Física Nuclear

Podemos dizer que a ideia do átomo partiu do seguinte princípio: se quebrarmos um objeto qualquer em pequenos pedacinhos menores, chegaria um momento em que não conseguiríamos mais quebrá-lo. Dessa forma, inicialmente propôs-se que o átomo seria indivisível. Porém, hoje sabemos que não se trata de uma partícula indivisível, mas sim de um sistema composto por diferentes partículas. A física nuclear estuda as propriedades e o comportamento dos núcleos atômicos e os mecanismos das reações nucleares. Esta área da ciência teve início a partir da evolução do conceito científico a cerca da estrutura atômica, pois até meados do século XIX acreditava-se que os átomos eram esferas maciças indestrutíveis e indivisíveis. Esses conceitos estavam de acordo com a teoria atômica de John Dalton.

Basicamente, a física nuclear faz de objetos de estudo as propriedades e o comportamento dos núcleos atômicos, bem como os mecanismos básicos das reações nucleares com nêutrons e outros núcleos. Assim, podemos classificar essas propriedades como sendo estáticas (cargas, massa, energia de ligação, etc.) e dinâmicas (radioatividade, estados excitados, etc.).

A quebra de um núcleo atômico resulta em novos núcleos e produz uma grande liberação de energia porque a massa total dos novos elementos é menor que a do núcleo original. A massa que sobra é emitida sob a forma de energia. Isto é chamado de Fissão Nuclear. Essa é a base do funcionamento de Usinas Nucleares, com a fissão controlada para produzir eletricidade, e também é o princípio das primeiras bombas atômicas.

A Física nuclear é analisada através de modelos nucleares que são baseados na mecânica quântica, relatividade e teoria quântica de campos. A descoberta de que os núcleos (prótons e nêutrons) são na realidade sistemas compostos, redirecionou o interesse dos físicos nucleares para a investigação dos graus de liberdade de quarks e, com isto, atualmente os domínios da pesquisa da física nuclear e da física de partículas se tornaram interligados.

Para extrair um elétron de um átomo, é necessária certa quantidade de energia. Da mesma forma, cada núcleo (próton ou nêutron) necessita também de grande quantidade de energia, que é da ordem de milhões de vezes. Por esse motivo, a física nuclear é denominada física de alta energia.

Partindo desse princípio, é possível fazer uma classificação básica das forças que existem, sendo elas:

 - Força gravitacional, que faz uma relação direta de atração mútua entre corpos, sendo responsável pela órbita dos planetas.

 - Forças eletromagnéticas, que dão origem aos fenômenos elétricos, às reações químicas e aos ímãs.

 - Força nuclear fraca, que produz o decaimento, no qual um elétron é emitido do núcleo.

 - Força nuclear forte, que é responsável por manter as partículas do núcleo unidas, mesmo contendo cargas elétricas iguais.

Entre as aplicações mais conhecidas da Física Nuclear está a geração de energia elétrica em usinas nucleares. Reações nucleares de fissão controladas produzem calor aquecendo água que movimenta turbina para produzir eletricidade. Na medicina os Raios X permitem enxergar ossos e outras partes do interior do corpo humano; tratamentos de câncer utilizam efeitos nucleares como arma para combater os tumores (radiologia); elementos radioativos (que emitem partículas ou radiações) são usados para estudos do cérebro e outras partes do corpo. A Física Nuclear também pode ser usada para produzir os armamentos mais destrutivos da história, as bombas nucleares.

Principais teorias 

Einstein incorporou a existência do átomo em suas teorias. Até então o átomo era visto como uma suposição teórica sem prova material. O físico alemão também formulou a teoria pela qual matéria e energia são equivalentes. Segundo ele:

  E = M . C²

E = energia | m = massa | c = velocidade da luz

Através da fórmula podemos calcular quanta energia existe em um objeto de massa m. Como massa e energia são equivalentes, o Princípio da Conservação da Massa se resume ao Princípio da Conservação da Energia segundo o qual em um sistema fechado a Energia não pode ser criada nem destruída, ela apenas se transforma.

Quando átomos de hidrogênio se juntam para formar um átomo de hélio, existe grande perda de massa que é transformada em energia. Esta é a Fusão Nuclear, processo que gera a luz e calor do Sol e que é usado na mais poderosa arma já criada pelo homem: a bomba de Hidrogênio. Ele só ocorre em locais de altíssima temperatura e pressão. Atualmente pesquisadores estudam formas de utilizar a Fusão para produzir eletricidade.

Ao estudar as partículas que compõe a matéria, a Física Nuclear se aproxima de outra área: a Física de Partículas. Esta investiga quais são e como se comportam as partículas que compõe o Universo mostrando de forma muito clara que o átomo, o seu núcleo ou mesmo prótons ou nêutrons não são indivisíveis.

Karlinha Caroline - Estudante do 2º ano do Ensino técnico

em Informática no Instituto Federal do Maranhão
Equipe É Hora de FisicoQuímica

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Química Nuclear

Primeiramente para compreender a Química nuclear é preciso ter em mente os conceitos fundamentais sobre a estrutura atômica. O átomo é formado principalmente por duas regiões bem distintas, a eletrosfera e o núcleo. Diferentemente das reações comuns que ocorrem entre os elétrons da periferia eletrosférica, as reações nucleares evidentemente afetam os núcleos atômicos onde encontram-se os hádrons : prótons e nêutrons. Naturalmente as forças que unem essas partículas são muito mais intensas em relação as que atuam nos elétrons, isso em parte justifica a energia liberada na ruptura dessas ligações. Para isso basta lembrar da bomba atômica e da enorme quantidade de megawatts produzidos pelas usinas nucleares.

Química nuclear é a área da química que lida com materiais utilizados para fins nucleares, é extremamente importante ao passo que ela fornece meios seguros de manipular e explorar a radioatividade além de utilizar elementos para obter energia como, por exemplo, o Urânio, o combustível nuclear mais utilizado, que sofre uma divisão chamada de fissão nuclear e dá origem às reações nucleares que se tornaram mais conhecidas na humanidade durante a Segunda Guerra Mundial, com as explosões das bombas atômicas. A partir desses acontecimentos, reações nucleares são sempre motivos de destaque nos jornais, por estarem sempre envolvidas em guerras, contaminações e em grandes desastres. Mas não é só para prejudicar o homem que a Química Nuclear existe, ela também traz benefícios como a utilização para gerar energia substituinte à energia gerada por hidrelétricas, e tem aplicação na medicina, na agronomia, nas indústrias, etc.

A descoberta da radiação iniciou-se com o cientista Henri Becquerel em 1896, quando ele guardou placas fotográficas em sua gaveta que continha amostras de óxido de urânio. Surpreso ao ver que elas tinham sido impressas, Henri, suspeitou que algum tipo de energia havia causado esse efeito. Ao relatar esse fato à sua aluna Marie Sklodowska Curie, prontamente ela iniciou uma pesquisa e provou que o que havia ocorrido era um fenômeno ao qual ela chamou pela primeira vez de radioatividade.

