QUIMICA FISICA
Estados da materia
Solidos
Liquidos
Gases
Altitude
Temperatura
Vaporiczação
Mergulho
Difusão dos gases
Trocas gasosas nos piulmões
Tensão superficial
Importancia biologica da tensão suyperfiicial
Viscosidade
Adsorção
Solubilidade
Soluçõesa
Unidades internacionais
Propriedades coligativas
Osmose
Dissociação electrolitica
Concentração hidrpgenionica
Regulação do pH
Coloides
CAPITULO 1
ESTADOS DA MATERIA
Sólidos, liquidos e gases
Os sólidos têm forma e volume definidos. Embora a forma possa mudar, o volume fica sempre o mesmo. Por exemplo, quando uma barra de ferro é prensada e transformada numa lâmina fina, a sua forma muda, mas o volume continua o mesmo.
Os líquidos têm um volume definido, mas não têm forma própria – tomam a do recipiente que os contém
Os gases não têm forma nem volume definidos – tendem a ocupar o volume máximo que lhes é oferecido.
Os sólidos e líquidos têm uma compressibilidade fraca, ao contrário dos gases
Solidos
Liquidos
Videos
Some Characteristics of Gases, Liquids and Solids and the Microscopic Explanation for the Behavior
| ||
gas
|
liquid
|
solid
|
assumes the shape and volume of its container particles can move past one another
|
assumes the shape of the part of the container which it occupies particles can move/slide past one another
|
retains a fixed volume and shape rigid - particles locked into place
|
compressible lots of free space between particles
|
not easily compressible little free space between particles
|
not easily compressible little free space between particles
|
flows easily particles can move past one another
|
flows easily particles can move/slide past one another
|
does not flow easily rigid - particles cannot move/slide past one anoth
|
Propriedades da matéria
Teoria cinética
A existência destes estados da matéria explica-se pela natureza das forças que unem átomos e moléculas.
As diferentes propriedades dos sólidos, líquidos e gases são explicadas pela teoria cinética.
Segundo esta teoria, as moléculas estão sujeitas a duas forças opostas: as forças de coesão e as forças de dispersão.
Nos gases as forças de coesão são nulas, nos sólidos são intensas e nos líquidos são intermédias.
A estrutura geral dos líquidos é igual à dos sólidos mas como as ligações são mais fracas, a estrutura não é tão estável nem tão ordenada.
Os sólidos têm uma estrutura cristalina mantida estável por ligações iónicas
Solidos
Gases
http://library.thinkquest.org/C0110228/molecules/kinetic.Mudanças de estado
Uma substância pode mudar de estado desde que se alterem as forças de coesão ou de dispersão
A mudança de um estado da matéria para outro denomina-se transição de fase
Passagem gás –liquido
A passagem gás-líquido faz-se quer aumentando a pressão que ao pôr as moléculas mais próximas aumenta as forças de coesão, quer diminuindo a temperatura que ao diminuir a velocidade das moléculas diminui as forças de dispersão
Passagem para energia cinetica maior
A mudança de um estado para outro em que a energia cinética seja maior (sólido-líquido-gás) necessita do fornecimento de energia, como o calor, ao sistema .
Passagem para energia cinetica menor
Pelo contrário a passagem para estados de energia cinética menor (gás- líquido- sólido) liberta energia
CAPITULO 2
SOLIDOS
Características
Não compressiveis
Geralmente têm unidades de repetição
Classificação
Amorfos
Cristalinos
Sólidos amorfos
Não têm um ponto de fusão definido
Não têm unidades de repetição
Sólidos cristalinos
Dividem-se em:
¨ Ionicos
¨ Covalentes
¨ Moleculares
¨ Metalicos
Sólidos iónicos
São constituídos por unidades repetidas de iões
Sólidos moleculares
São constituídos por unidades repetidas de moléculas
Sólidos covalentes
Unidades de repetição de átomos unidos por ligações covalentes
Sólidos metálicos
As unidades de repetição são átomos metálicos
Type of Solid
|
Melting Point
|
Hardness
|
Conductivity
|
Molecular
|
Low
|
Soft to Brittle
|
Nonconducting
|
Metallic
|
Varies
|
Variable Hardness Malleable
|
Conducting
|
Ionic
|
High to Very High
|
Hard and Brittle
|
Nonconducting Solid Conducting Liquid
|
Covalent Network
|
Very High
|
Very Hard
|
Usually Nonconducting
|
CAPITULO 3
GASES
Teoria cinetica
Os gases são constituidos por pequenas moleculas separadas por grandes distancias, pelo que não há forças de coesão.
Estas moleculas movem-se a grandes velocidades –a molecula de oxigenio move-se a cerca de 1,8 km/seg
As moléculas dos gases viajam em linha recta e a grande velocidade até encontrarem outras moléculas ou a parede do recipiente. Sempre que isto acontece, as moléculas mudam de direcção, resultando no conjunto um movimento confuso de moléculas em todas as direcções.
As moléculas quando chocam entre si ou com as paredes do recipiente, não perdem velocidade – são elásticas. Ao chocarem com as paredes do recipiente as moléculas exercem um impulso mecânico e portanto fazem pressão.
Video
Pressão dos gases
Definição
As moléculas dos gases chocam frequentemente com a parede do recipiente, desviando-se sem perda de energia cinética e exercendo uma força sobre a parede. Esta força divididasobre a superfície total em que actua é a pressão do gás.
Esta pressão observa-se medindo a pressão que deve ser aplicada externamente para evitar que o gás se expanda
Unidades de pressão
A pressão é definida como uma força por unidade de área
Pressão= Força/Área
Definição de pressão
A unidade de pressão no sistema SI é o pascal - força de um newton por metro quadrado.
Em física e química, as unidades mais usadas são as atmosferas, em que 1 atm equivale a 101325 Pa
Ainda se utilizam outras unidades de pressão
Units of Pressure
| |
1 pascal (Pa)
|
1 N*m-2 = 1 kg*m-1*s-2
|
1 atmosphere (atm)
|
1.01325*105 Pa
|
1 atmosphere (atm)
|
760 torr
|
1 bar
|
105 Pa
|
Medida da pressão
O barómetro é um tubo vertical fechado numa extremidade e aberto noutra. A extremidade aberta é colocada verticalmente
num recipiente com mercúrio. A pressão atmosférica forçará o mercúrio a subir no tubo até que o peso do mercúrio balance a pressão atmosférica
Ao nível do mar a pressão é de 760 mm
Animação
Lei de Boyle
A pressão dos gases deve-se ao choque das moléculas com o recipiente que os contém.
Para um mesmo número de moléculas quanto maior for o recipiente menos choques haverá e portanto a pressão será menor
Animação
Motores de combustão
Nos motores de combustão o movimento deve-se ao aumento de pressão causado pela diminuição do volume causado pela compressão efectuada pelo pistão
Máquina a vapor
Na máquina a vapor o movimento desencadeia-se pelo aumento de pressão num recipiente em que o liquido passa a gás por aquecimento
Lei de Dalton
Esta lei diz que a pressão exercida por uma mistura de gases é o somatório das suas pressões parciais:
(2) Pt = P1 + P2 + P3 + = Pt Pt – pressão total
P1, P2, P3 ... pressões parciais
Denomina-se pressão parcial à pressão que exerceria cada gás se este ocupasse o espaço total. Calcula-se multiplicando a pressão total pela sua fracção molal:
(3) Pp = XP
X - fracção molal
P- pressão total
Pp pressão parcial
A pressão parcial designa-se por um P seguido em índice do gás a que se refere.
Lei de Henry
O numero de moleculas dissolvidas de um gás é proporcional à sua pressão ou, no caso de uma mistura de gases, à sua pressão parcial
Aumentando a pressão aumenta a
Pressões parciais dos gases atmosféricos ao nível do mar
O ar atmosférico e uma mistura de azoto, oxigénio, anidrido carbónico e vapor de água
vapor de água
Gases do ar atmosférico
Gás
|
Percentagem
|
Azoto
Oxigénio
Anidrido carbónico
Vapor de água
|
74,09
19,67
0,04
6,20
|
Aplicando a lei de Dalton, se a pressão total é o somatório das pressões totais, a pressão parcial de cada gás calcula-se multiplicando a percentagem em que se encontra na mistura pele pressão total (neste caso 760)
Pressão parcial dos gases a 760mm
Gás
|
Pressão parcial
|
Azoto
Oxigénio
Anidrido carbónico
Vapor de água
|
563,4
149,3
0,3
47
|
Pressões parciais nas grandes altitudes
Nas grandes altitudes a pressão atmosférica desce, atingindo a 5400m um valor correspondendo a metade da pressão ao nível do mar (380mm Hg). As pressões parciais serão menores e os gases dissolvem-se menos . A 9200m a pressão de vapor de água dentro dos alvéolos (47mm) igualaria a pressão atmosférica, pelo que a água dos alvéolos entraria em ebulição.
Pressões parciais a varias altitude
0 metros 6100 metros 15250 metros
Pressão atm. 760 349 47
pN2 569 238 15
pO2 104 40 1
pCO2 40 24 24
pH2O 47 47 47
Câmara hiperbárica
As câmaras hiperbáricas são uma aplicação da lei de Henry. Permitem a administração de oxigénio a uma pressão superior à atmosférica. Por exemplo, na intoxicação pelo óxido de carbono, a administração de oxigénio sob pressão permite fazer sair o óxido de carbono e substituí-lo pelo oxigénio.
Lei de Gay-Lussac ou de Charles
A pressão constante o volume é proporcional à temperatura absoluta, o que significa que o volume aumenta de 1/173 quando a temperatura sobe 1º K e baixa o mesmo valor com a descida de 1º K
O mesmo se passa com a pressão – a volumes constantes, a pressão é proporcional à temperatura absoluta.
Como consequencia desta lei, à temperatura absoluta, um gás não ocupa volume nem exerce pressão
Lei de Avogadro
Esta lei diz que a pressão e temperatura semelhantes, volumes iguais de gases correspondem sempre ao mesmo número de moléculas.
À temperatura de OºC e à pressão de 1 atmosfera , uma molécula de qualquer gás ocupa um volume de 22,4 l.
cortesia de thinkquest
Equação dos gases perfeitos
As leis de Boyle e de Gay-Lussac podem-se condensar na equação
PV = KT (K–constante que depende da massa e da constituição química do gás)
Esta equação denomina-se equação dos gases perfeitos porque só se verificaria rigorosamente num gás ideal, verificando-se apenas de um modo aproximado nos gases existentes. A equação aproxima-se tanto mais da realidade quanto menor for a pressão ou maior a temperatura.
Como pela lei de Avogaro à mesma temperatura e pressão um volume igual corresponde ao mesmo número de moléculas, podemos considerar PV/T constante:
PV
|
=
|
R ou PV = RT
|
(V – volume de uma molécula de gás)
| |
T
|
Se houver n moléculas:
PV = nRT
R é denominada constante molal dos gases e tem o mesmo valor para todos os gases. Como calcular o valor de R?
Esta equação (9) pode ser reformulada:
(10)
|
R =
|
PV
|
nT
|
Para P = 1 (1 atmosfera) e n = 1 (1 molécula), segundo a lei de Avogadro a Oº (T = 273) uma molécula ocupa o volume de 22,4 litros. Substituindo estes valores em (10):
(10)
|
R =
|
1 x 22 ,4
|
=
|
0,082
|
P = 1
n = 1
T = 273
V=22,4
|
1 x 273
|
CAPITULO 4
ALTITUDE
Definição
Define-se alta altitude como uma altitude superior a 1500m
Consideram-se três níveis de altitude
Níveis de altitude ( em metros)
Alta 1500-2500
Muito alta 2500-5500
Extrema >5500
Nas altas atitudes a adaptação é suficiente
Nas altitudes muito altas é necessária aclimatação
Nas altitudes extremas a aclimatação é impossível
Consequências das altitudes altas
Oxigénio
A pressão parcial de oxigénio e a pressão atmosférica diminuem com a altitude
Pressão atmosférica e PO2
Altitude Pressão atmosferica PO2
______________________mmHg___________________________________________ 760 90-95
2800m (9200ft) 543 60
6100m (20140ft) 356 35
15250 47 1
Temperatura
A temperatura desce 6,5º cada 1000m
Altitude(m) Temperatura
0 15
2000 8,5
4000 -11
6000 -24
8000 -37
10000 -50
Luz ultravioleta
A penetração da luz ultravioleta aumenta 4 por cento cada\300m aumento o perigo de cegueira \e queimaduras
O reflexo da luz na neve e gelo pode aumentar muito a temperatura em espaços fechados como tendas
Desidratação
É causada por perdas insensíveis e esforço
Adaptação crónica
Poliglobulia – Os andinos transportam mais oxigénio no sangue aumentando o numero de glóbulos vermelhos poliglobulia
Acido 2,3 bisfosfoglicerico – Este acido, formado por um desvio da glicolise, o ciclo de Rapoport- Luebring, faz a oxihemoglobina libertar oxidenio com mais facilidade
NO – Nos tibetanos o pulmão segrega grandes quantidades de NO que ao dilatar os vasos permite oferecer aos tecidos mais sangue por unidade de tempo
CAPITULO 5
Temperatura
Termometria
Se dois corpos estão a temperaturas diferentes, o calor fluirá do mais quente para o mais frio até as temperaturas ficarem as mesmas.
