Mel: uma solução supersaturada - Pesquisas de Química€¦ · Web viewEssa solução também é utilizada na restauração de pinturas. Os pigmentos brancos, usados em muitas

Fabiana Rodrigues Corrêa

MEL: UMA SOLUÇÃO SUPERSATURADA

Quando deixamos em repouso um pote de mel, cujo

principal soluto é a glicose, esta se cristaliza. Quando isso

acontece, muitas pessoas pensam que o mel se transformou

em açúcar comum (sacarose). No entanto, se aquecemos

este mel em banho-maria, o aumento da temperatura fará

com que a glicose cristalizada se dissolva, regenerando a

solução supersaturada inicial.

Melado feito de cana-de-açúcar, xarope de milho (Karo) obtido de glicose e geléias são outros

exemplos de soluções supersaturadas usadas em nosso dia-a-dia.

14


A ÁGUA OXIGENADA: UMA SOLUÇÃO AQUOSA

água oxigenada, normalmente comercializada em farmácias, na verdade é uma solução

aquosa de peróxido de hidrogênio [H2O2(aq)], em cujo rótulo aparecem indicações do tipo “10

volumes”, “20 volumes” etc.A

A água oxigenada é uma solução líquida incolor e transparente que pode apresentar aspecto

viscoso em altas concentrações (100 volumes), sendo usada, neste caso, em laboratórios e

indústrias. Na concentração de 10 volumes, ela é utilizada como agente bactericida nos ferimentos

externos e em gargarejos, por apresentar ação antisséptica. Em outras concentrações, também é

utilizada como alvejante de tecidos, peles de animais, pêlos e cabelos.

Entre seus muitos usos, podem-se citar ainda:

na indústria alimentícia, como conservante;

na agricultura, como bactericida e fungicida de sementes;

na restauração de pinturas a óleo, para regenerar as cores brancas que escurecem pela ação

de alguns poluentes atmosféricos.

As aplicações da água oxigenada estão relacionadas, na realidade, com a formação de

átomos de oxigênio (oxigênio nascente: [O]), altamente reativo, produzidos na decomposição do

peróxido de hidrogênio:

H2O2 H2O + [O]

Outra maneira bastante comum de representarmos a decomposição do peróxido de

hidrogênio é dada por:

15

H

OO

H

H H

OO....

. .+


H2O2(aq) H2O(l) + ½ O2(g)

Você já deve ter notado que a água oxigenada é vendida em frascos escuros ou em plásticos

opacos. Isso se deve ao fato de a luz ser um dos fatores responsáveis pela sua decomposição

(fotólise), na qual ocorre a liberação de gás oxigênio. Assim, as concentrações das soluções de

água oxigenada são definidas em função do volume de O2(g) liberado (medido nas CNTP) por

unidade de volume da solução.

Dessa maneira uma água oxigenada de concentração 10 volumes libera 10 litros de O 2(g) por

litro de solução. Para obtermos 1 litro de uma solução de água oxigenada a 10 volumes, devemos

dissolver uma massa (m1) de H202 em água, que irá liberar, na sua decomposição, 10 litros de O2,

medidos nas CNTP.

A determinação da massa (m1) é feita da seguinte maneira:

(Massa molar de H202 = 34 g mol-1)

H202 H20 + ½ O2

1 mol 0,5 mol

34 g 11,2 L (CNTP)

m1 10 L

Assim, a massa m1 = 30,3 g de H202 é a necessária para produzir 1,0 litro de solução de água

oxigenada a 10 volumes.

16

M1 = 34 g . 10 L

11,2 L M1 = 30,3 g de H2O2


A TITULAÇÃO APLICADA À SAÚDE

soro fisiológico é uma solução de cloreto de sódio e água destilada usada em grandes

quantidades em hospitais. Sua administração geralmente é feita por via endovenosa. Essa

solução deve apresentar, então, uma concentração adequada, pois pode provocar morte de

células.

ONas indústrias, essa solução é preparada em grandes quantidades pela mistura de uma

quantidade conhecida de NaCl a uma grande volume apropriado de água destilada, a fim de se

obter uma solução de concentração adequada.

Para dar segurança máxima no uso dessa solução, costuma-se determinar a sua

concentração exata através da titulação.

