ISÓTOPOS SUA DESCOBERTA MUDOU O CONCEITO DE MASSA ATÔMICA
COMO SÃO SEPARADOS ???????????
A separação de isótopos de um elemento baseia-se na pequena diferença das suas propriedades físicas (ponto de fusão, ponto de ebulição, densidade, ...).
Para separar quantidades no laboratório o aparelho mais apropriado é frequentemente o espectômetro de massa.
Numa escala maior os métodos usados incluem:
Difusão gasosa (largamente usado na separação de isótopos de urânio na forma de hexafluoreto de urânio).
Destilação, antes usada para produzir água pesada, ou seja hidrogênio de massa 2 (deutério) combinado com oxigênio.
Eletrólise (que requer energia elétrica barata), difusão térmica (antes usada para separar isótopos de urânio, mas considerada agora não econômica).
Centrifugação (um método envolvendo a excitação de um isótopo e a sua subsequente separação por meios eletromagnéticos).
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Calcular a quantidade em mols de cátions, ânions e total de íons nos exemplos abaixo.
1. Sulfato de cálcio (2,5 mols/L)
CaSO4 => uma partícula é formada por um íon cálcio e um íon sulfato, logo 2,5 mols de partículas terão 2,5mols de íons cálcio e 2,5mols de íons sulfato ou 5 mols de íons por mol de partículas dissolvidas.
2. Cloreto de cálcio (3,0 mols/L)
CaCl2 => uma partícula é formada por um íon cálcio e dois íons cloreto, logo 3,0 mols de partículas terão 3,0mols de íons cálcio e 6,0mols de íons sulfato ou 6 mols de íons por mol de partículas dissolvidas.
3. Sulfato de alumínio (2,0 mols/L)
Al2(SO4)3 => uma partícula é formada por dois íons alumínio e três íons sulfato, logo 2,0 mols de partículas terão 4,0mols de íons alumínio e 6,0mols de íons sulfato ou 10,0 mols de íons por mol de partículas dissolvidas.
4. Hidróxido de alumínio (1,5mols/l)
Al(OH)3 => uma partícula é formada por íon alumínio e três íons hidróxido, logo 1,5 mols de partículas terão 1,5mols de íons alumínio e 4,5mols de íons sulfato ou 6,0 mols de íons por mol de partículas dissolvidas.
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A massa de cloreto de cromo III hexaidratado, necessária para se preparar 1 litro de uma solução que contém 20 mg de Cr3+ por mililitro, é igual a:
Dada a concentração de íons cromo III , poderemos calcular a concentração da solução de cloreto de cromo III. hexaidratado em solução aquosa, pela relação estequiométrica seguinte.
1 CrCl3. 6 H2O(aq) => 1Cr3+(aq) + 3Cl1-(aq)
1 mol da substância se dissocia em 1 mol de íons cromio III, logo precisamos saber qual é a concentração molar do íon de cromo III.
1.Como queremos a massa em um litro precisamos calcular tudo para um litro.
Cromo III
20mg .......... 1mL
X mg ........... 1000mL
X = 20.000mg = 20gramas/litro
2. Queremos a quantidade, em mol, de íons cromo III.
1 mol ........... 52g
Xmol ........... 20g
X = 0,38 mol de íons cromo III por litro é a mesma quantidade por litro da substância cloreto de cromo III hexaidratado, que pela relação estequiométrica acima é 1:1.
Mas o exercício quer a massa da substância.
1 mol ............ 266,5g
0,38mol .......... Xg
X = 102,5g
Prof. Rossetti
INTERAÇÕES NO NÚCLEO ATÔMICO
Em 1931 Pauli sugeriu que cada vez que uma partícula beta fosse emitida por um núcleo, um neutrino (que possuía carga e massa), também seria emitido. Em 1934 Fermi desenvolveu as bases teóricas sobre as quais as duas partículas seriam formadas. Demonstrou que existia uma interação envolvida em conexão com os neutrinos, semelhante a uma interação eletromagnética, mas muito mais fraca, que consequentemente chamou de interação fraca.(que no entanto era mais forte que a interação gravitacional). A interação eletromagnética e a interação gravitacional decresciam em intensidade com o quadrado da distância. Esse decréscimo era lento e, assim, as duas interações poderiam fazer-se sentir por longas distancias.(Esse fato era particularmente verdadeiro a respeito da interação gravitacional, que era simplesmente de atração, enquanto que a interação eletromagnética apresentava componentes de atração e de repulsão, que tendiam a cancelar-se mutuamente). A interação fraca, porém, caía tão rapidamente que a distância, que ficava confinada inteiramente às distâncias do tamanho de um núcleo atômico, ou menores. Poderia ter sido chamada de interação nuclear, se outra interação, em escala muito menor não fosse logo descoberta.