É o principio da termometria – a temperatura é medida indirectamente colocando um instrumento calibrado em contacto com o objecto a medir.
Escalas de temperatura
O termómetro utiliza uma quantidade facilmente mensurável como o comprimento duma coluna de mercúrio que varia com a temperatura
A escala de temperatura é totalmente arbitraria, tornando-se necessário definir unidades.
A escala Celsus define o 0 como a temperatura de congelação da água e 100 como a de ebulição, à pressão de 1atm, dividindo o espaço de 0 a 100 em 100 unidades, os graus centigrados.
Na escala Fahrenheit o 0 é a temperatura mais fria que se podia obter na altura( mistura de gelo com sal). O l00 representa a temperatura do corpo (mais exactamente 96,8). Nesta escala a agua gela a 32 e ferve a 212
Consultar
Temperatura absoluta
Em l787 CARLES descreveu que o volume de um gás perfeito diminuía de 1/273 por grau a partir de 0, podendo-se prever que a 273 o volume seria 0. Dà-se a -273 a designação de zero absoluto e à escala em que -273 é 0, escala Kelvin.
Há formulas de conversão destas escalas
Pp pressão parcial
A pressão parcial designa-se por um P seguido em índice do gás a que se refere.
Lei de Henry
Pressões parciais dos gases atmosféricos ao nível do mar
Pressão parcial dos gases a 760mm
Pressões parciais nas grandes altitudes
Lei de Avogadro
Temperature conversions between the three temperature scales:
kelvin / degree Celsius conversions (exact):
degree Fahrenheit / degree Celsius conversions (exact):
VAPORZAÇÃO
xerceria cada gás se este ocupasse o espaço total. Calcula-se multiplicando a pressão total pela sua fracção molal:
(3) Pp = XP
X - fracção molal
P- pressão total
Pp pressão parcial
A pressão parcial designa-se por um P seguido em índice do gás a que se refere.
Lei de Henry
O numero de moleculas dissolvidas de um gás é proporcional à sua pressão ou, no caso de uma mistura de gases, à sua pressão parcial
Aumentando a pressão aumenta a solubilidade
Pressões parciais dos gases atmosféricos ao nível do mar
O ar atmosférico e uma mistura de azoto, oxigénio, anidrido carbónico e vapor de água
Gases do ar atmosférico
Gás
|
Percentagem
|
Azoto
Oxigénio
Anidrido carbónico
Vapor de água
|
74,09
19,67
0,04
6,20
|
Aplicando a lei de Dalton, se a pressão total é o somatório das pressões totais, a pressão parcial de cada gás calcula-se multiplicando a percentagem em que se encontra na mistura pele pressão total (neste caso 760)
Pressão parcial dos gases a 760mm
Gás
|
Pressão parcial
|
Azoto
Oxigénio
Anidrido carbónico
Vapor de água
|
563,4
149,3
0,3
47
|
Pressões parciais nas grandes altitudes
Nas grandes altitudes a pressão atmosférica desce, atingindo a 5400m um valor correspondendo a metade da pressão ao nível do mar (380mm Hg). As pressões parciais serão menores e os gases dissolvem-se menos . A 9200m a pressão de vapor de água dentro dos alvéolos (47mm) igualaria a pressão atmosférica, pelo que a água dos alvéolos entraria em ebulição.
Pressões parciais a varias altitude
0 metros 6100 metros 15250 metros
Pressão atm. 760 349 47
pN2 569 238 15
pO2 104 40 1
pCO2 40 24 24
pH2O 47 47 47
Câmara hiperbárica
As câmaras hiperbáricas são uma aplicação da lei de Henry. Permitem a administração de oxigénio a uma pressão superior à atmosférica. Por exemplo, na intoxicação pelo óxido de carbono, a administração de oxigénio sob pressão permite fazer sair o óxido de carbono e substituí-lo pelo oxigénio.
Lei de Gay-Lussac ou de Charles
A pressão constante o volume é proporcional à temperatura absoluta, o que significa que o volume aumenta de 1/173 quando a temperatura sobe 1º K e baixa o mesmo valor com a descida de 1º K
O mesmo se passa com a pressão – a volumes constantes, a pressão é proporcional à temperatura absoluta.
Como consequencia desta lei, à temperatura absoluta, um gás não ocupa volume nem exerce pressão
Lei de Avogadro
Esta lei diz que a pressão e temperatura semelhantes, volumes iguais de gases correspondem sempre ao mesmo número de moléculas.
À temperatura de OºC e à pressão de 1 atmosfera , uma molécula de qualquer gás ocupa um volume de 22,4 l.
cortesia de thinkquest
Equação dos gases perfeitos
As leis de Boyle e de Gay-Lussac podem-se condensar na equação
PV = KT (K–constante que depende da massa e da constituição química do gás)
Esta equação denomina-se equação dos gases perfeitos porque só se verificaria rigorosamente num gás ideal, verificando-se apenas de um modo aproximado nos gases existentes. A equação aproxima-se tanto mais da realidade quanto menor for a pressão ou maior a temperatura.
Como pela lei de Avogaro à mesma temperatura e pressão um volume igual corresponde ao mesmo número de moléculas, podemos considerar PV/T constante:
PV
|
=
|
R ou PV = RT
|
(V – volume de uma molécula de gás)
| |
T
|
Se houver n moléculas:
PV = nRT
R é denominada constante molal dos gases e tem o mesmo valor para todos os gases. Como calcular o valor de R?
Esta equação (9) pode ser reformulada:
(10)
|
R =
|
PV
|
nT
|
Para P = 1 (1 atmosfera) e n = 1 (1 molécula), segundo a lei de Avogadro a Oº (T = 273) uma molécula ocupa o volume de 22,4 litros. Substituindo estes valores em (10):
(10)
|
R =
|
1 x 22 ,4
|
=
|
0,082
|
P = 1
n = 1
T = 273
V=22,4
|
1 x 273
|
CAPITULO 4
ALTITUDE
Definição
Define-se alta altitude como uma altitude superior a 1500m
Consideram-se três níveis de altitude
Níveis de altitude ( em metros)
Alta 1500-2500
Muito alta 2500-5500
Extrema >5500
Nas altas atitudes a adaptação é suficiente
Nas altitudes muito altas é necessária aclimatação
Nas altitudes extremas a aclimatação é impossível
Consequências das altitudes altas
Oxigénio
A pressão parcial de oxigénio e a pressão atmosférica diminuem com a altitude
Pressão atmosférica e PO2
Altitude Pressão atmosferica PO2
______________________mmHg___________________________________________ 760 90-95
2800m (9200ft) 543 60
6100m (20140ft) 356 35
15250 47 1
Temperatura
A temperatura desce 6,5º cada 1000m
Temperaturas
Altitude(m) Temperatura
0 15
2000 8,5
4000 -11
6000 -24
8000 -37
10000 -50
Luz ultravioleta
A penetração da luz ultravioleta aumenta 4 por cento cada\300m aumento o perigo de cegueira \e queimaduras
O reflexo da luz na neve e gelo pode aumentar muito a temperatura em espaços fechados como tendas
Desidratação
É causada por perdas insensíveis e esforço
Adaptação crónica
Poliglobulia – Os andinos transportam mais oxigénio no sangue aumentando o numero de glóbulos vermelhos poliglobulia
Acido 2,3 bisfosfoglicerico – Este acido, formado por um desvio da glicolise, o ciclo de Rapoport- Luebring, faz a oxihemoglobina libertar oxidenio com mais facilidade
NO – Nos tibetanos o pulmão segrega grandes quantidades de NO que ao dilatar os vasos permite oferecer aos tecidos mais sangue por unidade de tempo
CAPITULO 5
Temperatura
Termometria
Se dois corpos estão a temperaturas diferentes, o calor fluirá do mais quente para o mais frio até as temperaturas ficarem as mesmas.
É o principio da termometria – a temperatura é medida indirectamente colocando um instrumento calibrado em contacto com o objecto a medir.
Escalas de temperatura
O termómetro utiliza uma quantidade facilmente mensurável como o comprimento duma coluna de mercúrio que varia com a temperatura
A escala de temperatura é totalmente arbitraria, tornando-se necessário definir unidades.
A escala Celsus define o 0 como a temperatura de congelação da água e 100 como a de ebulição, à pressão de 1atm, dividindo o espaço de 0 a 100 em 100 unidades, os graus centigrados.
Na escala Fahrenheit o 0 é a temperatura mais fria que se podia obter na altura( mistura de gelo com sal). O l00 representa a temperatura do corpo (mais exactamente 96,8). Nesta escala a agua gela a 32 e ferve a 212
Consultar
Temperatura absoluta
Em l787 CARLES descreveu que o volume de um gás perfeito diminuía de 1/273 por grau a partir de 0, podendo-se prever que a 273 o volume seria 0. Dà-se a -273 a designação de zero absoluto e à escala em que -273 é 0, escala Kelvin.
Há formulas de conversão destas escalas
From
|
to Fahrenheit
|
to Celsius
|
to Kelvin
|
ºF
|
F
|
(ºF – 32)/1.8
|
(ºF-32)*5/9+273.15
|
ºC
|
(ºC * 1.8) + 32
|
C
|
ºC + 273.15
|
K
|
(K-273.15)*9/5+32
|
K – 273.15
|
K
|
Temperature conversions between the three temperature scales:
kelvin / degree Celsius conversions (exact):
- kelvin = degree Celsius + 273.15
- degree Celsius = kelvin - 273.15
degree Fahrenheit / degree Celsius conversions (exact):
- degree F = degree C x 1.8 + 32.
- degree C = (degree F - 32.) / 1.8
cortesia de Don Hilger
Conversão entre Fahrenheit e Celsus
Temperature
| |
oC
|
oF
|
-20
|
-4
|
-15
|
5
|
-10
|
14
|
-5
|
23
|
0
|
32
|
5
|
41
|
10
|
50
|
15
|
59
|
20
|
68
|
25
|
77
|
30
|
86
|
35
|
95
|
40
|
104
|
45
|
113
|
50
|
122
|
temperature
|
Degree Celsius
|
degree Fahrenheit
|
symbol
|
°C
|
°F
|
boiling point of water
|
100.
|
212.
|
average human body temperature
|
37.
|
98.6
|
average room temperature
|
20. to 25.
|
68. to 77.
|
melting point of ice
|
0.
|
32.
|
cortesia de Don Hilger
CAPITULO 6
VAPORZAÇÃO
É a passagem de um líquido ao estado gasoso.
Necessita de energia, quase sempre fornecida como calor. P.ex. 1 mol de água necessita de 10 quilocalorias para se vaporizar.
Explicação
Consideremos um líquido colocado num recipiente . As moléculas situadas no interior são atraídas em todas as direcções pelas moléculas circundantes ao contrário das superficiais que não têm moléculas acima.
Deste modo as forças de coesão são menores nas moléculas superficiais escapando algumas a estas forças. As que escapam vão para a atmosfera (vaporização) podendo algumas ser recapturadas.
Quando o número de moléculas que escapam é igual ao das recapturadas diz-se que o ambiente está saturado.
Pressão de vapor
A pressão de vapor é a tendência de um líquido em se vaporizar. Define-se como a pressão que exercem as moléculas vaporizadas no vácuo e em equilíbrio com o líquido, a uma determinada temperatura.
Por exemplo, se colocarmos água num frasco à temperatura de 20º no vácuo, medir-se-á uma pressão de 17,5mm. Hg, valor que corresponde à pressão de vaporização. A pressão de vapor aumenta com a temperatura.
A temperatura de ebulição diminui com a pressão atmosferica
Evaporação e ebulição
Evaporação é a vaporização das moléculas colocadas à superfície.
A ebulição é a vaporização de toda a massa do líquido por formação de bolhas de vapor no seu interior, por aumento de temperatura ou diminuição de pressão.
Para haver ebulição, a pressão de vapor tem de ser superior à pressão externa. No caso da água a temperatura de ebulição é de l00º para uma pressão de 760mm. Hg.
Animações
APLICAÇÕES BIOLÓGICAS
A água absorve uma grande quantidade de calor corporal evaporando-se à superfície da pele, contribuindo assim para arrefecer o organismo. Cada grama de água que se evapora na pele consome 0,6 cal
Existe sempre no organismo a evaporação continua de água proveniente dos pulmões, mucosa bucal e pele. É a perda insensível de água correspondendo a um desperdício insensível de calor por evaporação.
Quando a temperatura corporal aumenta esta evaporação torna-se um processo activo e sensível pela transpiração. A actividade física intensa pode acarretar um aumento de temperatura de 2 a 3º. Este aumento de temperatura é compensado pela transpiração que produz 1 a 2 litros de suor por dia, consumindo 600 a 1200 cal.
DESTILAÇÃO
Cada líquido tem uma temperatura de ebulição ou ponto de ebulição constante e característico.
Esta propriedade permite a purificação do líquido ou de substâncias nele dissolvidas por destilação.
O líquido é aquecido num recipiente. O vapor formado pela ebulição do líquido entra num condensador onde é arrefecido, originando novamente um líquido que é colhido noutro recipiente
Se a destilação se fizer no vácuo, a temperatura necessária será menor (destilação no vácuo).
