Fulerenos

Até 1985, somente a grafite, o diamante e o carvão eram conhecidos como formas alotrópicas do carbono (alotropia é o fenômeno que ocorre quando um elemento químico forma duas ou mais substâncias simples diferentes). No entanto, em setembro deste mesmo ano, um grupo de cientistas liderados por H. W. Kroto e R. E. Smalley lançaram laser em grafite a mais de 104 °C e verificaram em espectrometria de massa que o produto continha uma série de moléculas com número de átomos de carbono de 44 a 90. A concentração de moléculas variava, mas a de 60 carbonos era a de maior destaque.
Este experimento mostrou a descoberta da nova forma alotrópica do carbono. Graças a este experimento, em 1996 Kroto, Smalley e Curl ganharam o prêmio Nobel de química.
Em 1990, Wofgang Kratschmer, Nonal Huffman e outros, descreveram a primeira síntese e o isolamento do C₆₀.

Este novo grupo de compostos, os fulerenos, é um grupo de compostos aromáticos.
A denominação fulereno é uma homenagem ao arquiteto R. Buckminster Fuller que construiu e popularizou as cúpulas geodésicas, que usam o mesmo princípio na aparência.

Os fulerenos são moléculas estruturadas na forma de “gaiolas”, ou seja, elas têm a forma fechada em si. Os fulerenos são constituídos por uma rede formada por pentágonos e hexágonos, fechando assim a "esfera". Cada carbono de um fulereno está hibridizado em sp² e forma ligações sigma (ligação simples) com três outros átomos de carbono, restando um elétron de cada carbono, que fica deslocalizado num sistema de orbitais moleculares que atribui à molécula o caráter aromático.

Os fulerenos possuem quantidades diferentes de átomos de carbono, podendo ser formados por 20, 60, 70, 100, 180, 240 e até 540 átomos de carbono. É comumente falado do C₆₀ e também do C₇₀, pois estes foram os primeiros a serem descobertos e também são os mais comuns, mas os outros também têm importância na classe dos fulerenos.

Os fulerenos como dito anteriormente, são estruturados na forma de "gaiolas", ou esferas ocas, que são formadas por anéis de 5 e 6 átomos de carbono, sendo estas estruturas bastante estáveis, sendo possível encontrá-las na natureza, como mais uma forma alotrópica do carbono.

Estes compostos possuem a capacidade de "aprisionar" átomos ou moléculas de gases em seus interiores. Um exemplo é o aprisionamento do hélio e do argônio no interior de um tipo de fulereno, que foi encontrado, sendo que os gases guardavam todas as características dos isótopos presentes.

Para uma molécula "entrar" dentro da estrutura dos fulerenos é necessário que ela possua uma determinada quantidade de energia, pois ela tem que romper a resistência provocada pelos elétrons livres da estrutura. Quando estas moléculas estão no interior da estrutura, elas não conseguem mais sair.

Quando ocorre a penetração de átomos de metais no interior dos fulerenos, ocorre então a formação de sais, os chamados, bucketos, que possuem faces metálicas. 

Os fulerenos purificados têm uma grande atratividade no que se refere à cor. O C₆₀, por exemplo, é um sólido com cor de mostarda e quando dissolvido em solução de hidrocarbonetos aromáticos, como o benzeno, a solução possui uma coloração magenta, avermelhada. Já o C₇₀ possui uma coloração marrom avermelhada e em solução tem a cor vermelho vinho. O C₇₆, C₇₈ e C₈₄ são amarelos.

Fonte:http://www.quiprocura.net/fulerenos.htm; acesso 30 de janeiro 2009;15:50

Lei de Grahan

  DIFUSÃO:

  É o processo pela qual as moléculas gasosas movem-se através das paredes porosas ou em um outro meio. A velocidade de difusão é proporcional à velocidade molecular média. Graham encontrou que a velocidade de difusão de um gás através de um outro é inversamente proporcional à raiz quadrada da densidade do gás. 
  
  EFUSÃO: 

  É a passagem de um gás através de uma abertura de um orifício. A velocidade de efusão de uma gás é inversamente proporcional à raiz quadrada de sua densidade ou de sua massa molar. 

   A velocidade de efusão é inversamente proporcional ao tempo que uma dada quantidade de gás requer para escapar. 