Os efeitos da radiação nuclear são muito negativos principalmente no tocante ao aspecto biológico, visto que o processo que ocorre dentro de um reator nuclear desencadeado pelo choque dos nêutrons se reproduz sobre as biomoléculas responsáveis pela vida. Sabe-se que tudo o que existe é química ou mais precisamente é formado por compostos químicos representados por moléculas que são formadas por átomos, e os átomos sofrem as consequências da fissão nuclear.

Tipos de Radiação Nuclear

Outro aspecto importante das leis da radiatividade é transmutação de elementos. Um sonho dos alquimistas, que nunca se realizou simplesmente pelo fato da ineficácia de suas técnicas. Porém Rutherford em 1919 foi o primeiro cientista a transformar um elemento em outro quando ele bombardeou o núcleo do nitrogênio com mais um próton, transformando-0 em oxigênio, segundo a reação nuclear:

Vale lembrar que um processo semelhante ocorre nas estrelas produzindo oxigênio a partir dos isótopos de carbono.

A energia nuclear está no núcleo dos átomos, nas forças que mantêm unidos os seus componentes – as partículas subatômicas. É libertada sob a forma de calor e energia eletromagnética pelas reações nucleares e explosões nucleares.

Como já vimos, a química está intimamente ligada à energia nuclear, em função dos sérios problemas que podem ser causados durante o uso dessa energia. A geração de energia nuclear não gera poluição química como as demais fontes energéticas, porém, o grande problema da energia nuclear é geração de resíduos radioativos que perduram por muitos anos, contaminando a terra e água, em virtude da formação de sais e óxidos que os metais radioativos formam. Estes compostos são diluídos na água sendo levados para locais onde prejudicam a agricultura e outros recursos usados na subsistência humana.

Karlinha Caroline - Estudante do 2º ano do Ensino técnico

em Informática no Instituto Federal do Maranhão
Equipe É Hora de FisicoQuímica

Fontes:

Ela não revela suas fontes a ninguém. Menina muito desconfiada.

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Termodinâmica

1 Introdução e história da termodinâmica

A Termodinâmica é o ramo da física que estuda as relações entre calor, temperatura, trabalho e energia. Abrange o comportamento geral dos sistemas físicos em condições de equilíbrio ou próximas dele. Qualquer sistema físico, seja ele capaz ou não de trocar energia e matéria com o ambiente, tenderá a atingir um estado de equilíbrio, que pode ser descrito pela especificação de suas propriedades, como pressão, temperatura ou composição química. Se as limitações externas são alteradas (por exemplo, se o sistema passa a poder se expandir), então essas propriedades se modificam. A termodinâmica tenta descrever matematicamente essas mudanças e prever as condições de equilíbrio do sistema.

A breve história da termodinâmica começa com Guericke, que em 1650 projetou e construiu a primeira bomba de vácuo do mundo, e o primeiro vácuo artificial do mundo, através das hemisférios de Magdeburgo. Ele foi incentivado pela busca em provar a invalidade da antiga percepção de que "a natureza tem horror ao vácuo" e de que não poderia haver vazio ou vácuo, "pois no vácuo todos os corpos cairiam com a mesma velocidade" tal como descreveu em ambos os casos Aristóteles.

Logo após este evento, o físico e químico Irlandês Robert Boyle tomou ciência dos experimentos de Guericke, e em 1656, em coordenação com o cientista Inglês Robert Hooke, construiu uma bomba de ar. Usando esta bomba, Boyle e Hooke perceberam uma correlação entre pressão, temperatura e volume. Com isso foi formulada a Lei de Boyle, a qual estabelece que a pressão e o volume são inversamente proporcionais. Então, em 1679, baseado nestes conceitos, um conhecido de Boyle chamado Denis Papin construiu um forno de pressão (marmita de Papin), que era um vaso fechado com uma tampa fechada hermeticamente que confinava o vapor até alta pressão ser gerada.

Projetos posteriores incluíram uma válvula de alívio para o vapor, evitando que o recipiente explodisse devido à alta pressão. Observando o movimento rítmico da válvula de alívio para cima e para baixo, Papin concebeu a idéia de uma máquina constituída de um pistão e um cilindro. Mas Papin não seguiu adiante com a idéia. Foi somente em 1697, baseado nas idéias de Papin, que o engenheiro Thomas Savery construiu a primeira máquina a vapor. Embora nesta época as máquinas fossem brutas e ineficientes, elas atraíram a atenção dos principais cientistas da época. Um destes cientistas foi Sadi Carnot, o "pai da termodinâmica", que em 1824 publicou "Reflexões sobre a Potência Motriz do Fogo", um discurso sobre o calor, potência e eficiência de máquina. O texto trouxe as relações energéticas básicas entre a máquina de Carnot, o ciclo de Carnot e a potência motriz. Isto marcou o início da termodinâmica como ciência moderna.

2 Lei zero da termodinâmica

“Se dois corpos estão em equilíbrio térmico com um terceiro,

 então eles estão em equilíbrio térmico entre si."

3 Primeira lei da termodinâmica

“A energia total transferida para um sistema é igual à variação da sua energia interna.”

Conhecida como lei da conservação da energia, diz que a energia não pode ser criada ou destruída. Se, em algum lugar, a energia que se apresentava sob uma forma tiver desaparecido, a mesma quantidade de energia, sob alguma forma, em algum lugar terá que existir. “As transformação de energia alteram sua distribuição, mas a energia total permanece a mesma”.

A expressão “consumo de energia” não é, pois, correta. A energia é utilizada e não consumida. Pode se falar em consumo de carvão ou de gasolina, porque esses materiais desaparecem ao serem queimados. Porém, a soma de todas as energias que surgem sob forma mecânica, térmica, eletromagnética e outras é exatamente igual à energia potencial química contida, inicialmente, no combustível, a qual sob essa forma desapareceu.

A expressão matemática que traduz esta lei para um sistema não isolado é:

Onde Q representa troca de calor, W a realização de trabalho (sendo respectivamente positivos quando o sistema recebe calor ou nele é realizado trabalho, negativos do contrário) e R a emissão ou absorção de radiação. Podemos simplificar dizendo que existe uma função (energia interna) cuja variação durante uma transformação depende unicamente de dois estados, o inicial e o final. Num sistema fechado a indicação desta variação é dada como:

Onde Q e W são, respectivamente, o calor e o trabalho trocados entre o sistema e o meio. As quantidades e são expressas algebricamente, sendo positivas quando expressam energia recebida pelo sistema. A quantidade é nula, pois, em sistema fechado, não se verificam absorções nem emissões de radiação.

A energia interna é definida como a soma das energias cinéticas e de interação de seus constituintes. Este princípio enuncia, então, a conservação de energia.