É retirada uma amostra da solução preparada, sendo seu volume

determinado da maneira mais precisa possível. Em seguida, essa

amostra é titulada, utilizando-se uma solução padronizada de nitrato

de prata (AgNO3) 0,10 molar.

Nessa titulação, ocorre a seguinte reação:

NaCI(aq) + AgNO3(aq) AgCl(s) + NaNO3(aq)

Pela equação percebemos que ocorre a precipitação do cloreto de prata [AgCl(s)]. A primeira

gota de nitrato de prata obtida após a precipitação total do cloreto presente na amostra do soro

reage com um indicador apropriado, produzindo uma solução de cor salmão. A partir do volume de

nitrato de prata consumido determinamos o seu número de mol.

Como, na reação, a proporção é de 1:, o número de mol de NaCl também será determinado e,

como o volume de amostra é conhecido, conseguimos saber a sua concentração molar exata.

17


VARIAÇÃO DA PRESSÃO ATMOSFÉRICA EPONTO DE EBULIÇÃO

Nas montanhas, onde a pressão atmosférica é menor do que ao nível do mar, a temperatura de

ebulição da água em recipiente aberto é menor que 100 ºC. No monte Everest (Ásia), por

exemplo, cujo pico está 8.882 metros acima do nível do mar, a pressão atmosférica é de 244mm

Hg e a água entra em ebulição a 71 ºC.

Na cidade de São Paulo, onde a pressão atmosférica é de aproximadamente 700 mm Hg, o

PE da água é menor que 100 ºC: aproximadamente 98,3 ºC.

O fato de o ponto de ebulição ser alterado pela variação da pressão exercida sobre o líquido é

utilizado com freqüência no nosso dia-a-dia. Um aumento de pressão provoca um aumento na

temperatura de ebulição que, por sua vez, acelera as mudanças físicas e químicas que ocorrem

18


durante o cozimento de alimentos, como carnes, ovos, legumes etc. esse aumento de pressão é

obtido quando utilizamos a panela de pressão. Nesse aparelho, a pressão atinge valores

superiores a 1 atm (760 mm Hg), o que provoca a ebulição da água a temperaturas superiores a

100 ºC.

OSMOSE NA MEDICINAHEMODIÁLISE

Nosso organismo retira dos alimentos os nutrientes

necessários à vida e, durante esse processo, são produzidos

resíduos tóxicos, como a uréia, que devem ser eliminados.

Esses resíduos normalmente são eliminados pelos rins,

porém, pessoas que apresentam mau funcionamento renal

devem ser submetidas a sessões de hemodiálise para a

eliminação desse resíduos.

O processo de diálise assemelha-se à osmose, diferindo pelo fato de tanto solvente (água)

como as pequenas partículas dos solutos (entre elas, os resíduos) serem capazes de atravessar

as membranas semipermeáveis utilizadas. Na osmose, ocorre apenas a passagem do solvente.

Na hemodiálise, o sangue é bombeado por meio de um tubo formado por uma membrana

dialisadora. Essa membrana encontra-se imersa em solução que contém muitos componentes do

plasma sangüíneo (glicose, NaCl, Na HCO3, KCl etc) na concentração em que nele são

encontrados.

19


As células sangüíneas, as proteínas e outros componentes importantes do sangue, por serem

maiores que os poros dessa membrana, não conseguem atravessá-la. Porém, os resíduos tóxicos

conseguem passar para a solução através da qual serão eliminados do organismo.

Cada sessão de hemodiálise pode levar, em média, de 4 a 7 horas para ser realizada.

REDUTORES E OXIDANTESALGUNS REDUTORES BEM CONHECIDOS: REVELADOR E SUCO DE LARANJA

Um dos redutores mais conhecidos é o revelador usado em fotografias em preto-e-branco. O

filme utilizado nesse processo de revelação consiste de uma lâmina plástica recoberta por uma

emulsão de cloreto ou de brometo de prata. Os íons de prata expostos à luz reagem com o

revelador - um agente redutor -, formado prata metálica. Esses agentes redutores geralmente são

compostos orgânicos, sendo a hidroquinona um dos mais utilizados:

hidroquinona benzoquinonaC6H4(OH)2(aq) + 2 Ag+(aq) C6H4O2(aq) + 2 Ag(s) + 2H+(aq)Nox médio dos C = 1-/3 Nox médio dos C = 0

Os íons de prata que não foram expostos à luz não reagiram com a hidroquinona. O filme é,

então, “lavado” com tissulfato de sódio para a retirada desses íons, originando o negativo.

