Química do Cotidiano

AR

Nosso planeta está envolvido por uma camada imensa de gases, a atmosfera. Ela esta ao redor da Terra e é mantida através da atração da gravidade. Possui cerca de 1000 km de espessura.

ATMOSFERA

É a camada de ar que envolve a Terra.

Alguns fatos ilustram esta existência de um espaço que contém ar a partir do solo:
– quando respiramos, retiramos o gás oxigênio desta camada;
– quando um avião decola, ele deve ter velocidade suficiente para poder sustentar-se no ar;
– quando os aviões a jato, em altas altitudes ficam estabilizados porque estão num nível da atmosfera que há pouca turbulência.
A atmosfera é muito importante para a vida no planeta. Ela ameniza os efeitos da radiação solar sobre a Terra, contribui na manutenção de uma temperatura ideal para o desenvolvimento da vida, impede que nosso planeta seja diretamente atingido por grandes meteoritos.

Camadas da Atmosfera:

A atmosfera possui cinco camadas distintas: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera e a exosfera.
Não há um limite entre uma camada e outra. Suas características vão mudando gradativamente.
Troposfera

É a camada de ar que vai do solo até aproximadamente 12 km de altura. Nela, há gases poluentes e poeira. É nesta camada que se formam nuvens, ventos, chuva, neve e acontecem trovoadas e raios.
É na troposfera que os seres vivos retiram o gás oxigênio (O2) e produzem o gás carbônico (CO2) para realizar a fotossíntese e liberam o oxigênio.

Estratosfera

É a camada que começa onde termina a troposfera. Quase não há oxigênio, o ar é rarefeito (pouca quantidade de gás oxigênio; as moléculas de ar ficam muito afastadas umas das outras), as temperaturas são em torno de -50ºC, portanto não há vida nessa camada. O gás que é predominante é o nitrogênio (N).
Na estratosfera, não há nuvens, nem tempestades. É nela que aviões a jato navegam.
Há uma camada que envolve a estratosfera, a camada de ozônio. O gás ozônio (O3) é muito importante para o nosso planeta porque ele absorve toda a radiação ultravioleta (raios UV) que chegam à Terra. Os raios UV são prejudiciais à saúde porque em grandes quantidades alteram a constituição das células dos seres vivos, provocando o câncer.

Mesosfera

Possui aproximadamente 80 km e suas temperaturas podem chegar a -120ºC. Nessa camada são feitas as pesquisas meteorológicas através de balões-sonda que atravessam as demais camadas, até chegar à mesosfera.

Termosfera ou Ionosfera

Está a aproximadamente 640 km acima da superfície terrestre. Sua temperatura aumenta com a altitude chegando a 1000ºC.
Nela passam meteoritos (corpos rochosos ou metálicos que vêm do espaço cósmico) que pegam fogo ao entrar na termosfera devido ao atrito com o ar. São as chamadas “estrelas cadentes”. Alguns meteoritos conseguem chegar à superfície da Terra.
Na termosfera, acontecem dois fenômenos: a aurora boreal e a aurora austral.
A aurora boreal e a aurora austral são fenômenos luminescentes, ou seja, que ocorre a emissão de luz. Acontecem na atmosfera dos hemisférios norte e sul. Neles estão localizados dois pólos magnéticos da Terra. As partículas emitidas pelo Sol interagem com as partículas da termosfera e sob ação do campo magnético terrestre produzem faixas multicoloridas e brilhantes.
Quando este fenômeno acontece no hemisfério norte, chamamos de aurora boreal.
Quando este fenômeno acontece no hemisfério sul, chamamos de aurora austral.

A termosfera também é conhecida como ionosfera porque nela há muitos íons (partículas carregadas eletricamente).

Exosfera

Última camada atmosférica onde o ar é muito rarefeito. Inicia a uma altitude de aproximadamente 500 km e vai até mais de 1000 km de altitude. É o limite da atmosfera e o espaço cósmico ou sideral.
O gás predominante nesta camada é o hidrogênio (H2). Existe grande variação de temperatura, onde durante o dia pode chegar a 2000ºC e à noite cerca de -270ºC.

 

COMPOSIÇÃO DO AR

O ar atmosférico é formado por vários gases, vapor d água, microorganismos e impurezas (poeira e fuligem).

Observe a tabela a seguir:

 

GÁS

QUANTIDADE EM %

OXIGÊNIO

21

GASES NOBRES

0,91

NITROGÊNIO

78

GÁS CARBÔNICO

0,03

Observando o gráfico, podemos ver que na atmosfera há vários gases: oxigênio, gases nobres (hélio, neônio, argônio, criptônio, radônio, xenônio), nitrogênio e gás carbônico. Podemos ver a quantidade (percentagem) de cada gás na atmosfera, sendo o nitrogênio em maior quantidade. Estes são os componentes constantes no ar atmosférico.
A quantidade de vapor d água, microorganismos e impurezas dependem de alguns fatores como, por exemplo, o clima, a poluição e os ventos. Então estes são componentes variáveis do ar atmosférico.

Componentes Constantes do Ar

Nitrogênio – É o gás mais abundante do ar (78%). Sua fórmula química é N2, ou seja, uma molécula de nitrogênio é formada por dois átomos de nitrogênio.
Os animais e as plantas não aproveitam o nitrogênio do ar, mas existem alguns seres vivos que conseguem aproveitá-lo e transformá-lo em sais nitrogenados, como os nitratos. Estes seres vivos são as bactérias que vivem em raízes de plantas leguminosas (feijão, soja e ervilha).
O ciclo começa com o gás nitrogênio penetrando no solo. As bactérias o absorvem, transformando em nitratos que são cedidos, em partes para as plantas. Estas plantas utilizam os nitratos para produzir proteínas, que fazem parte do corpo vegetal. Animais herbívoros comem estas plantas adquirindo para si as proteínas. Animais carnívoros comem os herbívoros, transferindo para eles as suas proteínas. Quando um animal morre é decomposto por bactérias e fungos, que retornam ao solo e mais tarde absorvidos por outra planta. E assim, iniciando o ciclo do nitrogênio novamente.

Oxigênio – Cerca de 21% do ar da atmosfera é de gás oxigênio. Nosso organismo não consegue ficar muito tempo sem respirar. Precisamos do ar atmosférico porque contém oxigênio, responsável para a respiração. O oxigênio atua na “queima” dos alimentos, produzindo energia necessária para o funcionamento dos nossos órgãos assim, eles conseguem se manter em atividade.
Também serve como gás comburente, que alimenta a combustão (queima).
Quando um ser vivo utiliza o gás oxigênio para a respiração damos o nome de seres aeróbicos (plantas e animais).
Quando não usam o gás oxigênio para a respiração ou “queimar” seus alimentos, damos o nome de seres anaeróbicos (algumas bactérias).
O O2 pode, no entanto, causar danos ao homem. Quando entra em contato com o ferro (Fe) provoca a chamada ferrugem, que destrói carros, máquinas portões, navios e etc.

4Fe +3 O2   →2 Fe2O3

Gás Carbônico – Este gás, com fórmula química CO2, é essencial para a vida dos vegetais na realização da fotossíntese, que produz glicose e energia.
A glicose é armazenada em forma de amido e pode ser utilizada na produção de celulose.

Para a realização da fotossíntese é necessário:
– clorofila (substância de cor verde que absorve energia luminosa);
– luz do Sol;
– água;
– gás carbônico

Quando há presença de luz solar (absorvida pela clorofila), o gás carbônico do ar e a água do solo retirado pelas raízes é levada até as folhas se transforma em glicose e gás oxigênio. A glicose é usada como fonte de energia ou para fazer outra substância e o oxigênio é liberado para o meio ambiente.

Gases Nobres – Dificilmente se combinam com outras substâncias, por isso são nobres. São eles: hélio (He), Neônio (Ne), Argônio (Ar), criptônio (Kr), Xenônio (Xe) e Radônio (Rn). São isolados e utilizados pelo homem:
– em flashes, máquinas fotográficas (Xe);
– em letreiros luminosos (Ne, Kr);
– para encher balões (He);
– em aparelhos utilizados para tratamento de câncer (Rn);
– no interior de lâmpadas (Ar).