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Sabendo que a água do mar apresenta em média íons sódio na concentração de 0,46 mol/L, determine a massa de cloreto de sódio existente em um corpo com 200 cm³ de água do mar.
Primeiro você precisa saber que cada partícula de cloreto de sódio dissolvida na água formará dois íons, um íon positivo de sódio e um íon negativo de cloro.
1NaCl ==> 1Na1+ + 1Cl1-
Cada mol de cloreto de sódio dissolvido formará um mol de íons sódio e um mol de íons de cloro.
Observe que a proporção entre o NaCl e os íons de sódio é de 1:1
Logo a concentração de íons sódio é igual a concentração de cloreto de sódio na solução.
Temos 0,46mol/L de NaCl: cada litro de solução tem 0,46moles de NaCl dissolvidos.
1 litro = 1000mililitros
1cm³ = 1 mililitro
1. Cálculo da quantidade de NaCl em 200 cm³ de solução.
1000mL ........ 0,46mol
200mL .......... X
X = 0,092mol
2. Transformação da unidade mol para a unidade gramas.
NaCl = (1x23) + (1x36) = 58gramas/mol
58g .................. 1 mol
X ............... 0,096mol
X = 5,568gramas
Prof. Rossetti
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Os quarks são partículas ligadas pela interação forte, o que deve ainda envolver uma partícula de troca. Da mesma maneira que a interação eletromagnética envolve a troca de fótons, os quarks devem trocar uma partícula chamada, por razões óbvias, de glúon(a palavra vem de glue, cola). No entanto, os quarks são combinados tão fortemente, que não podem ser isolados como partículas livres. Os glúons também não podem ser facilmente isolados. Mas em 1979, interações energéticas de partículas subatômicas forneceram algumas indicações rudimentares da produção de glúons.
PARTICULAS ALFA OU GÁS HÉLIO
Em 1906, Rutherford que trabalhava com um assistente alemão, Johannes Hans Geiger, conseguirão determinar a razão da carga elétrica em relação à massa das partículas alfa. Essa razão viria a ser igual à do átomo de hélio, do qual tivessem sido removidos dois elétrons. Mais tarde Rutherford atirou partículas alfa em uma parede dupla de vidro, contendo vácuo entre elas. As partículas alfa possuíam energia suficiente para penetrar na primeira divisão mas, no processo de penetração, perdiam energia que não conseguiam penetrar na segunda. Ficavam, portanto, no vácuo entre as divisões e depois de um acúmulo de quantidade suficiente, Rutherford descobriu que o gás fino surgido, era o hélio, analisado pelo seu espectro luminoso. Consequentemente, as partículas alfa e o hélio possuíam semelhanças, mas não eram idênticas, pois as correntes dos átomos de hélio não penetrariam no vidro.
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Testes revelaram que determinada marca de refrigerante tipo "cola" contém 2,0 x 10-3 mol/L de ácido fosfórico (H3PO4). Quando uma pessoa bebe um copo de 250 mL desse refrigerante está ingerindo:
a) Que quantidade em mols de ácido fosfórico estão dissolvidos em 250mililitros?
Leitura da concentração molar: 2,0 x 10-3 mol/L significa que em um litro (1000mL) de solução temos 2,0 x 10-3 mol de ácido fosfórico dissolvidos.
2,0 x 10-3 mol ............ 1000mililitros
X mol ............ 250 mililitros
X = 0,5 x 10-3 mol
b) Que massa de ácido fosfórico esta dissolvida em 250mL?