4 Segunda lei da termodinâmica
Enunciado de Clausius:

"É impossível à construção de um dispositivo que, por si só, isto

 é, sem intervenção do meio exterior, consiga transferir calor 

de um corpo para outro de temperatura mais elevada."

A tendência do calor a passar de um corpo mais quente para um mais frio, e nunca no sentido oposto, a menos que exteriormente comandado, é enunciada pela segunda lei da termodinâmica. Essa lei nega a existência do fenômeno espontâneo de transformação de energia térmica em energia cinética, que permitiria converter a energia do meio aquecido para a execução de um movimento (por exemplo, mover um barco com a energia resultante da conversão da água em gelo).

De acordo com essa lei da termodinâmica, num sistema fechado, a entropia nunca diminui. Isso significa que, se o sistema está inicialmente num estado de baixa entropia (organizado), tenderá espontaneamente a um estado de entropia máxima (desordem). Por exemplo, se dois blocos de metal a diferentes temperaturas são postos em contato térmico, a desigual distribuição de temperatura rapidamente dá lugar a um estado de temperatura uniforme à medida que a energia flui do bloco mais quente para o mais frio. Ao atingir esse estado, o sistema está em equilíbrio.

A entropia, que pode ser entendida como decorrente da desordem interna do sistema, é definida por meio de processos estatísticos relacionados com a probabilidade de as partículas terem determinadas características ao constituírem um sistema num dado estado. Assim, por exemplo, as moléculas e átomos que compõem 1kg de gelo, a 0o C e 1atm, apresentam características individuais distintas, mas do ponto de vista estatístico apresentam, no conjunto, características que definem a possibilidade da existência da pedra de gelo nesse estado.

A variação da função entropia pode ser determinada pela relação entre a quantidade de calor trocada e a temperatura absoluta do sistema. Assim, por exemplo, a fusão de 1kg de gelo, nas condições de 273K e 1atm, utiliza 80.000cal, o que representa um aumento de entropia do sistema, devido à fusão, em 293J/K.

A aplicação do segundo princípio a sistemas de extensões universais esbarra em dificuldades conceituais relativas à condição de seu isolamento. Entretanto, pode-se cogitar de regiões do universo tão grandes quanto se queira, isoladas das restantes. Para elas (e para as regiões complementares) valeria a lei do crescimento da entropia. Pode-se então perguntar por que motivo o universo não atingiu ainda a situação de máxima entropia, ou se atingirá essa condição um dia.

A situação de máxima entropia corresponde à chamada morte térmica do universo: toda a matéria estaria distribuída na vastidão espacial, ocupando uniformemente os estados possíveis da energia. A temperatura seria constante em toda parte e nenhuma forma de organização, das mais elementares às superiores, seria possível.

5 Terceira lei da termodinâmica

“Quando um sistema se aproxima da temperatura do zero 

absoluto, todos os processos cessam, e a entropia tem como um valor mínimo.”

A terceira lei da termodinâmica foi desenvolvida por Nernst entre 1906 e 1912, e diz que, quando um sistema se aproxima da temperatura do zero absoluto, todos os processos cessam, e a entropia tem como um valor mínimo. A lei, portanto, fornece um ponto de referência para a determinação do valor da entropia. A equação proposta por Nernst é

Onde  ΔS é a variação de entropia e T é a temperatura.

Nernst concluiu que é impossível atingir o zero absoluto através de um número finito de passos. Isto significa que não existe a temperatura de zero absoluto no universo em que vivemos.

Domingos Alves Júnior - Estudante do 2º ano do Ensino técnico

em Informática no Instituto Federal do Maranhão
Equipe É Hora de FisicoQuímica

Fontes: 

http://www.coladaweb.com/fisica/termologia/termodinamica

http://www.nre.seed.pr.gov.br/irati/arquivos/File/oficina_1_semestre_fisica_lendas_ciencia.pdf

http://sec.sbq.org.br/cdrom/34ra/resumos/T0537-1.pdf http://pt.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A2mica

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Soluções Químicas

As soluções são sempre sistemas homogêneos. Nelas, o disperso – mistura homogênea de duas ou mais espécies químicas, é denominado soluto, e o dispersante, solvente.

As soluções podem ter caráter molecular ou iônico. As soluções moleculares possuem apenas moléculas constituindo a fase dispersa. Soluções de caráter iônico apresentam íons (podendo apresentar moléculas) na fase dispersa; Assim são capazes de conduzir corrente elétrica, sendo denominadas soluções eletrolíticas.

Quanto ao seu estado físico, as soluções podem ser sólidas, líquidas ou gasosas.

Solubilidade

É a capacidade de dissolução de um soluto em um solvente. A solubilidade está relacionada à natureza, à temperatura e à massa do solvente.

Uma solução é dita saturada quando contem a máxima quantidade de soluto numa dada quantidade de solvente, a uma dada temperatura. Essa quantidade máxima é denominada coeficiente de solubilidade.

Soluções insaturadas

É quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente, ou seja, a quantidade adicionada é inferior ao coeficiente de solubilidade.

Soluções supersaturadas

Só acontece quando o solvente e soluto estão em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) é maior, e depois a solução é resfriada ou aquecida, de modo a reduzir o coeficiente de solubilidade. Quando isso é feito de modo cuidadoso, o soluto permanece dissolvido, mas a solução se torna extremamente instável. Qualquer vibração faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dissolvida.

Concentração

A quantidade de soluto dissolvida em uma quantidade de solvente nos dá um valor que chamamos de concentração da solução. A concentração de uma solução é tanto maior quanto mais soluto estiver dissolvido em uma mesma quantidade de solvente.

Concentração comum

É a relação entre a massa do soluto e o volume da solução.

Exemplo 01: (PUC-RJ) Após o preparo de um suco de fruta, verificou-se que 200 mL da solução obtida continha 58 mg de aspartame. Calcule a concentração de aspartame no suco de fruta. Resolução:
C = 58 mg / 200 mL
 C = 0,29 mg/ml = 0,29 g/L.

Concentração em termos de quantidade de matéria (concentração mola ou concentração em quantidade de matéria, M).
É a relação entre o número de mols do soluto e o volume da solução obrigatoriamente em litros.

M = n/ V

Exemplo 02: Calcule a molaridade de uma solução de iodeto de sódio que encerra 45g do sal em 400mL de solução.
Resolução: O número de mols do soluto pode ser obtido pela relação:
 150 g NaI 1 mol
45 g n
n = 0,3 mol
A concentração em mol/L pode ser, então, calculada:
M = n/ V
M = 0,3 mol / 0,4L
M = 0,75 mol/L = 0,75 M


Título(T)
O título pode ser definido em função:
a) Da massa

T = m / M

É a relação entre a massa do soluto e massa da solução. Trata-se de uma grandeza adimensional e, no entanto, quando expressa em porcentagem, tem-se o percentual em massa de soluto na solução.
b)Do volume

T = v / V

É a relação entre o volume do soluto e o volume da solução. É uma grandeza adimensional e, no entanto, quando expressa em porcentagem, tem-se o percentual em volume na solução.