O gás Hélio é muito leve.
O gás neônio também é chamado de gás-neon. Ele produz luz vermelha e laranja.

O criptônio produz uma luz verde-azulada.

Componentes Variáveis do Ar

Vapor d água – O vapor d água da atmosfera vem da evaporação da água dos mares, rios e lagos; respiração dos seres vivos; transpiração das plantas; evaporação da água do solo e evaporação da água de dejetos (fezes e urina de animais).
Esta umidade (vapor d água) é importante para os seres vivos porque ajuda na formação das nuvens. Em alguns locais, onde há baixa umidade, muitas pessoas apresentam dificuldade na respiração. É o caso da região centro-oeste do Brasil. Nestes casos, é recomendado colocar recipientes com água perto da cama. Isto acontece para que o vapor d água umedeça a mucosa das vias respiratórias (nariz, faringe).

Poeira – é formada por várias partículas sólidas que se depositam nos móveis, utensílios domésticos, estradas, telhados, etc.
Na atmosfera, é possível ver a poeira.

Fumaça – Quem mais produz fumaça com fuligem são as fábricas que não em filtros nas suas chaminés.
A fuligem, que tem cor escura, é formada por substâncias como chumbo (Pb). Causa sérios danos ao aparelho respiratório.
A fumaça que sai de automóveis, ônibus e caminhões contêm dióxido de enxofre (SO2), monóxido de carbono (CO), dióxido de nitrogênio (NO2) e hidrocarbonetos.

Microorganismos – Estão em grandes quantidades na atmosfera. Muitos são responsáveis por doenças como o tétano, tuberculose e gripe. Alguns não causam doenças e ajudam na decomposição de organismos mortos, na fabricação de antibióticos. Outros, como o bacilo láctico se desenvolve no leite produzindo a coalhada.

 

COMBUSTÃO

Observe a experiência:

Material:

– 1 copo;
– 2 velas;
– 1 caixa de fósforos.

Procedimento:

– acender as duas velas;
– cobrir com um copo uma das velas;
– observar.

O que mantém a chama da vela acesa é o gás oxigênio. A vela que não esta coberta com o copo só se apagará quando a cera acabar. Isso porque existe muito gás oxigênio no ambiente. Já na outra vela, o copo limita a quantidade de oxigênio. Depois que todo esse gás for consumido, a vela se apagará.

Então:

Combustão – reação química que sempre produz calor. É uma queima.
Combustível – substância que pode ser queimada.
Comburente – o que alimenta a combustão.

Na experiência temos:

  1. fonte de calor – fósforo aceso
  2. combustível – vela
  3. comburente – gás oxigênio

Os combustíveis podem ser sólidos, líquidos ou gasosos.
Os sólidos podem ser: tecidos, papel, cera, madeira.
Os líquidos podem ser: gasolina, álcool, querosene.
Os gasosos podem ser: gás de cozinha, hidrogênio.

A combustão é uma reação química que sempre produz calor (exotérmica) em forma de energia.
A chama da vela produz luz (energia luminosa) e calor (energia térmica).
A gasolina que queima no motor do carro e faz ele se mover (energia mecânica) produz calor (energia térmica).
Na combustão, é liberado também vapor d água e gás carbônico. Alguns destes gases podem poluir a atmosfera.
Os combustíveis fósseis são os mais poluentes. São eles: os derivados de petróleo (óleo, gasolina, gás natural, querosene) e o carvão. São usados em veículos, fábricas e siderúrgicas.

Utilidades da Combustão

A combustão é fundamental e muito útil para a vida do homem. Utilizamos a combustão:
– no fogão a gás para preparar alimentos;
– da gasolina, álcool, óleo, querosene nos carros, aviões;
– do óleo, lenha e carvão nas indústrias.
– produzida por um maçarico para soldar chapas de metal.

Prejuízos da Combustão

Às vezes, a combustão traz danos ao homem e ao meio ambiente. Os resíduos tóxicos resultantes da queima poluem a atmosfera. As queimaduras provocadas pelo fogo causam defeitos físicos e até mesmo a morte de pessoas. Incêndio de florestas e casas também é resultante da combustão.

A Chama da Vela

Na chama da vela há três partes distintas, chamadas zonas ou cones.
A zona azul ou cone de gás é a parte central e mais quente. Fica na base da chama.
A zona brilhante ou cone de luz amarelada fica entre o cone de gás e a extremidade externa da chama. É a parte mais luminosa, devido à incandescência de partículas de carbono.
A zona quente ou cone de fogo é a parte vermelha e mais externa da chama.

 

PROPRIEDADES DO AR

Não se pode pegar ou ver o ar, mas sabemos que ele existe. Através de suas propriedades é possível comprovar a sua existência.
O ar é matéria e ocupa todo o espaço do ambiente que não exista outra matéria. Por exemplo, em uma garrafa com água pela metade, o ar ocupa a outra metade (superior) desta garrafa.

O ar tem massa. Na Terra, tudo o que tem massa também tem peso, ou seja, é atraído pela gravidade terrestre, que é a força que puxa todas as coisas para o seu centro.

O ar é compressível. Apresenta então compressibilidade. É a propriedade que o ar tem de diminuir de volume quando comprimido. Podemos demonstrar esta propriedade fazendo a experiência da seringa. Quando tapamos o seu orifício fica difícil de empurra o êmbolo até o fim. Mas podemos ver que o ar dentro da seringa diminui de volume, comprovando a sua compressibilidade.

O ar tem elasticidade. Quando tapamos o orifício da seringa e depois soltamos o êmbolo observamos que este êmbolo tende a voltar à posição inicial. Então, o ar volta ao seu volume inicial e assim está comprovada a elasticidade do ar.
Elasticidade é a propriedade que o ar tem de voltar ao seu volume inicial, quando para a compressão.

O ar se expande. Possui a propriedade da expansibilidade. Quando uma substância volátil (que se transforma em gás) entra em contato com o ar, sentimos seu cheiro. Isto ocorre porque essa substância se expande e mistura com o ar atmosférico ocupando um volume maior.
A expansibilidade do ar é a propriedade que o ar tem de aumentar de volume, ocupando todo o lugar disponível.

O ar exerce pressão. A massa de ar atmosférico exerce pressão sobre a superfície da Terra, que é a pressão atmosférica.
Em geral, não sentimos os efeitos da pressão atmosférica porque o ar atmosférico penetra no nosso organismo. Dos pulmões ele passa para o sangue e outros líquidos do corpo, exercendo de dentro para fora uma pressão igual à pressão atmosférica.

Experiências Históricas

No século XVII formam feitas duas experiências históricas sobre os efeitos da pressão atmosférica: hemisfério de Magdeburgo e a experiência de Torricelli.

O prefeito da cidade alemã de Magdeburgo, Otto von Guericke realizou uma experiência pública para comprovar que existe a pressão atmosférica.
Mandou construir dois hemisférios de cobre, com meio metro de diâmetro cada um. Uniu os dois hemisférios de cobre, formando uma esfera oca e, com uma bomba tirou quase todo o ar do seu interior. Antes de tirar o ar, os hemisférios eram facilmente separados porque a pressão era a mesma, dentro e fora. Mas quando o ar foi reduzido, a pressão no seu interior ficou menor que a pressão atmosférica que atuava externamente. Essa diferença de pressão uniu de tal maneira os dois hemisférios que foram necessários 16 cavalos (oito de cada lado) para separá-los.

