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Instrumentação para o Ensino de Química II - S01E01 - Propriedades Coligativas Série de episódios experimentais criados coletivamente na referida disciplina.

Como os desenvolvimentos na Química Orgânica e os trabalhos dos fisiologistas foram lentamente se integrando ao ponto de fazer surgir uma nova área da ciência que explicava a Química dos seres vivos.

Como a descoberta da radioatividade, dos isotopos e do número atômico impactou no desenvolvimento da compreensão da estrutura atômica.

FQ

A lei periódica

1831 - Liebig introduz o método de análise orgânica que permaneceu padrão até a micro-análise no Séc XX 1833 - Dumas desenvolve o método para análise de nitrogênio em compostos orgânicos. A análise orgânica básica estava estabelecida O trabalho de análise de Berzelius fê-lo reconhecer (1814) a lei da composição constante. Ele acreditava que a força vital determinava as características das substâncias. 1823 - Chevreul explicou a natureza das gorduras, a glicerina e o colesterol e criou o método de análise de pureza por ponto de fusão. Tornou claro que uma gordura era ÀCIDO ORGÂNICO + GLICEROL. A reação de saponificação era análoga à de formação dos sais inorgânicos e que as reações orgânicas eram análogas às dos inorgânicos. 1828 - Whöler descobriu que cianato de amônio podia produzir uréia NH4OCN -> (NH3)2CO (algo que só os animais produziam. 1860 - Berhelot publica seu "Chimie Organique fondée sur la synthese" em que demonstra a possibilidade de síntese de todas as classes de compostos orgânicos a partir de…

1839-1843 - Robert Bunsen estudou as reações do óxido de cacodil C4H12As2O. Ele obteve o Cacodil livre e apresentou a mais forte evidência da existência de radicais livres. 1849 - Hermann Kolbe eletrolisou CH3COOK e obteve C2H6 (etano). 1849 - Wurtz descobriu as aminas primárias metil e etilamida. Reconheceu que eram derivadas da amônia. Hofmann produziu aminas primárias, secundárias e terciárias e chegando aos sais quaternários de amônio. Criou o "tipo amônia" (hoje função orgânica amina). Williamson mostrou que ROK + R'I -> R-O-R' (éter, tipo água) Gerhardt generalizou essa nova teoria de tipos, introduziu o tipo hidrogênio (hidrocarbonetos e haletos de alquila). Com base nesses tipos, Williamson e Gerhardt descreveram o ácido acético como do tipo água e previram e prepararam o composto anidrido acético. Agora as fórmulas não apenas descreviam a estrutura provável, mas ajudavam a dar poder de previsão aos químicos orgâncos. Além de ajudar a classificar os compostos, eles começaram a planejar reações por…

A Química evoluiu grandemente quando a eletricidade passou a ser utilizada para produzir reações químicas. A garrafa de Leiden ajudava a gerar centelhas, as quais foram usadas por Priestley, Cavendish e Lavoisier para produzir reações de combustão Mas foi com a descoberta da eletricidade animal por Luigi Galvani e a explicação física da eletricidade dada por Alessandro Volta e sua pilha voltaica (na qual pilhas de discos de diferentes metais intercalados por discos de papelão embebidoe m solução salina) que as reações eletroquímicas puderam se desenvolver. Cada laboratório possuía sua própria pilha de Volta, a qual produzia eletricidade com corrente estável e contínuas, com intensidade suficiente para ser usada em experimentos científicos sérios. Sir Humphry Davy construiu uma pilha com 250 discos metálicos que permitiram a ele eletrolisar soluções salinas de sais de sódio e de potássio. No entanto, ele descobriu que só podia isolar os metais alcalinos sódio e potássio se eletrolisasse a versão fundida do…

Como o trabalho quantitativo de Lavoisier criou as bases para a determinação quantitativa de pesos atômicos e estrutura atômica de Dalton, Thomson, Proust, Berzelius, Avogadro e outros. 1808 - Proust demonstra que o CuCO3 tem composição constante, independente do método de preparação. Lei das composições constantes. Dalton observando gases conclui que as diferenças de propriedades só podiam ser explicadas pela existência de átomos como constituintes da matéria, átomos com tamanhos diferentes e "camadas" de calórico que repeliriam átomos entre si. Ao estudar a decomposição de substâncias (água, amônia, etc), ele concluiu que haviam compostos binários, ternários e de composição atômica superior. Também calculou os pesos atômicos relativos por métodos não muito exatos, o que conferiu aos átomos propriedades físicas e a capacidade de formar moléculas. Thomson entrou em contato com o trabalho de Dalton e ajudou a divulgá-lo. Adaptou sua teoria para se adequar à de Dalton. Dalton conseguiu fundamentar a Lei da…