*Partes por bilhão (PPB) e Partes por milhão (PPM)

Para solutos em concentração muito pequena, o título ou a porcentagem são números muito pequenos. Neste caso, é comum o uso de unidades PPM ou PPB:
* PPM indica a quantidade, em gramas, do soluto presente em
 1 milhão de gramas de solução (10 elevado a 6).

* PPB indica a quantidade, em gramas, do soluto presente em
1 bilhão de gramas de solução (10 elevado a 8).

Diluição de soluções

Diluir uma solução implica adicionar-lhe solvente. Como a quantidade de soluto não se altera em uma diluição, podemos explorar este aspecto e estabelecer relações entre as condições final e inicial da mistura. Assim, em termos da concentração comum, podemos escrever:

m’(inicial) = m’(final) à c(inicial) * v(inicial) = c(final) * v(final)

e, analogamente, em termos de concentração em quantidade de matéria:

n’(inicial) = n’(final) à M(inicial) * V(inicial) = M(final) * V(final)

Rayanna Santos - Estudante do 2º ano do Ensino técnico

em Informática no Instituto Federal do Maranhão
Equipe É Hora de FisicoQuímica

Fontes:
Manual Compacto de Química – Ed. Riddel
http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/solucoes/solucoes.php

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Sistemas Físico-Químicos

Inicializaremos o assunto de sistemas físico-químicos conceituando- o. Um sistema físico-químico formado a partir de processos físicos e químicos, podemos dizer que um sistema é a parte do Universo que se pretende estudar. Dentro de um sistema temos a fronteira, que o divide do exterior, cujo denominamos de vizinhança. Os sistemas são divididos em sistemas aberto, fechado e isolados. Esclareceremos o assunto ao decorrer do mesmo.

Em relação à complexidade e aos elementos de um sistema físico-químico Whitesides e Ismagilov classificaram um sistema complexo, de forma concisa, caracterizando– o com os seguintes pontos:

1- Quanto a sua evolução, sendo muito sensíveis a condições iniciais ou pequenas perturbações.

2- Grande número de componentes independentes interagindo.

3- Há vários caminhos através dos quais a evolução do sistema pode proceder.

Analisando termodinamicamente os pontos colocados acima, as condições 2 e 3, só podem ser atendidas se, somente se, o sistema estiver aberto, ou seja, se suas fronteiras forem permeáveis à troca de energia e/ou matéria com o ambiente.

A noção de complexidade em sistemas afastados do estado de equilíbrio termodinâmico está associada aos conceitos de não linearidade, emergência e auto-organização dinâmica.

Tipos de Sistemas Físicos- Químicos

O Sistema Aberto, também chamado de Volume de Controle, depende do nível de permeabilidade da fronteira que separa o sistema e a vizinhança, se houver um alto nível de permeabilidade, a fronteira permitirá que haja troca de matéria e de energia entre o meio e o ambiente, caso contrário o sistema deixa de ser aberto. Isso porque uma das principais características dos sistemas vivos é a constante troca de energia e matéria com o meio, é a partir dessa troca que o sistema exporta entropia para o ambiente e se mantém no estado auto organizado que caracteriza a vida. A distância do equilíbrio termodinâmico pode ser facilmente modulada em reações químicas conduzidas em reatores abertos. Nesse caso, a taxa de alimentação de reagentes e a retirada dos produtos formados é um dos principais parâmetros que controla a dinâmica do sistema e determina o padrão resultante.

O Sistema Fechado, também chamado de Massa de Controle, é permitido apenas a troca de energia com a vizinhança. Não existe troca de matéria com o exterior.

O Sistema Isolado, são completamente isolados do ambiente, não trocam calor, trabalho ou matéria e/ou energia com as vizinhanças. São ideais, mas para fins práticos podemos considerar vários sistemas reais como sendo isolados.

A Não Linearidade não tem espaço no mundo regido por leis newtonianas. A partir de dois estados conhecidos, é possível deduzir sobre o comportamento futuro de qualquer sistema. Uma vez que o sistema evolui linearmente no tempo, as surpresas estão descartadas e o futuro é dado a priori. A validade das aproximações lineares no sistema é restrita às vizinhanças do estado de equilíbrio termodinâmico. Um dos maiores golpes no tratamento linear de causa e efeito foi o reconhecimento da existência dos chamados sistemas caóticos, sendo descritos por equações diferenciais ordinárias, não lineares e acopladas, com grande sensibilidade às condições iniciais. O "efeito borboleta" é um típico exemplo, uma causa minúscula, como o bater de asas de uma borboleta numa certa região do planeta, pode resultar em uma enorme consequência, como o surgimento de um tornado, numa outra região arbitrária. Esse efeito foi sugerido exatamente para ilustrar como uma pequena mudança nas condições iniciais utilizadas para alimentar um modelo simples da dinâmica climática poderia gerar grandes efeitos na previsão em longo prazo. Além do comportamento caótico, a ocorrência de cinética excitatória, multe estável e oscilatória são manifestações de não linearidade.

Na Emergência se formos analisar a abordagem cartesiana, fundada com base na construção do todo a partir da soma das partes, tem sido cada vez mais desafiada por problemas de diferentes naturezas. Como um exemplo paradigmático, sabe-se que, por mais precisa que seja a descrição da dinâmica de um neurônio individual, não se pode simplesmente representar a mente que emerge da interação entre essas subunidades a partir da soma das dinâmicas individuais, tendo como um problema a interdependência entre as subunidades ocasionando erros no resultado da representação do comportamento do sistema. Propriedades emergentes resultam, pois, do reconhecimento de que o comportamento de um sistema complexo não pode ser entendido em termos apenas da extrapolação das propriedades dos seus componentes individuais. Em outras palavras, as propriedades que emergem no nível macroscópico não podem ser preditas a partir das propriedades dos componentes microscópicos, não podendo o sistema ser analisado em partes, tendo o seu comportamento descrito apenas pela soma de suas subunidades, o que traria margens de erros para a compreensão do comportamento do todo. Nesse sentido, é importante enfatizar que as propriedades emergentes que surgem quando da mudança de escala não estão relacionadas a uma eventual falha na descrição microscópica.

Em sistemas abertos a auto- organização é primordial. A organização desses sistemas ocorre espontaneamente quando sujeitos a um dado gradiente, sendo este a variação de uma característica do meio. O termo auto, está se referindo ao fato de que não há nenhuma instrução do ambiente sobre como a organização deve ocorrer ou como o sistema deve se adequar em resposta ao gradiente. Em outras palavras, a gradiente imposta é completamente neutra em termos de informações e a organização surge de dentro do sistema, sendo moldada pelo sistema. Quando levados para um estado suficientemente afastado do equilíbrio termodinâmico, tais sistemas não estão mais sujeitos a princípios extremos que regem o estado de equilíbrio e os processos em regime linear. Portanto, a evolução não linear propicia a coexistência de diferentes estados estáveis para um mesmo conjunto de parâmetros. Processos de auto-organização são ubíquos na natureza, ou seja, estão ao mesmo tempo em toda parte, de células a órgãos e organismos, de indivíduos a organizações sociais, de casas a bairros, cidades, etc. Em geral, no contexto da auto-organização dinâmica, mais adequado seria se referir a comportamento complexo em lugar de sistema complexo, uma vez que um sistema simples pode apresentar um comportamento complexo quando afastado do estado de equilíbrio termodinâmico.

