Métodos de Separação de Misturas e Teorias sobre a Formação do Universo

Separação de Misturas

Separar misturas homogêneas:

-Destilação- Com pontos de ebulição diferentes

-Cristalização – Com diferentes solubilidades num determinado solvente

-Cromatografia- Separação por passagem num suporte (sólido ou líquido)  se tiverem afinidades diferentes com o suporte

Separar misturas heterogêneas:

-Decantação- Líquido de um sólido (deposição) dois líquidos imiscíveis (funil de decantação)

-Filtração- Sólido (insolúvel) e líquido através de filtros

-Centrifugação- Sólidos insolúveis (diferentes massas)

-Separação magnética- Substâncias ferromagnéticas

-Peneiração- Sólidos (partículas de diferentes tamanhos)

-Extração- Substâncias com diferentes  solubilidades num dado solvente

Teoria do Big Bang

Aconteceu há 15 mil milhões de anos, antes não havia nada antes, nem espaço nem tempo. A matéria estava concentrada num único ponto muito denso e quente. Depois, sem se saber o porquê, deu-se a expansão muito rápida desse ponto e a matéria foi expandida e arrefecendo. Provas:

- Afastamento das galáxias

Mesmo sendo a gravidade as galáxias afastam-se a uma velocidade proporcional às suas distâncias – Lei de Hubble

- Radiação cósmica de microondas

Segundo os cientistas quando o universo foi criado encheu-se de radiação e à medida que este se expandiu, essa radiação foi enfraquecendo. Por fim, chegou a nós como radiação muito fraca – radiação de microondas.

- Abundância de elementos leves no universo

Nas estrelas e nas poeiras interestelares existem principalmente dois elementos químicos: H e He

Limitações: Porque ocorreu? Como ocorreu? O que havia antes? Qual o destino do Universo? 

Teoria da Expansão Permanente

O Universo vai expandir para sempre com as galáxias a afastarem-se continuamente umas das outras. Observações astronómicas recentes corroboram esta hipótese.

Teoria do Universo Oscilante ou Pulsátil

De acordo com esta teoria, vai verificar-se um retardamento progressivo da expansão até à situação extrema de se inverter o sentido do movimento das galáxias, que passarão a aproximar-se. Iniciar-se-á, então, uma contração do Universo (bis crunch), que culminará com um novo Big Bang, recomeçando tudo de novo.

Teoria do Estado Estacionário

Esta terceira teoria rejeita o Big Bang e defende que a expansão se produz porque se cria constantemente nova matéria. Enquanto as galáxias se afastam umas das outras, formam-se novas galáxias nos intervalos, a partir de nova matéria em formação contínua. A densidade sempre foi a atual.

Demócrito : td feito de átomos

Curiosidades sobre átomos

John Dalton: átomos do msm elemento são iguais  se não combinam.se

J.J Thomson: Descobre eletrão; Formula modelo Bolo de Passas

Ernest Eutherford: Descobre protão e o núcleo, diz que o núcleo tem carga positiva e os eletrões movimentam-se em torno dele.

Niels Bohr: Modelo atual; aceite Nuvem eletrónica.

James Chadwick: Descobre os neutrões; Núcleo: Protões + Neutrões ; Quarks: formam os Neutrões e Protões

Nuvem eletrónica: zona de probabilidade para circulação de eletrões.

Massa dos eletrões muito mais baixa que protões e neutrões (1840 Xs)

Eletrões ocupam mais espaço que o núcleo (10000 Xs )

99,9999…% do átomo é espaço vazio

Efeito fotoelétrico

Incidência de radiação sobre metais provoca emissão de eletrões (fotoelétrons)

Energia mínima de remoção(w): energia mínima para remover o átomo em repouso de um metal; característica de cada metal.

Praticamente instantâneo.

Velocidade dos eletrões emitidos independente do da intensidade do feixe (nº de fótons) mas dependente da energia da radiação (direta/ proporcional).

O nº de fótons emitido é diretamente proporcional à intensidade do feixe.

Evolução da atmosfera

A terra formou-se há cerca de 4,6 mil milhões de anos.

Começou por arrefecer

Formou-se uma crosta sólida no exterior

Existiram erupções vulcânicas que levaram à libertação de gases

Formou-se a atmosfera primitiva:

H2O

CO2

N2

CH4

NH3

Continuou a arrefecer ; condensando o vapor de água, originaram-se chuvas e formaram-se oceanos; CO2 dissolveu-se na água formou-se as rochas carbonatas, diminuiu CO2 na atmosfera

N2 não se dissolveu na água e acumulou-se na atmosfera

O2 resultou na separação de H2O(por fotodissociação) mas só teve produção significativa após aparecerem seres fotossintéticos

H por ser leve escapou para a atmosfera e o espaço

Numeros Quanticos

O número quântico principal (n) indica a energia e o tamanho da orbital (distância média do electrão ao núcleo). Só pode ter valores inteiros: n = 1, n = 2, n = 3…

Quando o valor de n é maior, a energia e o tamanho da orbital serão maiores.

