Termoquímica – Aula 1 – Conceito, classificação e análise gráfica

 

Classificação das reações endo e exotérmicas e análise gráfica das reações

Termoquímica é a parte da química que estuda a quantidade de calor (energia) envolvida nas reações químicas.

Quando uma reação libera calor, ela é classificada como exotérmica. A absorção de calor em uma reação, faz com que ela seja endotérmica.

A termoquímica estuda também a transferência de energia em alguns fenômenos físicos, tais como as mudanças de estados da matéria.

Nas reações químicas pode haver absorção ou liberação de energia. Essa transferência de calor é feita a partir do corpo que tem a temperatura mais alta para aquele que possui a temperatura mais baixa.

Reações Endotérmicas e Exotérmicas

Chama-se reação endotérmica a reação em que há absorção de calor. Dessa forma, um corpo absorve calor do meio em que ele está inserido. É por isso que a reação endotérmica provoca uma sensação de resfriamento.

Exemplo: Ao passar álcool no braço, o braço absorve o calor dessa substância. Mas, ao soprar para o braço depois de ter passado álcool, sentimos um friozinho, sensação que é resultado da reação endotérmica.

Já a reação exotérmica é o inverso. Trata-se da liberação de calor e, assim, a sensação é de aquecimento.

As trocas térmicas também acontecem nas mudanças de estado físico. Ocorre que, na mudança do estado sólido para o líquido e do líquido para o gasoso, o processo é endotérmico. De maneira oposta, é exotérmica a mudança do estado gasoso para o líquido e do líquido para o sólido.

Entalpia

Entalpia (H) é a energia trocada nas reações de absorção e de liberação de energia, respectivamente, endotérmica e exotérmica.

Não existe um aparelho que seja capaz de medir a entalpia. Por esse motivo, mede-se a sua variação (ΔH), o que é feito considerando a entalpia do reagente (energia inicial) e a entalpia do produto (energia final).

Reações Endotérmicas e Exotérmicas

Análise gráfica das reações

Perfil da energia potencial para uma reação endotérmica

O gráfico ilustra esquematicamente a variação da energia potencial de duas espécies que se aproximam, colidem e, então, formam produtos. A energia de ativação é a altura da barreira acima da energia potencial dos reagentes.

Gráfico de Entalpia: Reação Exotérmica

 

Videoaula sobre a matéria

 

Slideshow sobre Termoquímica

TERMOQUÍMICA É a parte da Química que estuda as variações de energia que acompanham as reações químicas.

 

Solo – Composição, porosidade, matéria orgânica e nutrientes inorgânicos

Mais alguns pontos de edafologia sempre presentes na vida agronômica

 

O estudo do solo tem várias divisões, mas todas intercaladas e formando um sistema complexo e maravilhoso, cujos recursos, bem administrados, resultam em produtividade e sucesso no agronegócio. Portanto continuo pontuando, de forma resumida, esses aspectos edafológicos.

 

Os solos são compostos de matéria sólida e espaços porosos

O espaço poroso é o espaço ao redor das partículas do solo. Diferentes proporções de ar e de água ocupam os espaços porosos, dependendo das condições de umidade prevalecentes. A água do solo está presente principalmente como um filme na superfície das partículas do solo. Os fragmentos de rocha e de minerais no solo variam em tamanho desde grãos de areia, os quais podem ser vistos facilmente a olho nu, até partículas de argila tão pequenas que não podem ser vistas mesmo com o auxílio de um microscópio de luz.

A classificação que se segue é um esquema para categorizar as partículas do solo de acordo com os seus tamanhos:

 

Partícula                        Diâmetro (em micrômetros)
Areia grossa                    200 a 2.000
Areia fina                         20 a 200
Silte                                  2 a 20
Argila                               Menor que 2

 

Os solos contêm uma mistura de partículas de diferentes tamanhos e são divididos em classes texturais de acordo com a proporção dessas partículas presentes na mistura. Por exemplo, solos que contêm 35% ou menos de argila e 45% ou mais de areia são arenosos; aqueles contendo 40% ou menos de argila e 40% ou mais de silte são siltosos. Os solos de textura média contêm areia, silte e argila em proporções que os tornam propícios para a agricultura. As partículas de solo maiores proporcionam melhor drenagem, enquanto as partículas de solo menores têm alta capacidade de retenção de nutrientes.