Vamos transformar quantidade, em mol, para massa, em gramas.
Fórmula do ácido é H3PO4
Massa Molar = (3x1) + (1x31) + (4x16) = 98g/mol
1 mol .............. 98gramas
0,5 x 10 -3 mol .............. X gramas
X = 49 x 10-3 mol ou 4,9 x 10-2 mol
c) Qual a concentração em g/L desse ácido no refrigerante testado?
Precisamos transformar mol para gramas, sabendo que 98gramas é a massa de um mol do ácido e que a quantidade, em mols, dissolvida em um litro é igual a 2,0 x 10-3 mol/L.
1mol ..................... 98gramas
2,0 x 10-3 mol ....... X gramas
X = 0,196gramas/L
OBTENÇAO DO NÍQUEL CATALISADOR
Uma forma de níquel esponjosa obtida pela ação do hidróxido de sódio numa liga de níquel e alumínio. O hidróxido de sódio dissolve o alumínio deixando uma forma de níquel altamente ativa com uma grande superfície de contato. O material é um pó preto pirofórico saturado com hidrogênio. É um catalisador extremamente eficiente, especialmente em reações de hidrogenação à temperatura ambiente. Foi descoberto em 1927 por um químico estadosunidenses M. Raney.
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Que volume de solução 2,8 mols/L de sulfato de sódio podemos preparar com 39,76g desse sal?
Leitura da concentração molar: 2,8mol/L: significa que em um litro da solução tem 2,8moles de sulfato de sódio dissolvidos.
Transformamos a quantidade em mols para gramas e esta será a massa de soluto contida em um litro e solução.
Sulfato de sódio => Na2SO4 => 142g/mol
1 mol ............. 142g
2,8mol ........... X
X = 397,6g, é a massa dissolvida em um litro de solução.
397,6g ............. 1000mL
39,76g ............. X
X = 100mL = 0,1litro
GLÚONS UMA COLA DOS QUARKS
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Calcule a concentração, em mol/L, de uma solução que contém 196g de ácido fosfórico em 500 mililitros de solução.
Vamos transformar a massa de ácido fosfórico em mols.
Fórmula => H3PO4
Massa molar = (3x1) + (1x31) + (4x16) = 98gramas/mol
1mol ............... 98gramas
X mols ......... 196gramas
X = 2mols
Cálculo da concentração em mols/litro.
2mols ............ 500mL
X mols ........... 1000mL
X = 4mols estarão dissolvidos em 1000mililitro ou um litro.
Concentração = 4mols/L
DETECÇÃO DO NEUTRINO
Pauli sugerira a existência do neutrino (do italiano, significando "pequeno neutro"), em 1931, mas não conseguiu detectá-lo. Não possuindo carga e muito possivelmente nem massa e muito pouca oportunidade de interação com outras partículas, não havia como pegá-lo, por assim dizer. Agora, os reatores de fissão nuclear existiam, podendo liberar grandes quantidades de neutrinos. Em 1956, dois físicos estadosunidenses, Frederick Reines e Clyde Lorrain Cowan, estabeleceram o sistema de detecção necessário e localizaram alguns neutrinos. Posteriormente, os próprios neutrinos foram localizados na radiação solar.
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Ao se prepararem 2 litros de uma solução de ácido sulfúrico, foram gastos 19,6g do referido ácido. Calcule a concentração em mol/L da solução.
Leitura de concentração molar: concentração em mol/litro ou molar expressa a quantidade de soluto, em mols, dissolvida por litro de solução.
Inicialmente precisamos transformar massa, em gramas, para mol.
H2SO4 = (1x2) + (1x32) + (4x16) = 98gramas/mol
1 mol .............. 98gramas
X mol ............. 19,6gramas
X = 0,2 mol, que estão dissolvidas em 2 litros,
como queremos por litro, basta dividir por dois e teremos 0,1mol/litro.
Concentração molar = 0,1mol/litro
CÁLCULO DA CARGA DE UM ELÉTRON
Thomson desenvolveu em 1897 um estudo para calcular a carga elétrica do elétron em relação à sua massa, comparando-a aos íons comuns. Porém, o tamanho da carga elétrica no sentido absoluto, não era conhecido.