Orbitais com o mesmo valor de n pertencem ao mesmo nível de energia.

O número quântico de momento angular (l) indica a forma da orbital (tipo de orbital): Só pode ter valores inteiros entre 0 e n -­ 1: ­Se n = 1, então l = 0; ­Se n = 2, então pode ser l = 0 ou l = 1; ­Se n = 3, então pode ser l = 0, l = 1 ou l = 2.

O número quântico magnético (m_l) indica a orientaçãoda orbital no espaço. As orbitais podem estar orientadas segundo os eixos x, y ou z (ex: p_x, p_y ou p_z).

Só pode ter valores inteiros entre – l e + l : Se l = 0,então m_l = 0; Se l = 1,então pode ser m_l = -1, m_l = 0 ou m_l = +1

Para cada n há n² orbitais e, no máximo, 2n² electrões.

O número quântico de spin (m_s) indica o sentido do movimento de rotação do electrão (no sentido dos ponteiros do relógio ou no sentido contrário) e explica o facto dos electrões se comportarem como pequenos ímanes. Só pode ter os valores m_s = +1/2 ou m_s = -1/2

As orbitais s têm uma forma esférica. As orbitais p têm uma forma de dois lóbulos simétricos

Princípio de Exclusão de Pauli – Numa orbital só podem existir, no máximo, dois electrões com spins opostos (não pode existir mais do que um electrão com os mesmos números quânticos)­.

Regra de Hund – Nas orbitais com a mesma energia (ex: 2px, 2py e 2pz ), coloca-se primeiro um electrão em cada orbital (electrão desemparelhado), de modo a ficarem com o mesmo spin, e só depois se completam as orbitais com um electrão de  spin oposto.

Diagrama de Linus Pauling – Diagrama de preenchimento das orbitais, que facilita a escrita das configurações electrónicas dos átomos, de acordo com o Princípio da Energia Mínima.

Reações

Reaccoes Quimicas

Os núcleos dos atomos nao sao alterados; Os elementos quimicos do sistema reacional mantem-se; Apenas alteracao das unidades estruturais do sistema reacional.

Reaccoes Nucleares

Os nucleos dos atomos sao alterados; Transformacao dos elementos quimicos noutros diferentes;

A energia posta em jogo tem uma ordem de grandeza que pode ser milhoes de vezes superior a que e posta em jogo nas reacoes químicas

Reaccoes de fusao

Ocorre quando dois nucleos leves se combinam para formar um nucleo pesado; Liberta uma grande quantidade de energia, o que e possível acontecer pois nas

reacoes nucleares a soma das massas dos nucleos formados e inferior a soma das  massas dos nucleos iniciais; So ocorre a temperaturas muito elevadas;

Reaccoes de Fissao

a fissao nuclear e uma reacao em que se bombardeiam com neutroes os nucleos de atomos pesados, obtendo-se como resultado dois fragmentos de massas semelhantes e a emissao simultanea de alguns neutroes; estes, por sua vez, bombardeando outros nucleos, mantem a reacao em cadeia;

Reacao electromagnetica:

Resulta da propagacao de um campo electrico e magnetico, ha transporte de energia e composta por fotões

Formação do Universo: Formação do hidrogénio e do hélio

Fase principal da vida da estrela: Fusão do hidrogénio em hélio

Gigante vermelha: Fusão do hidrogénio em hélio, Fusão do hélio em carbono e oxigénio

Supergigante vermelha: Fusão do hidrogénio em hélio, Fusão do hélio em carbono, oxigénio, …, ferro

Morte da supergigante: Formação dos elementos de número atómico superior ao ferro até ao urânio.

Nucleossíntese interestelar: Formação do lítio, berílio, boro.

Tabela Periodica

Os grupos: O primeiro grupo é designado por grupo dos metais alcalinos (com exceção do Hidrogénio (H)).

O segundo grupo denomina-se grupo dos metais alcalino-terrosos.

O conjunto dos grupos, entre o grupo 3 e o grupo 12 chamam-se metais de transição.

O grupo 17 é designado usualmente por família dos Halogéneos.

O grupo 18 muito conhecido, apresenta os nomes de família dos gases raros,

Ao longo de um grupo o aumento do número quântico principal das orbitais de valência é a causa predominante da variação gradual das propriedades;

Ao longo de um período, sendo o número quântico principal constante, o aumento da carga nuclear é a causa predominante da variação progressiva das propriedades.

Características dos metais alcalinos

São muito reativos. Por isso, não existem livres na natureza.

Reagem em contacto com o oxigénio do ar e com a água.

Devem ser guardados em parafina líquida ou petróleo.

As soluções aquosas resultantes das reações destas substâncias com a água são alcalinas.

Reações dos metais alcalinos

Os metais alcalinos reagem com a água, formando hidróxidos e libertando-se hidrogénio.

Características dos halogéneos

Aparecem na natureza sob a forma de moléculas diatómicas (F₂, Cl₂, Br₂, I₂).

Reagem facilmente com os metais alcalinos, formando halogenetos.

São mais solúveis no éter ou no óleo alimentar do que em água.

