Manifestações de Energia

A energia pode manifestar-se de diferentes maneiras:
- energia elétrica (existência de uma corrente elétrica);
- energia térmica (aquecimento dos corpos);
- energia sonora (som);
- energia mecânica (movimento);
- energia química (conteúdo energético das substâncias);
- energia radiante (diferentes radiações - raios-x, microondas, ultravioletas e infravermelhos);
- energia luminosa (luz).

Diferente Manifestações de Energia
em cima - energia elétrica, energia térmica e energia mecânica
em baixo - energia sonora, energia radiante, energia química e energia luminosa

Fontes de Energia e sua Classificação

 Como se classificam as fontes de energia? 

Fontes Primárias de Energia:

São os recursos naturais que podem ser usados como fontes de energia.

 

Fontes Secundárias de Energia:

São as fontes de energia que são obtidas a partir das fontes primárias de energia.

 

Fontes Renováveis de Energia:

São fontes de energia que estão em contínua renovação e podem ser utilizadas de forma ilimitada.

 

Fontes Não-Renováveis de Energia:

São fontes de energia que demoram centenas de milhares de anos a formar-se, esgotam-se à medida que vão sendo utilizadas e são consideradas limitadas.

 

 Fontes de Energia (classificação) 

- Sol (energia solar) - renovável e primária;

- Vento (energia eólica) - renovável e primária;

- Água dos rios (energia hídrica) - renovável e primária;

- Calor Interno da Terra (energia geotérmica) - renovável e primária;

- Água dos mares/oceanos (energia das ondas e das marés) - renovável e primária;

- Combustíveis Nucleares (energia nuclear) - não-renovável e primária;

- Biomassa (energia da biomassa) - renovável e primária;

- Biogás/Gás Natural (energia do biogás) - renovável e primária;

- Combustíveis Fósseis - petróleo, gás natural, carvão (energia dos combustíveis fósseis) - não-renovável e primária;

- Combustíveis - gasóleo, gasolina, fuelóleo, propano, butano (energia dos combustíveis) - não renovável e secundária.

Diferentes Fontes de Energia
em cima - energia solar, energia eólica e energia hídrica
no meio - energia geotérmica, energia das ondas e das marés e energia nuclear
em baixo - energia da biomassa, energia do biogás, energia dos combustíveis fósseis e energia dos combustíveis

 

Energia (introdução)

A energia...
...é uma grandeza física de difícil definição.
...não é uma substância, nem uma força, nem a causa dos fenómenos.
...pode associar-se a materiais e a situações de ação.
...pode transferir-se entre corpos.
... manifesta-se de diferentes formas.
...classifica-se em primária ou secundária e em renovável e não-renovável.
...tem duas formas fundamentais.

Experiências 12 / 13 / 14 / 15 (800 / 900 / 1000 /1100)

Fatores que influenciam a velocidade das reações químicas

Concentração dos Reagentes

Material:
- 2 copos de precipitação;
- 2 quadrados de cartolina;
- 1 marcador preto;
- 2 provetas de 50 mL;
- 3 provetas de 10 mL;

Reagentes:
- Solução aquosa de tiossulfato de sódio;
- Ácido clorídrico diluído.

Procedimento:
1- Desenhar uma cruz em cada um dos quadrados de cartolina;
2- Numa proveta, medir 50 mL de solução aquosa de tiossulfato de sódio e transferi-la para um copo de precipitação;
3- Com uma proveta medir 5 mL de solução aquosa de tiossulfato de sódio e adicionar água até chegar aos 50 mL. Transferir esta solução para outro copo de precipitação;
4- Colocar cada um dos copos em cima do quadrado de cartolina;
5- Medir, em duas provetas, 5 mL de solução de ácido clorídrico;
6- Adicionar, simultaneamente, o ácido clorídrico às soluções contidas nos copos de precipitação e observar.

Conclusão:
- Como variou a velocidade da reação com a concentração da solução de tiossulfato de sódio?

Estado de divisão de um Sólido
Nota: antes de colocar o prego ou o pó de ferro no tubo de ensaio, é necessário pôr o tubo vazio na balança e usar a função "tara", para que o valor indicado na balança seja zero.

Material:
- Balança;
- 2 tubos de ensaio;
- Proveta de 10 mL.

Reagentes:
- Solução aquosa de sulfato de cobre;
- Pó de ferro;
- Pregos de ferro.

Procedimento:
1- Colocar o prego num dos tubos de ensaio em cima da balança e registar o valor da massa;
2- Pesar igual massa de pó de ferro no outro tubo de ensaio;
3- Adicionar simultaneamente cerca de 5 mL de solução aquosa de sulfato de cobre a cada um dos tubos de ensaio. Observar.

Conclusão:
- Como variou a velocidade da reação com o estado de divisão do ferro?

 Temperatura

Material:
- 2 copos de precipitação;
- Tina com água gelada;
- Placa de aquecimento;
- Proveta de 50 mL;
- 2 provetas de 5 mL.

Reagentes:
- Solução aquosa de tiossulfato de sódio;
- Ácido clorídrico diluído.

Procedimento:
1- Numa proveta, medir 50 mL de solução aquosa de tiossulfato de sódio e transferi-lo para um copo de precipitação. Repetir este procedimento, utilizando outro copo de precipitação;
2- Colocar na placa de aquecimento um copo de precipitação;
3- Colocar na tina com água gelada o outro copo de precipitação;
4- Medir, em duas provetas, 5 mL de solução de ácido clorídrico;
5- Adicionar, simultaneamente, o ácido clorídrico às soluções contidas nos copos de precipitação e observar.

Conclusão:
- Como variou a velocidade da reação com a temperatura?

Presença de Catalisadores

Material:
- 2 tubos de ensaio;
- Suporte de tubos de ensaio;
- Canivete.