A matéria sólida dos solos consiste tanto em matéria orgânica quanto inorgânica, com a proporção diferenciando bastante nos diferentes solos. Os componentes orgânicos incluem restos de organismos em vários estágios de decomposição, uma grande fração de material decomposto conhecido como húmus e uma grande variedade de plantas e animais vivos. Estruturas grandes como raízes de árvores podem ser incluídas, mas a parte viva é dominada por fungos, bactérias e outros microrganismos.

 

O espaço poroso dos solos é ocupado por ar e água

Aproximadamente 50% do volume total do solo é formado por espaços porosos, os quais são preenchidos por proporções variadas de ar e de água, dependendo das condições de umidade.

Quando a água não ocupa mais que a metade dos espaços porosos, uma quantidade adequada de oxigênio fica disponível para o crescimento e outras atividades biológicas da raiz.

Depois de uma forte chuva ou irrigação, os solos retêm uma certa quantidade de água e permanecem úmidos inclusive após a remoção da água retida fracamente pela gravidade. Se o solo for constituído de grandes fragmentos, os poros e os espaços entre eles serão também grandes. A água irá escoar através desse solo rapidamente, sobrando relativamente pouco para o crescimento das plantas nos horizontes A e B. Graças aos seus poros pequenos e às forças de atração que existem entre as moléculas de água e as partículas de argila de tamanho pequeno, os solos argilosos são aptos a reter uma quantidade bem maior de água contra a ação da gravidade. Dessa maneira, os solos argilosos podem reter três a seis vezes mais água que um volume equivalente de areia, ou seja, os solos com mais argila podem conter mais água, a qual fica disponível para as plantas. A porcentagem de água que um solo pode reter contra a ação da gravidade é conhecida como sua capacidade de campo.

Se uma planta for colocada para crescer indefinidamente em uma amostra de solo sem que seja adicionada água, ela poderá, muitas vezes, não se tornar apta a absorver a água de forma rápida o suficiente para suprir suas necessidades e murchará. Quando o murchamento é grave, as plantas não conseguem se recuperar mesmo quando colocadas em uma câmara úmida. A porcentagem de água que resta em um solo quando ocorre tal murchamento irreversível é chamado ponto de murcha permanente desse solo.

As forças que retêm a água no solo podem ser expressas nos mesmos termos (no caso, potencial de água) que as forças de absorção de água pelas células e pelos tecidos. O potencial de água nos solos diminui gradualmente com o decréscimo da umidade do solo abaixo da capacidade de campo. Os cientistas que estudam o solo consideram que solos com potencial de –1,5 megapascal estão em porcentagem de murcha permanente.

 

Os solos retêm cátions, mas os ânions são lixiviados

Os nutrientes inorgânicos obtidos pela raiz das plantas estão presentes como íons, na solução de solo. A maior parte dos metais forma íons carregados positivamente, isto é, cátions como Ca²⁺, K⁺, Na⁺ e Mg²⁺. As partículas da argila e do húmus podem conter um excesso de cargas negativas sobre suas superfícies coloidais onde os cátions podem ligar-se e assim ser retidos, impedindo a ação de lavagem da água que se percola pelo solo.

Desse modo, os cátions fracamente ligados às partículas de argila podem ser trocados por outros cátions e depois liberados na solução do solo, tornando-se disponíveis para o crescimento vegetal.

Esse processo é chamado troca catiônica. Por exemplo, quando o CO₂ é liberado durante a respiração das raízes, ele se dissolve na solução do solo e forma o ácido carbônico (H₂CO₃). O ácido carbônico se ioniza e produz bicarbonato (HCO₃^–) e íons hidrogênio (H⁺). Esse H⁺ produzido pode ser trocado por cátions de nutrientes, que estão na argila ou no húmus.

