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Energia solar transforma CO2 em combustível para aviões: Pesquisadores europeus demonstraram a viabilidade técnica de um novo processo que converte CO2 em querosene de aviação usando energia solar.

O QUE É SER UM MOL?

Posted: 16 Apr 2014 06:51 AM PDT

Por: Marcos Diego Lopes e Leandro schip

Com o desenvolvimento da Química cresceu a necessidade de medirmos quantidades de matéria e de estabelecermos um padrão para suas grandezas. Os cientistas quantificaram e definiram entidades existentes na matéria a fim de descrever do que o Universo era feito, construindo um imenso emaranhado de átomos e moléculas.

Como estes minúsculos constituintes da matéria, átomo e moléculas, não são visíveis, uma pequena quantidade de qualquer substância possui um número muito grande deles. Neste caso o conceito de mol tornou-se bastante útil.

Figura 1: As entidades. Fonte: Alunos online

No início do século passado os cientistas já haviam adquirido uma razoável quantidade de informações sobre as reações químicas observadas entre os gases. Porém, o físico italiano Amedeo Avogadro (1776-1856), baseando-se em tais informações e em resultados de experiências realizadas por ele próprio, formulou no ano de 1811 uma hipótese extremamente importante, relacionando o número de moléculas existentes em duas amostras gasosas. Segundo Avogadro, se tomarmos dois recipientes de mesmo volume, contendo gases diferentes, ambos à mesma temperatura e pressão, o número de moléculas contidas em tal recipiente deverá ser o mesmo. Tomando por base o isótopo do carbono 12 (por ser um dos isótopos de carbono mais abundantes), ficou definido que 1 mol de carbono 12 contém 12 gramas de carbono. Contudo só anos mais tarde, com o aperfeiçoamento das técnicas de medição e novos experimentos é que foi possível estimar com precisão quanto vale o número de Avogadro (NA), ficando definido que em 1 mol existem 6,02 x 10²³ elementos.

 1 mol = 6,02 x 10²³ = 12 gramas

Figura 2: Número Avogadro. Fonte A graça da química

Na verdade não foi Avogadro quem chegou ao número, ele propôs que todas as substâncias deveriam ter a mesma quantidade de moléculas a uma determinada massa. Essa hipótese só foi comprovada pela experimentação científica realizada pelo físico-químico francês Jean-Baptiste Perrin (1870-1942), no início do século XX, realizou uma série de experiências, procurando determinar o valor de NA, concluindo que este valor estaria compreendido entre 6,5. 10²³ e 7,2. 10²³ moléculas em cada mol. Valor este que foi determinado com maior precisão. Com a definição do mol, surgiu a possibilidade de se chegar a esse número. Como 1 mol de Carbono12 tem 12g, e eles sabiam que a massa de um átomo de carbono vale: (1,99265x10^-23g), os cientistas pegaram e dividiram 12g pela massa de um átomo de Carbono, chegando ao número 6x10²³  que seria o número de moléculas de uma substância. 

12 / 1,99265x10²³ = 6,02 x10²³

O mol é considerado a ponte entre o mundo microscópico e o macroscópico. Por exemplo:

Imaginando a quantidade de um mol de bolinhas de ping pong com 4 cm de diâmetro cada uma. Qual o seria tamanho do recipiente necessário para armazenar essa quantidade de bolinhas de ping pong?

Figura 3: Bola inserida em caixa cúbica com 4 cm de aresta.  Fonte: http://luckytoilet.wordpress.com/

1 bolinha (4cm diâmetro) --------------- 64 cm³ (volume recipiente)

6,023 . 10²³ bolinhas ---------------------- X cm³

    X = 385,47. 10²³ cm³

Então para armazenarmos 1 mol de bolinhas de ping pong necessitaríamos de uma caixa medindo dois mil quilômetro de largura por dois mil quilômetros, o que corresponde a uma área de 4.000.000 km², suficiente para cobrir metade do território brasileiro e a caixa teria 10.000 km de altura. Isso á mais alto que a orbita da maioria dos satélites que transitam ao redor do nosso planeta:

Figura 4:  Proporção caixa / planeta. Fonte: autor

Utilizando outro exemplo agora pensando em gramas, quantos mols existem em 25 gramas de água?

1mol de H2O --------------- 18,015g

X mol de H2O -------------- 25g H2O

X= 1,39 mols de H2O, então em 25g de água existem 1,39 mols de moléculas de água.

REFERÊNCIAS

Moore, John T.. Química para Leigos. 1ª Edição, Rio de Janeiro, Editora Alta Books, 2011.

Acesso em 2014:

http://www.agracadaquimica.com.br/imagens/artigos/AVOGADRO.jp 

http://www.alunosonline.com.br/upload/conteudo/images/constante-de-avogadro.jpg

http://cienciaehumanidade.blogspot.com.br/2010/05/lei-de-avogadro-e-o-numero-de-avogadro.html

http://historiadafisicauc.blogspot.com.br/2011/06/as-experiencias-de-perrin.html

Educação especial

Olá

No Blog do Sos Professor sempre procuro contemplar nos artigos dicas e orientações para os Professores que tem de desenvolver o trabalho pedagógico com alunos especiais.

O fato é que nem sempre dá para ser específico e pontual o bastante, assim sendo, criei um espaço reservado apenas para os Professores e Coordenadores que desejam receber dicas específicas para trabalhar a inclusão na sala de aula.

Basta você acessar o link abaixo:

DICAS PARA EDUCAÇÃO ESPECIAL E INCLUSÃO

Espero que você goste!