Ainda neste século, o físico italiano Torricelli construiu um barômetro, que é um dispositivo capaz de medir a pressão atmosférica.
Pegou um tubo de aproximadamente 1m de comprimento, fechado numa das extremidades. Encheu-o de mercúrio (Hg, metal líquido e denso). Tapou com o dedo a outra ponta e inverteu o tubo, mergulhou-o num recipiente que também continha mercúrio. Retirando o dedo, ele notou que o metal não desceu completamente do tubo porque a pressão atmosférica exercida sobre a superfície do mercúrio contido no recipiente não permitiu que todo o mercúrio saísse do tubo.
A experiência foi realizada no nível do mar, então ficou convencionado:

1atm = 76cm Hg = 760mmg Hg

 

Pressão e Altitude

Uma pessoa que está no nível do mar (na praia, por exemplo) está com uma quantidade maior de ar sobre ela do que uma pessoa que está a 800m acima do nível do mar.
Então, quanto maior a altitude, menor é a pressão atmosférica exercida sobre ela. E quanto menor a altitude, maior é a pressão atmosférica.
O mesmo aparelho, que serve para medir a pressão atmosférica é usado para medir a altitude. Obarômetro, então é usado também como altímetro.

Ventos

Vento é o ar em movimento.

Uma camada de ar aquecida pelo Sol se expande, ficando menos densa e sobe. Uma camada de ar frio vai ocupar o seu lugar. Esse ar frio também é aquecido e sobe. Assim, formam-se as correntes de ar, que constituem os ventos. Nas regiões mais quentes (ar menos denso), a pressão atmosférica é menor do que nas regiões mais frias (ar mais denso). Por isso, o vento sempre vai das regiões de alta pressão para as de baixa pressão.
A velocidade dos ventos varia de acordo com diferença de pressão entre duas regiões e da distância entre elas.
Conforme a velocidade, o vento recebe nome diferente: brisa, ventos alísios, ciclones e furacões.

A brisa é um vento fraco e agradável. Pode ser marítima ou terrestre. A brisa marítima ocorre de dia e se desloca do mar para a terra. A brisa terrestre ocorre de noite e se desloca da terra para o mar.
O vento alísio é brando e persistente. Atua nas camadas mais baixas da atmosfera, sobre extensas regiões, a partir de regiões de alta pressão junto aos pólos, dirigindo-se para regiões equatoriais. Ele favorece a navegação marítima. Podem ser de nordeste (hemisfério norte) e de sudeste (hemisfério sul).

Os ciclones ou tufão tem velocidade acima de 100Km/hora. Furacão também é um ciclone porque atinge velocidade superior a 300km/hora. Apresentam um movimento de rotação, que formam correntes de ar em espiral (redemoinhos).

Os ventos podem ser utilizados para a navegação (barco a vela) moinhos (como fonte de energia elétrica).

PREVISÕES DO TEMPO

Meteorologia é a ciência que estuda as condições atmosféricas.
Tempo e clima não são a mesma coisa. Tempo é quando falamos das condições atmosféricas que acontecem em determinado momento. Clima trata das condições atmosféricas que ocorrem com mais freqüência em determinada região.

Fatores de Interferem na Previsão do Tempo

Alguns fatores podem interferir na previsão do tempo: nuvens, massas de ar, frentes frias e quentes, temperatura, umidade do ar e pressão atmosférica.

Nuvens: são formadas por gotículas de água produzidas da evaporação de rios, lagos, oceanos, etc.
Existem quatro tipos de nuvens, de acordo com a movimentação do ar: estratos, cúmulos, cirros e nimbos.

Estratos são nuvens cinzentas parecidas com o nevoeiro. Forma-se em camadas superpostas (um sobre a outra). A sua presença no céu pode ser sinônimo de chuva.

Cúmulos são nuvens brancas com aspecto de flocos. Sua presença indica tempo bom.

Cirros são nuvens largas, brancas, formada por finos cristais de gelo. Indica tempo bom.

Nimbos são nuvens cinza-escuro e indica mau tempo.

Massas de ar: são grandes blocos de ar que se estendem horizontalmente por alguns milhares de quilômetros e verticalmente por algumas centenas de metros ou quilômetros. Podem durar vários dias ou até semanas. Originam-se nas regiões polares (frias) e tropicais (quentes). As massas de ar não ficam paradas, elas seguem uma trajetória definida, mas podem ficar estacionadas em certa região durante algum tempo. Quando se deslocam, vão levando pela frente o ar que está pelo caminho. Por isso que acontecem os choques entre as massas de ar. E o encontro destas duas massas com temperaturas diferentes chama-se frente, que podem ser frias ou quentes.

Aparelhos de Medida

De acordo com a velocidade dos ventos, é possível dizer quando uma massa de ar chegará num determinado lugar. Para medir essa velocidade usa-se um anemômetro. Neste aparelho há um dispositivo que registra quantas rotações são dadas em determinado tempo, indicando a velocidade do vento.

Para saber a direção do vento usa-se um dispositivo chamado biruta. A biruta tem a forma de um saco aberto nas duas extremidades, sendo a extremidade fixa maior que a solta. O fluxo de ar que entra alinha a biruta de acordo com a direção do vento.

Para media a temperatura, utilizamos o termômetro, que é um instrumento que pode ser usado tanto para medir a temperatura do nosso corpo, como para medir a da água, do ar, ou de qualquer outra coisa. Geralmente, os termômetros são feitos de um metal líquido que se expande quando aumenta a temperatura, o mercúrio, de fórmula química Hg.

A umidade do ar (quantidade de vapor d água na atmosfera) também é um fator importante para fazer a previsão do tempo. Quanto mais úmido o ar, mais possibilidade de chuva. O instrumento que mede a umidade do ar é o higrômetro.

Para medir a quantidade de chuva de um determinado local utiliza-se o pluviômetro. É composto por um funil e um cilindro de vidro graduado.

A pressão atmosférica depende da umidade do ar. O ar seco é mais pesado do que o úmido. Então, quanto mais seco estiver o ar, maior será a pressão atmosférica. Se diminuir a pressão, aumenta a umidade, então é provável que chova neste lugar. Para medir a pressão atmosférica utiliza-se um barômetro, que pode ser aneróide ou de mercúrio.
O barômetro aneróide tem uma câmara cilíndrica de metal, fechada, onde o ar é rarefeito. Esta câmara tem uma tampa móvel que está ligada rigidamente a um ponteiro. Se a pressão muda, a tampa de movimenta. Então, o ponteiro também se movimenta. Junto ao ponteiro, há uma escala graduada que permite a medida do valor da pressão atmosférica.

O barômetro de mercúrio mede a pressão de acordo com a altura da coluna que contém este metal num tubo de vidro.

 

Como se faz a Previsão do tempo

Existem serviços de meteorologia que são responsáveis pela coleta de dados sobre as condições do tempo.
No Brasil, um órgão é responsável por essa coleta que vem das estações meteorológicas de cada estado, de satélites artificiais que giram ao redor do planeta Terra e também de outros países.
Através destas informações, os meteorologistas fazem suas previsões do tempo.
Os satélites meteorológicos, que ficam em torno da Terra, são capazes de tirar fotografias das massas de ar e das nuvens que estão na atmosfera. Registram ainda a velocidade dos ventos e a sua direção. Estes dados são enviados para a estação de meteorologia.

AR E SAÚDE

O ar das grandes cidades é muito poluído. Está cheio de gases tóxicos e de fuligem. Geralmente, em regiões de praia e de florestas, não existe poluição, ou seja, o ar é puro. Esta poluição que acontece provoca sério danos à saúde. Algumas doenças são transmitidas através de microorganismos que estão no ar. Vírus e bactérias, que são microorganismos transmitem doenças através do ar.

Devemos ter alguns cuidados básicos para evitar contaminações:
– lavar sempre copos, talheres e toalhas antes de usá-los;
– lavar sempre bem as mãos;
– tomar vacinas.

Bactérias

As bactérias podem transmitir doenças através do ar, como a tuberculose e a meningite. Há também a pneumonia, difteria e coqueluche.

A tuberculose é provocada pelo bacilo de Koch, que ataca o ser humano e também outros animais. É contagiosa e pode se manifestar em vários órgãos do corpo. A mais comum é a tuberculose pulmonar. O bacilo passa de pessoa para pessoa através da tosse, que vai para o ar e contamina outra pessoa. Ou também pelo contato com roupas, talheres e outros objetos contaminados, por isso a pessoa infectada deve usar tudo separado e bem esterilizado.
Seus sintomas só são percebidos meses depois da instalação da bactéria no organismo. É muito confundido com mal-estar. Ou um simples resfriado. Com o avanço da doença, iniciam-se as tosses com catarro, febre, palidez, falta de apetite, emagrecimento e consequentemente fraqueza geral.
Se não for tratada, pode causar lesões nos pulmões (no caso da tuberculose pulmonar) até a sua completa destruição.
Esta doença pode ser curada. Por meio de radiografias, é possível detectar a doença.
A prevenção é feita através da vacina BCG.

