgânicos como o amido e alguns tipos de óleos.




É inegável a importância dos plásticos na realidade atual, mas também é fato que seu descarte tem sido feito de forma incorreta. A redução no uso desse material é de grande importância para a preservação ambiental e pequenas mudanças em nosso cotidiano podem fazer a diferença. Adquirir somente objetos plásticos que de fato vamos utilizar, diminuir o uso de utensílios descartáveis e separar os resíduos plásticos dos orgânicos para facilitar o trabalho de reciclagem são exemplos de ações simples que todos podemos realizar e que reduzem o impacto ambiental causado pela utilização dos plásticos.




Publicado por: Michele S. G. Marchão

 


julho 18, 2020

TRANSFORMAÇÕES DA MATÉRIA

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Fenômenos Físicos e Químicos


A todo momento presenciamos em nosso cotidiano modificações nos materiais, seja um sorvete que derrete ou um vaga-lume que brilha. O mundo à nossa volta é um laboratório a céu aberto, sempre nos surpreendendo em suas constantes transformações. Essas mudanças pelas quais a matéria passa são chamadas de fenômenos.



Para analisar se ocorreu ou não um fenômeno, é preciso escolher o sistema que será estudado. Após indicar os materiais da investigação, são delimitados dois momentos desse processo: o estado inicial e o estado final. Logo, a evidência de que ocorreu um fenômeno está na mudança do sistema entre seus estados final e inicial.


 Essas transformações podem ser físicas ou químicas.


Fenômenos físicos: são aquele em que a composição da matéria não se altera, ou seja, as substâncias que constituem o material não se modificam durante o processo.


Fenômenos químicos: são aquele em que há alteração na composição da matéria, ou seja, durante a transformação ocorre a formação de novas substâncias.

 


A seguir são apresentados alguns exemplos desses fenômenos.


Um fenômeno químico pode ser chamado de transformação química ou reação química. Para caracterizar a presença de uma reação química é preciso que a transformação produza uma ou mais substâncias novas durante seu processo.

 

Um modo de identificar a presença de transformação química é observar se o sistema apresenta alguma dessas manifestações:


Liberação de um gás (exemplo: comprimido efervescente na água).


Mudança de cor (exemplo: água sanitária no tecido colorido).


Formação de um sólido (exemplo: água de cal + gás carbônico).


Liberação de energia (exemplo: queima da vela).


OBS.: algumas reações químicas não apresentam evidências visuais, sendo necessária uma análise mais técnica de suas propriedades. 



Equações Químicas


Conforme já estudamos, as fórmulas químicas são uma maneira de representar graficamente as substâncias. Essas fórmulas são compostas pelos símbolos dos elementos químicos, acompanhados de seus índices numéricos.  

 

As reações químicas são representadas graficamente através das equações químicas. Na representação simbólica dessas transformações, as substâncias iniciais são denominadas de reagentes e as substâncias finais são chamadas de produtos. Os reagentes encontram-se separados dos produtos por uma seta que indica a ocorrência e o sentido da reação. 



Em uma equação química, o total de átomos dos reagentes tem que coincidir com o número de átomos dos produtos.




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Link da aula (pdf) sobre Transformações da Matéria



Publicado por: Michele S. G. Marchão

julho 15, 2020

PROCESSOS DE SEPARAÇÃO DE MATERIAIS

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Na natureza, é raro encontrar substâncias puras. Assim, para separar determinados materiais ou mesmo isolar substâncias, são utilizados alguns processos físicos que ficaram conhecidos como métodos de separação de misturas.


Para cada tipo de material são utilizadas diferentes técnicas de separação. A seguir vamos apresentar alguns desses processos de separação de materiais.


Catação: método manual utilizado para separar materiais em sistemas heterogêneos de sólido – sólido.

 

Separação de materiais recicláveis.


Separação Magnética: método utilizado para separar materiais em sistemas heterogêneos de sólido – sólido, quando um dos materiais possuir propriedades magnéticas (ser atraído por imãs).

 

Separação de metais em um ferro-velho, com o uso de eletroímã.


Filtração: método utilizado para separar materiais em sistemas heterogêneos do tipo sólido-líquido e sólido-gás, passando a mistura por um filtro.


 Ventilação: método utilizado para separar materiais em sistemas heterogêneos de sólido – sólido. Passa-se pelo sistema uma corrente de ar e esta arrasta o material menos denso. Um exemplo é a separação de grãos de suas cascas, quando sacudimos este material em um quibano para que o lento leve as palhas. 

Dissolução Fracionada: método utilizado para separar materiais em sistemas heterogêneos de sólido-sólido. Neste caso, é adicionado um líquido a mistura de dois sólidos de forma que dissolva apenas um deles. Assim, quando um dos componentes é dissolvido em um solvente, a mistura pode ser filtrada para separar o sólido insolúvel da solução com o outro sólido.



Flotação: método utilizado para separar materiais em sistemas heterogêneos e consiste na adição de bolhas de ar ao meio para que as partículas em suspensão no líquido aglutinem-se a essas bolhas. A espuma formada pode então ser removida.