Comportamento Complexo dos Sistemas Físico- Químicos

As investigações teóricas-experimentais sobre a emergência, seleção e evolução de padrões espaço-temporais em sistemas físico-químicos têm atraído considerável interesse recentemente. Exemplos desses sistemas incluem processos heterogêneos nas interfaces sólido/ gás e sólido/líquido, assim como reações homogêneas, como no caso dos osciladores da família do brometo. Fenômenos temporais complexos na forma de amplificação explosiva de pequenas flutuações (autocatálise) multe estabilidade, oscilações na concentração de alguns intermediários e dinâmicos caótica são relativamente corriqueiros em diversas reações químicas. No entanto, apesar do número considerável de exemplos conhecidos, ainda não há uma taxonomia abrangente de tais reações e são poucas as aplicações relatadas. Explorar a cinética não linear presente em reações químicas na detecção de traços e no aumento da conversão e/ou seletividade em alguns processos são duas possibilidades de grande potencial. Especificamente, elucidar regimes não convencionais em reações catalíticas de importância prática (redução de nitrato, redução de gás carbônico, eletro-oxidação de moléculas orgânicas pequenas, entre outros) pode ser muito vantajoso, principalmente quando experimentos de bancada e numéricos andam juntos, uma vez que não linearidades observadas no laboratório, modeladas e simuladas podem ser fontes de importantes informações mecanísticas.

Andressa Frazão - Estudante do 2º ano do Ensino técnico

em Informática no Instituto Federal do Maranhão
Equipe É Hora de FisicoQuímica

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Eletroquímica - Bicho de Sete Cabeças?

Eletroquímica é a parte da química que estuda a transformação de energia química em energia elétrica e vice-versa, em uma solução, envolvendo um condutor ou semicondutor(um metal) e um condutor iônico(eletrólito). A transformação é através das reações químicas entre os elementos presentes na reação, onde um perde elétrons e o outro ganha. Todos os processos envolvem reações de oxirredução, ou seja, há transferência de elétrons. Quando tal processo

ocorre, produzindo transferência de elétrons, produzindo espontaneamente corrente elétrica quando ligado a um circuito elétrico, ou produzindo diferença de potencial entre dois polos, é chamado de pilha ou bateria (que muitas vezes é formada de diversas células). Quando tal processo é proporcionado, induzido, pela ação de uma corrente elétrica de uma fonte externa, este processo é denominado de eletrólise.

Os elementos envolvidos em uma reação eletroquímica são caracterizados pelo número de elétrons que têm. O número de oxidação ou Nox de um íon é o número de elétrons que este aceitou ou doou quando comparado com seu estado neutro (que é definido como tendo número de oxidação igual a zero). Se um átomo ou íon doa elétrons em uma reação, seu número de oxidação aumenta, se aceita um elétron seu número diminui. A perda de elétrons de uma substância é chamada oxidação, e o ganho são conhecidos como redução.

Para uma reação ser considerada eletroquímica, deve envolver passagem de corrente elétrica em uma distância finita maior que a distância Inter atômica.

Uma reação eletroquímica é uma reação redox que ocorre com a simultânea passagem de corrente entre dois elétrodos.

A corrente que circula no meio reacional pode ter duas origens:

1- No próprio meio, quando então tem-se uma pilha eletroquímica.

2- Gerada por uma fonte elétrica externa, quando então tem-se uma célula eletrolítica

Em ambos os casos, tem-se sempre dois elétrodos:

Ânodo: elétrodo para onde se dirigem os ânions ou, alternativamente, onde se formam cátions. Nesse elétrodo sempre ocorre corrosão, com consequente perda de massa, e sempre ocorre oxidação dos ânions ou, alternativamente a formação dos cátions a partir do metal do elétrodo (quando então se tem também uma oxidação).

Cátodo: elétrodo para onde se dirigem os cátions. Nesse elétrodo ocorre sempre depósito, e também redução dos cátions.

No estudo das células eletroquímicas (pilhas ou células eletrolíticas) mediante a termodinâmica, faz-se uso de uma abordagem de equilíbrio - a corrente que passa pela célula é infinitesimal, a reação ocorre mediante pequenas passagens de carga pelos elétrodos (pela lei da conservação da carga a carga que entra por um elétrodo é a mesma que sai pelo outro).

Nesse caso, a célula se caracteriza por uma força eletromotriz ou f.e.m. (ε). Na prática pode-se dizer que consiste numa diferença de potencial em circuito aberto. Essa diferença de potencial é função de fatores tais como concentração dos reagentes, solvente, temperatura e, em muitíssima menor contribuição, a pressão.

No meio reacional, os íons tem geralmente diferentes "velocidades", que normalmente são baixas, devido a viscosidade que eles têm de vencer. Para se medir tais "velocidades", define-se a mobilidade de um íon. A mobilidade iônica (u) de um íon consiste na sua velocidade na direção do campo elétrico de intensidade unitária, e tem unidades m s-1/V m-1 ou, simplesmente m2 s-1 V-1.

Por outro lado, em regiões próximas aos elétrodos, a cinética toma outras feições, já que então depende de fenômenos de superfície, o que forçosamente envolve a noção de energia superficial.

De qualquer modo, os íons movimentam-se e sofrem oxirredução sempre envoltos em algumas camadas de solvente, ou seja, estão sempre solvatados. Essa é a razão principal pelo qual os íons se movimentam com dificuldade.

A solvatação é determinada, em grande parte, por dois fatores: a carga do íon e seu raio. Como o jogo de interações múltiplas entre os íons é muito complexo, faz-se uso de simplificações, principalmente quando se admitem grandes diluições.

Andressa Frazão - Estudante do 2º ano do Ensino técnico

em Informática no Instituto Federal do Maranhão
Equipe É Hora de FisicoQuímica

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Pilhas ou Células Eletroquímicas

No nosso cotidiano é muito difícil passarmos um dia sequer sem entrarmos em contato com equipamentos eletroeletrônicos, tais como celulares, câmaras fotográficas, filmadoras, brinquedos, relógios, aparelhos de som e assim por diante. Mas, para todos esses equipamentos funcionarem é preciso o uso de pilhas e baterias bem leves e pequenas.

Isso nos mostra que as pilhas possuem um papel importante em nossa sociedade e que a descoberta das pilhas e o seu desenvolvimento representou um grande avanço tecnológico.