Os principais íons carregados negativamente ou ânions encontrados nos solos são NO₃^–, SO₄^2–, HCO₃^– e OH^–. Os ânions são lixiviados dos solos mais rapidamente que os cátions, porque eles não se ligam às partículas de argila. Os íons nitrato lixiviados, em particular, têm poluído fontes superficiais e subterrâneas de água. Uma exceção é o fosfato, o qual é retido porque forma precipitados insolúveis. O fosfato é especificamente adsorvido ou retido na superfície de compostos contendo ferro, alumínio e cálcio.

Embora o ferro seja o quarto elemento mais abundante entre todos os elementos na superfície da Terra, ele normalmente é oxidado na forma férrica (Fe³⁺), que é insolúvel e, portanto, não disponível para as plantas. Dois mecanismos distintos ou estratégias evoluíram nas plantas para aumentar ao máximo a mobilização e a captação do ferro do solo. Todas as plantas, com exceção das gramíneas, utilizam a denominada Estratégia I. Essa estratégia inclui a indução de três atividades localizadas na membrana plasmática: (1) uma bomba de prótons acidifica a rizosfera, atraindo mais ferro em solução; (2) após a acidificação, o Fe³⁺ é reduzido a Fe²⁺; e (3) o Fe²⁺ é então transportado através da membrana plasmática por um transportador de Fe²⁺. Na Estratégia II as gramíneas produzem e liberam no solo compostos quelantes especiais, denominados fitossideróforos, que apresentam alta afinidade pelo Fe³⁺. Os complexos Fe³⁺ fitossideróforos são captados na raiz por transportadores na membrana plasmática.

A acidez ou a alcalinidade dos solos é correlacionada com a disponibilidade de nutrientes inorgânicos para o crescimento vegetal. Os solos variam bastante em pH, e muitas plantas têm uma estreita faixa de tolerância dentro dessa ampla variação. Nos solos alcalinos, alguns cátions são precipitados e elementos como o ferro, o manganês, o cobre e o zinco podem, assim, tornar-se indisponíveis para as plantas. As micorrizas são especialmente importantes na absorção e na transferência de fósforo para a maioria das plantas, e, além disso, essa simbiose também tem sido associada ao aumento da absorção de manganês, cobre e zinco.

Tecidos fundamentais – Colênquima

O colênquima sustenta os órgãos jovens em crescimento

As células do colênquima, como as células do parênquima, são vivas na maturidade. O tecido colenquimático comumente ocorre em cordões isolados ou como um cilindro contínuo sob a epiderme, nos caules e nos pecíolos (parte da folha que une o limbo ao caule).

Também pode ser encontrado margeando as nervuras das folhas das eudicotiledôneas. (As “saliências” na superfície externa dos pecíolos de aipo são formadas quase inteiramente por colênquima.) As células do colênquima são tipicamente alongadas. Sua característica mais marcante é a presença de paredes primárias, desigualmente espessadas, não lignificadas e que são macias e flexíveis, com uma aparência brilhante no tecido fresco. Por serem células vivas na maturidade, podem continuar a desenvolver paredes espessadas e flexíveis enquanto o órgão está se alongando, o que torna essas células especialmente adaptadas para a sustentação de órgãos jovens em crescimento.

O colênquima é o tecido de sustentação típico dos caules, das folhas e das partes florais em crescimento e da maioria dos órgãos herbáceos (não lenhosos) que sofrem pouco ou nenhum crescimento secundário. As raízes raramente apresentam colênquima. O colênquima está ausente nos caules e nas folhas de muitas monocotiledôneas que produzem esclerênquima precocemente em seu desenvolvimento.

Ligações Químicas: Balanceamento de Equações Química por Tentativa

Saiba como balancear uma equação química por tentativa

 

Balancear uma equação equivale em acertar os coeficientes, ou igualar o número de átomos de cada elemento, no 1 e 2 membros da equação.

Confira no vídeo abaixo.