O trabalho de Lavoisier ajudou a desmisitificar a ideia de que água podia se interconverter em terra ao aquecer uma massa conhecida de água initerruptmente por 101 dias. Mediu a massa de água antes e depois do aquecimento e descobriu que a massa se manteve. A "areia" que se formou era proveniente do próprio vidro que se desmanchou com tanto aquecimento. Experimentos de combustão com fósforo e enxofre mostraram que gases podiam reagir quimicamente e formar ácidos, mostrando que gases podiam participar de reações químicas. Com esse trabalho, ele concluiu que a calcinação de metais a a combustão do enxofre, do fósforo, do chumbo e do estanho eram procesos análogos. A combustão era uma coisa única e não vários processos separados. Estudando a decomposição do óxido de mercúrio (HgO), como Priestley fez, descobriu que o gás liberado era o oxigênio e identificou esse gás como sendo responsável por processos de combustão (uma revolução para a Química da época). Ele também identificou que o ar comum continha…

Como as descobertas laboratoriais influenciaram o desenvolvimento da Química Moderna. Os trabalhos de Bergman e Klaproth permitiram a determinação da composição percentual de águas minerais e como isso permitiu a descoberta de novos elementos quimicos. Stephen Hales (1677-1761) inventou a bomba pneumática, a qual permitiu que estudos posteriores com gases fosse feito e que a Química fosse por isso revolucionada. Rouelle com seus trabalhos estabeleceu a definição moderna de sais de bases e enterrou seus significados místicos de uma vez por todas (ele foi o professor de Lavoisier). Os trabalhos de Joseph Black sobre a magnesia alba (MgCO3) permitiu definir o gás CO2 como uma substâncias gasosa que podia participar de reações químicas com sólidos (o que revolucionou o conceito de gases, que não eram considerados capazes de participar de reações). Em 1772 Daniel Rutherford (1749-1819), um aluno de Black, eliminou do ar ordinário todos os gases que podiam ser removidos pela respiração ou combustão. Ele reconheceu…

O desenvolvimento da teoria do flogisto por Stahl e o estabelecimento da ideia de afinidade química por Boerhaave.

O poema do Século I de Lucretius, De rerum natura, que explicava a versão de Epicuro das ideias atômicas de Demócrito, foi impressa pela primeira vez em 1473. Ele reintroduziu o conceito de vazio, ou vácuo, no qual flutuavam as mais diminutas partículas de substâncias, os átomos eram dotados de formas e tamanhos, e em contínuo movimento 1575 - Livro de Heron sobre pneumática. Comportamento dos gases. Vácuo era particular. Partículas não eram diferenciadas, estavam separadas por poros de tamanhos diferentes que permitiam expansão e contração dos gases. As evidências de que uma mesma substância persistia após uma série de transformações químicas se acumulavam, a ideia de átomo estava surgindo novamente. Daniel Sennert (1572-1637) partículas individuais ("minima") se condensavam em uma destilação ou se difundiam em papel. Joachim Junge, ou Jungius (1587-1637), explicou reações em termos atômicos. A reação de deslocamento de ferro por cobre em uma solução de CuSO4 era apenas uma reação, não uma transmutação.…

Como homens como Jean Béguin (que distinguiu Químicos de outros profissionais), Angelo Sala (conservação de massa em reações de síntese e decomposição), Glauber (estudou inúmeros compostos inorgãnicos, orgânicos, desenvolveu noções de afinidade química e previu o futuro industrial da Alemanha), van Helmont (desenvolveu a noção de conservação de massa com o experimento da árvore e do polissilicato de sódio), e vários franceses, ingleses e alemães começaram a palestrar para o público ou a desenvolver suas próprias investigações como químicos amadores e a desenvolver a Química como uma ciência robusta.

A descoberta do Novo Mundo. A invenção da prensa de Gutemberg. A química metalúrgica. Paracelsus é a iatroquimica. Libavius é seu livro sobre química prática.

A fundação das primeiras universidades europeias, a proliferação de obras alquímicas e o estabelecimento da química prática por profissionais médicos e da metalurgia.

Como personagens como Arnold de Villanova, Roger Bacon, Albertus Magnus compilaram o conhecimento alquímico em Árabe e Grego para o Latim. Como avanços na produção de vidros produziram efeitos sobre a medicina e a Química prática europeias? Descbura isso nessa podcast.

Falo da influência de trÊs grandes alquimistas árabes no desenvolvimento da Alquimia: Jabir ib Hayyan, al-Razi e ibn-Sina

Como as rotas de comércio entre a Pérsia e a China induziram uma troca de conhecimentos entre Oriente e Ocidente. Como era o pensamento alquímico chinês, como se diferenciava do pensamento alquímico alexandrino e como ambos se beneficiaram mutuamente (os alexandrinos do conceito de pedra filosofal como indutor da transmutação, os hidus do conceito de pedra filosofal como indutor da vida eterna).

Como Alexandre o Grande influenciou a difusão do conhecimento grego pelo mundo e com esse conhecimento encontrou-se com o pensamento oriental na cidade de Alexandria. A influência de Alexandria sobre a Pérsia, sobre Bizâncio, sobre a China e a Índia.