Mas, o que é uma pilha? Como funciona esse dispositivo? Que tipo de reação ocorre dentro dela que consegue gerar energia elétrica?

A Eletroquímica, um dos ramos de estudos da Química, responde a essas perguntas. As pilhas ou células eletroquímicas podem ser definidas como:

“Dispositivos capazes de transformar energia química em energia elétrica por meio de reações espontâneas de oxirredução (em que há transferência de elétrons).”

As baterias também realizam esse mesmo processo, porém, a diferença está no fato de que as pilhas possuem apenas um eletrólito (solução condutora de íons também denominada de ponte salina) e dois eletrodos. Já a bateria é composta de várias pilhas agrupadas em série ou em paralelo. Além disso, as pilhas não são recarregáveis, mas as baterias são.

Portanto, numa pilha sempre ocorrerão reações de oxirredução e ela terá os seguintes componentes:

1- Dois eletrodos:
1.1 – Ânodo: É o polo negativo, sofre oxidação porque perde elétrons e é o agente oxidante.
1.2 - Cátodo: É o polo positivo, sofre redução por ganhar elétrons e é o agente redutor.
As pilhas são representadas da seguinte forma:

Ânodo   // Cátodo

 Oxidação // redução

 A → Ax+ + x e- // Bx+ + x e- → B

2- Uma solução eletrolítica: Também chamada de ponte salina, tem a finalidade de manter as duas semicelas eletricamente neutras através da migração de íons.

// - Representam as pontes salinas

3- Fio metálico externo: Por meio dele os eletrodos são conectados e há a transferência de elétrons.

Por exemplo, podemos montar uma pilha colocando uma solução de sulfato de cobre (CuSO4) num copo e mergulhando nessa solução uma placa de cobre. Em outro copo, colocamos uma solução de sulfato de zinco (ZnSO4) e mergulhamos uma placa de zinco. Depois, conectamos as

soluções por meio de uma ponte salina, que pode ser um tubo contendo uma solução eletrolítica com os íons K+(aq) e SO42-(aq) ou uma placa de porcelana porosa. Por fim, conectamos as placas metálicas por meio de um fio de cobre com um voltímetro (que indicará a passagem de corrente elétrica). O sistema ficará da seguinte forma:

Com o tempo, notaremos que o zinco metálico (Zn(s)) se oxidará, perdendo seus elétrons, que serão transferidos para a placa de cobre. Consequentemente, o cobre se reduzirá, recebendo os elétrons. Portanto, o zinco será o polo negativo (ânodo) e o cobre será o polo positivo (cátodo). As semirreações que ocorrerão em cada eletrodo são dadas por:

Semirreação no ânodo: Zn( s) ↔ Zn2+(aq) + 2 e-

Semirreação no cátodo: Cu2+(aq) + 2 e- ↔ Cu( s)

Reação Global: Zn( s) + Cu2+(aq) ↔ Zn2+(aq) + Cu( s)

Podemos representar essa pilha do seguinte modo:

Zn / Zn2+// Cu2+ / Cu

Luane Macêdo - Estudante do 2º ano do Ensino técnico
em Informática no Intituto Federal do Maranhão
Equipe É Hora de FisicoQuímica

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Estados Físicos da Matéria

As forças atuantes do interior da matéria: coesão, a qual tende a aproximar as partículas, e repulsão, a qual tende a afastá-las é que define e caracteriza seu estado físico. Quando a força de coesão supera a de repulsão, a substância se apresentará na fase de agregação chamada de sólido, quando as forças apresentarem a mesma intensidade, teremos um líquido, quando a de repulsão superar a de coesão, teremos então um gás. Cada um desses estados físicos distingue-se dos outros, entre outros fatores, por sua forma e volume. O estado sólido apresenta forma e volume constante, a líquida forma variável e volume constante, e o gasoso, forma e volume variáveis.

Na fase de agregação sólida, as partículas não apresentam liberdade de movimento, cabendo-lhes apenas movimentos de ordem vibracional, e a matéria terá maior densidade molecular. No estado líquido, as partículas podem literalmente “rolar” umas sobre as outras. Já na fase gasosa, as partículas terão ampla liberdade de movimento, e a matéria estará em sua fase de menor densidade molecular possível.

Em outras palavras, sabemos que as substâncias são formadas por moléculas. Uma simples gota de água possui milhões de moléculas de água. Desta forma, uma pequena amostra de uma substância pode ser entendida como um amontoado de moléculas dessa substância perto umas das outras. A distância entre as moléculas, ou o quão perto uma estará da outra é que determina seu estado físico.

Quanto mais perto às moléculas se encontrarem, podemos dizer que mais "sólida" a substância será. À medida que as moléculas se distanciam a substância vai se tornando líquida e, distanciando-se ainda mais, torna-se um gás. Entendendo como isso funciona, fica fácil entender as mudanças de estado físico causadas pela mudança de temperatura.

A matéria pode apresentar-se em qualquer estado físico, dependendo dos fatores pressão e temperatura. Assim, de modo geral, o aumento de temperatura e a redução de pressão favorecem o estado gasoso, e pode-se dizer que o inverso favorece ao estado sólido. As transformações de estado físico da matéria apresentam denominações características, como se pode ver abaixo:

a) FUSÃO: representa a passagem do estado sólido para o estado líquido. A temperatura na qual ocorre recebe o nome de Ponto de Fusão. Por exemplo, o derretimento de um cubo de gelo.

b) VAPORIZAÇÃO: representa a passagem do estado líquido para o estado gasoso. A temperatura na qual ocorre recebe o nome de Ponto de Ebulição. Uma vaporização pode ocorrer de três modos distintos:

1. CALEFAÇÃO: passagem do estado líquido para o gasoso de modo muito rápido, quase instantâneo. Por exemplo, gotas de água sendo derramadas em uma chapa metálica aquecida. 

2. EBULIÇÃO: passagem do estado líquido para o estado gasoso por meio de aquecimento direto, envolvendo todo o líquido. Por exemplo, o aquecimento da água em uma panela ao fogão. 

3. EVAPORAÇÃO: passagem do estado líquido para o estado gasoso que envolve apenas a superfície do líquido. Por exemplo, a secagem de roupas em um varal.

c) LIQUEFAÇÃO ou CONDENSAÇÃO: representa a passagem do estado gasoso para o estado líquido. Por exemplo, a umidade externa de um frasco metálico ao ser exposto a uma temperatura relativamente elevada.

d) SOLIDIFICAÇÃO: representa a passagem do estado líquido para o estado sólido. Por exemplo, o congelamento da água em uma forma de gelo levada ao refrigerador. 

e) SUBLIMAÇÃO: representa a passagem do estado sólido para o estado gasoso ou o processo inverso, sem passagem pelo estado líquido. Por exemplo, a sublimação do gás carbônico sólido, conhecido por gelo seco, em exposição à temperatura ambiente.