A destilação é utilizada não só para purificar líquidos, como na preparação de água destilada, mas também para concentrar substâncias dissolvidas. De facto, no balão ficam, devido à evaporação, uma solução muito concentrada ou no caso da evaporação total do solvente, apenas as substâncias dissolvidas .
CAPITULO 7
MERGULHO A GRANDES PROFUNDIDADES
Pressão
Nas grandes profundidades, como consequência da pressão exercida pela massa de água, a pressão aumenta. Considera-se que por cada 10 metros de profundidade, a pressão aumenta de 1 atmosfera (760mm). Assim, a 30 metros, a pressão será de 4 atmosferas (3040mm). Isto implica, segundo a lei de Henry, que os gases se dissolvam quatro vezes mais
Azoto.
· À pressão atmosférica, embora o azoto seja o gás mais abundante e portanto com maior pressão parcial, devido à sua pouca solubilidade não se encontra em grandes quantidades no sangue. Todavia, a uma pressão quadrupla da habitual, a sua quantidade aumenta grandemente. Uma consequência do mergulho prolongado é a narcose pelo azoto, devida à sua acção sobre o cérebro.
Embolia gasosa
A embolia gasosa é o acidente mais grave da subida à superfície.Com o aumento de pressão devido à profundidade ,os gases, nomeadamente o azoto, estarão dissolvidos em maior quantidade e libertar-se-ão para o sangue como bolhas gasosas, originando embolias.
Toxicidade do oxigénio
A exposição prolongada ao oxigénio durante a recuperação pode ser tóxica. A exposição prolongada ao oxigénio durante mais de 8 horas pode ser tóxica para os pulmões e sistema nervoso
Nos pulmões observa-se dor subesternal, tosse e paradoxalmente uma menor distribuição de oxigenio aos tecidos
O grande perigo é a acção no SNC, observando-se náuseas, fadiga, ansiedade, confusão, falta de coordenação, convulsões
Nas câmaras hiperbáricas o oxigénio é administrado a uma pressão parcial máxima de 2,8 Bata com “quebras de ar” regulares.
Para tratamentos de mergulhos a grandes profundidades o hélio é usado como diluente.
Barotrauma
È a lesão dos tecidos causada por aumento de pressão ou por diferenças de pressão. No mergulho pode provocar lesões em cavidades:
· Ruptura do tímpano
· Lesão dos seios nasais
· Explosão dos dentes
· Ruptura do tecido pulmonar
Para mais detalhes sobre mergulho ler
CAPITULO 8
DIFUSÃO DE GASES
A difusão é o estabelecimento de um equilíbrio de concentrações pelo fluxo dos gases na direcção do mais concentrado para o menos concentrado.
Efusão
É a difusão de gases através de uma membrana
Factores condicionando a difusão
Gradiente de concentrações
Condiciona a existência da própria difusão:
Se não houver diferenças de concentração não há difusão.
Densidade dos gases
Condiciona a velocidade da difusão: - quanto maior for a densidade do gás, menor será a velocidade de difusão.
Solubilidade e temperatura
O volume de um gás dissolvido num líquido depende não só da sua pressão parcial, como definida pela lei de Henry, mas também da solubilidade e da temperatura.
Os diferentes gases têm solubilidades muito diferentes na água, portanto no plasma.
Dos gases do sangue o anidrido carbónico é o mais solúvel, o oxigénio é 20 vezes menos e o azoto praticamente insolúvel. Como consequência à pressão total de 1 atmosfera dissolver-se-á muito mais anidrido carbónico que oxigénio e pouquíssimo azoto. Como vimos, a pressão parciais mais elevadas a dissolução do azoto pode ser considerável.
A temperatura é outro factor a considerar. O aumento de temperatura aumenta a solubilidade dos gases e a diminuição baixa.
Absorção
É a fixação de um gás num líquido ou num sólido em toda a sua massa por uma reacção química.
Nos gases do sangue é o caso do oxigénio que se liga à hemoglobina formando oxihemoglobina e do anidrido carbónico que se combina com a hemoglobina para formar carboxihemoglobina e com a água para formar ácido carbónico.
No sangue 3% do oxigénio encontra-se dissolvido e 97% como oxihemoglobina. No caso do anidrido carbónico 10% encontra-se dissolvido, 80% como ácido carbónico (45% no plasma e 35% nos glóbulos) e 10% como carboxihemoglobina.
CAPITULO 9
TROCAS GASOSAS NOS PULMÕES
As trocas gasosas realizam-se nos alvéolos pulmonares.
Estes estão rodeados pelos capilares da circulação pulmonar.
A sua ansa aferente contém sangue pobre em oxigénio e rico em anidrido carbónico transportados pelas artérias pulmonares, provenientes do ventrículo direito
Trocas gasosas
Durante a sua passagem pelos capilares pulmonares, o sangue carregar-se-á de oxigénio num muito curto período de tempo. Ao mesmo tempo, o anidrido carbónico difunde-se no sentido inverso sendo eliminado pela expiração. A estas trocas de anidrido carbónico e oxigénio, chama-se trocas gasosas.
Após as trocas, a ansa eferente dos capilares conterá um sangue rico em oxigénio e pobre em anidrido carbónico que será transportado para a aurícula esquerda pelas veias pulmonares e seguidamente pela aorta para distribuir oxigénio aos órgãos e tecidos. .
Composição do gás alveolar
A composição do ar atmosférico é muito diferente da do gás alveolar
Pressões parciais no gás alveolar
Gás
|
Ar atmosférico
|
Ar alveolar
|
Azoto
Oxigénio
Anidrido carbónico
Vapor de água
|
563,4
149,3
0,3
47,0
|
569,0
104,0
40,0
47,0
|
Estes valores explicam o sentido das trocas gasosas
http://faculty.stcc.edu/AandP/AP/AP2pages/Units21to23/respiration/alveolar.htm
Animações
Estas pressões parciais são fortemente influenciadas pela frequência e amplitude da respiração. Uma forte ventilação alveolar conduz muito oxigénio aos alvéolos, aumentando a pressão parcial de oxigénio e eliminando rapidamente o anidrido carbónico.
Trocas gasosas nos pulmões
Dá-se o nome de respiração externa às trocas gasosas entre os alvéolos e o sangue. Estas trocas são influenciadas pelos seguintes factores:
Pressão parcial e solubilidade
A diferença das pressões parciais do oxigénio entre o ar alveolar (104 mm) e o sangue venoso(40 mm) cria um gradiente de 64mm que obriga ao fluxo na direcção alveolo-sangue. O equilíbrio das pressões é muito rápido, fazendo-se em cerca de 0,25 seg.
ESPESSURA DA MEMBRANA ALVEOLO-CAPILAR
Em pulmões normais, a membrana que separa os alvéolos dos capilares (membrana alveolo-capilar) tem uma espessura muito reduzida – 0,5 a 1 mm – permitindo uma difusão muito eficaz.
Enfisema
Após as trocas, a ansa eferente dos capilares conterá um sangue rico em oxigénio e pobre em anidrido carbónico que será transportado para a aurícula esquerda pelas veias pulmonares e seguidamente pela aorta para distribuir oxigénio aos órgãos e tecidos. .
Se pusermos uma pequena quantidade de água numa lâmina de vidro esta toma uma forma lenticular em vez de se espalhar pela lâmina, realizando de um certo modo um pseudo-sólido.
..
A água comporta-se como se estivesse dotada de uma película superficial mantida sob tensão, capaz de sustentar objectos mais densos do que ela. É particularmente marcante o sulco deixado por certos insectos que flutuam na água, como os “ alfaiates “ dando a ideia de à medida que avançam vão rompendo a película
ESPESSURA DA MEMBRANA ALVEOLO-CAPILAR
Em pulmões normais, a membrana que separa os alvéolos dos capilares (membrana alveolo-capilar) tem uma espessura muito reduzida – 0,5 a 1 mm – permitindo uma difusão muito eficaz.
No caso de uma pneumonia ou de um edema pulmonar, a espessura aumentará, afectando grandemente a eficácia da difusão .
Quanto maior for área da membrana capilar, maiores serão as trocas gasosas. Embora cada alvéolo tenha um diâmetro de 0,3hm., a área total dos alveolos é de 140 m2 o que corresponde a 40 vezes a área da pele. A área oferecida pelos capilares é da mesma ordem de grandeza. É fácil de compreender que a difusão diminua bastante quando a área alveolar diminuir.
E o caso da destruição dos septos interalveolares no enfisema
Explicação
Enquanto que as moléculas de um líquido no interior de um recipiente são atraídas pelas forças de coesão em todas as direcções, as da superfície são apenas atraídas pelas moléculas existentes no interior. Devido a este facto a película do liquido mostra a existência de uma tensão à superfície (tensão superficial) comportando-se como se fosse uma membrana tensa.
Um exemplo ajudar-nos-á a compreender melhor este fenómeno. Se num copo com mercúrio acrescentarmos pó de licopódio, esta ficará à superfície. Se introduzirmos uma vareta de vidro, o pó penetrará na profundidade do líquido, contígua a zona em que a vareta foi introduzida, voltando a ocupar a superfície se se remover a vareta. Tudo se passou como se a superfície do líquido fosse uma membrana tensa, deprimível pela varet
Factores influenciando a tensão superficial
Temperatura
A tensão superficial diminui com o aumento da temperatura pois que a agitação térmica das moléculas diminui as forças de atracção.
Substancias dissolvidas
A introdução de uma substancia num liquido pode modificar a sua tensão superficial, por alterar as forças de coesão existentes.
As substancias polares aumentam a tensão superficial por aumentarem as forças de atracção.
As substancias apolares, como os detergentes e os sais biliares, interferem com a forças de coesão, baixando a tensão superficial.
Teorema de Gibbs
Segundo o teorema de Gibbs, as moléculas que baixam a tensão superficial concentram-se à superfície e as que a elevam afastam-se da superfície.
Consequencias da tensão superficial
Forma de uma gota
A forma de uma gota depende da relação entre duas forças – gravidade e tensão superficial.
Se pusermos uma gota grande numa lâmina, a gravidade predomina e a gota espalha-se pela lâmina.
Se a gota for pequena, a acção da gravidade é praticamente nula e, como irá predominar a tensão superficial, a gota tende a ocupar a mínima superfície possível, tomando uma forma esférica
Capilaridade
A tensão superficial produz o desnivelamento de um líquido em contacto com uma parede.
Se o líquido molha a parede, é exercida uma tracção de baixo para cima – há uma elevação do líquido fazendo este um ângulo constante dependendo do líquido e da natureza da parede formando-se um menisco concavo
Se o líquido não molha a parede, há uma depressão do líquido, formando-se um ângulo com um sentido inverso do anterior
Se se mergulha num líquido um tubo estreito aberto nas suas duas extremidades o líquido penetrará no tubo com um nível superior ou inferior ao nível do líquido, conforme o líquido molha ou não molha, formando meniscos côncavos ou convexos
When liquid water is confined in a tube, its surface (meniscus) has a concave shape because water wets the surface and creeps up the side
When liquid water is confined in a tube, its surface (meniscus) has a concave shape because water wets the surface and creeps up the side.
Mercury does not wet glass - the cohesive forces within the drops are stronger than the adhesive forces between the drops and glass. When liquid mercury is confined in a tube, its surface (meniscus) has a convex shape because the cohesive forces in liquid mercury tend to draw it into a drop.
When liquid water is confined in a tube, its surface (meniscus) has a concave shape because water wets the surface and creeps up the side.
Mercury does not wet glass - the cohesive forces within the drops are stronger than the adhesive forces between the drops and glass. When liquid mercury is confined in a tube, its surface (meniscus) has a convex shape because the cohesive forces in liquid mercury tend to draw it into a drop.
Imbibição capilar
A água penetra facilmente nos sólidos porosos pois que cada canalículo escavado no sólido se comporta como um tubo estreito por onde a água caminha.
CAPITULO 11
IMPORTANCIA BIOLOGICA DA TENSÃO SUPERFICIAL
Digestão dos lipidos
A diminuição da tensão superficial provocada pelos sais biliares tem importância digestão dos lípidos.
Tensão superficial nos alveolos
Síndroma de malestar respiratório do recém nascido
O surfactante começa a ser produzido a partir do sétimo mês da gravidez. Por esta razão os fetos prematuros nascem com uma quantidade deficiente de surfactante pelo que os alvéolos tendem a colapsar-se criando grandes dificuldades respiratórias .
Detergentes
Moléculas anfifilicas ou anfipaticas
Os ácidos carboxilicos com mais de 10 carbonos têm um comportamento próprio na agua devido à presença na mesma molécula de grupos hidrófilos (COOH) e hidrófobos (alquilos) – são moléculas anfifilas ou anfipaticas.
Micelas
Quando pequenas quantidades destes surfactantes se dissolvem na agua dà-se uma dispersão ao acaso das moléculas do soluto.
Animação
Sabões e detergentes
O agente de limpeza mais antigo e mais conhecido é o sabão.
CAPITULO 12
A diminuição da tensão superficial provocada pelos sais biliares tem importância digestão dos lípidos.
Os lípidos são digeridos por uma lipase. Este enzima actua sobre a superfície das gotículas dos lípidos. Por conseguinte, quanto maior for a superfície de cada partícula, maior será a área total oferecida à acção da lipase.