20


Nesse processo, o negativo fica preto nas partes em que houve deposição de prata metálica

(pontos expostos à luz) e transparente na área em que não ocorreu a redução dos íons de prata.

Em seguida, faz-se um feixe luminoso atravessar o negativo e incidir sobre um papel sensível à

luz, produzindo a fotografia – o positivo.

Em Medicina, os agentes redutores costumam ser denominados antioxidantes. Um dos mais

conhecidos é a vitamina C (ácido ascórbico).

Atualmente, muitos alimentos industrializados recebem adição de vitamina C, não só pelo seu

valor nutricional, mas pelo fato de o ácido ascórbico reagir rapidamente com vários agentes

oxidantes – como o gás oxigênio do ar -, evitando que o alimento sofra alterações.

A vitamina C é solúvel em água e, por isso, ela não pode ser adicionada a certos alimentos

como antioxidante. Nesse caso, deve ser substituída pela vitamina E, que age também como

antioxidante lipossolúvel, isto é, solúvel nas gorduras.

ALGUNS OXIDANTES POPULARES: ALVEJANTES E ÁGUA OXIGENADA

Os alvejantes, também conhecidos por branqueadores, são substâncias usadas para eliminar

cores e manchas indesejáveis ou deixar mais brancos tecidos ou outros materiais.

As cores podem ser “produzidas” pelo movimento dos elétrons quando estes mudam de

níveis de energia. Se esses elétrons forem retirados por meio de oxidação, a cor do tecido

desaparecerá. Por esse motivo, todos os alvejantes são sempre agentes oxidantes. Porém nem

todo agente oxidante pode ser usado como alvejante, ou por serem tóxicos ou danosos aos

tecidos, ou por outros motivos, como, por exemplo, custo elevado.

Os três oxidantes mais usados como alvejantes são o cloro (Cl 2), os hipocloritos (Cl O-) e o

peróxido de hidrogênio (H2O2).

Os alvejantes de tecidos mais usados, tanto em residências como pelas indústrias, são os

hipocloritos de sódio e de cálcio. Normalmente o NaClO é usado em solução aquosa, enquanto o

No preparo de uma salada de frutas, costuma-se

colocar um pouco de suco de laranja ou de limão

sobre os pedaços de pêra e maçã. Esse procedimento

evita escurecimento dessas frutas, pois a vitamina C,

presente nesses sucos, impede a ação oxidante do

oxigênio sobre elas.

21


Ca (ClO -)2 é comercializado em pó. Este último é o mais usado em escala industrial,

principalmente para o tratamento de papel e de tecidos.

Para clarear cabelos, geralmente se usa solução aquosa de peróxido de hidrogênio a 10

volumes, que oxida o pigmento preto do cabelo (melanina), tornado-o claro. Essa solução também

é utilizada na restauração de pinturas. Os pigmentos brancos, usados em muitas tintas, contêm

íons de sulfeto, produzindo o sulfeto de chumbo, de cor preta. O peróxido de hidrogênio oxida o

sulfeto a sulfato, restaurando a cor branca, de acordo com a equação:

PbS(s) + H2O2(aq) PbSO4(s) + H2O(l)

preto branco

A ENERGIA DE ATIVAÇÃO

ara que uma reação química possa ocorrer é necessário que os reagentes recebam certa

quantidade de energia, chamada energia de ativação (Ea). A quantidade, assim como a

forma da Ea, varia de uma reação para outra. Em um grande número de situações, ela é fornecida

aos reagentes através de um aquecimento; porém, pode ser de outros tipos.

P

22


A reação entre os gases nitrogênio (N2) e oxigênio (O2),

componentes do ar, por exemplo, não ocorre em condições

ambientes, embora exista um grande número de choques

entre suas moléculas. A reação entre esses gases ocorre na

atmosfera apenas quando associada a descargas elétricas dos

relâmpagos, em dias chuvosos, e também no interior dos

motores de explosões internas, quando a vela do automóvel libera uma faísca elétrica. Nesses

casos, a Ea é fornecida pelas faíscas.