A meningite meningocócica é uma doença que ataca as meninges, que são membranas que protegem o sistema nervoso central. É causado pela bactéria Neisseria meningitidis. Seus sintomas são dor de cabeça muito forte, febre, vômitos e dor na nuca.
Deve ser combatida logo no seu estágio inicial.
A pessoa que contai esta doença deve ficar isolada e hospitalizada porque pode ser transmitida pelo ar para outras pessoas. O contágio se dá pelas vias respiratórias.
A prevenção é feita por meio de vacinas.

Vírus

As doenças causadas por vírus são as viroses. São evitadas, geralmente, com vacinas e através da boa alimentação. Podem ser: gripe, caxumba, poliomielite e o sarampo.

A gripe é a virose mais comum. É contagiosa e provoca distúrbios no aparelho respiratório. Causam febre, mal-estar, dores de cabeça e nas costas. Se não for bem curada pode causar outras doenças mais graves como a pneumonia e a tuberculose.
Para combater a doença, devemos:
– repousar;
– beber líquidos e sucos com vitamina C para reforçar as defesas do corpo;
– usar lenço ao tossir ou espirrar para não contaminar outras pessoas.

A caxumba é uma doença que pode ser transmitida pelo ar e também por objetos contaminados.
A pessoa contaminada apresenta inchaço embaixo e em frente às orelhas. Se este vírus atingir o ovário ou os testículos, a pessoa pode ficar estéril (não poderá gerar filhos).

A poliomielite é conhecida como paralisia infantil. Pode ser adquirida pelo ar e também por objetos e alimentos contaminado.
A pessoa contaminada pode ficar com alguma deficiência física.
Grandes campanhas de vacinação foram feitas contra esta doença e hoje ela praticamente não existe mais no Brasil.

O sarampo penetra nas vias respiratórias e se alastra pelo corpo.
Seus sintomas são febre, tosse, vermelhidão por todo o corpo.
Esta doença afeta principalmente as crianças.
Existem vacinas contra o sarampo.

 

ÁGUA NO PLANETA TERRA

A água é encontrada em toda parte: nos mares, nos rios, nos lagos, nas nuvens, nos lençóis subterrâneos, no ar, nos animais, nas plantas, no ser humano. A água é indispensável para a vida.

Hidrosfera                            

No nosso planeta, há na superfície da crosta terrestre, uma camada enorme que está coberta de água. Chamamos esta camada de hidrosfera, ou seja, a esfera de água. A água cobre cerca de três quartos da crosta terrestre ou aproximadamente 71% da superfície.

 

ESTADOS FÍSICOS DA ÁGUA

A água encontra-se sempre em um destes estados físicos: líquido, sólido ou gasoso.

A água no estado líquido é encontrada em mares, oceanos, lagos, rios, fontes e nos seres vivos. A água que bebemos é obtida através dos rios, poços ou fontes (que vem dos lençóis freáticos ou subterrâneos).
A maior parte do corpo dos animais é formada por água. Por exemplo, no homem, a água corresponde a 70% do seu peso. Nas frutas, a quantidade de água também é grande.

A água no estado sólido é o gelo. Na natureza, encontramos em diversas formas como neve, nuvens, granizo, geada, icebergs e nas calotas polares.
Nas nuvens, formam-se pequenos blocos de gelos, mas apenas nas nuvens do tipo cirros.
Na neve, formam-se flocos de gelo que caem e formam grossas camadas. Isto acontece porque há um resfriamento de pequenas gotas de vapor de água que se condensam no ar, ou seja, passam do estado gasoso para líquido.
Nas geadas, o vapor de água do ar atmosférico transforma-se em pequenas gotas de água, o orvalho. Este orvalho congelado é a geada. Forma-se em noites muito frias, cobrindo de gelo as superfícies.

No granizo, formam-se pedras de gelo formadas dentro das nuvens de tempestades
Nos icebergs, que são enormes blocos de gelos, forma-se com o desprendimento das geleiras que estão no litoral dar regiões polares. Os icebergs ficam flutuando nos mares e rios até que derretam transformando-se em água líquida. O iceberg é uma montanha de gelo onde a sua maior parte está submersa no mar.
A água no estado gasoso é encontrada na forma de vapor de água que existe no ar que forma-se através da evaporação da água dos mares, rios e lagos. Na transpiração e respiração dos animais e vegetais também existe vapor de água. A água evaporada se condensa transformando-se em pequenas gotas. Estas gotas juntas formam as nuvens.

Estados Físicos

Para entender como ocorrem as mudanças de estados físicos é preciso entender qual é a composição das substâncias.

Composição da água

A água é formada por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio. Sua fórmula molecular é então H2O.
A fórmula química que representa uma molécula de água é H2O.
Isto quer dizer que a água é formada por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio.

O que é átomo e molécula?

Para entender melhor o conceito de átomo e molécula, imagine que você tenha que dividir um pedaço de alguma coisa, por exemplo, a água. E depois vai dividindo, dividindo e dividindo…até chegar a uma porção que não consiga mais dividir. Esta porção chamamos de molécula.

Molécula – menor porção de uma substância, contendo a mesma composição desta substância.

Estas moléculas definem então a substância água:
– insípida (não tem gosto)
– inodora (não tem cheiro)
– incolor (não tem cor)

As moléculas são formadas por outras partículas menores ainda que chamamos de átomos, que em grego quer dizer não divisível.

Átomo – é aquilo que não pode ser dividido.

Organização molecular

O estado físico de uma substância depende da organização de seus átomos e moléculas. Esta organização vai depender das condições que se encontra esta substância.

No estado sólido, as moléculas estão fortemente unidas entre si. Vibram em torno de posições praticamente fixas.

No estado líquido, as moléculas estão um pouco mais afastadas entre si do que as moléculas no estado sólido. Vibram com mais intensidade e movimentam-se mais livremente.

No estado gasoso, há uma grande distância entre as moléculas. O movimento entre elas é desordenado e chegam a se chocar.

 

Por que ocorrem as mudanças de estados físicos?

Alguns fatores fazem com que o estado físico das substâncias mudem. Um destes fatores é a temperatura e a pressão.

Quando queremos ferver a água, ou seja, transformar a água líquida em vapor, fornecemos calor. Então há um aumento na temperatura até que a água ferva. Deixando de fornecer calor, a temperatura da água vai diminuindo até ficar na temperatura ambiente. Se colocarmos na geladeira essa água, ela perderá calor, então a temperatura irá diminuir. Ao colocar no congelador, a água perderá mais calor ainda, até que congele.

Então, quando a água:
Absorve calor – as moléculas ficam mais agitadas e aumenta a temperatura.
Perde calor – as moléculas ficam menos agitadas e diminui a temperatura.

Outro fator que influencia a mudança de estado físico é a pressão. Quando aumentamos a pressão de um gás, por exemplo, as moléculas ficam mais próximas umas das outras, fazendo com que fiquem mais organizadas, passando assim para o estado líquido. A diminuição desta pressão faz com que as moléculas fiquem mais distantes entre si transformando-se em gás.

Na figura acima podemos observar as mudanças de estados físicos e o que acontece quando aumentamos ou diminuímos a temperatura ou a pressão de uma substância.

Mudança de estados físicos

As mudanças de estados físicos da matéria são: fusão, vaporização, condensação, solidificação e sublimação. Na água, as transformações mais comuns são a fusão, vaporização, condensação e solidificação.

A ) Fusão – mudança do estado sólido para o líquido. Quando o gelo derrete acontece essa transformação.