Domingos Alves - 
Equipe É Hora de FisicoQuímica

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Cinética Química

Podemos observar que algumas reações químicas acontecem com mais rapidez e outras mais lentamente. Nem toda reação química acontece no mesmo tempo. Umas demoram horas, dias, anos. Outras levam uma fração de segundo para ocorrer. As reações químicas ocorrem em velocidades diferentes, como por exemplo o processo de digestão dos alimentos que leva algumas horas e uma explosão que é instantânea. Veja algumas reações químicas:

*Ácido e uma base é uma reação instantânea;
*Formação da ferrugem, que levam anos para se formar;
*Dissolução de uma pastilha efervescente, que levam alguns segundos;
*Decaimento radioativos, que levam muitas vezes bilhões de anos;

Existe um ramo na ciência que estuda a velocidade das reações químicas e os fatores que a influenciam, é a chamada Cinética Química. Pode se definir reações químicas como sendo um conjunto de fenômenos nos quais duas ou mais substâncias reagem entre si, dando origem a diferentes compostos. Equação química é a representação gráfica de uma reação química, onde os reagentes aparecem no primeiro membro, e os produtos no segundo.

A + B     ->    C + D 

Reagentes          Produtos

A velocidade de uma reação química depende das condições nas quais a reação está ocorrendo, tais como a temperatura, pressão, e as concentrações ou pressão parcial de algumas substâncias presentes. Vejamos alguns fatores que influenciam a velocidade das reações quimicas.

Concentração de reagentes: quanto maior a concentração dos reagentes maior será a velocidade da reação. Para que aconteça uma reação entre duas ou mais substâncias é necessário que as moléculas se choquem, de modo que haja quebra das ligações com consequente formação de outras novas. O número de colisões irá depender das concentrações de A e B. Veja a figura:

É fácil perceber que devido a uma maior concentração haverá aumento das colisões entre as moléculas. 

Superfície de contato: um aumento da superfície de contato aumenta a velocidade da reação. Um exemplo é quando dissolvemos um comprimido de sonrisal triturado e ele se dissolve mais rapidamente do que se estivesse inteiro, isto acontece porque aumentamos a superfície de contato que reage com a água.

Pressão: quando se aumenta a pressão de um sistema gasoso, aumenta-se a velocidade da reação.

A figura acima exemplifica, pois com a diminuição do volume no segundo recipiente, haverá um aumento da pressão intensificando as colisões das moléculas e em consequência ocorrerá um aumento na velocidade da reação.

Temperatura: quando se aumenta a temperatura de um sistema, ocorre também um aumento na velocidade da reação. Aumentar a temperatura significa aumentar a energia cinética das moléculas. No nosso dia a dia podemos observar esse fator quando estamos cozinhando e aumentamos a chama do fogão para que o alimento atinja o grau de cozimento mais rápido.

É importante conhecer tanto a extensão como a velocidade de uma reação química ao mesmo tempo, porque a velocidade observada de uma reação depende normalmente das concentrações ou pressão parcial de alguns se não todos os reagentes e, na maioria das reações, as concentrações ou pressões parciais de todos os reagentes diminui gradativamente à medida que a reação se desenvolve.

Outros fatores que afetam a velocidade de uma reação química:

· Estado físico dos reagentes. Normalmente a velocidade segue esta ordem: gases >

soluções > líquidos puros > sólidos. Devido ao aumento da superfície específica;

· Presença (concentração e forma física) de um catalizador ou inibidor. Catalizador

acelera e inibidor diminui a velocidade de uma reação química;

· Luz. A presença de luz de certo comprimento de onda também pode acelerar certas reações químicas.

Lei cinética de uma reação

É a equação que permite calcular a velocidade de uma reação a partir das concentrações de reagentes. De forma genérica:

v = k · [X]m · [Y]n

onde:

k : constante da velocidade da reação, dependente da temperatura.

[X] e [Y]: concentração dos reagentes X e Y em mol/L

m e n: são expoentes determinados experimentalmente, e que recebem o nome de "ordem da reação". 

Assim:

m: ordem da reação em relação a X

n: ordem da reação em relação a Y

m + n: ordem total da reação

Como determinar a concentração dos reagentes e 

dos produtos, à medida que a reação ocorre?

A determinação das concentrações dos reagentes e dos produtos em função do tempo de reação é um procedimento básico da cinética química. Nas experiências comuns de cinética, a temperatura é mantida constante, pois em geral as velocidades das reações dependem da temperatura. Existem diferentes métodos para acompanhar as mudanças de concentração dos reagentes e dos produtos. A escolha da técnica experimental apropriada depende da rapidez da reação. Como exemplo pode-se citar as reações que se processam em femtossegundos (1fs=10-15 s), estudadas pela femtoquímica. Os principais métodos analíticos usualmente utilizados nas investigações de cinética química são:

* espectroscopia de ultravioleta e visível;

* espectrometria de massa;

* cromatografia em fase gasosa;

* ressonância magnética nuclear;

* ressonância do spin do elétron;

* potenciometria.

Karla Caroline
 - Equipe É Hora de FisicoQuímica

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Introdução à Radiação

A radiação é a propagação de energia. Este processo de transmissão do calor não depende da presença de um meio material, podendo ocorrer através do vácuo. Em 1895 ocorreu a descoberta do raio X, como consequência vários pesquisadores ficaram curiosos em saber sobre a existência de outras radiações.

As qualidades físicas de um objeto determinam a capacidade do mesmo absorver ou refletir radiação. Superfícies rugosas e, ou, opacos são bons absorvedores de calor radiante, sendo, portanto, facilmente aquecidos por radiação. Superfícies lisas e polidas são usualmente bons refletores de modo que não permanecem eficientemente aquecidas. Objetos que são bons absorvedores, em sua maioria são bons emissores. Objetos que são bons refletores, frequentemente são pobres emissores. Da mesma forma objetos de cor escura absorvem melhor a energia radiante do que objetos de cor clara.

As radiações eletromagnéticas mais conhecidas são: luz, microondas, ondas de rádio, radar, laser, raios X e radiação gama. Quando um núcleo de um átomo tem excesso de partículas ou carga ou muita energia, ele pode se tornar instável. Se isso acontece ele procurará atingir a estabilidade emitindo algum tipo de radiação. Existem três tipos de radiação: alfa, beta e gama. Becquerel, Ernest Rutherford, da Nova Zelândia, e Marie e Pierre Curie, da França, foram os responsáveis pela sua identificação.

* Radiação Alfa: Os raios Alfa têm uma carga elétrica positiva. Consistem em dois prótons e dois nêutrons, e são idênticos aos núcleos dos átomos de hélio. Quando um núcleo emite uma partícula alfa, perde dois prótons e dois nêutrons.

Soddy elaborou a primeira lei da radioatividade em relação às partículas alfa em que: "Quando um radionuclídeo emite uma partícula alfa, seu número de massa diminui 4 unidades e seu número atômico diminui 2 unidades." Essa lei está exemplificada na figura acima.