    A simples expressão acima explica porque plantas de separação de isótopo usada para enriquecer uranio para reator nuclear são tão grandes. Geração de energia nuclear depende da habilidade de separar urânio-235 a partir do urânio 238, mais abundante. Um processo usa uma série de reações para converter o urânio em um sólido volátil, hexafluoreto de urânio. O vapor de UF6 experimenta então a efusão através de uma série de
barreiras porosas. As moléculas de UF6 contendo urânio-235, que é mais leve que aquelas contendo urânio-238, experimentam a efusão mais rapidamente podendo assim ser separado do resto. Entretanto, a razão entre o tempo que a mesma quantidade de 235UF6 e 238UF6 requerido para efusão é somente 1,004, assim uma separação muito pequena ocorre. Para melhorar a separação, o vapor é passado através de vários estágios de efusão, conseqüentemente, a planta deve ser muito grande. A planta original de Oak Ridge, Tennessee, usa 4000 estágios e cobre uma área de 43 acres. Você pode ver porque tais plantas, vitais para defesa nuclear e geração de energia nuclear, são difíceis de se esconder das forças estrangeiras que querem monitorar capacidade nuclear alheios. 

   

  MATERIAL UTILIZADO:


- Papel de pesagem.
- Provetas de 50 e 250 mL.
- Erlenmeyer de 125 mL.
- Carbonato de Sódio NaCO3.
- HCl 1 mol/L.
- Becker de 250 mL.
- Conexão.
- Tubo de ensaio.
- Bico de Bünsen.


  PROCEDIMENTO:

  

1 - Preparar um tubo de vidro de de 70 cm de comprimento por 8 mm de diâmetro colocando-o num suporte contendo medidas;

2 - Preparar duas porções de algodão que caibam dentro do tubo e duas tampas com tamanho adequado para fechar as extremidades do tubo;

3 - Identificar ou marcar as extremidades (amônia e HCl) com uma caneta para retroprojetor;

4 - Embeber uma das porções de algodão com amônia líquida e a outra com solução de HCl, ambas de maneira que não formem poças de solução quando colocadas no interior dos tubos;

5 - Colocar os algodões dos tubos nas extremidades identificadas no item 3 e tampar. Acionar imediatamente o cronômetro;

6 - Deixar os gases difundirem ao longo do tubo;

7 - Ao observar a formação de um anel branco, marcar o tempo e o ponto que se formou;

8 - Calcular a relação de massa molar das duas substâncias e comparar com o valor teórico. Calcular, também, a razão entre velocidades de difusão e efusão.



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  DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DO DIÓXIDO DE CARBONO:


  PROCEDIMENTO:


1 - Montar o sistema de coleta de gases.
2 - Pesar com precisão (± 0,1mg) entre 1,0000 e 1,1000g de carbonato de sódio, anotar a massa do papel mais o carbonato e dobrar o papel de pesagem sem tocar diretamente com as mãos. Esta massa de carbonato é suficiente para colher o CO2 numa proveta de 250mL. Caso queira usar outra proveta de volume menor ou maior, testar qual massa apresentará os melhores resultados. 

3 - Medir numa proveta cerca de 30 mL de HCl 1mol/L e transferir para um erlenmeyer de 125mL. 

4 - Pesar o Erlenmeyer com HCl e anotar a massa. 

5 - Introduzir o papel com o carbonato no Erlenmeyer com HCl, tampar, imediatamente, e agitar evitanto tocar o erlenmeyer diretamente com as mãos. Anotar o volume de CO2 produzido e pesar todo conjunto após a evolução do gás. 


6 - Consultar os valores de pressão atmosférica e temperatura no dia e hora da experiência. Anotar os resultados. Comparar o valor da densidade do CO2 com o da literatura. 

7 - Descartar a solução final. 

 

Segurança no Laboratório

Algumas dicas de como evitar acidentes em um laboratório de química.

1- Consulte a lista de segurança geral no item SEGURANÇA;

2 - Use sempre o avental, de algodão e com mangas compridas; 

3 - Use calças e sapatos fechados;

4 - Não use relógio, anéis ou pulseiras;

5 - Em caso de acidente, mantenha a calma e chame o professor ou técnico;  

6 - Não fume, não beba e não coma no laboratório;  

7 - Use a capela sempre que trabalhar com solventes voláteis, reações perigosas, explosivas ou tóxicas;  

8 - NUNCA jogue reagentes ou resíduos de reações na pia, localize os frascos apropriados para descarte;  

9 - Para trabalhar com produtos corrosivos, utilizar as luvas de proteção adequadas; 

10 - Nas pissetas usar somente água destilada;

11 - Sempre identificar soluções preparadas com: Nome do reagente, data de preparo, concentração, nome do preparador e fornecedor;

12 - Sempre use equipamentos de proteção individual;

DETERMINAÇÃO DE ÁLCOOL NA GASOLINA

MATERIAL

Um copo 
Água 
Uma régua de 30cm 
Gasolina 

PROCEDIMENTO
1. Adicione um volume de água em um de gasolina (solução 1/1);
2. Agite o sistema e meça o volume inicial e final da gasolina antes e após a agitação;
3. Calcule o volume de álcool que estava dissolvido na gasolina pela subtração:

Válcool dissolvido = Vinicial de gasolina - Vfinal da gasolina

Desta maneira você poderá ser capaz de determinar a porcentagem do álcool na amostra da gasolina pela relação abaixo :

Vinicial de gasolina ------------------------------------------- 100%
Válcool dissolvido ---------------------------------------------- X

Onde X é o valor de álcool na gasolina a ser determinado

Fazendo sabão

Materiais utilizados:

  - NaOH (soda cáustica), filtro de papel,copos descartáveis, água, perfume ou álcool, sal de cozinha e gordura (óleo vegetal, óleo de cozinha).

Procedimentos:

Prepare uma solução de hidróxido de sódio aquosa, para isso, dissolva um pouco de soda cáustica em um 100 mL de água. A solução aquecerá, por isso deve-se tomar cuidado. Quando estiver adicionando a soda cáustica a água, faça isso, adicionando pequenas quantidades de soda à água, para evitar aquecimento acelerado. 
Filtre a solução, utilizando um filtro de papel, que depois será descartado. 
Adicione a solução de hidróxido de sódio em uma vasilha que possa ir ao fogo, coloque a gordura vegetal dentro da mesma vasilha. Aqueça a mistura por alguns minutos. A aparência da mistura se modificará. 
Pare o aquecimento. 
Adicione uma colher de sal de cozinha e um pouco de perfume ou álcool à solução e misture. 
Espere a solução resfriar. 
Formará uma camada na parte de cima do líquido, recolha esta camada sólida, ela é o sabão. 
O sabão formado é a parte sobrenadante, depois de retirá-la, experimente-a, ou seja, utilize o sabão para verificar a sua utilidade. 
O sabão é um bom meio de limpeza, pois ele possui uma parte de sua molécula polar e uma outra apolar , sendo a sujeira também apolar, então as partes apolares se unirão e a sujeira sairá, a parte polar do sabão se unirá à água que também é polar.

3.2 Produção de Chocolate

Após a secagem, as amêndoas são submetidas ao processo de limpeza que inclui a remoção de metais e pedras, ou outros materias estranhos que possam contaminar o produto. Em seguida, são torradas para que novos sabores e odores sejam desenvolvidos e também para facilitar a remoção posterior das cascas. A presença de cascas no chocolate é indesejável por prejudicar o sabor e provocar excessivo desgaste das máquinas.
Depois de descascadas, as amêndoas são moídas até que sejam obtidas particulas com tamanho inferior a 40 um. A pasta resultante dessa moagem e chamada de " líquor" e contém os solidos do cacau, além da fração gordurosa(manteiga). Quando submetida à prensagem, as duas frações serão separadas, obtendo-se a torta e a manteiga. Ambos os produtos da prensagem passarão por etapas posteriores de tratamento para que possam ser utilizados em chocolates ou seus derivados.
Os chocolates resultam de misturas envolvendo o líquor, manteiga de cacau, açúcar, leite(apenas alguns tipo), emulsificantes e aromatizantes.

3.1 Produção de Chocolate

A obtenção de chocolate envolve várias etapas, desde a fermentação das sementes de cacau até a conchagem, que é o processo que dá a característica final do chocolate. Esta característica consiste, particularmente na exigência de que o chocolate seja sólido à temperatura ambiente(25°) e , por outro lado, possa fundir rapidamente na boca a 37°, produzindo um líquido que seja suaveà lingua. O processamento do chocolate está condicionado ao atendimento destas caracteristicas.


Existem muitos métodos diferentes de beneficiamento do fruto do cacau, mas os mais tradicionais se baseiam no processo mostrado na descrição abaixo, que representa a fase inicial do beneficiamento até obtenção da torta e da manteiga.



Colheita --> Partido --> Extração da polpa --> Fermentação --> Secagem natural ( umidade inicial 30- 40%, umidade final 6-7% ) --> Limpeza --> Torrefação --> Amêndo torrada --> Moagem e Descascamento --> Liquor( pasta de cacau) --> Prensagem --> Manteiga e Torta

Depois de colhido, o cacau é submetido a um corte ( partido), de forma que a polpa seja removida, e as amêndoas são entãocolocadas para fermentar. Durante a fermentação, ocorrem várias transformaçõesno interior das amêndoas e alguns componentes químicos precursores do flavour do chocolate são formados. A etapa seguinte é a secagem, que também irá influenciar na qualidade de aroma e sabor final do chocolate. Uma secagem deficiente poderá favorecer o desenvolvimento de fungos que irão produzir sabor desagradavel no produto.