O físico estadosunidense Robert Andrews Millikan, tomou a si a tarefa. Iniciou suas pesquisas em 1906, acompanhando o curso de pequenas gotas de água eletricamente carregadas que caiam através do ar, sob a influência da gravidade, contra a atração de uma lâmina carregada colocada acima das gotas. A evaporação sofrida pela água confundiu os resultados e por isso, em 1911, passou a usar pequenas gotas de óleo. De quando em quando uma dessas gotículas de óleo ligava-se a um íon, o que era ensejado por Millikan ao fazer com que raios X atravessassem a câmara. Com o íon acrescentado, o efeito da lâmina eletricamente carregada fortalecia-se de imediato e a gotícula caía mais vagarosamente, e às vezes até se elevava. Essa ligeira mudança de movimento era devida, segundo Millikan concluiu, à adição de uma única carga eletrônica. Equilibrando então os efeitos da atração eletromagnética operada de baixo para cima com a atração gravitacional, de cima para baixo, antes e depois dessa adição, o físico pôde calcular o nível de carga num único elétron, que é hoje estabelecido como dezesseis quintilhonésimos de Coulomb.
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Se 0,9g de glicose (180g/mol) por litro de sangue de um adulto é considerado normal, qual a concentração, em mol/L, da solução aquosa de glicose.
Leitura da concentração: a solução tem 0,9gramas de glicose dissolvidas em um litro de solução, que é o sangue.
Vamos transformar 0,9gramas de glicose para mols e teremos a concentração molar ou em mols/litro.
1mol .............. 180gramas
X mols .......... 0,9gramas
X = 0,005mol
A concentração molar será 0,005mol/litro,
visto que 0,9gramas estão dissolvidos em um litro e esta massa corresponde a 0,005mols.
ESPECTRO DA LUZ
Curioso a respeito da luz, o cientista inglês Isaac Newton realizou uma série de experiências cruciais nos anos de 1665 e 1666. Fez com que um raio de luz passasse através de um prisma (pedaço de vidro de forma triangular), incidindo depois sobre uma parede branca. O resultado foi uma faixa colorida, sendo a primeira porção vermelha, passando a seguir para laranja, amarelo, verde, azul e violeta, cada uma delas mesclando-se gradativamente na outra. Seriam as cores produzidas pelo vidro? Não, pois quando Newton fez com que a luz que emergia do prisma passasse por um segundo prisma orientado na direção oposta, só conseguiu como resultado uma luz branca. As cores haviam-se recombinado. Isto significava que a luz teria que ser vista de uma maneira totalmente nova. Sempre se acreditara que a luz branca era a luz "pura" e que a cor tivesse sido introduzida como uma impureza através do efeito de substâncias, materiais sobre a luz. A experiência de Newton tornou claro que a cor era uma propriedade inerente da luz e que a luz branca era uma mistura de diferentes cores. A matéria afetava a cor somente pela absorção de alguns tipos de luz e pela transmissão ou a reflexão de outras. Mas o que seria exatamente que fazia com que a luz adquirisse cores diferentes, ainda não era conhecido.
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Determine o volume de uma solução de cloreto de cálcio de concentração 45 g/L que contém uma massa de 225 g do soluto. (observação: quando não houver referência ao tipo de solução, fica subentendido tratar-se de solução aquosa).
Leitura da concentração: 45g/L significa que em um litro de solução tem 45gramas de soluto dissolvidos.
1litro ............ 45gramas
X litros ............... 225gramas
X = 5litros
CANETA TINTEIRO
Em 1938, dois irmãos húngaros, Ladislao Biro e Georg Biro, projetaram uma caneta esferográfica: a tinta, que se encontrava em um reservatório interno, cobria uma bolinha que ficava na extremidade da caneta e quando a bola rolava, a tinta depositava-se sobre o papel. Quando o projeto ficou suficientemente elaborado e foi desenvolvida uma tinta de alta viscosidade que não borrasse, riscasse, ou manchasse os dedos e que secasse quase instantaneamente, a caneta esferográfica passou a ser um sucesso. As canetas tinteiro e os tinteiros tornaram-se quase que obsoletos e até mesmo os lápis e as borrachas perderam sua importância.