Existem vários métodos utilizados para realizar o balanceamento de uma equação, mas o mais utilizado é o método das tentativas, que é baseado nos seguintes princípios:

1. Atribuir um coeficiente inicial ao radical ou elemento que aparece uma vez em um dos membros;
2. Se mais de um elemento aparece uma única vez, dê preferência para o que apresenta maior número de átomos;
3. Prosseguir com os outros elementos ou radicais, transpondo os índices de um membro para o outro, usando-o como coeficiente, até o final do balanceamento.

Fico por aqui e continuarei, na próxima postagem, a tratar de Balanceamento das Equações Químicas, falando sobre balanceamento por oxirredução. Nos vemos lá e bons estudos!

Ligações Químicas: Número de Oxidação (NOX), Reações de Oxirredução e Introdução ao Balanceamento das Equações Químicas

Reações de oxirredução ocorrem quando uma espécie química perde elétrons, oxidando-se, enquanto a outra espécie ganha elétrons, reduzindo-se

 

As reações de oxirredução são aquelas em que há transferência de elétrons entre as espécies químicas envolvidas. Isso pode ser percebido por meio do número de oxidação (Nox) de cada elemento, que se trata da carga elétrica real, no caso de íons monoatômicos (um átomo que ganhou ou perdeu elétrons), e, no caso de compostos moleculares ou de íons polinuclerares, é a carga elétrica que ele teria se a ligação fosse rompida, ou seja, sua tendência de atrair os elétrons.

Assim, nós olhamos o Nox de cada elemento envolvido na reação e se percebermos que o seu Nox do reagente era menor que o do produto, isto é, aumentou, isso significa que ele perdeu elétrons na reação. Por outro lado, se o seu Nox no produto é menor, significando que ele diminuiu, quer dizer que essa espécie química ganhou elétrons.

Confira no vídeo abaixo.

Fico por aqui e continuarei, na próxima postagem, a tratar de Balanceamento das Equações Químicas, falando sobre balanceamento por tentativa. Nos vemos lá e bons estudos!

Tecidos fundamentais – Parênquima

O parênquima está envolvido com a fotossíntese, o armazenamento e a secreção

As células parenquimáticas, de formas e tamanhos variáveis, constituem as células mais numerosas no corpo da planta. No corpo primário da planta, as células parenquimáticas comumente dispõem-se como um agregado contínuo – o tecido parenquimático – por exemplo, no córtex e na medula dos caules e raízes, no mesofilo e na porção carnosa dos frutos. Além disso, as células parenquimáticas ocorrem como fileiras verticais de células nos tecidos vasculares primários e secundários e como fileiras horizontais, denominadas raios, nos tecidos vasculares secundários.

As células parenquimáticas, geralmente vivas na maturidade, são capazes de divisão, e embora suas paredes sejam comumente primárias, algumas células parenquimáticas apresentam também paredes secundárias. Pelo fato de reterem a sua capacidade meristemática, as células que possuem apenas parede primária desempenham papel importante na regeneração e na cicatrização de lesões.

Também são essas células que dão origem às estruturas adventícias, tais como as raízes adventícias que se formam nas estacas caulinares. Além disso, quando expostas a condições adequadas para o seu crescimento e desenvolvimento, essas células têm a capacidade de se transformar em células embrionárias, designadas como totipotentes, que dão origem a uma planta inteira.

As células parenquimáticas estão envolvidas em atividades que dependem da presença de protoplastos vivos, tais como fotossíntese, armazenamento e secreção. As células parenquimáticas também podem desempenhar um papel no movimento da água e no transporte de substâncias nutritivas nas plantas. Em muitas plantas suculentas, como as Cactaceae, Sansevieria e Peperomia, o parênquima está especializado em tecido de armazenamento de água.

 

As células de transferência são células parenquimáticas com invaginações na parede

As invaginações da parede das células de transferência frequentemente ampliam bastante a área da membrana plasmática, e admite-se que estas células facilitam o movimento de solutos a curta distância. A presença de células de transferência geralmente está correlacionada com a existência de um movimento intenso de solutos – tanto para dentro (absorção) quanto para fora (secreção) – através da membrana plasmática.