B) Vaporização – mudança do estado líquido para o gasoso. Existem três tipos de vaporização: evaporação, que é uma transformação mais lenta; ebulição, que é uma vaporização mais rápida, é o momento que a água ferve; calefação, que é uma mudança que ocorre muito rápida, por exemplo, quando respigamos água em uma chapa quente.

C) Solidificação – mudança do estado líquido para sólido. Quando colocamos a água líquida no congelador para formar gelo.

D) Condensação ou Liquefação – mudança do estado gasoso para líquido. Quando a água atinge a tampa de uma panela, que está em cozimento, este vapor perde calor e se transforma em líquido. O mesmo acontece com as nuvens. As gotículas quando se juntam formam as chuvas.

E) Sublimação – mudança do estado gasoso para sólido ou do sólido para gasoso. Na naftalina acontece esta mudança. Na água não é muito comum.

 

CICLOS DA ÁGUA

Depois que a Terra se formou, a sua superfície foi se resfriando, formaram-se as nuvens e as chuvas. Das chuvas formaram-se os rios, lagos, mares, oceanos e lençóis subterrâneos.

As nuvens formam-se através da evaporação da água no estado líquido, que sempre retorna à Terra em forma de chuva, neve ou granizo. Depois evapora novamente e assim forma-se o ciclo da água.

Quanto maior for a superfície de exposição da água, maior será o nível de evaporação. O vapor de água, quando resfriado, pode também formar a neblina (nevoeiro), ou seja, aquela “nuvem” que se forma perto do solo. A água do solo é absorvida pelas raízes das plantas. Por meio da transpiração, as plantas eliminam água no estado de vapor para o ambiente, principalmente pelas folhas.

E na cadeia alimentar, as plantas, pelos frutos, raízes, sementes e folhas, transferem água para os seus consumidores. Além do que é ingerido pela alimentação, os animais obtêm água bebendo-a diretamente. Devolvem a água para o ambiente pela transpiração, pela respiração e pela eliminação de urina e fezes. Essa água evapora e retorna à atmosfera. No nosso planeta, o ciclo de água é permanente.

Neste ciclo, a chuva é fundamental, não só pelo seu retorno à Terra, mas também pela sua distribuição nas diversas partes do planeta. Ela redistribui toda a umidade da Terra. Nem sempre ela vem limpa, como durante a sua evaporação. Dependendo do lugar que ela caia, algumas vezes, a água das chuvas pode vir contaminada, principalmente nas cidades poluídas. Mesmo assim, ela pode ser reaproveitada pela maioria das plantas e animais. Em média, cada molécula de água passa por este ciclo a cada dez ou quinze dias. Existem moléculas que permanecem nos oceanos por mais de 1500 anos.

SEPARAÇÃO DOS COMPONENTES E PRINCIPAIS TIPOS

Na natureza é muito difícil encontrar água pura. A água que cobre o nosso planeta está em grande parte nos oceanos e mares. Para este tipo de água, damos o nome de água salgada, por conter uma grande quantidade de sais dissolvidos nela, como por exemplo, o cloreto de sódio (NaCl) ou sal de cozinha. Mas há também os rios, córregos, lagos e lençóis freáticos, o qual chamamos de água doce, este nome é devido à presença de uma pequena quantidade de sal dissolvidos e não porque a água realmente é doce.

Como separar os componentes da água?

A água é composta por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio. Podemos utilizar o voltâmetro para separar estes componentes.

Este aparelho é feito de 3 ou 4 pilhas grandes ligados em série, um frasco com água, um pouco de suco de limão, dois tubos de ensaio cheios desta mistura e dois pedaços de fio elétrico. O suco de limão ajuda na passagem da corrente elétrica. Quando essa corrente começa a circular formam-se bolhas nos tubos. Estas bolhas são o gás hidrogênio e o gás oxigênio, que são gases invisíveis e, portanto de difícil identificação.
O tubo que contém menor volume de água é o que está com o gás hidrogênio, já que a fórmula da água é sempre dois átomos de H para um de O. então o hidrogênio está em dobro. Este processo de separação dos componentes de uma substância através da corrente elétrica chama-se eletrólise, neste caso, a eletrólise da água.

Como testar estes gases?

Os gases envolvidos na experiência (hidrogênio e oxigênio) têm propriedades diferentes. Então é mais fácil verificar qual gás está em cada tubo.
O gás hidrogênio é combustível e, portanto pode ser queimado. Se retirarmos o tubo que acreditamos ser o hidrogênio e colocar um palito de fósforo aceso, deve haver uma pequena explosão. Então neste tubo está o gás hidrogênio.
O gás oxigênio é comburente, ou seja, provoca combustão (queima). Se este procedimento for feito no tubo que talvez contenha oxigênio, devemos observar que a brasa será “avivada”, reacendendo o palito. Então neste tubo contém oxigênio.

Principais tipos de água

Como vimos, a água pura é dificilmente encontrada na natureza. Esta água contém apenas moléculas de H2O. Normalmente encontramos a água com sais, gases e impurezas dissolvidas.
Água Potável: é a água apropriada para beber. Deve ser cristalina, ou seja, incolor e límpida; inodora (sem cheiro) e insípida (sem gosto); livre de impurezas (micróbios e substâncias tóxicas).
Ela pode conter alguns sais dissolvidos e gases em pequenas quantidades. Algumas impurezas podem ser retiradas com o auxílio de um filtro doméstico.

Água Mineral: é a água que contém sais minerais dissolvidos. São benéficos para o ser humano.
Esta água pode ser classificada de acordo com o mineral que a compõem. No Brasil, existem muitas fontes de água mineral, as chamadas Estâncias Hidrominerais.
– água sulfurosa – Águas de São Pedro (SP), Araxá e Poços de Caldas (MG), Dorizon (PR).
– água bicarbonatada – Águas de Prata (SP) e Salutaris (RJ).
– água cloretada – Caldas do Cipó (BA).
– água carbogasosa e ferruginosa – Lambari, Caxumbu e São Lourenço (MG).
– água bicarbonato-cloretada – Iraí (RS).

Água Termal: é a água que contém sais minerais e que sai do solo com a temperatura alta (gêiser).
No Brasil, existem também várias fontes de água termal, como por exemplo, em Goiás, onde a temperatura da água pode chegar a 40°C.
O banho de água termal é muito bom para a saúde.

Água Destilada: é a água obtida através da destilação. Que é um método de separação de mistura homogênea, ou seja, que só contém uma fase.

 

ÁGUA COMO SOLVENTE

Na natureza encontramos diversos tipos de água. Dificilmente a encontramos pura. Isto porque, na água, estão dissolvidas várias outras substâncias. Podemos dizer, então que a água é um ótimo solvente, ou seja, dissolve muitas outras substâncias.

Misturas
É formada por dois ou mais substâncias puras.

Mistura Homogênea
É formada por apenas uma fase. Não se consegue diferenciar as substâncias.
Exemplo: água + açúcar

 

Mistura Heterogênea
É formada por duas ou mais fases. As substâncias podem ser diferenciadas a olho nu ou com um microscópio.
Exemplo: água + óleo

 

Solução

É uma mistura homogênea. As soluções podem ser gasosas, líquidas ou sólidas.

Solução gasosa é uma mistura homogênea formada por gases.
Exemplo: o ar atmosférico (nitrogênio, oxigênio…).
Solução líquida é uma mistura homogênea formada por líquidos.
Exemplo: álcool hidratado (álcool e água).
Solução sólida é uma mistura homogênea formada por sólidos.
Exemplo: ouro comum (ouro e cobre).

Componentes da Solução

As soluções são formadas por solventes e solutos.
Solvente é aquilo que dissolve. Geralmente, está em maior quantidade.
Soluto é aquilo que é dissolvido. Geralmente está em menos quantidade.

 

A água como solvente universal

A água é conhecida como solvente universal porque dissolve quase todas as substâncias que existem na natureza. Há vários tipos de soluções feitas com este solvente.
– água mais açúcar – água solvente/açúcar soluto
– vinagre – água solvente/ácido acético soluto
– água sanitária – água solvente/hipoclorito de sódio soluto
– soro fisiológico – água solvente/cloreto de sódio soluto
– água potável – água solvente/sais minerais e gás oxigênio soluto
– água do mar – água solvente/sais minerais soluto

As substâncias que se dissolvem em água são chamadas de Hidrossolúveis. Exemplos: açúcar, álcool, ácido acético.