A flotação é utilizada em uma das etapas do tratamento de água. No flotador, aeradores injetam ar ao sistema. Assim, o material disperso na água começa a se aderir as bolhas de ar e flutua, acumulando-se na superfície do tanque. Em seguida, o lodo acumulado é removido da superfície.

 

Peneiração ou Tamisação: método utilizado para separar materiais em sistemas heterogêneos de sólido – sólido. No geral, utiliza-se uma peneira, na qual a mistura de sólidos com diferentes tamanhos é colocada. As partículas menores passam pela peneira e as maiores ficam retidas. Os pedreiros empregam a peneiração para separar a areia de pedras.

 

Levigação: método utilizado para separar materiais em sistemas heterogêneos de sólido – sólido.  Passa-se pelo sistema uma corrente de água e esta arrasta o material menos denso.  Os garimpeiros utilizam esta técnica para separar o ouro da areia. Assim, este último material é arrastado pela água por ser menos denso que o ouro.

 

Decantação: método utilizado para separar materiais em sistemas heterogêneos de sólido-líquido e líquido-líquido. O sistema é deixado em repouso, assim o componente mais denso se deposita no fundo do recipiente.



Centrifugação: este método é uma maneira de acelerar a decantação de sistemas heterogêneos do tipo sólido-líquido.  É utilizado quando o processo de decantação é muito lento ou não ocorre naturalmente.

O aparelho que realiza esta técnica é a centrífuga, a qual executa um movimento de rotação na amostra, de modo que as partículas mais densas são arremessadas para o fundo do recipiente. Uma aplicação para este método é a análise de sangue.



Evaporação: método utilizado para separar materiais em sistemas homogêneos de sólido-líquido, quando não temos o objetivo de reutilizar o líquido presente na mistura.

Nesta técnica, a mistura é deixada em repouso para que o líquido passe lentamente para o estado gasoso, conservando-se o sólido. Esse processo é utilizado para a obtenção de sal de cozinha a partir da água do mar, nas salinas.

 

Destilação Simples: método utilizado para separar materiais em sistemas homogêneos do tipo sólido-líquido.  Nesse processo, a mistura é aquecida em um balão de destilação, de modo que o líquido entra em ebulição. A substância que antes era líquida passa para o estado gasoso e chega ao condensador. Neste local o vapor é resfriado e retorna ao estado líquido, sendo coletado em outro recipiente. Já o sólido fica retido no balão de destilação.


Destilação Fracionada: método utilizado para separar materiais em sistemas homogêneos, do tipo líquido-líquido. A montagem do sistema de destilação fracionada é muito parecida com o da destilação simples. A diferença é que antes do condensador, é colocada uma coluna de fracionamento. Nesta coluna existem obstáculos que vão esfriando os vapores provenientes da mistura aquecida. Deste modo, apenas o líquido com menor ponto de ebulição consegue passar pela coluna, enquanto o outro condensa e volta ao balão de destilação. Caso, a mistura possua mais de dois líquidos, a separação destes se dará conforme o ponto de ebulição das substâncias. A ordem de separação é do componente de menor ponto de ebulição até o de maior.  


A destilação fracionada é utilizada para separar os componentes do petróleo, tais como gás natural, gasolina, querosene, óleo diesel, parafina e asfalto. Contudo, este processo ocorre em grande escala nas refinarias em torres de destilação.


Cromatografia: é um processo de separação de substâncias, baseado na migração dos compostos da mistura sobre uma superfície que retém de maneira diferentes os componentes do material. Nessa técnica há a presença de duas fases: a estacionária e a móvel. Esta última fase pode ser um líquido ou um gás. Assim, como o próprio nome da fase indica, ela possui mobilidade e percorre a outra fase que é fixa. Durante o deslocamento da fase móvel, são arrastados a diferentes distâncias os componentes do material que está sendo analisado. Na medicina, este método é utilizado para a separação e identificação de substâncias.

Extração com Solventes: processo de separação de uma ou mais substâncias de um material por dissolução em um solvente. Esse método é utilizado na extração de essências de algumas plantas para fazer perfume.



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Link da aula (pdf) sobre Processos de Separação de Materiais



Publicado por: Michele S. G. Marchão

julho 13, 2020

MATERIAIS HOMOGÊNEOS E HETEROGÊNEOS

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Classificação dos Materiais

 

A maioria dos materiais que encontramos são formados por diferentes substâncias. Assim, chamamos de mistura um material formado por duas ou mais substâncias diferentes. Cada substância que compõe uma mistura é denominada de componente. As misturas apresentam composição variável, logo, não possuem propriedades fixas como as substâncias puras têm.


Os materiais são classificados em função de uma análise feita por toda a sua extensão, quanto a suas propriedades e aparência. Cada porção de um material que apresenta aspecto uniforme é denominada de fase.


OBS.: Lembrando que uma fase pode se apresentar de forma contínua ou descontínua.


Desse modo, os materiais são classificados quanto ao seu número de fases em:


Material homogêneo: é um material cujo aspecto é uniforme (apresenta uma única fase).