As células de transferência são extremamente comuns e provavelmente desempenham funções semelhantes em todo o corpo da planta. Elas estão presentes em associação ao xilema e o floema das nervuras pequenas ou de menor calibre, nos cotilédones e nas folhas de muitas eudicotiledôneas herbáceas. As células de transferência também estão associadas ao xilema e ao floema dos traços foliares dos nós, tanto nas eudicotiledôneas como nas monocotiledôneas. Além disso, são encontradas em vários tecidos de estruturas de reprodução (placenta, saco embrionário e endosperma) e em várias estruturas glandulares (nectários, glândulas de sal e glândulas de plantas carnívoras), onde ocorre um intenso transporte de solutos a curta distância.

Evolução dos organismos – O ambiente costeiro

O ambiente costeiro foi importante na evolução dos organismos fotossintetizantes

 

No início da história evolutiva, os principais organismos fotossintetizantes eram células microscópicas, flutuando abaixo da superfície das águas iluminadas pela luz solar. A energia abundava, assim como carbono, hidrogênio e oxigênio, mas, à medida que as colônias celulares se multiplicavam, logo diminuíram os recursos minerais do mar aberto. (É essa falta de minerais essenciais o fator limitante para os planos modernos de cultivar os mares.) Como consequência, a vida começou a se desenvolver de modo mais abundante próximo às costas, onde as águas eram ricas em nitratos e minerais carregados das montanhas por rios e riachos e removidos das costas pelas ondas incessantes.

Os costões rochosos apresentaram-se como um ambiente muito mais complicado do que o mar aberto, e, em resposta a essas pressões evolutivas, os organismos vivos tornaram-se cada vez mais diversificados e complexos em estrutura. Há não menos que 650 milhões de anos, os organismos evoluíram de modo a que muitas células ficassem ligadas umas às outras para formar um corpo integrado pluricelular. Podem ser vistos, nesses organismos primitivos, os estágios iniciais da evolução de plantas, fungos e animais. Fósseis de organismos pluricelulares são muito mais fáceis de detectar do que aqueles mais simples. A história da vida na Terra é, portanto, mais bem documentada a partir de sua primeira aparição.

Na costa turbulenta, os organismos pluricelulares fotossintetizantes eram mais capazes de manter suas posições contra a ação das ondas, e, ao vencerem o desafio da costa rochosa, novas formas se desenvolveram. Essas novas formas desenvolveram paredes celulares relativamente fortes para suporte, assim como estruturas especializadas para ancorar seus corpos às superfícies rochosas. À medida que estes organismos aumentavam em tamanho, eram confrontados com o problema de suprir alimento às porções mais profundamente submersas e pobremente iluminadas de seus corpos, onde a fotossíntese não estava acontecendo. Finalmente, tecidos especializados para a
condução de alimento se desenvolveram por toda a extensão do corpo desses organismos e conectavam as partes superiores fotossintetizantes às estruturas inferiores não fotossintetizantes.

Por hoje era isso. Em breve continuarei a apresentar as causas e efeitos da evolução da vida vegetal no planeta.  Até lá e bons estudos!

Ligações Químicas – Geometria Molecular Piramidal

Forma de organização tridimensional dos átomos em uma molécula que apresenta quatro nuvens eletrônicas e três ligantes no átomo central

A chamada geometria molecular piramidal ocorre em compostos covalentes ou grupos iônicos (ânions) que apresentam as seguintes características:

• presença de quatro átomos;

• átomo central com uma nuvem eletrônica não ligante.

Observação: uma nuvem eletrônica não ligante é um par de elétrons da camada de valência do átomo central que não está sendo utilizado na ligação.

Confira o vídeo abaixo.

A geometria molecular piramidal é uma das formas como os átomos de uma molécula podem organizar-se no espaço. A teoria que explica essa e outras geometrias é a chamada teoria da repulsão dos pares eletrônicos da camada de valência ao redor do átomo central. Assim, quanto maior o número de nuvens ao redor do átomo central, maior será a repulsão entre elas, mudando assim a posição dos átomos. No caso dageometria piramidal, há quatro nuvens eletrônicas ao redor do átomo central e apenas três átomos ligantes, o que faz com que os átomos estejam dispostos em forma de pirâmide.