. Como os sais biliares baixam a tensão superficial, permitem a formação de gotículas de lípidos muito pequenas, oferecendo assim uma grande superfície de absorção
Este facto é tão importante que quando a bílis não chega ao intestino por obstrução das vias biliares, a absorção dos lípidos está muito diminuída.
Tensão superficial nos alveolos
Durante a expiração os alvéolos têm tendência a colapsarem-se por duas razões:
· Elasticidade dos pulmões devido à existência de fibras elásticas;
· Tensão superficial da água que é o principal constituinte de película que cobre a parede interna dos alvéolos.
A tensão superficial da água seria suficientemente elevada para fazer um colapso total dos alvéolos durante a expiração, tornando necessário um grande gasto de energia para dilatar os alvéolos na inspiração.
Para evitar isto, o pulmão segrega uma molécula com actividade detergente, o surfactante que diminui a tensão superficial da água. Calculou-se que o surfactante diminui cerca de dez vezes a tensão superficial da água.
Síndroma de malestar respiratório do recém nascido
O surfactante começa a ser produzido a partir do sétimo mês da gravidez. Por esta razão os fetos prematuros nascem com uma quantidade deficiente de surfactante pelo que os alvéolos tendem a colapsar-se criando grandes dificuldades respiratórias .
A esta doença dá-se o nome de síndroma de malestar respiratório do recém-nascido ou doença da membrana hialina.
Esta doença trata-se por meio de respiradores de pressão positiva, que impedem o colapso dos alvéolos e pela pulverização dos condutos aéreos com surfactante.
VISCOSIDADE
Uma característica geral dos líquidos é a sua fluidez, isto é, a sua adaptação à forma do recipiente que os contem. Todavia nem todos os líquidos fluem com a mesma facilidade – uns líquidos são mais “espessos” do que outros. É o caso do leite em relação à água
Viscosidade do leite
Se deslocarmos um braço dentro de água, constatamos que o deslocamento é mais difícil que no ar e se o fizermos num recipiente com goma arábica constatamos que ainda é mais difícil.
Factores afectando a viscosidade
Estrutura química
Para compostos da mesma classe a viscosidade aumenta com o peso molecular. É o que se passa nos hidrocarbonetos alifaticos.
Temperatura
A viscosidade diminui rapidamente à medida que a temperatura aumenta. É bem conhecido o aumento da fluidez (propriedade inversa da viscosidade) dos óleos com o aumento de temperatura
Substâncias em suspensão
Aumentam a viscosidade.
É por esta razão que a viscosidade do sangue e maior que a da água.
VISCOSIDADE DO SANGUE
O sangue é muito mais viscoso do que a água porque contem os glóbulos brancos e vermelhos e as proteínas plasmáticas. Nas mesmas condições flui mais lentamente que a água.
.
CAPITULO 13
ADSORÇÃO
É a fixação de corpos gasosos ou em solução ao nível de superfícies ou, dizendo de outra maneira, a concentração numa interface.
7
Isoterma de Langmuir
A quantidade de gás adsorvido por unidade de peso de adsorvente aumenta
com a pressão parcial do gás.
Há um valor a partir do qual a adsorção não se efectua por o adsorvente
ficar saturado.
A curva relacionando adsorção com concentração denomina-se isoterma de Langmuir
Adsorção de solutos em sólidos
A adsorção dos sólidos faz-se através das suas soluções. Há dois
mecanismos possíveis:
Adsorção apolar
GIBBS demonstrou que as moléculas que baixam a tensão superficial tendem
a concentrar-se na interface.
Se se baixar a tensão entre a
água e o carvão activado, as substâncias
dissolvidas concentrar-se-ão na interface. É a adsorção apolar.
Adsorção polar
Muitos sólidos quando em contacto com a água adquirem carga eléctrica. É
o caso da sílica que se torna negativa podendo assim adsorver moléculas de
carga positiva
É a adsorção polar.
Características da
adsorção
Selectividade
Um adsorvente posto na presença de vários
solutos adsorve preferencialmente um deles.
Dum modo geral são adsorvidas mais
facilmente substâncias tensioactivas e ou com estrutura complexa.
Temperatura
A quantidade de substância adsorvida
diminui à medida que a temperatura
aumenta.
O aumento da energia cinética produzido
pela temperatura diminui as forças de atracção para a superfície.
Natureza química do adsorvente
O carvão animal possui capacidades adsortivas diferentes conforme o seu modo de
preparação.
O carvão “activado” por ter sido aquecido
várias horas a 700-800º é muito mais activo que outras formas de carvão.
Superfície
Quanto maior a superfície
oferecida pelo adsorvente, tanto maior será a sua capacidade adsortiva.
Os melhores adsorventes
são os que podem ser pulverizados muito
finamente ou então são muito porosos. São exemplos o carvão animal, o óxido de
alumínio e o caulino.
Concentração
do soluto
Existe uma relação
directa entre a concentração no soluto e a quantidade adsorvida, definida pela
isoterma de Langmuir
Eluição
Pode-se inverter
o sentido da reacção, diluindo
progressivamente o meio de
dispersão.
Este fenómeno
inverso da adsorção denomina-se eluição.
A eluição observa-se,
por exemplo, ao arrastar por meio de um solvente corantes retidos num
adsorvente ou retirando os gases duma máscara anti-gases colocando-a no vácuo
ou em pressão reduzida.
CAPITULO 14
SOLUBILIDADE
Solubilidade
de liquidos
Dois líquidos são totalmente miscíveis quando as moléculas de um se
dispersam homogeneamente nas do outro.
Relações com
estrutura química
A miscibilidade dos líquidos está
relacionada com a sua estrutura química.
Quanto mais semelhante for a
polaridade, tanto maior será a solubilidade pois as moléculas dos dois líquidos
originariam campos eléctricos análogos.
Os líquidos orgânicos dissolvem-se em líquidos polares quando nas suas
moléculas predominam grupos polares e nos apolares quando predominam grupos
apolares.
Solubilidade de sólidos em
líquidos
Soluções saturadas e não saturadas
Quando se põe em contacto
um sólido com um líquido as moléculas do líquido ao chocarem com a rede
cristalina do sólido arrancam fragmentos deste que se irão dispersar no líquido
– o sólido dissolveu-se no líquido
A solução está saturada quando se estabelece um equilíbrio entre as
partículas arrancadas e as que se depositam.
Quando se depositam mais partículas dos que as que saem a solução diz-se
sobresaturada
Cristalização
.
A solubilidade aumenta quando a temperatura sobe e diminui quando desce.
H2O + HCl ¾® H3O+ + Cl-
Colocando a solução a uma temperatura baixa, esta torna-se saturada ou sobresaturada porque a solubilidade diminuiu, depositando-se no fundo os cristais do sólido – cristalização.
Esta propriedade pode ser utilizada para purificar ou separar sólidos. Empregando temperaturas diferentes podem-se cristalizar vários sólidos existentes numa solução – cristalização fraccionada.
Partilha
Se agitarmos uma substancia em dois solventes não miscíveis ela distribuir-se-á nos dois solventes, encontrando-se em mais quantidade no solvente em que for mais solúvel.
A razão entre a concentração num e noutro solvente denomina-se coeficiente de partilha.
Esta propriedade é utilizada em vários processos de separação como a cromatografia de partilha.
Extracção
É um processo de separação em que se coloca um soluto em contacto com um líquido não miscível.
Se um dos componentes do soluto for solúvel no líquido não miscível, ele distribuir-se-á totalmente nesse solvente.
Difusão
Na ausência de agitação, a dissolução de um sólido solúvel faz-se lentamente começando pela parte do solvente mais próxima do sólido
A agitação aumenta a rapidez da difusão. A difusão faz-se sempre do mais concentrado para o menos concentrado.
Difusão facilitada e transporte activo
No organismo podem encontrar-se excepções às regras da difusão.
Nalguns casos é mais rápida do que prevista – difusão facilitada.
Por vezes a absorção faz-se num sentido contrário, ou seja, do menos concentrado para o mais concentrado – transporte activo.
No transporte activo é sempre necessária energia.
Solubilidade de diferentes moleculas
A solubilidade das moléculas depende muito do tipo de ligações que as constitui.
Compostos electrovalentes em solventes polares
A temperatura ambiente os compostos iónicos dissociam-se na água, devido ao seu carácter polar e à sua constante dieléctrica elevada.
Os dipolos da água são atraídos pelos iões dissociados de modo a que o polo negativo do oxigénio se coloca frente aos iões positivos e o polo positivo dos iões hidrogénio frente aos iões negativos . Deste modo as moléculas de água neutralizam parcialmente a carga dos iões facilitando assim a sua manutenção em solução
cortesia de James Hardy
Animações
Bainhas de solvatação
Os iões ficam rodeados por moléculas de água - bainhas de solvatação
Por outro lado, a água ao interpor-se entre os iões reduz grandemente a sua força de atracção.
Energia de hidratação
A hidratação dos iões que provoca a solvatação, liberta energia – energia de hidratação que é utilizada para vencer as forças de coesão que mantêm a rede do cristal unida
Quando as forças de coesão são superiores à energia de hidratação, o composto é insolúvel. É o caso do sulfato de bário.
Compostos electrovalentes em solventes apolares
Os solventes apolares não solvatam os iões e portanto não há energia de hidratação para vencer as forças de coesão.
Por esta razão os compostos polares não são solúveis em solventes apolares.
Compostos covalentes não polares
Num composto deste tipo, como o tetracloreto de carbono, não há atracção entre a água e o composto. Nesta situação, as moléculas de água atraem-se entre si numa disposição compacta, impedindo a difusão do composto.
No caso dos solventes apolares, as moléculas do solvente por não terem cargas eléctricas, não se atraem entre si, não impedindo a difusão das moléculas do composto.
Compostos covalentes polares
Estes compostos, como o HCl, dissolvem-se tanto nos solventes polares como nos apolares, por razões diferentes.
Solventes apolares
Dissolvem-se por difusão, encontrando-se no solvente como moléculas não dissociadas.
cortesia de James Hardy
Solventes não polares
Solventes polares
Os compostos reagem com o solvente:
H2O + HCl ¾® H3O+ + Cl-
Neste caso as moléculas encontram-se dissociadas.
CAPITULO 15
SOLUÇÕES
Definições
Num sentido lato, uma solução é uma mistura física e quimicamente homogénea. Num sentido estrito, as soluções verdadeiras ou propriamente ditas, ou simplesmente soluções, dizem respeito a misturas homogéneas de sólidos em líquidos.
Chama-se soluto à substância ou substâncias que se vão dissolver e solvente ao líquido que vai dissolver o soluto.
Expressão das concentrações
Expressão em percentagem
Peso de soluto por peso de solução (p/p)
Se pusermos 10g de cloreto de sódio num balão e acrescentarmos solvente até perfazer 100g teremos uma solução de cloreto de sódio a 10gr/l00g.
Peso de soluto por volume de solução ( p/v)
Seguindo o mesmo exemplo para preparar uma solução a 10g/100ml de cloreto de sódio poríamos 10gr de cloreto de sódio num balão aferido de 100ml e colocaremos solvente até perfazer 100ml
Volume por volume(v/v)
Por exemplo, para preparar uma solução a 8% (v/v ) de amónia em água coloca-se num balão aferido 8ml de amónia e completa-se com água até 100
Concentração molar
Unidades coerentes
ESTADOS DA MATERIA
Concentração molar
É o número de moléculas (abreviadamente moles) por litro de solução.
Concentração molal
É o número de moléculas por 1000g de solvente.
Fracção molal
A fracção molal do constituinte duma solução é o número de moles deste constituinte dividido pelo número total de moles existentes na solução:
F1
|
=
|
n1
|
F1 – fracção molal do constituinte 1
n1 – número de moles do constituinte 1
N – número total de moles
N = n1+ n2 + n3 + ...
| |
N
|
CAPITULO 16
UNIDADES INTERNACIONAIS
Conceito
A multiplicidade de unidades de medida levou ao estabelecimento de um sistema internacional de unidades (unidades S. I.).
Este sistema baseia-se em unidades base correspondendo a quantidades físicas independentes, referenciadas cada uma a um único padrão existente num lugar definido.
Destas unidades derivam as unidades derivadas.
Nalguns casos em que não se determinam concentrações recorre-se a unidades arbitrárias.
Para não ter números muito extensos ou muitas casas decimais pode-se recorrer a prefixos.
Unidades base
Trata-se de sete unidades que foram definidas a partir de fenómenos físicos supostos imutáveis e totalmente reprodutíveis, utilizando para cada unidade um padrão de referencia único no mundo
Unidades base
Quantidades de base
|
Nome
|
Símbolo
|
Comprimento
Massa
Quantidade de substância
Temperatura
Tempo
Corrente eléctrica
Intensidade luminosa
|
Metro
Quilograma
Mole
Kelvin
Segundo
Ampere
Candela
|
m
Kg
mol
K
S
A
cd
|
Unidades derivadas
A partir destas unidades podem-se definir unidades derivadas, multiplicando-as ou dividindo-as entre si.
Estas unidades são coerentes se a transformação não faz intervir qualquer factor numérico, mesmo potências de 10 ( quadro 16.II), e não coerentes no caso contrário (quadro 16.III).