Neste segundo episódio do podcast de História da Química, vamos falar brevemente sobre os filósofos pré socráticos, Platão e Aristóteles os quais ajudaram a fundamentar o pensamento. científico medieval e moderno

Como algumas ideias científicas desenvolvidas na Babilônia e Egito influenciaram gerações de pensadores modernos. A filosofia grega, e portanto a ciência grega, começou na Iônia, na região de Mileto, no século sexto aC. A Jônia está na extremidade oeste da Ásia Menor, de frente para a Grécia, mas em contato direto com a babilônia e com o Egito. As rotas de comércio através da Síria e Lídia levavam diretamente à Iônia. A Jõnia era o ponto no continente mais próximo à ilha de Creta e de lá vieram as ideias orientais que deram origem à filosofia grega. O primeiro filósofo cujo nome, embora não por seus escritos, chegou a nós foi Tales (640-­546 aC). Ele aprendeu geometria e astronomia no Egito. Foi o primeiro grego a se interessar por ciências. Ele tomou emprestadas as medidas práticas de terreno dos egípcios, a astrologia dos babilônios, e as generalizou em ciências. A ele ocorreu a questão que ocupou as mentes dos filósofos gregos por gerações: pode tudo ser tratado como uma única realidade, aparecendo em…

Como Suméria, Babilônia e Egito promoveram a disseminação das primeiras ideias químicas da humanidade.

Isoterma BET

Isotermas de Langmuir

Início da descrição do modelo de adsorção segundo a isoterma de Langmuir

Cobertura e catálise - Quimissorção

Cobertura e Catálise - Fisissorção

Energia Superficial em sólidos

Dedução da equação de ascensão/descensão capilar e comentários sobre pressão de superfície

Efeitos de interface líquido-sólido-vapor e equação de Young-Dupré

Comentários sobre a equação de Laplace-Young e resolução do exemplo 22.4

Comentários sobre a equação de Laplace-Young quando aplicada a uma gota líquida esférica ou a uma bolha.

Início da dedução da equação de Laplace-Young para cálculo da diferença de pressão em uma interface.

Resolução do exemplo 22.2, divisão de uma gota de mercúrio em 10 gotas menores. Explicação de que trabalho de divisão da gota em gotículas dá trabalho positivo e energia de Gibbs positiva, não espontânea. É necessário realizar trabalho para dividir gotas. Não é necessário realizar trabalho para gotículas coagularem e formarem gotas grandes. Explicação do fenômeno da formação de orvalho e explicação da forma esférica das gotas. Gotas esféricas em gravidade zero apresentam a melhor relação área superficial (menor área possível e menor número de partículas na superfície) e maior volume de gota (maior número de partículas no interior do líquido e livres do desequilíbrio de forças da superfície).

Resolução do exemplo 22.1 - Cálculo de trabalho de expansão de filme líquido e conversão de erg para J 1 erg = 1E-07 J

Dedução da equação de cálculo do trabalho de expansão de filme liquido e conexão do trabalho com a energia livre superficial. dw= dG = gamma*dA w = DeltaG = gamma*DeltaA

Apresentação da origem dos fenômenos de superfície e início da dedução da equação de cálculo da tensão superficial.

Coeficiente de difusão para difusão mútua, autodifusão, em 3D. Deslocamento médio quadrático segundo equaçao de Einstein-Smoluchowski

Finalização da deducação da equação da difusão e determinação do coeficiente de difusão.

Iniciando a dedução da equação de fluxo de massa da difusão

Descrição do fenômeno da difusão

Descrição do fenômeno da efusão

Cálculo das frequências de colisão segundo o exemplo 19.7 z = frequência média de colisão [1/s] Z = frequência total de colisões por volume [1/(s*m^3)] Z*V = frequência total de colisões [1/s]

Desenvolvimento da equação para cálculo da frequência média de colisão z = PI*RHO*d^2*sqrt[(16kBT)/(PI*m) RHO = densidade numérica (m^-3) m = massa em kg de uma partícula

Comentários sobre o exemplo 19.34 Estimativa da temperatura de gás argônio que está a uma velocidade média de 500 m/s Usamos as 3 definições de velocidade média que desenvolvemos anteriormente.

Obtenção da velocidade média segundo o teorema do valor médio. Aplicando o TVM à propriedade v, obtemos v média = sqrt (8kBT/PI*m) ou sqrt (8RT/PI*M)

Obtenção da velocidade mais provável por meio da derivada de Gv(dv) em relação a v. G'(v) dv = 0 (condição de máximo) vmp = sqrt(2kBt/m) ou sqrt (2RT/M)

Substituindo K e A na expressão unidimensional de distribuição de velocidades, obtendo expressões análogas para as direções y e z e desenvolvendo a forma final da Função de Distribuição de Velocidades de Maxwell-Boltzmann