Reagentes:
- Água-oxigenada a 30 volumes;
- Batata.

Procedimento:
1- Colocar cerca de 5 mL de água oxigenada em cada tubo de ensaio;
2- Descascar a batata, retirar-lhe um pedaço e coloca-lo num dos tubos de ensaio. Observar.

Conclusão:
- Qual é a ação da batata nesta reação?

Fatores que Influenciam a Velocidade das Reações Químicas

A velocidade das reações químicas pode ser influenciada por diferentes fatores. Eles são:



A- Solução Diluída | B- Solução Concentrada



- Concentração dos reagentes aquoso

(solvente água):

Aumentando a concentração de um dos reagentes aumenta a velocidade da reação química ⇨ se houver muitos reagentes, os produtos de reação formam-se mais rapidamente, ou seja, chocam mais e mais fortemente.

 

concentração = m soluto ÷ v solução

 

 

- Estado de divisão dos reagentes sólidos:

Aumentando o estado de divisão dos reagentes sólidos, a velocidade da reação química aumenta ⇨ se os reagentes sólidos estiverem muito divididos, a superfície em contacto com o exterior é maior, ou seja, reagem mais facilmente.

- Temperatura:

Aumentando a temperatura dos reagentes a velocidade da reação química aumenta ⇨ se os reagentes estiverem a temperaturas altas, mais rapidamente reagem , ou seja, se estiverem a temperaturas baixas, reagem mais lentamente.

- Luz:

Aumentando a luz nos reagentes, a velocidade da reação química aumenta ⇨ se os reagentes estiverem na presença de luz, mais rapidamente reagem, ou seja, se estiverem na presença de pouca luz reagem mais lentamente ou não reagem.

- Presença de Catalisadores:
Os catalisadores são substâncias que numa determinada reação química alteram a sua reação, mas não se consomem, podendo ser utilizados outra vez. Cada catalisador tem uma reação química.

Tipos de catalisadores:
- catalisadores positivos / catalisadores: aceleram a reação química (aumentam a sua velocidade);
- catalisadores negativos / inibidores: retardam a reção química (diminuem a sua velocidade) - ex: sal, azeite, óleo, açúcar, vinagre, fumeiro.
- catalisadores biológicos / enzimas: são substâncias que existem nos seres vivos e que são específicas, ou seja, cada enzima tem a sua função - ex: leveduras.

Iões e Substâncias Iónicas

 IÕES 
Os iões são partículas com carga elétrica que derivam de um átomo ou de um conjunto de átomos (molécula) por:
- perda de eletrão(ões): ião positivo ou catião;
- ganho de eletrão(ões): ião negativo ou anião.

Os iões podem ser:
- monoatómicos: quando são constituídos por um único átomo;
  EX: Al3+, Pb2+ , F - , O2-.
- poliatómicos: quando são constituídos por mais do que um átomo.
  EX: NH4+, CrO42- , Cr2O72- , NO3- .

 
 SUBSTÂNCIAS IÓNICAS 

As substâncias iónicas são constituídas por iões positivos e negativos, ou seja, são substâncias neutras (não têm carga elétrica).

 

Para escrever a fórmula química é necessário que:

- se represente primeiro o ião positivo e depois o ião negativo (quando se escreve o nome é ao contrário: primeiro o nome do ião negativo e depois o nome do ião positivo);

- o número de cargas positivas e o número de cargas negativas são iguais, o que significa que os iões que se combinam tem uma proporção.

 

Exemplos de representações:

Cloreto (Cl ^-) de Sódio (Na⁺) ⇨ Fórmula Química: NaCl
Como o número de cargas do ião positivo e do ião negativo é igual, cada catião combina-se com um anião.

Dicromato (Cr₂0₇^2-) de Potássio (K⁺) ⇨ Fórmula Química: K₂Cr₂0₇
Como o número de cargas do anião é o dobro do número de cargas do catião, o número de catiões tem que ser dobrado.

Nitrato (NO₃^-) de Cálcio (Ca²⁺) ⇨ Ca(NO₃)₂
Como o número de cargas do catião é o dobro do número de cargas dos anião, o número de catiões tem que ser dobrado (como NO₃ tem o 3 colocam-se parênteses entre a fórmula química e depois o numero necessário).

Óxido (O^2-) de Ferro(III) (Fe³⁺) ⇨ Fe₂O₃
Como o múltimo comum do número de catiões e aniões é 6 tem que se colocar o número de aniões à frente do catião e o número de catiões á frente do anião.

Acerto de Equações Químicas

Combustão do Metano:

metano (g) + oxigénio (g) → dióxido de carbono (g) + água (l)

    CH₄ (g)  +     O₂ (g)      →       CO₂ (g)           +  H₂O (l)

 

Para se acertar uma reação química colocam-se algarismos antes das fórmulas químicas (coeficientes estequiotérmicos) - NUNCA SE ALTERA A FÓRMULA QUÍMICA

CH₄ (g) + 2O₂ (g) → CO₂ (g) + 2H₂O (l)

1C        42O                  1C       42H

4H                            2O + 21O = 43O

 

Primeiro contam-se o número de átomos de cada elemento químico que há nos reagentes e nos produtos de reação.

Depois colocam-se os algarismos necessários antes de cada molécula até o número de átomos ficar equivalentes nos dois lados.

 

Conclusão: o número total de átomos de cada elemento químico nos reagentes é igual ao número total de átomos do elemento químico nos produtos de reação.

 

Lei de Conservação da Massa / Lei de Lavoisier:

Segundo a Lei de Lavoisier a massa total dos reagentes é igual á massa total dos produtos de reação.

 

      "Na Natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma."

                                                    Antoine Lavoisier (1743 - 1794)