Unidades coerentes
Quantidade
|
Nome
|
Símbolo
|
Superfície
Potencial eléctrico
Energia
Força
Frequência
Pressão
Temperatura
Velocidade
Aceleração
Volume
|
Metro quadrado
Volt
Joule
Newton
Hertz
Pascal
Grau Celsius
Metro / segundo
Metro / segundo2
Metro cúbico
|
m2
V = kg m2 / s3 A
J = m2 / s2
N = m / s2
Hz = 1 ciclo / s
Pa = Kg / m s2
ºC = ºk-273.15
m / s
m / s2
m3
|
Unidades não coerentes
Quantidade
|
Nome
|
Símbolo
|
Volume
Depuração
Concentração de massa
Concentração de substância
Densidade
|
Litro
Litro por segundo
Kilograma por litro
Mol por litro
Kilograma por litro
|
I = dm3
l / s
kg / l
mol / l
kg / l
|
Unidades arbitrarias
Em certos casos, como na actividade enzimática, não se determinam concentrações mas sim actividades, pelo que se recorre a unidades arbitrárias.
Neste caso para evitar também a proliferação de unidades arbitrárias foram definidas Unidades Internacionais (U.I.)
Prefixos
Os resultados devem ser exprimidos no máximo por três algarismos e uma vírgula.
Para conseguir este objectivo utilizam-se prefixos correspondendo a potências de 10
Prefixos
Factor
|
Prefixo
|
Símbolo do prefixo
|
1012
109
106
103
102
101
10-1
10-2
10-3
10-6
10-9
10-12
10-15
10-18
|
Ter
Giga
Mega
Kilo
Hecto
Deca
Deci
Centi
Mili
Micro
Nano
Pico
Femto
Ato
|
T
G
M
k
h
da
d
c
m
u
n
p
f
a
|
Factores de conversão
Em Química Clínica o uso das unidades S.I. não se uniformizou.
Convém portanto conhecer as equivalências entre unidades antigas e Unidades S
Em http://tcaep.co.uk/science/index.htm encontra a lista de todas as Unidades Internacionais.
Em www.convert-me.com/en dispõe um calculador que converte as unidades
CAPITULO 17
PROPRIEDADES COLIGATIVAS
São propriedades que dependem apenas do número total de partículas, sejam elas moléculas não dissociadas ou iões.
Causas
Estas propriedades são devidas à diminuição da pressão de vapor do solvente pelas seguintes razões:
- As partículas diminuem o número de moléculas de solvente existentes à superfície e portanto escaparão para a atmosfera menos moléculas do solvente
cortesia de James Hardu
· As forças de atracção entre o solvente e o soluto aumentam as forças de coesão, dificultando assim a libertação das moléculas do solvente.
Propriedades coligativas mais importantes
As propriedades coligativas mais importantes são:
· Aumento da temperatura de ebulição
quarta-feira, 15 de maio de 2013
QUIMICA FISICA
Estados da materia
Solidos
Liquidos
Gases
Altitude
Temperatura
Vaporiczação
Mergulho
Difusão dos gases
Trocas gasosas nos piulmões
Tensão superficial
Importancia biologica da tensão suyperfiicial
Viscosidade
Adsorção
Solubilidade
Soluçõesa
Unidades internacionais
Propriedades coligativas
Osmose
Dissociação electrolitica
Concentração hidrpgenionica
Regulação do pH
Coloides
CAPITULO 1
ESTADOS DA MATERIA
Sólidos, liquidos e gases
Os sólidos têm forma e volume definidos. Embora a forma possa mudar, o volume fica sempre o mesmo. Por exemplo, quando uma barra de ferro é prensada e transformada numa lâmina fina, a sua forma muda, mas o volume continua o mesmo.
Os líquidos têm um volume definido, mas não têm forma própria – tomam a do recipiente que os contém
Os gases não têm forma nem volume definidos – tendem a ocupar o volume máximo que lhes é oferecido.
Os sólidos e líquidos têm uma compressibilidade fraca, ao contrário dos gases
Teoria cinética
Solidos
Liquidos
Mudanças de estado
Passagem gás –liquido
Caracteristicas
Sólidos amorfos
A Summary of Properties of Types of Solids
Pressão dos gases
Lei de Boyle
Máquina a vapor
Lei de Dalton
Pp pressão parcial
A pressão parcial designa-se por um P seguido em índice do gás a que se refere.
Lei de Henry
Pressões parciais dos gases atmosféricos ao nível do mar
Pressão parcial dos gases a 760mm
Pressões parciais nas grandes altitudes
Lei de Avogadro
Temperature conversions between the three temperature scales:
kelvin / degree Celsius conversions (exact):
degree Fahrenheit / degree Celsius conversions (exact):
Common temperature comparisons:
VAPORZAÇÃO
Factores influenciando a tensão superficial
Temperatura
Substancias dissolvidas
Teorema de Gibbs
Consequencias da tensão superficial
Capilaridade
Imbibição capilar
VISCOSIDADE
Estrutura química
Temperatura
Substâncias em suspensão
Adsorção de gases em sólidos
Isoterma de Langmuir
Adsorção apolar
Adsorção polar
Temperatura
Natureza química do adsorvente
Superfície
SOLUBILIDADE
Relações com estrutura química
Se agitarmos uma substancia em dois solventes não miscíveis ela distribuir-se-á nos dois solventes, encontrando-se em mais quantidade no solvente em que for mais solúvel.
Extracção
Difusão
Compostos covalentes não polares
Compostos covalentes polares
Solventes apolares
Solventes polares
H2O + HCl ¾® H3O+ + Cl-
Expressão em percentagem
Peso de soluto por volume de solução ( p/v)
Concentração molar
Concentração molal
Unidades coerentes
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Some Characteristics of Gases, Liquids and Solids and the Microscopic Explanation for the Behavior
| ||
gas
|
liquid
|
solid
|
assumes the shape and volume of its container particles can move past one another
|
assumes the shape of the part of the container which it occupies particles can move/slide past one another
|
retains a fixed volume and shape rigid - particles locked into place
|
compressible lots of free space between particles
|
not easily compressible little free space between particles
|
not easily compressible little free space between particles
|
flows easily particles can move past one another
|
flows easily particles can move/slide past one another
|
does not flow easily rigid - particles cannot move/slide past one another
|
Propriedades da matéria
Teoria cinética
A existência destes estados da matéria explica-se pela natureza das forças que unem átomos e moléculas.
As diferentes propriedades dos sólidos, líquidos e gases são explicadas pela teoria cinética.
Segundo esta teoria, as moléculas estão sujeitas a duas forças opostas: as forças de coesão e as forças de dispersão.
Nos gases as forças de coesão são nulas, nos sólidos são intensas e nos líquidos são intermédias.
A estrutura geral dos líquidos é igual à dos sólidos mas como as ligações são mais fracas, a estrutura não é tão estável nem tão ordenada.
Os sólidos têm uma estrutura cristalina mantida estável por ligações iónicas
Solidos
Gases
Mudanças de estado
Uma substância pode mudar de estado desde que se alterem as forças de coesão ou de dispersão
A mudança de um estado da matéria para outro denomina-se transição de fase
Passagem gás –liquido
A passagem gás-líquido faz-se quer aumentando a pressão que ao pôr as moléculas mais próximas aumenta as forças de coesão, quer diminuindo a temperatura que ao diminuir a velocidade das moléculas diminui as forças de dispersão
Passagem para energia cinetica maior
A mudança de um estado para outro em que a energia cinética seja maior (sólido-líquido-gás) necessita do fornecimento de energia, como o calor, ao sistema .
1
|
Passagem para energia cinetica menor
Pelo contrário a passagem para estados de energia cinética menor (gás- líquido- sólido) liberta energia
CAPITULO 2
SOLIDOS
Caracteristicas
Não compressiveis
Geralmente têm unidades de repetição
Classificação
Amorfos
Cristalinos
Não têm um ponto de fusão definido
Não têm unidades de repetição
Sólidos cristalinos
Dividem-se em:
¨ Ionicos
¨ Covalentes
¨ Moleculares
¨ Metalicos
Sólidos ionicos
São constituídos por unidades repetidas de iões
Sólidos moleculares
São constituídos por unidades repetidas de moléculas
Sólidos covalentes
Unidades de repetição de átomos unidos por ligações covalentes
Sólidos metálicos
As unidades de repetição são átomos metalicos
Type of Solid
|
Melting Point
|
Hardness
|
Conductivity
|
Molecular
|
Low
|
Soft to Brittle
|
Nonconducting
|
Metallic
|
Varies
|
Variable Hardness Malleable
|
Conducting
|
Ionic
|
High to Very High
|
Hard and Brittle
|
Nonconducting Solid Conducting Liquid
|
Covalent Network
|
Very High
|
Very Hard
|
Usually Nonconducting
|
CAPITULO 3
GASES
Teoria cinetica
Os gases são constituidos por pequenas moleculas separadas por grandes distancias, pelo que não há forças de coesão.
Estas moleculas movem-se a grandes velocidades –a molecula de oxigenio move-se a cerca de 1,8 km/seg
As moléculas dos gases viajam em linha recta e a grande velocidade até encontrarem outras moléculas ou a parede do recipiente. Sempre que isto acontece, as moléculas mudam de direcção, resultando no conjunto um movimento confuso de moléculas em todas as direcções.
As moléculas quando chocam entre si ou com as paredes do recipiente, não perdem velocidade – são elásticas. Ao chocarem com as paredes do recipiente as moléculas exercem um impulso mecânico e portanto fazem pressão.
Video
Pressão dos gases
Definição
As moléculas dos gases chocam frequentemente com a parede do recipiente, desviando-se sem perda de energia cinética e exercendo uma força sobre a parede. Esta força dividida sobre a superfície total em que actua é a pressão do gás.
Esta pressão observa-se medindo a pressão que deve ser aplicada externamente para evitar que o gás se expanda
Unidades de pressão
A pressão é definida como uma força por unidade de área
Pressão= Força/Área
Definição de pressão
A unidade de pressão no sistema SI é o pascal - força de um newton por metro quadrado.
Em física e química, as unidades mais usadas são as atmosferas, em que 1 atm equivale a 101325 Pa
Ainda se utilizam outras unidades de pressão
Unidades de pressão
Units of Pressure
| |
1 pascal (Pa)
|
1 N*m-2 = 1 kg*m-1*s-2
|
1 atmosphere (atm)
|
1.01325*105 Pa
|
1 atmosphere (atm)
|
760 torr
|
1 bar
|
105 Pa
|
Medida da pressão
O barómetro é um tubo vertical fechado numa extremidade e aberto noutra. A extremidade aberta é colocada verticalmente
num recipiente com mercúrio. A pressão atmosférica forçará o mercúrio a subir no tubo até que o peso do mercúrio balance a pressão atmosférica
Ao nível do mar a pressão é de 760 mm
Animação
Lei de Boyle
A pressão dos gases deve-se ao choque das moléculas com o recipiente que os contém.
Para um mesmo número de moléculas quanto maior for o recipiente menos choques haverá e portanto a pressão será menor
Animação
Motores de combustão
Nos motores de combustão o movimento deve-se ao aumento de pressão causado pela diminuição do volume causado pela compressão efectuada pelo pistão
Máquina a vapor
Na máquina a vapor o movimento desencadeia-se pelo aumento de pressão num recipiente em que o liquido passa a gás por aquecimento
Lei de Dalton
Esta lei diz que a pressão exercida por uma mistura de gases é o somatório das suas pressões parciais:
(2) Pt = P1 + P2 + P3 + ... Pt – pressão total
P1, P2, P3 ... pressões parciais
Denomina-se pressão parcial à pressão que exerceria cada gás se este ocupasse o espaço total. Calcula-se multiplicando a pressão total pela sua fracção molal:
(3) Pp = XP
X - fracção molal
P- pressão total
Pp pressão parcial
A pressão parcial designa-se por um P seguido em índice do gás a que se refere.
Lei de Henry
O numero de moleculas dissolvidas de um gás é proporcional à sua pressão ou, no caso de uma mistura de gases, à sua pressão parcial
Aumentando a pressão aumenta a solubilidade
Pressões parciais dos gases atmosféricos ao nível do mar
O ar atmosférico e uma mistura de azoto, oxigénio, anidrido carbónico e vapor de água
Gases do ar atmosférico
Gás
|
Percentagem
|
Azoto
Oxigénio
Anidrido carbónico
Vapor de água
|
74,09
19,67
0,04
6,20
|
Aplicando a lei de Dalton, se a pressão total é o somatório das pressões totais, a pressão parcial de cada gás calcula-se multiplicando a percentagem em que se encontra na mistura pele pressão total (neste caso 760)
Pressão parcial dos gases a 760mm
Gás
|
Pressão parcial
|
Azoto
Oxigénio
Anidrido carbónico
Vapor de água
|
563,4
149,3
0,3
47
|
Pressões parciais nas grandes altitudes
Nas grandes altitudes a pressão atmosférica desce, atingindo a 5400m um valor correspondendo a metade da pressão ao nível do mar (380mm Hg). As pressões parciais serão menores e os gases dissolvem-se menos . A 9200m a pressão de vapor de água dentro dos alvéolos (47mm) igualaria a pressão atmosférica, pelo que a água dos alvéolos entraria em ebulição.