A Ea necessária para a combustão do

gás contido num isqueiro também é

proveniente de uma faísca. A faísca ainda

é usada para fornecer a Ea a um

dispositivo usado em carros para proteger

os motoristas, o airbag.

Esse dispositivo é inflado pelo gás nitrogênio (N2) produzido numa reação praticamente

instantânea que ocorre entre o nitrogênio de sódio e o óxido de ferro III:

Faísca

6 NaN3 + Fe2O3 3 Na2O + 2 Fe + 9 N2

ANTIÁCIDOS E AZIA

O estômago secreta, diariamente, cerca de 2,5 L de suco gástrico. A substância mais

importante presente nessa secreção é o ácido clorídrico (HCl ) , que tem duas funções

importantes: eliminar microorganismos e auxiliar o processo digestório. Além do suco gástrico,

algumas células secretoras produzem o muco – camada gelatinosa que se forma sobre a parede

23


do estômago, protegendo-o do ácido clorídrico. Álcool, vinagre e alguns antiinflamatórios podem

fragilizar essa camada protetora e, se isso ocorrer, mesmo em concentrações normais de HC l, inicia-se o desconforto gástrico popularmente conhecido por azia.

Esse desconforto geralmente é provocado por hiperacidez estomacal decorrente da ingestão,

em excesso, de alimentos, de cafeína, de bebidas alcoólicas e de substâncias apimentadas ou

ácidas. O excesso de ácido pode atravessar a camada de muco protetor e alcançar a parede do

estômago, bem como migrar para o esôfago, provocando uma desagradável sensação de

“queimação” no peito.

Os antiácidos são drogas usadas com o intuito de neutralizar o HCl presente no suco

gástrico, aliviando a dor gástrica associada à hiperacidez.

Há várias drogas

disponíveis no mercado.

O quadro ao lado traz a

relação dos principais

antiácidos conhecidos.

O bicarbonato de sódio tem atuação

rápida , levando alívio

imediato a quem o consumir. Ao ser ingerido, esse antiácido libera CO2 e provoca eructação

(arroto):

NaHCO3(s) Na+(aq) + HCO-

3(aq)

HCO3(aq) + H3O+(aq) H2CO3(aq) + H2O(l )

H2CO3(aq) CO2(g) + H2O(l )

O bicarbonato de sódio não deve ser utilizado em tratamentos prolongados, pois parte dele é

absorvida no intestino, podendo alcalinizar o sangue (alcalose).

O hidróxido de magnésio é uma suspensão aquosa de MgO e Mg(OH)2 que, ao ser ingerida,

neutraliza o ácido clorídrico do estômago. A reação pode ser representada por:

Mg(OH)2(s) + 2 HCl(aq) MgCl 2 (aq) + 2 H2O(l)

ou, simplificadamente:

Mg(OH)2(s) + 2 H+(aq) Mg2+

(aq) + 2 H2O(l )

Os efeitos da atuação do hidróxido de magnésio não são tão imediatos quanto os do

bicarbonato de sódio, no entanto, devido a sua baixa solubilidade, parte do hidróxido permanece

no estômago, formando um reservatório de antiácido, o que torna a sua ação mais duradoura.

Parte do cloreto de magnésio MgCl 2 (aq) produzido na reação atua como um laxante salino de

atuação discreta.

Por não provocar alterações significativas, o uso desse antiácido é recomendado para

tratamentos prolongados.

Nome genérico do principal antiácido Nomes comerciais

bicarbonato de sódio (NaHCO3) Alka-seltzer, Eno, Sonrisal

hidróxido de magnésio [Mg(OH)2] Maalox, Mylanta, Di-gel

hidróxido de alumínio Leite de Magnésia Phillips

24

H2O


O hidróxido de alumínio neutraliza o ácido clorídrico presente no estômago mediante a

formação de cloreto de alumínio e água:

Al (OH)3(s) + 3 HCl ( aq) AC3(aq) + 3 H2O(l )

ou, simplificadamente:

Al (OH)3(s) + 3 H+(aq) A3+

(aq) + 3 H2O(l )

Esse antiácido atua gradualmente e seu efeito continua por várias horas. O uso prolongado

desse medicamento pode provocar constipação (diminuição da freqüência de evacuação).