* Radiação Beta: As partículas beta são aquelas de carga negativa, são elétrons que saem do núcleo. Assim, ao emitir uma partícula beta, o núcleo tem a diminuição de um nêutron e o aumento de um próton. Desse modo, o número de massa permanece constante. A segunda lei da radioatividade, enunciada por Soddy, Fajjans e Russel, em 1913, diz: Quando um radionuclídeo emite uma partícula beta, seu número de massa permanece constante e seu número atômico aumenta 1, como mostra a figura abaixo:

* Radiação Gama: Os raios gama não têm carga elétrica, normalmente possui um comprimento de onda curto. Esses raios são fótons (partículas de radiação eletromagnética) e se propagam com a velocidade da luz. São muito mais penetrantes do que as partículas alfa e beta. A radiação gama pode ocorrer de diversas maneiras. Em um processo, a partícula alfa ou beta emitida por um núcleo não transporta toda a energia disponível. Depois da emissão, o núcleo tem mais energia do que em seu estado mais estável. Ele elimina o excesso emitindo raios gama.

A radiação faz parte da vida de todos os indivíduos e ao contrário do que muitos pensam seus benefícios são indiscutíveis principalmente na área da saúde, no tratamento de cânceres entre outros ou até mesmo através dos raios solares, a sua utilização deve ser monitorada para evitar qualquer tipo de malefício.


Fernanda Gabriella 
- Equipe É Hora de FisicoQuímica







Fontes: http://www.ced.ufsc.br/men5185/trabalhos/A2005_outros/34_gamagrafia/tipos_de_radiacao.htm
http://www.fiocruz.br/biosseguranca/Bis/lab_virtual/radiacao.html
http://quimicasemsegredos.com/radioatividade-parte1.php * http://www.fisica.net/denis/rad1.htm

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Ligações Químicas

As ligações químicas entre dois átomos se estabelecem quando a força de união entre eles é suficiente para dar origem a um agregado estável, que pode ser considerado como espécie molecular independente. Apenas os gases nobres ou inertes e os metais em estado gasoso apresentam estrutura interna configurada por átomos isolados. As outras substâncias iram se ligar a outros átomos para tentar completar sua camada de valência e atingir a estabilidade de acordo com a regra do octeto em que os elementos químicos devem sempre conter 8 elétrons na última camada eletrônica ou camada de valência. Os átomos menores em número de elétrons tendem a alcançar o dueto, ou seja, procuram conseguir dois elétrons na camada de valência como o hélio: (Z = 2). Desta forma os átomos ficam estáveis, com a configuração idêntica à dos gases nobres.

·         Há três tipos de ligações químicas:   

 -- Ligação Iônica – perda ou ganho de elétrons.

 -- Ligação Covalente – compartilhamento de elétrons.

 -- Ligação Metálica – átomos neutros e cátions mergulhados numa "nuvem" de elétrons.

       I.            Ligação Iônica ou Eletrovalente

             É um tipo de ligação química baseada na atração eletrostática entre dois íons carregados com cargas opostas (íons são átomos em desequilíbrio elétrico e apresentam carga positiva ou negativa). Essa ligação é a única em que a transferência de elétrons é definitiva.

       Esse tipo de ligação geralmente ocorre entre um átomo ou agrupamento de átomos que tem tendência a ceder elétrons e um átomo ou agrupamento de átomos que tem tendência a receber elétrons. Os átomos que apresentam facilidade em perder elétrons, são em geral os METAIS das famílias IA, IIA e IIIA, e os que recebem elétrons são os AMETAIS das famílias VA, VIA e VIIA. 

     As ligações iônicas formam compostos iônicos que são constituídos de cátions e ânions. Tais compostos iônicos formam-se de acordo com a capacidade de cada átomo de ganhar ou perder elétrons. Essa capacidade é a valência. Uma ligação iônica forma-se entre um metal e um ametal ou entre um metal e o H.

       II.            Ligação Covalente

           Esta ligação é caracterizada pelo compartilhamento de elétrons, geralmente é feita entre os ametais e ametais, hidrogênio e ametais e hidrogênio com hidrogênio.

        Na ligação covalente, cada par eletrônico formado pertence simultaneamente aos dois átomos. As moléculas são estruturas eletricamente neutras porque não ocorre nem ganho nem perda de elétrons, apenas o compartilhamento.

            Se cada átomo contribui com 1 elétron para estabele­cer o par eletrônico, a ligação é chamada covalente comum  ou simplesmente covalente. Se os dois elétrons pertencem a um só átomo, a ligação é chamada covalente dativa ou coordenada. Os com­postos que apresentam os átomos ligados apenas por ligação covalente são chamados compostos moleculares.

Exemplo de ligação covalente simples:

A ligação covalente dativa ou coordenada é representada por um pequeno vetor (seta) e ocorre quando um dos átomos apresenta seu octeto completo e outro necessita adquirir elétrons para completá-lo sendo que a seta aponta para o átomo que foi beneficiado. Essa ligação obedece à Teoria do Octeto: Os átomos se unem tentando adquirir oito elétrons na camada de valência, ou seja, a configuração eletrônica dos gases nobres. Sendo assim, um átomo que já atingiu a estabilidade eletrônica se une a outro que necessite de elétrons para completar a camada de valência.

Um exemplo dessa ligação é quando um átomo de enxofre se liga a dois de oxigênio para formar o dióxido de enxofre (SO₂).      

O = S → O

       I.            Ligação Metálica

           É a ligação entre metais e metais. Formam as chamadas ligas metálicas que são cada vez mais importantes para o nosso dia-a-dia. Na ligação entre átomos de um elemento metálico ocorre liberação parcial dos elétrons mais externos, com a consequente formação de cátions, que formam as células unitárias.         

            Esses cátions têm suas cargas estabilizadas pelos elétrons que foram liberados e que ficam envolvendo a estrutura como uma nuvem eletrônica. São dotados de um certo movimento e, por isso, chamados de elétrons livres. Essa movimentação dos elétrons livres explica por que os metais são bons condutores elétricos e térmicos.

          Pode-se dizer que o metal seria um aglomerado de átomos neutros e cátions, mergulhados numa nuvem ou “mar” de elétrons livres. Esta nuvem de elétrons funcionaria como a ligação metálica, que mantém os átomos unidos.

Fernanda Gabriella
-Equipe É Hora de FisicoQuímica

Fontes:

http://www.coladaweb.com/quimica/quimica-geral/ligacao-covalente

http://www.brasilescola.com/quimica/ligacao-covalente.htm

http://www.mundoeducacao.com.br/quimica/ligacao-covalente.htm

http://educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/ligacoes-quimicas-metais-nao-metais-ligacoes-ionicas-e-ligacoes-covalentes.htm

http://www.coladaweb.com/quimica/quimica-geral/ligacao-quimica

http://www.infoescola.com/quimica/ligacao-covalente/

http://www.soq.com.br/conteudos/ef/ligacoesquimicas/p2.php

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