Veja alguns exemplos de moléculas ou ânions que apresentam esse tipo de geometria:

1º Exemplo: ClO₃^–

Nesse ânion, o cloro é o átomo central, já que apresenta um maior número de elétrons na camada de valência e é menos eletronegativo. Há uma ligação simples entre um dos oxigênios e o cloro, e os outros dois oxigênios fazem uma ligação covalente dativa. De uma forma geral, o cloro apresenta sete elétrons na camada de valência (Família VII A). Nessa ligação, ele utilizou um elétron na ligação simples e quatro nas dativas, sobrando assim um par de elétrons não ligantes. Resumindo: há três átomos ligados ao átomo central e quatro nuvens eletrônicas, condição para ocorrência da geometria piramidal.

2º Exemplo: NH₃ (Amônia)

Na substância amônia, o nitrogênio é o átomo central porque apresenta um maior número de elétrons na camada de valência. Nessa molécula, há três ligações simples entre os hidrogênios e o nitrogênio. De uma forma geral, o Nitrogênio apresenta cinco elétrons na camada de valência (Família V A). Assim, ele utilizou um elétron em cada ligação simples, sobrando assim um par de elétrons não ligantes. Resumindo: temos três átomos ligados ao átomo central e quatro nuvens eletrônicas, condição para ocorrência da geometria piramidal.

Por hoje era isso, pessoal, e na próxima postagem sobre ligações químicas trarei NOX, Reações de Oxirredução e Introdução ao Balanceamento das Equações Químicas. Nos vemos lá e bons estudos!

Ligações Químicas – Geometria Molecular Angular

A geometria angular é uma forma de organização dos átomos no plano espacial que ocorre em moléculas triatômicas com repulsão eletrônica de nuvens no átomo central

A geometria molecular refere-se à forma como os átomos de um composto covalente posicionam-se em um plano espacial e está relacionada com o número de átomos ligados ao átomo central da molécula ou grupo iônico (grupo de átomos que perdeu ou ganhou elétrons) e com as nuvens eletrônicas. Conhecer a geometria molecular pode auxiliar na determinação da solubilidade e das forças intermoleculares.

 

Confira o vídeo abaixo.

 

 

A geometria molecular angular é uma das formas geométricas em que os átomos de algumas moléculas organizam-se. Assim, é preciso conhecer bem em que condições vamos encontrá-la em uma molécula. São elas:

• Moléculas triatômicas (moléculas que apresentem três átomos iguais ou diferentes).
• Presença de uma ou duas nuvens não ligantes (elétrons do átomo central que não participaram da ligação com outros átomos) no átomo central. Para saber se há nuvem eletrônica não ligante, precisamos conhecer o número de elétrons na camada de valência do átomo central e quantos desses elétrons serão utilizados obrigatoriamente na ligação para obedecer ao octeto. Essa verificação possibilita uma previsão.

Resumindo: tendo uma molécula triatômica e conhecendo o número de elétrons presentes na camada de valência e quantos deles estão sendo utilizados nas ligações que estabilizam o átomo, podemos determinar não só se ageometria é angular, bem como o valor do ângulo entre os átomos da molécula.

Na molécula de água, o oxigênio (átomo central) apresenta seis elétrons na camada de valência e utiliza dois desses elétrons nas ligações que estabelece com os dois hidrogênios, sobrando assim quatro elétrons não ligantes (duas nuvens não ligantes). Como temos quatro nuvens ao redor do átomo central, haverá repulsão eletrônica entre elas. Assim, o ângulo formado entre os átomos será de 109° e 28°.

O enxofre apresenta seis elétrons na camada de valência e utiliza dois deles na ligação dupla com o oxigênio e outros dois na ligação dativa com o outro oxigênio. Sendo assim, sobram dois elétrons da camada de valência do enxofre que não participam de ligação (1 nuvem eletrônica não ligante). Como temos três nuvens ao redor do átomo central, haverá repulsão eletrônica entre elas, e o ângulo formado entre os átomos será de 120°.

Por hoje era isso, pessoal, e na próxima postagem sobre ligações químicas trarei a geometria molecular piramidal. Nos vemos lá e bons estudos!