SOLUÇÃO-TAMPÃO

25


Em muitas soluções, inclusive nas presentes em nosso corpo, o pH deve ser mantido em

determinada faixa de valores. Por exemplo: o nosso sangue deve apresentar pH entre 7,3 e 7,5.

Se o pH sangüíneo variar acima ou abaixo dessa faixa, essa variação , mesmo sendo

pequena , poderá causar sérios distúrbios ao organismo ou até mesmo levá-lo à morte.Uma das

maneiras de se controlar o pH de uma solução é mediante o uso de uma solução-tampão.

A solução-tampão é uma mistura que tem a capacidade de evitar que o pH sofra grandes

variações. Ela é formada por duas substâncias:

um ácido fraco e um sal desse ácido:

H3CCOOH/ [Na(H3CCOO)]

ou

Uma base fraca e um sal dessa base:

NH4OH / [NH4 (H3CCOO)]

Para entendermos como uma solução-tampão age, vamos estudar um dos tampões

encontrados no sangue, formado por ácido carbônico (H2CO3) e bicarbonato de sódio (NaHCO3).

A ação do tampão está relacionada aos equilíbrios existentes na solução. Observe:

H2CO3 H+ + HCO-3 ácido

NaHCO3 Na+ + HCO-3 sal

Nessa solução, temos, simultaneamente, alta concentração de H2CO3 e HCO-3 proveniente da

dissociação do sal.

Vamos ver como a solução-tampão consegue controlar o pH quando ela sofre a adição de

pequenas quantidades de ácido ou base.

a) Adição de ácido: suponha que certa quantidade de íons H+

tenha sido introduzida no sangue. Esses íons irão se

combinar com o ânion HCO-3 proveniente do ácido e,

principalmente, do sal, originando ácido carbônico (H2CO3)

não-ionizado.

b) Adição de base: suponha, agora, que certa quantidade de

íons OH- tenha sido introduzida no sangue. Esses íons irão

retirar H+ do equilíbrio do ácido (H2CO3), fazendo com que esse ácido se ionize e produza

quantidade de H+ suficiente para neutralizar o OH- introduzido.

Em nenhum dos casos ocorre variação significativa de pH.

O nosso sangue apresenta três soluções-tampão:

1) H2CO3/ HCO-3

2) H2PO-4/HPO2-

4

3) algumas proteínas

26


Outras soluções-tampão atuam em diferentes valores de pH. Para calcularmos o pH desses

tampões, a concentração de ânion do sal ou a concentração de ácido, usamos a equação de

Henderson-Hasselbach:

-log [H+] = - log Ka –log [ácido] ânion do sal

ou

pH = pKa + log ânio do sal ácido

Para a solução-tampão estudada no texto, teríamos:

pH = pKa + log [HCO3][H2CO3]

O pH de uma solução-tampão é controlado, primeiramente, pela força do ácido (Ka) e, num

segundo momento, pelas quantidades relativas do ânion proveniente do sal e do ácido. Essa

equação é válida quando a relação [ânion do sal]/[ácido] for maior que 0,1 e menor que 10.

A BOLSA DE GELO

Bolsa de gelo instantâneo: a reação produz uma sensação de

frio, isto é, o sistema absorve calor. Assim, a entalpia final do

sistema é maior do que a entalpia inicial.

27


AS PRIMEIRAS PILHAS

m 1791, o anatomista italiano Luigi Galvani observou que os músculos da coxa de rãs

recentemente dessecadas sofriam contrações quando em contato simultâneo com dois

metais diferentes. Galvani concluiu que o fenômeno estava associado à presença de eletricidade,

originária dos músculos, sendo que os metais serviam de condutores. Já o físico italiano

Alessandro Volta interpretou o mesmo fato de maneira diferente. Ele julgou que a eletricidade

E

28


tinha sua origem nos metais e, a partir disso, começou a realizar uma série de experiências

usando pares de diferentes metais. Os resultados dessas experiências logo comprovaram que ele

tinha razão.

Em suas experiências, Volta colocava um “condutor úmido” (solução aquosa salina) entre dois

“condutores secos” (geralmente metais), ligando-os com um fio condutor. Assim, Volta descobriu

que “se estabelece, segundo a força predominante, à direita ou à esquerda, uma corrente elétrica,

uma circulação desse fluído, que cessa apenas ao se romper o circuito, e se restabelece logo,

sempre que o circuito é restabelecido”.