Importância da água como solvente nos organismos

– Plantas: os sais minerais só são absorvidos do solo pelas raízes das plantas depois que forem dissolvidas em água.
– Sangue: é uma mistura heterogênea. A parte líquida (plasma) é constituída de glóbulos vermelhos, glóbulos brancos e plaquetas. Este plasma contém água, onde estão dissolvidas outras substâncias como as vitaminas e a glicose. A água serve como transporte dessas substâncias para o resto do corpo.
– Urina: a água atua como transporte das substâncias ruins que devem ser eliminadas do corpo. Essas substâncias são: uréia e ácido úrico.

Suspensão

O que acontece se você colocar areia num copo com água e depois mexer esta mistura? A areia não se dissolverá na água. Enquanto a mistura está sendo mexida, a areia vai se espalhando pela água. Dizemos que a areia está em suspensão na água. Parando de mexer, rapidamente a areia se separa da água e se deposita no fundo do copo.

Então, suspensão é uma mistura heterogênea, onde um dos componentes é líquido ou gasoso.

 

O QUE FLUTUA E O QUE AFUNDA NA ÁGUA

Por que alguns corpos afundam e outros flutuam na água?
Vejamos alguns exemplos:
Água e óleo não se misturam. Quando um navio deixa vazar petróleo, causa grandes danos à natureza. Isso porque o petróleo não afunda. Ele flutua na água não permitindo a passagem de luz essencial para a vida marinha.
Se colocarmos água num recipiente e dentro dele um pedaço de ferro (prego), este ferro afundará.
Já se colocarmos somente uma garrafa “vazia” e tampada, a garrafa flutuará.
Estes exemplos mostram o que é a densidade. No primeiro exemplo, a água é mais densa do que o óleo. Então o que tem maior densidade fica no fundo. No segundo exemplo, o prego é mais denso que a  água, então afunda. O exemplo da garrafa que está vazia, na verdade está cheia de ar, que é menos denso que a água.

Densidade

É uma relação entre a massa e o volume de uma substância.
O que pesa mais? 1kg de algodão ou 1 kg de ferro? A pergunta induz a achar que a resposta é 1 kg de ferro, por ser mais pesado, mas na verdade ele é o mais denso. O algodão e o ferro tem a mesma massa (1kg), o que será diferente é o volume. Um maior volume de algodão que corresponde a 1 kg e um pedaço muito pequeno de fero que corresponde a 1 kg.
Então: mais denso – ter maior massa em um determinado volume
menos denso – ter menor massa em um determinado volume

d = m : v

 

Tabela de densidade de algumas substâncias:

Substância

Densidade em g/cm³

Água

1

Gelo

0,91

Álcool

0,8

Petróleo

0,85

Acetona

0,80

Vidro

2,6

Madeira

0,5

Mercúrio

13,6

Alumínio

2,7

Prata

10,5

Chumbo

11,4

Ouro

19,3

Ferro

7,8

Ar

0,0013

Zinco

7,1

Água do mar

1,03

A densidade também está relacionada à proximidade das moléculas das substâncias. Se compararmos as moléculas da água veremos que estão mais unidas (mais concentradas) do que as moléculas do óleo, menos unidas (menos concentradas). Então, pode-se dizer que a água é mais densa que o óleo porque suas moléculas estão mais unidas e assim há uma quantidade maior de moléculas de água, se comparadas num mesmo volume.

O Mar Morto

A água do mar Morto é muito salgada. Nela, quase não há organismos, por isso o nome Mar Morto. A presença de tanto sal neste mar faz com que as pessoas não afundem. A sua densidade é de 1,12g/mL, enquanto os outros mares têm a densidade igual a 1,03g/mL.

 

Empuxo

É uma força exercida pela água.
A mesma força que mantém uma pessoa boiando na água também mantém a flutuação de um transatlântico no mar. Para essa força damos o nome de empuxo.
Então, o que mantém, a flutuação dos corpos na água é o empuxo. Mas essa força está presente também quando o objeto, mais denso que a água, afunda. Ou quando, tendo a mesma densidade da água, o objeto fica completamente mergulhado, porém em equilíbrio.

 

Princípio de Arquimedes

“Todo corpo mergulhado num líquido recebe por parte do líquido a ação do empuxo, que é uma força dirigida verticalmente de baixo pra cima. A intensidade do empuxo é igual ao peso do volume do líquido deslocado”.

Arquimedes era famoso matemático e inventor de vários engenhos mecânicos. Fez descobertas importantes em geometria e matemática.

O que flutua e o que afunda na água?

Nem todo corpo flutua ou afunda na água. Alguns mantêm o equilíbrio dentro da água.
Se o corpo flutua é porque este corpo é menos denso que a água. Então o peso do corpo é igual ao empuxo, isto é, o peso do corpo é igual ao peso do volume de água que se desloca.
Se o corpo afunda é porque este corpo é mais denso que a água. Então o peso do corpo é maior que o empuxo, isto é, o peso do corpo é maior do que o peso do volume de água que se desloca.
Se o corpo fica em equilíbrio no interior do líquido é porque o corpo tem a mesma densidade da água. Ele nem afunda e nem flutua na água. Ele fica completamente mergulhado na água, sem tocar no fundo, mantendo o equilíbrio.

Água: Pressão

O principal cientista que estudou a pressão nos líquidos foi Blaise Pascal. Era francês, foi matemático, físico, filósofo e escritor. Mas antes de Pascal formular suas teorias, outros cientistas estudaram o comportamento dos líquidos.

Água exerce pressão

“Quando contém água nos recipientes, ela exerce uma pressão nas paredes (ou superfícies internas) do recipiente. Essa força que atua em uma determinada área chama-se pressão:

P =  F : A                     P = pressão
F= força
A = área

Pressão e Profundidade

O que acontece com um balão, que está cheio de água e é furado em vários pontos com um alfinete? Se você realizar este experimento, observará que os jatos de água que saem dos furos inferiores vão mais longes do que os jatos dos furos superiores. Isto acontece porque a pressão da água aumenta à medida que aumenta a profundidade.
Isto também explica porque as barragens são mais largas embaixo.

Outro exemplo que demonstra a pressão da água são os mergulhos. Como peixes, submarinos e as pessoas que mergulham no mar não são esmagados pela pressão da água? O que acontece é que eles só podem mergulhar até certa profundidade, caso contrário, podem sim serem esmagados pela forte pressão de água.
Um corpo mergulhado na água não deve receber apenas pressão de cima, mas de todos os lados. De fora para dentro e de dentro para fora (mantendo o equilíbrio). A pressão exercida por um líquido não depende da forma do recipiente que o contém, mas apenas da profundidade, ou altura, e da densidade do líquido.

Vasos Comunicantes
É  a ligação de dois recipientes através de um duto fechado.

Um recipiente formado por diversos ramos que se comunicam entre si, constitui um sistema de vasos comunicantes. Exemplo: tubo em U.
“Um líquido colocado num sistema de vasos que se intercomunicam tem sempre o mesmo nível em todos os vasos, não importando a forma e o diâmetro desses vasos”.

 

Poços e Fontes

Como retirar água dos poços artesianos, poços comuns e de fontes?
A água jorra dos poços artesianos e das fontes e é retirada com corda, balde ou sistemas de roldanas dos poços comuns.
O lençol freático que está no subsolo é a base do conjunto de vasos comunicantes. Então a água que está lá deve ficar sempre no mesmo nível. Assim, é impossível jorrar água dos poços comuns.
O poço artesiano pode estar localizado numa parte mais baixa do sistema de vasos comunicantes da natureza. Se a fonte está num ponto mais alto, a água jorra do poço tentando alcançar o nível da fonte.
Se a fonte faz parte dos vasos comunicantes e está na parte mais alta então ela jorra água com menos intensidade. Isto acontece porque a pressão exercida pela água vai diminuindo à medida que diminui a profundidade.
Os poços artesianos mais profundos (com aproximadamente 100m de profundidade) devem ser perfurados com equipamentos especiais, como a sonda perfuradora. A água destes poços vem de lençóis de água profundos que ficam entre as rochas. A água é limpa e pode conter sais minerais e alguns gases.