Pressões parciais a varias altitude
0 metros 6100 metros 15250 metros
Pressão atm. 760 349 47
pN2 569 238 15
pO2 104 40 1
pCO2 40 24 24
pH2O 47 47 47
Câmara hiperbárica
As câmaras hiperbáricas são uma aplicação da lei de Henry. Permitem a administração de oxigénio a uma pressão superior à atmosférica. Por exemplo, na intoxicação pelo óxido de carbono, a administração de oxigénio sob pressão permite fazer sair o óxido de carbono e substituí-lo pelo oxigénio.
Lei de Gay-Lussac ou de Charles
A pressão constante o volume é proporcional à temperatura absoluta, o que significa que o volume aumenta de 1/173 quando a temperatura sobe 1º K e baixa o mesmo valor com a descida de 1º K
O mesmo se passa com a pressão – a volumes constantes, a pressão é proporcional à temperatura absoluta.
Como consequencia desta lei, à temperatura absoluta, um gás não ocupa volume nem exerce pressão
Lei de Avogadro
Esta lei diz que a pressão e temperatura semelhantes, volumes iguais de gases correspondem sempre ao mesmo número de moléculas.
À temperatura de OºC e à pressão de 1 atmosfera , uma molécula de qualquer gás ocupa um volume de 22,4 l.
cortesia de thinkquest
Equação dos gases perfeitos
As leis de Boyle e de Gay-Lussac podem-se condensar na equação
PV = KT (K–constante que depende da massa e da constituição química do gás)
Esta equação denomina-se equação dos gases perfeitos porque só se verificaria rigorosamente num gás ideal, verificando-se apenas de um modo aproximado nos gases existentes. A equação aproxima-se tanto mais da realidade quanto menor for a pressão ou maior a temperatura.
Como pela lei de Avogaro à mesma temperatura e pressão um volume igual corresponde ao mesmo número de moléculas, podemos considerar PV/T constante:
PV
|
=
|
R ou PV = RT
|
(V – volume de uma molécula de gás)
| |
T
|
Se houver n moléculas:
PV = nRT
R é denominada constante molal dos gases e tem o mesmo valor para todos os gases. Como calcular o valor de R?
Esta equação (9) pode ser reformulada:
(10)
|
R =
|
PV
|
nT
|
Para P = 1 (1 atmosfera) e n = 1 (1 molécula), segundo a lei de Avogadro a Oº (T = 273) uma molécula ocupa o volume de 22,4 litros. Substituindo estes valores em (10):
(10)
|
R =
|
1 x 22 ,4
|
=
|
0,082
|
P = 1
n = 1
T = 273
V=22,4
|
1 x 273
|
CAPITULO 4
ALTITUDE
Definição
Define-se alta altitude como uma altitude superior a 1500m
Consideram-se três níveis de altitude
Níveis de altitude ( em metros)
Alta 1500-2500
Muito alta 2500-5500
Extrema >5500
Nas altas atitudes a adaptação é suficiente
Nas altitudes muito altas é necessária aclimatação
Nas altitudes extremas a aclimatação é impossível
Consequências das altitudes altas
Oxigénio
A pressão parcial de oxigénio e a pressão atmosférica diminuem com a altitude
Pressão atmosférica e PO2
Altitude Pressão atmosferica PO2
______________________mmHg___________________________________________ 760 90-95
2800m (9200ft) 543 60
6100m (20140ft) 356 35
15250 47 1
Temperatura
A temperatura desce 6,5º cada 1000m
Temperaturas
Altitude(m) Temperatura
0 15
2000 8,5
4000 -11
6000 -24
8000 -37
10000 -50
Luz ultravioleta
A penetração da luz ultravioleta aumenta 4 por cento cada\300m aumento o perigo de cegueira \e queimaduras
O reflexo da luz na neve e gelo pode aumentar muito a temperatura em espaços fechados como tendas
Desidratação
É causada por perdas insensíveis e esforço
Adaptação crónica
Poliglobulia – Os andinos transportam mais oxigénio no sangue aumentando o numero de glóbulos vermelhos poliglobulia
Acido 2,3 bisfosfoglicerico – Este acido, formado por um desvio da glicolise, o ciclo de Rapoport- Luebring, faz a oxihemoglobina libertar oxidenio com mais facilidade
NO – Nos tibetanos o pulmão segrega grandes quantidades de NO que ao dilatar os vasos permite oferecer aos tecidos mais sangue por unidade de tempo
CAPITULO 5
Temperatura
Termometria
Se dois corpos estão a temperaturas diferentes, o calor fluirá do mais quente para o mais frio até as temperaturas ficarem as mesmas.
É o principio da termometria – a temperatura é medida indirectamente colocando um instrumento calibrado em contacto com o objecto a medir.
Escalas de temperatura
O termómetro utiliza uma quantidade facilmente mensurável como o comprimento duma coluna de mercúrio que varia com a temperatura
A escala de temperatura é totalmente arbitraria, tornando-se necessário definir unidades.
A escala Celsus define o 0 como a temperatura de congelação da água e 100 como a de ebulição, à pressão de 1atm, dividindo o espaço de 0 a 100 em 100 unidades, os graus centigrados.
Na escala Fahrenheit o 0 é a temperatura mais fria que se podia obter na altura( mistura de gelo com sal). O l00 representa a temperatura do corpo (mais exactamente 96,8). Nesta escala a agua gela a 32 e ferve a 212
Consultar
Temperatura absoluta
Em l787 CARLES descreveu que o volume de um gás perfeito diminuía de 1/273 por grau a partir de 0, podendo-se prever que a 273 o volume seria 0. Dà-se a -273 a designação de zero absoluto e à escala em que -273 é 0, escala Kelvin.
Há formulas de conversão destas escalas
From
|
to Fahrenheit
|
to Celsius
|
to Kelvin
|
ºF
|
F
|
(ºF – 32)/1.8
|
(ºF-32)*5/9+273.15
|
ºC
|
(ºC * 1.8) + 32
|
C
|
ºC + 273.15
|
K
|
(K-273.15)*9/5+32
|
K – 273.15
|
K
|
Temperature conversions between the three temperature scales:
kelvin / degree Celsius conversions (exact):
- kelvin = degree Celsius + 273.15
- degree Celsius = kelvin - 273.15
degree Fahrenheit / degree Celsius conversions (exact):
- degree F = degree C x 1.8 + 32.
- degree C = (degree F - 32.) / 1.8
cortesia de Don Hilger
Conversão entre Fahrenheit e Celsus
Temperature
| |
oC
|
oF
|
-20
|
-4
|
-15
|
5
|
-10
|
14
|
-5
|
23
|
0
|
32
|
5
|
41
|
10
|
50
|
15
|
59
|
20
|
68
|
25
|
77
|
30
|
86
|
35
|
95
|
40
|
104
|
45
|
113
|
50
|
122
|
Common temperature comparisons:
temperature
|
Degree Celsius
|
degree Fahrenheit
|
symbol
|
°C
|
°F
|
boiling point of water
|
100.
|
212.
|
average human body temperature
|
37.
|
98.6
|
average room temperature
|
20. to 25.
|
68. to 77.
|
melting point of ice
|
0.
|
32.
|
cortesia de Don Hilger
CAPITULO 6
VAPORZAÇÃO
É a passagem de um líquido ao estado gasoso.
Necessita de energia, quase sempre fornecida como calor. P.ex. 1 mol de água necessita de 10 quilocalorias para se vaporizar.
Explicação
Consideremos um líquido colocado num recipiente . As moléculas situadas no interior são atraídas em todas as direcções pelas moléculas circundantes ao contrário das superficiais que não têm moléculas acima.
Deste modo as forças de coesão são menores nas moléculas superficiais escapando algumas a estas forças. As que escapam vão para a atmosfera (vaporização) podendo algumas ser recapturadas.
Quando o número de moléculas que escapam é igual ao das recapturadas diz-se que o ambiente está saturado.
Pressão de vapor
A pressão de vapor é a tendência de um líquido em se vaporizar. Define-se como a pressão que exercem as moléculas vaporizadas no vácuo e em equilíbrio com o líquido, a uma determinada temperatura.
Por exemplo, se colocarmos água num frasco à temperatura de 20º no vácuo, medir-se-á uma pressão de 17,5mm. Hg, valor que corresponde à pressão de vaporização. A pressão de vapor aumenta com a temperatura.
A temperatura de ebulição diminui com a pressão atmosferica
Evaporação e ebulição
Evaporação é a vaporização das moléculas colocadas à superfície.
A ebulição é a vaporização de toda a massa do líquido por formação de bolhas de vapor no seu interior, por aumento de temperatura ou diminuição de pressão.
Para haver ebulição, a pressão de vapor tem de ser superior à pressão externa. No caso da água a temperatura de ebulição é de l00º para uma pressão de 760mm. Hg.
Animações
APLICAÇÕES BIOLÓGICAS
A água absorve uma grande quantidade de calor corporal evaporando-se à superfície da pele, contribuindo assim para arrefecer o organismo. Cada grama de água que se evapora na pele consome 0,6 cal
Existe sempre no organismo a evaporação continua de água proveniente dos pulmões, mucosa bucal e pele. É a perda insensível de água correspondendo a um desperdício insensível de calor por evaporação.
Quando a temperatura corporal aumenta esta evaporação torna-se um processo activo e sensível pela transpiração. A actividade física intensa pode acarretar um aumento de temperatura de 2 a 3º. Este aumento de temperatura é compensado pela transpiração que produz 1 a 2 litros de suor por dia, consumindo 600 a 1200 cal.
DESTILAÇÃO
Cada líquido tem uma temperatura de ebulição ou ponto de ebulição constante e característico.
Esta propriedade permite a purificação do líquido ou de substâncias nele dissolvidas por destilação.
O líquido é aquecido num recipiente. O vapor formado pela ebulição do líquido entra num condensador onde é arrefecido, originando novamente um líquido que é colhido noutro recipiente
Se a destilação se fizer no vácuo, a temperatura necessária será menor (destilação no vácuo).
A destilação é utilizada não só para purificar líquidos, como na preparação de água destilada, mas também para concentrar substâncias dissolvidas. De facto, no balão ficam, devido à evaporação, uma solução muito concentrada ou no caso da evaporação total do solvente, apenas as substâncias dissolvidas .
CAPITULO 7
MERGULHO A GRANDES PROFUNDIDADES
Pressão
Nas grandes profundidades, como consequência da pressão exercida pela massa de água, a pressão aumenta. Considera-se que por cada 10 metros de profundidade, a pressão aumenta de 1 atmosfera (760mm). Assim, a 30 metros, a pressão será de 4 atmosferas (3040mm). Isto implica, segundo a lei de Henry, que os gases se dissolvam quatro vezes mais
Azoto.
· À pressão atmosférica, embora o azoto seja o gás mais abundante e portanto com maior pressão parcial, devido à sua pouca solubilidade não se encontra em grandes quantidades no sangue. Todavia, a uma pressão quadrupla da habitual, a sua quantidade aumenta grandemente. Uma consequência do mergulho prolongado é a narcose pelo azoto, devida à sua acção sobre o cérebro.
Embolia gasosa
A embolia gasosa é o acidente mais grave da subida à superfície.Com o aumento de pressão devido à profundidade ,os gases, nomeadamente o azoto, estarão dissolvidos em maior quantidade e libertar-se-ão para o sangue como bolhas gasosas, originando embolias.
Toxicidade do oxigénio
A exposição prolongada ao oxigénio durante a recuperação pode ser tóxica. A exposição prolongada ao oxigénio durante mais de 8 horas pode ser tóxica para os pulmões e sistema nervoso
Nos pulmões observa-se dor subesternal, tosse e paradoxalmente uma menor distribuição de oxigenio aos tecidos
O grande perigo é a acção no SNC, observando-se náuseas, fadiga, ansiedade, confusão, falta de coordenação, convulsões
Nas câmaras hiperbáricas o oxigénio é administrado a uma pressão parcial máxima de 2,8 Bata com “quebras de ar” regulares.
Para tratamentos de mergulhos a grandes profundidades o hélio é usado como diluente.
Barotrauma
È a lesão dos tecidos causada por aumento de pressão ou por diferenças de pressão. No mergulho pode provocar lesões em cavidades:
· Ruptura do tímpano
· Lesão dos seios nasais
· Explosão dos dentes
· Ruptura do tecido pulmonar
Para mais detalhes sobre mergulho ler
CAPITULO 8
DIFUSÃO DE GASES
A difusão é o estabelecimento de um equilíbrio de concentrações pelo fluxo dos gases na direcção do mais concentrado para o menos concentrado.
Efusão
É a difusão de gases através de uma membrana
Factores condicionando a difusão
Gradiente de concentrações
Condiciona a existência da própria difusão:
Se não houver diferenças de concentração não há difusão.
Densidade dos gases
Condiciona a velocidade da difusão: - quanto maior for a densidade do gás, menor será a velocidade de difusão.
Solubilidade e temperatura
O volume de um gás dissolvido num líquido depende não só da sua pressão parcial, como definida pela lei de Henry, mas também da solubilidade e da temperatura.
Os diferentes gases têm solubilidades muito diferentes na água, portanto no plasma.
Dos gases do sangue o anidrido carbónico é o mais solúvel, o oxigénio é 20 vezes menos e o azoto praticamente insolúvel. Como consequência à pressão total de 1 atmosfera dissolver-se-á muito mais anidrido carbónico que oxigénio e pouquíssimo azoto. Como vimos, a pressão parciais mais elevadas a dissolução do azoto pode ser considerável.