Como podemos perceber, Volta já tinha, naquele momento, a idéia da pilha e também notado

que o sentido do fluxo da corrente elétrica dependia dos metais que formavam cada par de

“condutores secos”. Hoje, sabemos que o metal que libera os elétrons sofre oxidação e é aquele

que tem o maior potencial de oxidação, ou seja, menor potencial de redução.

Em 1800, em uma carta ao cientista inglês Joseph Banks,

Volta relata a construção de sua primeira pilha:

Coloco horizontalmente, sobre uma mesa ou uma

base, um dos discos metálicos – de prata, por exemplo -,

e sobre ele disponho um segundo disco de zinco; sobre

este coloco um dos discos de flanela embebido em

salmoura; depois outro disco de prata, seguido

imediatamente por outro zinco, sobre o qual pouso outra

vez um disco umedecido. Continuo então da mesma

maneira... até formar, com vários desses estágios, uma

coluna tão alta que possa ainda se sustentar a si mesma

sem cair.

Os discos terminais eram constituídos por metais

diferentes e conectados por um fio condutor.

Volta realizou experiências usando pares de diferentes

metais e verificou que a quantidade de corrente elétrica variava em função dos metais utilizados.

Além disso, ele foi o primeiro a utilizar soluções eletrolíticas entre os eletrodos. Volta criou um

dispositivo, denominado coroa de copos, formado por vários copos contendo soluções

eletrolíticas, ligados entre si por uma haste metálica cujas extremidades eram compostas de

metais diferentes.

29

Coroa de copos Esquema da coroa de copos de Volta


pH DO XAMPU

30


O xampu deve ter pH ácido, próximo ao do cabelo ( 4,0), para manter fechadas as escamas

de queratina que recobrem os fios. Em meio básico, essas escamas se abrem e isso, além de

tornar os fios vulneráveis e quebradiços, impede que a luz que incide sobre elas seja totalmente

refletida, deixando os cabelos opacos (sem brilho). O uso de xampu alcalino causa danos aos fios

e provoca aparecimento de “pontas duplas”; para se ter uma idéia, se o cabelo for submetido por

algum tempo a um pH próximo de 12, ele literalmente dissolve. É justamente esse princípio de

ação dos chamados depiladores (removedores de pêlos) encontrados no mercado na forma de

creme e mousses.

A PISCINA

31


Uma reclamação constante de pessoas que freqüentam piscinas públicas é o forte “cheiro de

cloro” que elas apresentam, principalmente quando são cobertas. Na verdade, o ácido hipocloroso

– denominado “cloro livre” – não tem cheiro em concentrações de até 20 ppm (e o máximo

recomendado na piscina é de 3,0 ppm). Portanto, o cheiro forte é de “cloro” ou de “ácido

hipocloroso”, mas sim de compostos denominados cloroaminas, formados pela reação entre o

ácido hipocloroso e o cátion amônio, NH1+4(aq), liberado pela urina ou pelo suor dos banhistas.

SOLIDIFICAÇÃO DA ÁGUA

Para evitar a solidificação da água do radiador dos automóveis nos dias muito frios (temperatura

abaixo de 0ºC) adiciona-se etilenoglicol. Com isso

32


a temperatura de solidificação da água abaixo abaixa consideravelmente, evitando assim a sua

solidificação.

DESLOCAMENTO DO EQUILÍBRIO

Uma dona de casa, depois de preparar o peixe para

o almoço, usa limão ou vinagre para remover o “cheiro

de peixe” de suas mãos. Por quê? O cheiro de peixe é

causado por um composto de fórmula CH3 - NH2,

33


chamado metilamina, proveniente da decomposição de certas proteínas do peixe. Esse composto

é uma base, parecida com o NH3:

CH3 - NH2 + H2O ∆

∆ CH3 – NH+3 + OH-

base

O limão e o vinagre são ácidos (H+) e vão neutralizar os íons OH -, retirando-os do equilíbrio.

Este irá então se deslocar para a direita (), retirando do equilíbrio o CH3 – NH2, responsável pelo

cheiro de peixe.

34

Documents

Mel: uma solução supersaturada - Pesquisas de Química€¦ · Web viewEssa solução também é utilizada na restauração de pinturas. Os pigmentos brancos, usados em muitas