 

Gêiser

É uma fonte de água termal que pode lançar ao ar fortes jatos de água e vapor quente. São formados em regiões onde há vulcões em atividade.
Os gêiseres aparecem devido à proximidade entre a lava vulcânica e o lençol subterrâneo de água.

 

Caixas-d água

As caixas-d água ou reservatórios das casas funcionam de acordo com o sistema de vasos comunicantes. Sempre devem ficar no lugar mais alto. A água que chega à nossa casa vem de outro reservatório que também deve ficar no ponto mais alto da região que abastece.

Princípio de Pascal

“A pressão exercida no ponto de um líquido contido num recipiente fechado se transmite integralmente a todos os pontos desse líquido”.
“Podemos observar este princípio no nosso dia-a-dia, nos freios de veículos automotores e em elevadores hidráulicos”.

 

MATÉRIA

 

O QUE É MATÉRIA

Matéria é tudo o que tem massa e ocupa espaço.

Qualquer coisa que tenha existência física ou real é matéria. Tudo o que existe no universo conhecido manifesta-se como matéria ou energia.
A matéria pode ser líquida, sólida ou gasosa. São exemplos de matéria: papel, madeira, ar, água, pedra.

  

SUBSTÂNCIA E MISTURA

Analisando a matéria qualitativamente (qualidade) chamamos a matéria de substância.

Substância – possui uma composição característica, determinada e um conjunto definido de propriedades.
Pode ser simples (formada por só um elemento químico) ou composta (formada por vários elementos químicos).
Exemplos de substância simples: ouro, mercúrio, ferro, zinco.
Exemplos de substância composta: água, açúcar (sacarose), sal de cozinha (cloreto de sódio).

Mistura – são duas ou mais substâncias agrupadas, onde a composição é variável e suas propriedades também.
Exemplo de misturas: sangue, leite, ar, madeira, granito, água com açúcar.

CORPO E OBJETO

Analisando a matéria quantitativamente chamamos a matéria de Corpo.

Corpo – São quantidades limitadas de matéria. Como por exemplo: um bloco de gelo, uma barra de ouro.
Os corpos trabalhados e com certo uso são chamados de objetos. Uma barra de ouro (corpo) pode ser transformada em anel, brinco (objeto).

FENÔMENOS QUÍMICOS E FÍSICOS

Fenômeno é uma transformação da matéria. Pode ser química ou física.

Fenômeno Químico é uma transformação da matéria com alteração da sua composição.
Exemplos: combustão de um gás, da madeira, formação da ferrugem, eletrólise da água.

Química – é a ciência que estuda os fenômenos químicos. Estuda as diferentes substâncias, suas transformações e como elas interagem e a energia envolvida.

Fenômenos Físicos – é a transformação da matéria sem alteração da sua composição.
Exemplos: reflexão da luz, solidificação da água, ebulição do álcool etílico.

Física – é a ciência que estuda os fenômenos físicos. Estuda as propriedades da matéria e da energia, sem que haja alteração química.

 

PROPRIEDADES DA MATÉRIA

O que define a matéria são suas propriedades.
Existem as propriedades gerais e as propriedades específicas.
As propriedades gerais são comuns para todo tipo de matéria e não permitem diferenciar uma da outra. São elas: massa, peso, inércia, elasticidade, compressibilidade, extensão, divisibilidade, impenetrabilidade.

Massa – medida da quantidade de matéria de um corpo. Determina a inércia e o peso.

Inércia – resistência que um corpo oferece a qualquer tentativa de variação do seu estado de movimento ou de repouso. O corpo que está em repouso, tende a ficar em repouso e o que está em movimento tende a ficar em movimento, com velocidade e direção constantes.

Peso – é a força gravitacional entre o corpo e a Terra.

Elasticidade – propriedade onde a matéria tem de retornar ao seu volume inicial após cessar a força que causa a compressão.

Compressibilidade – propriedade onde a matéria tem de reduzir seu volume quando submetida a certas pressões.

Extensão – propriedade onde a matéria tem de ocupar lugar no espaço.

Divisibilidade – a matéria pode ser dividida em porções cada vez menores. A menor porção da matéria é a molécula, que ainda conserva as suas propriedades.

Impenetrabilidade – dois corpos não podem ocupar o mesmo espaço ao mesmo tempo.

As propriedades específicas são próprias para cada tipo de matéria, diferenciando-as umas das outras. Podem ser classificadas em organolépticas, físicas e químicas.
As propriedades organolépticas podem ser percebidas pelos órgãos dos sentidos (olhos, nariz, língua). São elas: cor, brilho, odor e sabor.

As propriedades físicas são: ponto de fusão e ponto de ebulição, solidificação, liquefação, calor específico, densidade absoluta, propriedades magnéticas, maleabilidade, ductibilidade, dureza e tenacidade.

Ponto de fusão e ebulição – são as temperaturas onde a matéria passa da fase sólida para a fase líquida e da fase líquida para a fase sólida, respectivamente.

Ponto de ebulição e de liquefação – são as temperaturas onde a matéria passa da fase líquida para a fase gasosa e da fase gasosa para a líquida, respectivamente.

Calor específico – é a quantidade de calor necessária para aumentar em 1 grau Celsius (ºC) a temperatura de 1grama de massa de qualquer substância. Pode ser medida em calorias.

Densidade absoluta – relação entre massa e volume de um corpo.

d = m : V

 

Propriedade magnética – capacidade que uma substância tem de atrair pedaços de ferro (Fe) e níquel (Ni).

Maleabilidade – é a propriedade que permite à matéria ser transformada em lâmina. Característica dos metais.

Ductibilidade – capacidade que a substância tem de ser transformada em fios. Característica dos metais.

Dureza – é determinada pela resistência que a superfície do material oferece ao risco por outro material. O diamante é o material que apresenta maior grau de dureza na natureza.

Tenacidade – é a resistência que os materiais oferecem ao choque mecânico, ou seja, ao impacto. Resiste ao forte impacto sem se quebrar.

As propriedades químicas são as responsáveis pelos tipos de transformação que cada substância é capaz de sofrer. Estes processos são as reações químicas.

 

UNIDADES DE MEDIDA

A matéria, sendo um corpo ou uma substância e a energia podem ser avaliadas quantitativamente. Cada característica que possa ser quantificada constitui uma grandeza física.

GRANDEZA FÍSICA

Comprimento, massa, temperatura, tempo, volume, força, quantidade de matéria, etc.

Essas grandezas são avaliadas pelas unidades de medida adotadas por convenção e cada unidade tem seu símbolo. Por exemplo, o m o símbolo do metro.
O valor de uma grandeza pode ser expresso por um número e uma unidade de medida. Exemplo: 25ºC, 100m.

SISTEMAS DE UNIDADES DE MEDIDA

Um grupo de unidade é conhecido como sistema de unidades de medida. O mais utilizado é o SI (Sistema Internacional de Unidades).

Observe as unidades do SI:

GRANDEZA

NOME DA UNIDADE

SÍMBOLO

massa

quilograma

Kg

comprimento

metro

m

tempo

segundo

s

corrente elétrica

ampére

A

temperatura
termodinâmica

Kelvin

K

área

metro quadrado

pressão

Pascal

Pa

força

newton

N

Intensidade
luminosa

Candela

cd

Quantidade de
matéria

Mol

mol

velocidade

metros por segundo

m/s

energia

joule

J

tensão elétrica

volt

V

volume

metro cúbico

potência

watt

W

Múltiplos e Submúltiplos

Às vezes é necessário usar unidades maiores oi menores do que as do SI.