A temperatura é outro factor a considerar. O aumento de temperatura aumenta a solubilidade dos gases e a diminuição baixa.
Absorção
É a fixação de um gás num líquido ou num sólido em toda a sua massa por uma reacção química.
Nos gases do sangue é o caso do oxigénio que se liga à hemoglobina formando oxihemoglobina e do anidrido carbónico que se combina com a hemoglobina para formar carboxihemoglobina e com a água para formar ácido carbónico.
No sangue 3% do oxigénio encontra-se dissolvido e 97% como oxihemoglobina. No caso do anidrido carbónico 10% encontra-se dissolvido, 80% como ácido carbónico (45% no plasma e 35% nos glóbulos) e 10% como carboxihemoglobina.
CAPITULO 9
TROCAS GASOSAS NOS PULMÕES
As trocas gasosas realizam-se nos alvéolos pulmonares.
Estes estão rodeados pelos capilares da circulação pulmonar.
A sua ansa aferente contém sangue pobre em oxigénio e rico em anidrido carbónico transportados pelas artérias pulmonares, provenientes do ventrículo direito
Trocas gasosas
Durante a sua passagem pelos capilares pulmonares, o sangue carregar-se-á de oxigénio num muito curto período de tempo. Ao mesmo tempo, o anidrido carbónico difunde-se no sentido inverso sendo eliminado pela expiração. A estas trocas de anidrido carbónico e oxigénio, chama-se trocas gasosas.
Após as trocas, a ansa eferente dos capilares conterá um sangue rico em oxigénio e pobre em anidrido carbónico que será transportado para a aurícula esquerda pelas veias pulmonares e seguidamente pela aorta para distribuir oxigénio aos órgãos e tecidos. .
Composição do gás alveolar
A composição do ar atmosférico é muito diferente da do gás alveolar
Pressões parciais no gás alveolar
Gás
|
Ar atmosférico
|
Ar alveolar
|
Azoto
Oxigénio
Anidrido carbónico
Vapor de água
|
563,4
149,3
0,3
47,0
|
569,0
104,0
40,0
47,0
|
Estes valores explicam o sentido das trocas gasosas
Animações
Estas pressões parciais são fortemente influenciadas pela frequência e amplitude da respiração. Uma forte ventilação alveolar conduz muito oxigénio aos alvéolos, aumentando a pressão parcial de oxigénio e eliminando rapidamente o anidrido carbónico.
Trocas gasosas nos pulmões
Dá-se o nome de respiração externa às trocas gasosas entre os alvéolos e o sangue. Estas trocas são influenciadas pelos seguintes factores:
¨ Pressão parcial
¨ Oxigenação do sangue
¨ Espessura da membrana alveolo-capilar
Pressão parcial e solubilidade
A diferença das pressões parciais do oxigénio entre o ar alveolar (104 mm) e o sangue venoso(40 mm) cria um gradiente de 64mm que obriga ao fluxo na direcção alveolo-sangue. O equilíbrio das pressões é muito rápido, fazendo-se em cerca de 0,25 seg.
O anidrido carbónico segue um trajecto inverso com um gradiente de concentração de 5 (40 contra 45), sendo em seguida expulso pela expiração.
ESPESSURA DA MEMBRANA ALVEOLO-CAPILAR
Em pulmões normais, a membrana que separa os alvéolos dos capilares (membrana alveolo-capilar) tem uma espessura muito reduzida – 0,5 a 1 mm – permitindo uma difusão muito eficaz.
No caso de uma pneumonia ou de um edema pulmonar, a espessura aumentará, afectando grandemente a eficácia da difusão .
Quanto maior for área da membrana capilar, maiores serão as trocas gasosas. Embora cada alvéolo tenha um diâmetro de 0,3hm., a área total dos alveolos é de 140 m2 o que corresponde a 40 vezes a área da pele. A área oferecida pelos capilares é da mesma ordem de grandeza. É fácil de compreender que a difusão diminua bastante quando a área alveolar diminuir.
E o caso da destruição dos septos interalveolares no enfisema
Enfisema
Após as trocas, a ansa eferente dos capilares conterá um sangue rico em oxigénio e pobre em anidrido carbónico que será transportado para a aurícula esquerda pelas veias pulmonares e seguidamente pela aorta para distribuir oxigénio aos órgãos e tecidos. .
CAPITULO 10
.
TENSÃO SUPERFICIAL
Se pusermos uma pequena quantidade de água numa lâmina de vidro esta toma uma forma lenticular em vez de se espalhar pela lâmina, realizando de um certo modo um pseudo-sólido.
| .. | |||
A água comporta-se como se estivesse dotada de uma película superficial mantida sob tensão, capaz de sustentar objectos mais densos do que ela. É particularmente marcante o sulco deixado por certos insectos que flutuam na água, como os “ alfaiates “ dando a ideia de à medida que avançam vão rompendo a película
Ora, este fenómeno é fruto da exitência da tensão superficial.
Quando as forças de atracção na superficie excedem a tensão superficial,o liquido tende a molhar a superficie
Explicação
Enquanto que as moléculas de um líquido no interior de um recipiente são atraídas pelas forças de coesão em todas as direcções, as da superfície são apenas atraídas pelas moléculas existentes no interior. Devido a este facto a película do liquido mostra a existência de uma tensão à superfície (tensão superficial) comportando-se como se fosse uma membrana tensa.
Um exemplo ajudar-nos-á a compreender melhor este fenómeno. Se num copo com mercúrio acrescentarmos pó de licopódio, esta ficará à superfície. Se introduzirmos uma vareta de vidro, o pó penetrará na profundidade do líquido, contígua a zona em que a vareta foi introduzida, voltando a ocupar a superfície se se remover a vareta. Tudo se passou como se a superfície do líquido fosse uma membrana tensa, deprimível pela varet
Se se acrescentar ao mercúrio uma substancia que baixe a tensão superficial, como os sais biliares, este fenómeno não se passa e a flor de enxofre mergulhará totalmente no liquido
Factores influenciando a tensão superficial
Temperatura
A tensão superficial diminui com o aumento da temperatura pois que a agitação térmica das moléculas diminui as forças de atracção.
Substancias dissolvidas
A introdução de uma substancia num liquido pode modificar a sua tensão superficial, por alterar as forças de coesão existentes.
As substancias polares aumentam a tensão superficial por aumentarem as forças de atracção.
As substancias apolares, como os detergentes e os sais biliares, interferem com a forças de coesão, baixando a tensão superficial.
Teorema de Gibbs
Segundo o teorema de Gibbs, as moléculas que baixam a tensão superficial concentram-se à superfície e as que a elevam afastam-se da superfície.
Consequencias da tensão superficial
Forma de uma gota
A forma de uma gota depende da relação entre duas forças – gravidade e tensão superficial.
Se pusermos uma gota grande numa lâmina, a gravidade predomina e a gota espalha-se pela lâmina.
Se a gota for pequena, a acção da gravidade é praticamente nula e, como irá predominar a tensão superficial, a gota tende a ocupar a mínima superfície possível, tomando uma forma esférica
Capilaridade
A tensão superficial produz o desnivelamento de um líquido em contacto com uma parede.
Se o líquido molha a parede, é exercida uma tracção de baixo para cima – há uma elevação do líquido fazendo este um ângulo constante dependendo do líquido e da natureza da parede formando-se um menisco concavo
Se o líquido não molha a parede, há uma depressão do líquido, formando-se um ângulo com um sentido inverso do anterior
Se se mergulha num líquido um tubo estreito aberto nas suas duas extremidades o líquido penetrará no tubo com um nível superior ou inferior ao nível do líquido, conforme o líquido molha ou não molha, formando meniscos côncavos ou convexos
When liquid water is confined in a tube, its surface (meniscus) has a concave shape because water wets the surface and creeps up the side
When liquid water is confined in a tube, its surface (meniscus) has a concave shape because water wets the surface and creeps up the side.
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Mercury does not wet glass - the cohesive forces within the drops are stronger than the adhesive forces between the drops and glass. When liquid mercury is confined in a tube, its surface (meniscus) has a convex shape because the cohesive forces in liquid mercury tend to draw it into a drop.
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Imbibição capilar
A água penetra facilmente nos sólidos porosos pois que cada canalículo escavado no sólido se comporta como um tubo estreito por onde a água caminha.
Como os canalículos dos corpos porosos são muito estreitos, a subida da água pode atingir grandes alturas.
É o que se passa colocando verticalmente uma tira de papel numa tina com água
CAPITULO 11
IMPORTANCIA BIOLOGICA DA TENSÃO SUPERFICIAL
Digestão dos lipidos
A diminuição da tensão superficial provocada pelos sais biliares tem importância digestão dos lípidos.
Os lípidos são digeridos por uma lipase. Este enzima actua sobre a superfície das gotículas dos lípidos. Por conseguinte, quanto maior for a superfície de cada partícula, maior será a área total oferecida à acção da lipase.
. Como os sais biliares baixam a tensão superficial, permitem a formação de gotículas de lípidos muito pequenas, oferecendo assim uma grande superfície de absorção
Este facto é tão importante que quando a bílis não chega ao intestino por obstrução das vias biliares, a absorção dos lípidos está muito diminuída.
Tensão superficial nos alveolos
Durante a expiração os alvéolos têm tendência a colapsarem-se por duas razões:
· Elasticidade dos pulmões devido à existência de fibras elásticas;
· Tensão superficial da água que é o principal constituinte de película que cobre a parede interna dos alvéolos.
A tensão superficial da água seria suficientemente elevada para fazer um colapso total dos alvéolos durante a expiração, tornando necessário um grande gasto de energia para dilatar os alvéolos na inspiração.
Para evitar isto, o pulmão segrega uma molécula com actividade detergente, o surfactante que diminui a tensão superficial da água. Calculou-se que o surfactante diminui cerca de dez vezes a tensão superficial da água.
Síndroma de malestar respiratório do recém nascido
O surfactante começa a ser produzido a partir do sétimo mês da gravidez. Por esta razão os fetos prematuros nascem com uma quantidade deficiente de surfactante pelo que os alvéolos tendem a colapsar-se criando grandes dificuldades respiratórias .
A esta doença dá-se o nome de síndroma de malestar respiratório do recém-nascido ou doença da membrana hialina.
Esta doença trata-se por meio de respiradores de pressão positiva, que impedem o colapso dos alvéolos e pela pulverização dos condutos aéreos com surfactante.
Detergentes
Moléculas anfifilicas ou anfipaticas
Os ácidos carboxilicos com mais de 10 carbonos têm um comportamento próprio na agua devido à presença na mesma molécula de grupos hidrófilos (COOH) e hidrófobos (alquilos) – são moléculas anfifilas ou anfipaticas.
Estes ácidos flutuam na agua, por serem insolúveis, espalhando-se por toda a superfície formando uma camada monomolecular em que os grupos carboxilo estão ligados por pontes de hidrogénio à agua e as cadeias alquilo se alinham fora da agua
Os sais de ácidos gordos com metais alcalinos são mais solúveis que os ácidos, comportando-se como surfactantes fortes. Os exemplos mais habituais são os sabões e os detergentes
Micelas
Quando pequenas quantidades destes surfactantes se dissolvem na agua dà-se uma dispersão ao acaso das moléculas do soluto.
Quando a concentração é maior as moléculas reúnem-se reversivelmente em agregados polimoleculares, as micelas, colocando-se as cadeias hidrófobas no centro da micela
Animação
Sabões e detergentes
O agente de limpeza mais antigo e mais conhecido é o sabão.
Como são pouco ácidos, os metais alcalinos existentes nas aguas pesadas diminuem a sua acidez, diminuindo a eficácia e provocam a agregação das micelas.
Os detergentes não têm estes problemas por usarem ácidos muito mais fortes
CAPITULO 12
VISCOSIDADE
Uma característica geral dos líquidos é a sua fluidez, isto é, a sua adaptação à forma do recipiente que os contem. Todavia nem todos os líquidos fluem com a mesma facilidade – uns líquidos são mais “espessos” do que outros. É o caso do leite em relação à água
Viscosidade do leite
Se deslocarmos um braço dentro de água, constatamos que o deslocamento é mais difícil que no ar e se o fizermos num recipiente com goma arábica constatamos que ainda é mais difícil.
A resistência de um líquido ao deslocamento chama-se viscosidade. Deve-se ao atrito das moléculas entre si. Quanto maiores forem as forças de coesão maior será o atrito e portanto a viscosidade.
Factores afectando a viscosidade
Estrutura química
Para compostos da mesma classe a viscosidade aumenta com o peso molecular. É o que se passa nos hidrocarbonetos alifaticos.
Nos compostos contendo grupos OH, estes podem formar ligações entre o H de uma molécula e o OH da molécula adjacente, aumentando assim a viscosidade.
É por esta razão que a viscosidade da água é maior que a do clorofórmio, embora este tenha um peso molecular mais elevado.
Temperatura
A viscosidade diminui rapidamente à medida que a temperatura aumenta. É bem conhecido o aumento da fluidez (propriedade inversa da viscosidade) dos óleos com o aumento de temperatura
Substâncias em suspensão
Aumentam a viscosidade.