Material heterogêneo: é um material cujo aspecto é multiforme (apresenta pelo menos duas fases).




Acima estão representados três sistemas diferentes. O primeiro sistema é homogêneo formado por dois componentes (açúcar e água). Este material possui somente uma fase já que todo o açúcar se dissolveu na água. O segundo sistema é heterogêneo, pois seus dois componentes (água e óleo) não se misturam, constituindo um material com duas fases. Já o terceiro sistema, apesar de possuir somente um componente (água), este se encontra em dois estados físicos diferentes (sólido e líquido), formando duas fases.


As misturas homogêneas também chamadas de soluções apresentam uma única fase mesmo quando observadas ao microscópio.


Alguns materiais apesar de parecerem homogêneos a olho nu, na realidade são heterogêneos. Neste sentido a classificação de um material não se restringe a visão humana, mas abrange a utilização de aparelhos de análise como os microscópios. O leite e o sangue são exemplos de materiais que a olho nu parecem homogêneos, mas na verdade são heterogêneos.



Abaixo são apresentados alguns exemplos de sistemas homogêneos e heterogêneos do nosso cotidiano


Link da aula (pdf) sobre Classificação dos Materiais


Publicado por: Michele S. G. Marchão


julho 11, 2020

SUBSTÂNCIAS E MISTURAS

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Classificação da matéria


Materiais e Substâncias


A química é um ramo da ciência que estuda a matéria e suas transformações. A matéria refere-se a tudo que tem massa e ocupa lugar no espaço.  O mundo a nossa volta e até nós mesmos somos constituídos de matéria.

Para se estudar a matéria, é preciso escolher o que será analisado. Então, é necessário selecionar porções de matéria para se investigar. Essas porções são chamadas de materiais.

No geral, os materiais são formados por mais de uma substância. As substâncias são um tipo de matéria que possui composição definida e propriedades específicas.  Assim, cada substância pode ser identificada através de suas propriedades. Já os materiais, por serem uma mistura de duas ou mais substâncias em diferentes proporções, não tem uma composição constante.


Pureza da Matéria


O termo “puro” na linguagem cotidiana tem um significado diferente em relação ao seu sentido científico. No dia a dia, classificamos um material como puro quando este não está contaminado por alguma substância tóxica ou é considerado de boa qualidade. Já o termo “puro” para a química se refere a conter somente uma substância.

O diamante é formado somente por carbono. Já o leite é uma mistura de substâncias.


Classificação dos Materiais


Quanto ao aspecto visual, os materiais são classificados em homogêneos e heterogêneos. Cada porção de um material que apresenta aspecto uniforme é chamada de fase.


Material homogêneo: é um material cujo aspecto é uniforme (apresenta uma única fase).


Material heterogêneo: é um material cujo aspecto é multiforme (apresenta pelo menos duas fases).

 Estrutura da Matéria


Cada substância é formada por um tipo de constituinte, que por sua vez é formado por partículas menores chamadas de átomos. Para exemplificar, pense na substância água. Ela é constituída por moléculas de água (H2O), e cada molécula é formada por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio. Portanto, ao pegar amostras de água de diferentes locais (por exemplo do mar, da torneira de casa ou mesmo do vaso do banheiro) e levar para um laboratório e retirar dessas misturas somente a substância água, ela terá a mesma composição e propriedades, não importando a sua origem. 

Os constituintes que compõem as substâncias podem ser formados por átomos isolados ou por uma combinação entre eles. Cada tipo de átomo representa um elemento químico diferente. Existem mais de 100 elementos químicos diferentes. A maioria deles possui ocorrência natural, mas alguns foram criados pelos cientistas de maneira artificial.

 

Os elementos são representados por símbolos, os quais são formados por uma ou duas letras. A primeira letra do símbolo é sempre escrita maiúscula e a segunda, quando existir, é minúscula. Grande parte dos símbolos dos elementos químicos vem dos seus nomes em inglês.  Contudo, alguns desses símbolos têm origem em seus nomes em latim, tais como Au de aurum (ouro) e Na de natrium (sódio).

 

Tabela 1 – Alguns elementos químicos e seus símbolos.

As combinações entre os elementos químicos é que formam os constituintes das substâncias. As fórmulas químicas são uma maneira de representar as substâncias.  Elas apresentam de forma gráfica os tipos de átomos presentes na substância, bem como sua proporção. Para tanto, utilizam os símbolos dos elementos, acompanhados de índices numéricos subscritos que indicam o número de átomos.    


Obs.: Quando em uma fórmula, o índice numérico do elemento químico for 1, ele não é escrito.



Classificação das substâncias


 Podemos classificar as substâncias em simples ou compostas, com base nos elementos que as constituem.


 Substâncias Simples - são aquelas formadas por átomos de um mesmo elemento químico.


Exemplos: O2 e P4


 Substâncias compostas - são aquelas formadas por átomos de mais de um tipo de elemento químico.


Exemplos: NaCl e H2O

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Link da aula (pdf) sobre Classificação da Matéria


Publicado por: Michele S. G. Marchão


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