Reação de formação dos halogenetos:

Os halogéneos reagem com os metais alcalinos, formando-se compostos iónicos que se designam por halogenetos

Características dos gases raros, gases nobres ou gases inertes

São gases à temperatura ambiente.

Aparecem na natureza sob a forma de átomos isolados.

Existem em quantidades relativamente pequenas, por isso são considerados raros. 

Não reagem com as outras substâncias, por isso se chamam inertes.

Propriedades periódicas

Ao longo de um grupo, o raio atómico apresenta tendência para aumentar com o número atómico.

À medida que descemos num grupo, vai aumentando o número de camadas eletrónicas ocupadas e a carga dos eletrões das camadas interiores repelem os eletrões mais externos, aumentando, assim, o tamanho.

Ao longo de um período, o raio atómico apresenta tendência para diminuir com o número atómico.

À medida que avançamos num período, o eletrão adicionado relativamente ao elemento anterior, ocupa a mesma camada eletrónica e cada elemento tem, relativamente ao anterior, mais um protão no núcleo. O aumento progressivo de carga nuclear provoca um aumento da força atrativa núcleo – eletrões. Embora as repulsões entre os eletrões aumentem também ao longo do período, elas não são suficientes para vencer as maiores atracções nucleares e, por isso, o tamanho das partículas diminui (o efeito do aumento da carga nuclear é, pois, dominante).

Ao longo de um grupo, a energia de ionização apresenta tendência para diminuir com o número atómico.

À medida que descemos num grupo, vai aumentando o número de eletrões internos e, consequentemente, aumentam as repulsões entre os eletrões – efeito blindagem – que contrariam o efeito atrativo do núcleo. Deste modo, a atração efetiva entre o núcleo e um dos eletrões mais externos diminui, diminuindo a energia necessária para o remover.

Ao longo de um período, a energia de ionização apresenta tendência para aumentar com o número atómico.

À medida que avançamos num período, o eletrão adicionado relativamente ao elemento anterior, ocupa a mesma camada eletrónica enquanto que a carga nuclear, positiva, é cada vez maior, aumentando, assim, a força atrativa núcleo - eletrão.  Deste modo, aumenta a energia necessária para o remover um eletrão de valência.

Os raios iónicos dos catiões são menores do que os raios atómicos dos respetivos átomos.

Um catião fica com menos um ou mais eletrões do que o átomo correspondente, havendo, assim, menos repulsões. Tendo, o catião e o átomo, a mesma carga nuclear, aumenta a força atrativa núcleo – eletrão. Deste modo, há uma contração da nuvem eletrónica do catião.

Nas partículas isoeletrónicas quanto maior a carga nuclear, menor é o tamanho.

Nas partículas isoeletrónicas existem o mesmo número de eletrões e, por isso, as mesmas repulsões. Assim, quanto maior a carga nuclear, maior é a força atrativa núcleo – eletrão e, consequentemente, maior é a contração da nuvem eletrónica do catião e menor é o tamanho da partíc

Vida de uma estrela

Nebulosa- Protoestrela

Estrela tipo sol (M menor  igual 8MO)- Gigante vermelha- Nebulosa planetaria- ana branca- ana castanha

Estrela maciça ( M maior 8Mo)- Supergigante vermelha- super nova

Estrela de neutrões(M menor 25Mo

Buraco negro (M maior 25Mo)

Nebulosa – as estrelas nascem de nuvens de gás e poeiras, no meio interestelar.

protoestrela – nas nebulosas formam-se grumos de materia que se contraem por acao da gravidade, aquecendo.

Estrela tipo sol (M³8M₀) – a contracao da nuvem faz aumentar a temperatura, iniciando a fuszo H em He.

Estrela macica (M>8M₀) – a temperatura atingida e elevadissima. Ocorre tambem a fusao do H em He.

Gigante vermelha – no coracao da estrela esgota-se o H, iniciando-se a fusao de He em C e O. Em volta do coracao ocorre a fusao do H em He. A camada exterior dilata-se e fica avermelhada

Supergigante vermelha – No coracao da estrela vao-se esgotando os sucessiveis combustiveis: H, He, O, C, …, Fe. As fusoes prosseguem nas camadas externas que se dilatam tomando a cor avermelhada

Nebulosa planetaria – no final, ja instável, a estrela ejeta as suas camadas externas no espaco interestelar.

Ana branca – no seu centro fica o residuo estelar, onde ja nao ocorrem fusoes

Ana castanha – a pouco e pouco a ana branca vai perdendo energia e escurece.

Supernova – o combustivel acaba na estrela. As suas camadas externas sao lançadas no Espaco, numa violenta explosao. Sao produzidos os elementos mais pesados, desde o Fe ao U

Buraco negro (M>25Mo) – devido a sua extrema densidade e nao havendo nada que trave a contracao gravitacional, o residuo estelar transforma-se num corpo que engole tudo a sua volta.

Estrela de neutroes (M£25Mo) – o coracao da estrela e um cadaver estelar muitissimo denso, constituido, fundamentalmente, por neutroes.