É por esta razão que a viscosidade do sangue e maior que a da água.
VISCOSIDADE DO SANGUE
O sangue é muito mais viscoso do que a água porque contem os glóbulos brancos e vermelhos e as proteínas plasmáticas. Nas mesmas condições flui mais lentamente que a água.
Nas situações de desidratação (perda de água) a viscosidade aumenta. Quando há perda de glóbulos vermelhos (hemorragias) a viscosidade diminui.
Há situações pouco frequentes que pode aumentar a viscosidade:
Ø Agregação dos glóbulos vermelhos
Ø Aumento do número de glóbulos vermelhos (poliglobulia)
Ø Perda da deformabilidade normal dos glóbulos em certas anemias
.
CAPITULO 13
ADSORÇÃO
É a fixação de corpos gasosos ou em solução ao nível de superfícies ou, dizendo de outra maneira, a concentração numa interface.
Adsorção de gases em sólidos
É o caso da fixação do óxido de carbono no carvão activado existente, por exemplo, numa máscara anti-gás
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Isoterma de Langmuir
A quantidade de gás adsorvido por unidade de peso de adsorvente aumenta com a pressão parcial do gás.
Há um valor a partir do qual a adsorção não se efectua por o adsorvente ficar saturado.
A curva relacionando adsorção com concentração denomina-se isoterma de Langmuir
Adsorção de solutos em sólidos
A adsorção dos sólidos faz-se através das suas soluções. Há dois mecanismos possíveis:
Adsorção apolar
GIBBS demonstrou que as moléculas que baixam a tensão superficial tendem a concentrar-se na interface.
Se se baixar a tensão entre a água e o carvão activado, as substâncias dissolvidas concentrar-se-ão na interface. É a adsorção apolar.
Adsorção polar
Muitos sólidos quando em contacto com a água adquirem carga eléctrica. É o caso da sílica que se torna negativa podendo assim adsorver moléculas de carga positiva
É a adsorção polar.
Características da adsorção
Selectividade
Um adsorvente posto na presença de vários solutos adsorve preferencialmente um deles.
Dum modo geral são adsorvidas mais facilmente substâncias tensioactivas e ou com estrutura complexa.
Temperatura
A quantidade de substância adsorvida diminui à medida que a temperatura aumenta.
O aumento da energia cinética produzido pela temperatura diminui as forças de atracção para a superfície.
Natureza química do adsorvente
O carvão animal possui capacidades adsortivas diferentes conforme o seu modo de preparação.
O carvão “activado” por ter sido aquecido várias horas a 700-800º é muito mais activo que outras formas de carvão.
Superfície
Quanto maior a superfície oferecida pelo adsorvente, tanto maior será a sua capacidade adsortiva.
Os melhores adsorventes são os que podem ser pulverizados muito finamente ou então são muito porosos. São exemplos o carvão animal, o óxido de alumínio e o caulino.
Concentração do soluto
Existe uma relação directa entre a concentração no soluto e a quantidade adsorvida, definida pela isoterma de Langmuir.
Eluição
Pode-se inverter o sentido da reacção, diluindo progressivamente o meio de dispersão.
Este fenómeno inverso da adsorção denomina-se eluição.
A eluição observa-se, por exemplo, ao arrastar por meio de um solvente corantes retidos num adsorvente ou retirando os gases duma máscara anti-gases colocando-a no vácuo ou em pressão reduzida.
CAPITULO 14
SOLUBILIDADE
Solubilidade de liquidos
Dois líquidos são totalmente miscíveis quando as moléculas de um se dispersam homogeneamente nas do outro.
Relações com estrutura química
A miscibilidade dos líquidos está relacionada com a sua estrutura química.
Quanto mais semelhante for a polaridade, tanto maior será a solubilidade pois as moléculas dos dois líquidos originariam campos eléctricos análogos.
Os líquidos orgânicos dissolvem-se em líquidos polares quando nas suas moléculas predominam grupos polares e nos apolares quando predominam grupos apolares.
Solubilidade de sólidos em líquidos
Soluções saturadas e não saturadas
Quando se põe em contacto um sólido com um líquido as moléculas do líquido ao chocarem com a rede cristalina do sólido arrancam fragmentos deste que se irão dispersar no líquido – o sólido dissolveu-se no líquido
A solução está saturada quando se estabelece um equilíbrio entre as partículas arrancadas e as que se depositam.
Quando se depositam mais partículas dos que as que saem a solução diz-se sobresaturada
Cristalização
A solubilidade aumenta quando a temperatura sobe e diminui quando desce.
Colocando a solução a uma temperatura baixa, esta torna-se saturada ou sobresaturada porque a solubilidade diminuiu, depositando-se no fundo os cristais do sólido – cristalização.
Esta propriedade pode ser utilizada para purificar ou separar sólidos. Empregando temperaturas diferentes podem-se cristalizar vários sólidos existentes numa solução – cristalização fraccionada.
Partilha
Se agitarmos uma substancia em dois solventes não miscíveis ela distribuir-se-á nos dois solventes, encontrando-se em mais quantidade no solvente em que for mais solúvel.
A razão entre a concentração num e noutro solvente denomina-se coeficiente de partilha.
Esta propriedade é utilizada em vários processos de separação como a cromatografia de partilha.
Extracção
É um processo de separação em que se coloca um soluto em contacto com um líquido não miscível.
Se um dos componentes do soluto for solúvel no líquido não miscível, ele distribuir-se-á totalmente nesse solvente.
Difusão
Na ausência de agitação, a dissolução de um sólido solúvel faz-se lentamente começando pela parte do solvente mais próxima do sólido
A agitação aumenta a rapidez da difusão. A difusão faz-se sempre do mais concentrado para o menos concentrado.
Difusão facilitada e transporte activo
No organismo podem encontrar-se excepções às regras da difusão.
Nalguns casos é mais rápida do que prevista – difusão facilitada.
Por vezes a absorção faz-se num sentido contrário, ou seja, do menos concentrado para o mais concentrado – transporte activo.
No transporte activo é sempre necessária energia.
Solubilidade de diferentes moleculas
A solubilidade das moléculas depende muito do tipo de ligações que as constitui.
Compostos electrovalentes em solventes polares
A temperatura ambiente os compostos iónicos dissociam-se na água, devido ao seu carácter polar e à sua constante dieléctrica elevada.
Os dipolos da água são atraídos pelos iões dissociados de modo a que o polo negativo do oxigénio se coloca frente aos iões positivos e o polo positivo dos iões hidrogénio frente aos iões negativos . Deste modo as moléculas de água neutralizam parcialmente a carga dos iões facilitando assim a sua manutenção em solução
cortesia de James Hardy
Animações
Bainhas de solvatação
Os iões ficam rodeados por moléculas de água - bainhas de solvatação
Por outro lado, a água ao interpor-se entre os iões reduz grandemente a sua força de atracção.
Energia de hidratação
A hidratação dos iões que provoca a solvatação, liberta energia – energia de hidratação que é utilizada para vencer as forças de coesão que mantêm a rede do cristal unida
Quando as forças de coesão são superiores à energia de hidratação, o composto é insolúvel. É o caso do sulfato de bário.
Compostos electrovalentes em solventes apolares
Os solventes apolares não solvatam os iões e portanto não há energia de hidratação para vencer as forças de coesão.
Por esta razão os compostos polares não são solúveis em solventes apolares.
Compostos covalentes não polares
Dissolvem-se nos solventes apolares e não se dissolvem nos polares.
Num composto deste tipo, como o tetracloreto de carbono, não há atracção entre a água e o composto. Nesta situação, as moléculas de água atraem-se entre si numa disposição compacta, impedindo a difusão do composto.
No caso dos solventes apolares, as moléculas do solvente por não terem cargas eléctricas, não se atraem entre si, não impedindo a difusão das moléculas do composto.
Compostos covalentes polares
Estes compostos, como o HCl, dissolvem-se tanto nos solventes polares como nos apolares, por razões diferentes.
Solventes apolares
Dissolvem-se por difusão, encontrando-se no solvente como moléculas não dissociadas.
cortesia de James Hardy
Solventes não polares
Solventes polares
Os compostos reagem com o solvente:
H2O + HCl ¾® H3O+ + Cl-
Neste caso as moléculas encontram-se dissociadas.
CAPITULO 15
SOLUÇÕES
Definições
Num sentido lato, uma solução é uma mistura física e quimicamente homogénea. Num sentido estrito, as soluções verdadeiras ou propriamente ditas, ou simplesmente soluções, dizem respeito a misturas homogéneas de sólidos em líquidos.
Chama-se soluto à substância ou substâncias que se vão dissolver e solvente ao líquido que vai dissolver o soluto.
Expressão das concentrações
Expressão em percentagem
Peso de soluto por peso de solução (p/p)
Se pusermos 10g de cloreto de sódio num balão e acrescentarmos solvente até perfazer 100g teremos uma solução de cloreto de sódio a 10gr/l00g.
Peso de soluto por volume de solução ( p/v)
Seguindo o mesmo exemplo para preparar uma solução a 10g/100ml de cloreto de sódio poríamos 10gr de cloreto de sódio num balão aferido de 100ml e colocaremos solvente até perfazer 100ml
Volume por volume(v/v)
Por exemplo, para preparar uma solução a 8% (v/v ) de amónia em água coloca-se num balão aferido 8ml de amónia e completa-se com água até 100
Concentração molar
É o número de moléculas (abreviadamente moles) por litro de solução.
Concentração molal
É o número de moléculas por 1000g de solvente.
Fracção molal
A fracção molal do constituinte duma solução é o número de moles deste constituinte dividido pelo número total de moles existentes na solução:
F1
|
=
|
n1
|
F1 – fracção molal do constituinte 1
n1 – número de moles do constituinte 1
N – número total de moles
N = n1+ n2 + n3 + ...
| |
N
|
CAPITULO 16
UNIDADES INTERNACIONAIS
Conceito
A multiplicidade de unidades de medida levou ao estabelecimento de um sistema internacional de unidades (unidades S. I.).
Este sistema baseia-se em unidades base correspondendo a quantidades físicas independentes, referenciadas cada uma a um único padrão existente num lugar definido.
Destas unidades derivam as unidades derivadas.
Nalguns casos em que não se determinam concentrações recorre-se a unidades arbitrárias.
Para não ter números muito extensos ou muitas casas decimais pode-se recorrer a prefixos.
Unidades base
Trata-se de sete unidades que foram definidas a partir de fenómenos físicos supostos imutáveis e totalmente reprodutíveis, utilizando para cada unidade um padrão de referencia único no mundo
Unidades base
Quantidades de base
|
Nome
|
Símbolo
|
Comprimento
Massa
Quantidade de substância
Temperatura
Tempo
Corrente eléctrica
Intensidade luminosa
|
Metro
Quilograma
Mole
Kelvin
Segundo
Ampere
Candela
|
m
Kg
mol
K
S
A
cd
|
Unidades derivadas
A partir destas unidades podem-se definir unidades derivadas, multiplicando-as ou dividindo-as entre si.
Estas unidades são coerentes se a transformação não faz intervir qualquer factor numérico, mesmo potências de 10 ( quadro 16.II), e não coerentes no caso contrário (quadro 16.III).
Unidades coerentes
Quantidade
|
Nome
|
Símbolo
|
Superfície
Potencial eléctrico
Energia
Força
Frequência
Pressão
Temperatura
Velocidade
Aceleração
Volume
|
Metro quadrado
Volt
Joule
Newton
Hertz
Pascal
Grau Celsius
Metro / segundo
Metro / segundo2
Metro cúbico
|
m2
V = kg m2 / s3 A
J = m2 / s2
N = m / s2
Hz = 1 ciclo / s
Pa = Kg / m s2
ºC = ºk-273.15
m / s
m / s2
m3
|
Unidades não coerentes
Quantidade
|
Nome
|
Símbolo
|
Volume
Depuração
Concentração de massa
Concentração de substância
Densidade
|
Litro
Litro por segundo
Kilograma por litro
Mol por litro
Kilograma por litro
|
I = dm3
l / s
kg / l
mol / l
kg / l
|
Unidades arbitrarias
Em certos casos, como na actividade enzimática, não se determinam concentrações mas sim actividades, pelo que se recorre a unidades arbitrárias.
Neste caso para evitar também a proliferação de unidades arbitrárias foram definidas Unidades Internacionais (U.I.)
Prefixos
Os resultados devem ser exprimidos no máximo por três algarismos e uma vírgula.
Para conseguir este objectivo utilizam-se prefixos correspondendo a potências de 10
Prefixos
Factor
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Prefixo
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Símbolo do prefixo
|
1012
109
106
103
102
101
10-1
10-2
10-3
10-6
10-9
10-12
10-15
10-18
|
Ter
Giga
Mega
Kilo
Hecto
Deca
Deci
Centi
Mili
Micro
Nano
Pico
Femto
Ato
|
T
G
M
k
h
da
d
c
m
u
n
p
f
a
|
Factores de conversão
Em Química Clínica o uso das unidades S.I. não se uniformizou.
Convém portanto conhecer as equivalências entre unidades antigas e Unidades S
Em http://tcaep.co.uk/science/index.htm encontra a lista de todas as Unidades Internacionais.
Em www.convert-me.com/en dispõe um calculador que converte as unidades
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