Se a grandeza comprimento, onde a unidade no SI é o metro, tiver que ser expressa em unidades maiores usamos os seus múltiplos (quilômetro, hectômetro, decâmetro, etc.) e para utilizar unidades menores, usamos os submúltiplos (centímetro, decímetro, milímetro, etc.).

Observe a formação dos múltiplos e submúltiplos das unidades de medida mediante o emprego dos prefixos SI

Múltiplos:

PREFIXO

SÍMBOLO

SIGNIFICADO

yotta

Y

1024

zetta

Z

1021

exa

E

1018

peta

P

1015

tera

T

1012

giga

G

109

mega

M

106

quilo

k

103

hecto

h

10²

deca

da

10

 

Submúltiplos

PREFIXO

SÍMBOLO

SIGNIFICADO

deci

d

10-1

centi

c

10-2

mili

m

10-3

micro

µ

10-6

nano

n

10-9

pico

p

10-12

femto

f

10-15

atto

a

10-18

zepto

z

10-21

yocto

y

10-24

Ou a tabela mais simplificada:

km

hm

dam

m

dm

cm

mm

10³

10²

10

1

10-1

10-2

10-3

Então:

1km = 1.10³
1µm = 1.10-6
1cm = 1.10-2
1nm = 1.10-9
1mm = 1.10-3

Se a grandeza for massa:

1kg = 10³g
1g = 10-3 kg
1g = 10³ mg
1mg = 10-3g
1g = 106µg
1 µg = 10-6

Para a grandeza volume, utilize-se muito a unidade de l (litro) e mL (mililitro), onde:

1l  = 1dm³
1mL = 1cm³

Outras unidades:

Alguns países não utilizam unidades métricas. São as unidades do sistema inglês (milha, jarda, polegada, pé, libra e onça).

1milha = 1609m
1polegada = 25,40mm = 2,540cm
1jarda = 0,914m
1onça= 28,35g
1pé = 0,3048m
1libra = 453,6g

 

RADIOATIVIDADE

Alguns átomos, principalmente os de grande massa, se desintegram espontaneamente, manifestando radioatividade.
Pierre Curie e Marie Curie, o casal Curie estudou a radioatividade dos sais de urânio. Eles verificaram que todos os sais de urânio tinham a propriedade de impressionar chapas fotográficas. Concluíram que o responsável pelas emissões era o urânio (U).

Fizeram muitas experiências, extraindo e purificando o urânio (U) a partir do minério pechblenda (U3O).

Observaram que as impurezas eram mais radioativas do que o próprio urânio. Separaram, em 1898, das impurezas, um novo elemento químico, o Polônio (Po) em homenagem à terra natal de Marie Curie, a Polônia. O Polônio é 400 vezes mais radioativo do que o urânio.
Mais experimentos foram feitos pelo casal e foi descoberto outro elemento químico, o Rádio (Ra), 900vezes mais radioativo que o urânio. Este elemento torna luninescente (azulado) quando esta no escuro e torna fluorescente algumas substãncias como ZnS, BaS, etc…
Os átomos dos elementos radioativos são muito instáveis. Por este motivo, a radioatividade se manifesta pela emissão de partículas do núcleo do átomo ou de radiação eletromagnética.
Desintegração ou Decaimento Nuclear – processo onde os núcleos instáveis emitem partícula e ondas eletromagnéticas para conseguir estabilidade.
Só é radioativo o elemento que tem seu núcleo instável. A estabilidade do núcleo atômico é determinada pelo número de massa (A), ou seja, quantidade de prótons mais nêutrons. A estabilidade só é rompida nos átomos com número de massa muito grande. A partir do polônio (Pó-84), todos os elementos têm instabilidade.
Há alguns átomos mais leves com núcleos instáveis, em proporções mínimas. São os chamados isótopos radioativos ou radioisótopos.

DESINTEGRAÇÃO RADIATIVA

Quando ocorre a desintegração, os núcleos liberam radiação em forma de partículas alfa (α), beta (β) e raios gama (γ).

Desintegração alfa

Consiste na emissão da partícula alfa (α). Esta partícula é carregada positivamente, sendo sua carga 2+. É formada por dois prótons e 2 nêutrons expelidos do núcleo.

Primeira Lei da Radioatividade / Lei de Soddy
“Quando um núcleo emite uma partícula alfa (α), seu número atômico diminui duas unidades e seu número de massa diminui 4 unidades.”
Exemplo:

235                                       231                                  4
U            →          Th       +             α
92                                           90                                    2
átomo-pai            átomo-filho     partícula  alfa

Desintegração beta

Consiste na emissão de partícula beta (β). É formada por um elétron que é “atirado” em altíssima velocidade para fora do núcleo. Na verdade, o elétron não está no núcleo. O elétron é emitido por causa do núcleo instável.

Segunda Lei da Radioatividade / Lei de Soddy-Fajans-Russel
“Quando um núcleo emite uma partícula beta (β), seu número atômico aumenta uma unidade e seu número de massa não se altera.”
Exemplo:
210                                        210                                0
Bi          →               Po         +        β
83                                           84                                 1-
átomo-pai           átomo-filho      partícula beta

Lembre-se que a carga elétrica relativa do elétron é 1-.
Neste caso, o átomo-pai e o átomo-filho são isóbaros.
Os átomos de tório, césio e estrôncio emitem radiação β.
O tório-234, por exemplo, se transforma em protactínio-234 emitindo um elétron, partícula beta.

Desintegração gama

As emissões gama (γ) não são partículas. São ondas eletromagnéticas, assim como a luz ou ondas luminosas.
Possui um poder de penetração maior que a alfa e beta. Conseguem atravessar até 20cm no aço e 5 cm no chumbo (Pb). Por este motivo, estas emissões são muito perigosas do ponto de vista fisiológico. Podem danificar tecidos vivos e até matar.
A emissão gama (γ) não altera nem o número atômico e nem o número de massa.
O rádio-226, por exemplo, se transforma em radônio-222, emitindo radiação gama e também partículas alfa.

DECAIMENTO E MEIA-VIDA

Radioatividade – É a propriedade que os núcleos atômicos instáveis possuem de emitir partículas e radiações eletromagnéticas para se transformarem em núcleos mais estáveis. Para este fenômeno, damos o nome de reação de desintegração radioativa, reação de transmutação ou reação de decaimento.
A reação só acaba com a formação de átomos estáveis.
Exemplos:
U -238 sofre decaimento até se transformar em Pb-206.

O tempo que os elementos radioativos levam para ficarem estáveis, varia muito.

Meia-Vida – É o tempo necessário para a metade dos isótopos de uma amostra se desintegrar.

Um conjunto de átomos radioativos pode estar se desintegrando neste instante. Outro átomo pode se desintegrar daqui há uma hora. Outro, pode desintegrar daqui há três meses.
O U-235 é o elemento com meia-vida mais longa. Tem cerca de 7,04.108anos.

Exemplo de um gráfico de Meia-vida: Atividade x Tempo


Exemplo de decaimento do bismuto- 210

 

EFEITOS DA RADIOATIVIDADE NOS ORGANISMOS

Os efeitos da radioatividade no ser humano dependem da quantidade acumulada no organismo e do tipo de radiação. A radioatividade é inofensiva para a vida humana em pequenas doses, mas, se a dose for excessiva, pode provocar lesões no sistema nervoso, no aparelho gastrintestinal, na medula óssea, etc., Muitas vezes pode levar a morte (em poucos dias ou num espaço de dez a quarenta anos, através de leucemia ou outro tipo de câncer).
Estar em contato com a radiação é algo sutil e impossível de ser percebido imediatamente, já que no momento do impacto não ocorre dor ou lesão visível.
A radiação ataca as células do corpo, fazendo com que os átomos que compõem as células sofram alterações em sua estrutura. As ligações químicas podem ser alteradas, afetando o funcionamento das células. Isso provoca, com o tempo, conseqüências biológicas no funcionamento do organismo como um todo; algumas conseqüências podem ser percebidas a curto prazo, outras a longo prazo. Às vezes vão apresentar problemas somente os descendentes (filhos, netos) da pessoa que sofreu alguma alteração genética induzida pela radioatividade.

 

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