Abraços,

Roseli Brito

Supercondutores

Posted: 03 May 2014 04:30 AM PDT

Por: Claudinei Rodrigues Ferraz

Figura 01 - Ímã flutuando sobre a superfície de um material supercondutor

O fenômeno da supercondutividade foi observado em 1911 em Leiden, na Holanda, por Heike Kammerlingh Onnes. Três anos antes a equipe de Onnes havia obtido a liquefação do gás Hélio, que ocorre a 4,2 k (- 268,8 ). Baseado nesta nova descoberta tecnológica, Onnes dedicou-se aos estudos das propriedades elétricas dos metais em temperaturas muito baixas, empregando o Hélio como refrigerante. Também verificou que a resistência do mercúrio praticamente desaparecia em uma temperatura muito baixa, aproximadamente 4k (-452 °F, -269,15 °C). Ele ainda interpretou que o mercúrio passava de um estado resistivo normal, a um novo estado, denominado supercondutor, no qual a resistividade é muito baixa, praticamente nula.  A variação da resistividade em uma temperatura bem definida foi denominada temperatura crítica Tc que indica a ocorrência de um fenômeno onde as propriedades elétricas do metal são modificadas. 

No ano seguinte à descoberta da supercondutividade essa mesma equipe verificou que o chumbo e o estanho também apresentavam essa propriedade com temperaturas críticas de 7,2 K e 3,2 K, respectivamente. Assim, estes resultados mostraram que a supercondutividade não era apenas uma característica do mercúrio e, desde então, surgiu uma série de sistemas de supercondutores com as mais variadas características. O estudo em supercondutividade tem se dedicado ao estudo de vários materiais com as mais variadas propriedades. Os objetivos centrais dessas pesquisas são a melhor compreensão do fenômeno, bem como a procura de materiais que possuam temperaturas críticas elevadas. A queda na resistividade em Tc é brusca para metais puros, mas pode ocorrer ao longo de um intervalo de 1 a 2 K para as ligas. Para determinado supercondutor, a temperatura é reduzida aumentando a densidade da corrente ou aumentando a intensidade do campo magnético.

Até a década de 1980, a atenção era focalizada nos metais e ligas, especialmente à base de Nb e a temperatura crítica estava abaixo de 25K. Na verdade, o desenvolvimento de materiais com temperatura crítica mais alta seguiram uma linha quase reta em uma escala de tempo de 4,12K em 1911 (para o Hg) até 23,3K em 1965 (para o Nb3Ge), um salto dramático na temperatura crítica foi iniciado em 1986 com a descoberta de uma cerâmica (La,Ba)2CuO4 que exibia supercondutividade a 35K. Assim, nos anos seguintes vários compostos apresentaram supercondutividade a temperaturas mais elevadas, como o YBa2Cu3O7 que possui uma temperatura crítica de 95K, um resultado importante, pois é supercondutor a uma temperatura bem acima da temperatura do nitrogênio líquido 77K. Um ano mais tarde uma cerâmica de Tl-Ba-Ca-Cu-O exibiu uma temperatura crítica de 127K. Em 1993, a substituição do Tl por Hg produziu uma temperatura crítica de 133K. Sob pressões extremamente altas (por exemplo, 235 000 atm) a temperatura critica desse material pode ser aumentada para até 150K. A impraticabilidade dessa pressão e a toxicidade do Tl e Hg contribuem para o YBa2Cu3O7  continuar a ser mais estudado dos materiais com alta temperatura crítica.

Em 2005 havia 29 elementos simples que apresentavam essa propriedade de supercondutividade. Em condições normais de pressão, as temperaturas críticas variam entre Tc= 3,3.10-4K para o ródio (Rh) e Tc= 9,25K para o nióbio (Nb). Muitos outros elementos se tornaram supercondutores quando submetidos a pressões muito elevadas ou quando suas amostras são preparadas na forma de filmes finos ou agregados granulados. Dentre estes se encontram os sólidos silício (Si) e o germânio (Ge), semicondutores em condições normais, e até isolantes elétricos, como é o caso do oxigênio (O). Um número crescente de ligas e intermetálicos também se tornam supercondutores em condições especiais. São particularmente importantes a liga Nb-Ti, com Tc= 10K e o composto intermetálico Nb3Sn, para o qual Tc= 18K. Uma descoberta importante é o MgB2, pois tem sua temperatura critica surpreendentemente elevada e alcança 39K. Na década passada foram descobertos outros exemplos muito interessantes de supercondutores orgânicos. São os sólidos de fullerenos, contendo átomos alcalinos. A molécula de fullereno, C60 tem o formato de uma bola de futebol na qual os átomos de carbono arranjam-se nos vértices de hexágonos e pentágonos regularmente distribuídos. Nos sólidos supercondutores a estrutura cristalina é cúbica. Nestes sistemas observam-se temperaturas críticas elevadas.

REFERÊNCIAS

SHACKFELFORD, James F.- Ciência dos Materiais; trad. Daniel vieira.6ª ed. São Paulo: Prentice Hall Brasil, 2008.

Site de Disciplinas da IF.USP: Acesso em: 2014. Disponível em: 

http://www.univerciencia.ufscar.br/n_2_a1/super.pdf

http://parquedaciencia.blogspot.com.br/2014/05/supercondutores.html?utm_source=feedburner&utm_medium=email&utm_campaign=Feed:+CinciaEDiverso+(CI%C3%8ANCIA+E+DIVERS%C3%83O)