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A quantidade de matéria do soluto, em gramas, existente em 500 mililitros de uma solução aquosa de ácido sulfúrico com concentração igual a 58,8g/L é:
Leitura da concentração: 58,8g/L significa que em um litro ou 1000mililitros de solução temos 58,8gramas de ácido sulfúrico dissolvido, logo em 500mililitros teremos a metade, ou seja, 29,4gramas.
FOTOSSÍNTESE
Joseph Priestley provara que as plantas podiam tornar o ar respirável depois de estar poluído pelo dióxido de carbono. Em 1779, um médico holandês, Jan Ingenhousz, repetiu a experiência e confirmou as descobertas de Priestley. Mas sua descoberta mais importante foi que as plantas consumiam o dióxido de carbono e produziam o oxigênio somente na presença da luz. No escuro, as plantas, como os animais, consumiam o oxigênio e produziam o dióxido de carbono. Pela importância da luz e porque as plantas, durante esse processo, produziam ainda as grandes moléculas que formam seus tecidos, o processo veio a ser chamado de fotossíntese, do grego, significando "juntar pela luz".
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São dissolvidos 74,2g de carbonato de sódio em água suficiente para 500 mL de solução. Calcule a concentração, em mol/L, dessa solução em relação ao sal e aos íons Na1+ e CO32-.
Primeiramente vamos transformar gramas para mol.
Carbonato de sódio => Na2CO3
Massa de um mol: (23x2) + (1x12) + (3x16) = 106g/mol
1 mol ............ 106g
X mol ............ 74,2g
X = 0,7 mol, esta quantidade de soluto esta dissolvida em 500mililitros de solução,
logo em 1litro ou 1000 mililitros teremos o dobro de mols ou:
0,7 mol ............ 500mL
X mol ............... 1000mL
X = 1,4 mols por litro de solução
Concentração da solução = 1,4mols/L , em relação ao sal.
Concentração de íons
1 mol Na2CO3 => 2 mols de Na+1 + 1 mol de CO3 2-
1,4 mols ................ 2,8 mols .............. 1,4 mols
[Na2CO3] = 1,4 mols/L
[Na+1] = 2,8 mols/L
[CO3] 2- = 1,4 mols/L
LÂMPADA INCANDESCENTE QUEIMOU
O filamento da lâmpada incandescente elétrica é feito de tungstênio. A sua temperatura de fusão é muito elevada (3400oC) e não sublima facilmente ( a sua pressão de vapor é muito baixa). É todavia esta fraca sublimação que limita a duração de vida de uma lâmpada. Para impedir os átomos de tungstênio de deixarem o filamento, a lâmpada está cheia de um gás nobre que não forma compostos químicos com o tungstênio. É com o argônio (Ar) que se enche frequentemente a lâmpada. O tungstênio sublimado do filamento faz com que sua espessura diminua com o passar do tempo e seus átomos são levados pela convecção do gás da lâmpada e deposita-se na superfície superior do balão. Com o tempo a lâmpada obscurece-se e absorve a metade da luz emitida pelo filamento, esta na hora de trocar, mesmo não tendo queimado ainda.
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Dissolve-se 1,56 g de hidróxido de alumínio em 100 mL de solução. As concentrações em mol/L dos íons Al3+ e OH1- nesta solução valem, respectivamente:
Vamos calcular a concentração da solução em mol por litro.
Transformando 1,56 gramas para mol
Al(OH)3 = (1x27) + (16x3) + (1x3) = 78g/mol
1 mol ........... 78g
X mol .......... 1,56g
X = 0,02 mol dissolvidos em 100 mL
0,02 mol ......... 100mL
X mol ............. 1000mL
X = 0,2 mol/L de solução
Concentração de íons
1 mol Al(OH)3 =>1mol de Al3+ + 3mols de OH1-
0,2 mol .............. 0,2 mol ........... 0,6 mol
[Al(OH)3] = 0,2 mol/L
[Al3+] = 0,2 mol/L
[OH1-] = 0,6 mol/L