Solo – Intemperismo e horizontes

No dia internacional dos solos um pouco sobre Gênese dos Solos

 

O solo é a fonte mais importante de nutrientes para os vegetais. Os solos fornecem não somente um suporte físico para as plantas, mas, também, os nutrientes inorgânicos. Além disso, o solo fornece a água e um ambiente gasoso para o desenvolvimento do sistema radicular. A compreensão da origem dos solos, bem como de suas propriedades químicas e físicas em relação às necessidades envolvidas no crescimento das plantas, é essencial para o planejamento da adubação de campos cultivados.

 

O intemperismo das rochas produz os nutrientes inorgânicos utilizados pelas plantas

A Terra é composta de 92 elementos de ocorrência natural, os quais são frequentemente encontrados na forma de minerais. Os minerais são compostos inorgânicos que ocorrem naturalmente e que são em geral formados de dois ou mais elementos químicos em proporções definidas de peso. O quartzo (SiO₂), a calcita (CaCO₃) e a caulinita (Al₄Si₄O₁₀(OH)₈) são exemplos de minerais.

Os processos de intemperização, envolvendo a desintegração física e a decomposição química de minerais e rochas na superfície terrestre ou próximo dela, produzem as substâncias inorgânicas a partir das quais o solo é formado. O intemperismo pode ser iniciado por aquecimento e resfriamento, os quais causam expansão e contração das substâncias nas rochas, rompendo-as. A água e o vento frequentemente carregam fragmentos de rochas por grandes distâncias, exercendo um atrito que os quebra e os reduz a partículas ainda menores.

Os solos também contêm material orgânico. Se as condições de luz e temperatura permitem, bactérias, fungos, algas, liquens, briófitas, assim com pequenas plantas vasculares, estabelecem-se sobre ou entre as rochas intemperizadas e os minerais. As raízes em crescimento também quebram as rochas, e os restos das plantas e dos animais em decomposição contribuem para o acúmulo de substância orgânica. Finalmente, as plantas de maior porte, ao crescerem, seguram o solo com seu sistema radicular, propiciando o início de uma nova comunidade.

 

Os solos são constituídos por camadas denominadas horizontes

Examinando uma seção vertical de solo, podem-se observar variações na cor, na quantidade de matéria orgânica viva e morta, na porosidade, na estrutura e na extensão do intemperismo. Essas variações, geralmente, resultam em uma sucessão de camadas distintas, que os estudiosos de solo chamam de horizontes. Pelo menos três horizontes – designados A, B e C – são reconhecidos.

O horizonte A (muitas vezes chamado “solo superficial”) é a região superior, com grande atividade física, química e biológica. O horizonte A contém a maior quantidade de matéria orgânica do solo, tanto viva quanto morta. Esse é o horizonte no qual o húmus ou humo – uma mistura de produtos orgânicos coloidais resultante de decomposição, com coloração escura – se acumula. A parte viva é representada por suas populações de raízes, insetos e outros pequenos artrópodes, minhocas, protistas, nematoides e organismos decompositores.

O horizonte B (algumas vezes denominado de “subsolo”) é a região de deposição. O óxido de ferro, as partículas de argila e a pequena quantidade de matéria orgânica estão entre os materiais carregados do horizonte A para o B pela água, que se percola pelo solo. O horizonte B contém menor quantidade de matéria orgânica e é menos intemperizado que o horizonte A, localizado acima dele. A atividade humana tem, frequentemente, misturado os horizontes A e B através da aração, formando o horizonte Ap (do inglês, “p” de plow, arado), o qual se combina com o horizonte B.

O horizonte C ou solo da base é composto por rochas intemperizadas e por minerais a partir dos quais o verdadeiro solo dos horizontes superiores é formado.

 

Desejo a todos um ótimo dia dos solos e na próxima sobre solos falarei um pouco sobre porosidade, composição orgânica e cargas elétrica do solo. Nos vemos lá.

Ligações Químicas – Geometria Molecular Linear

A geometria molecular linear ocorre em moléculas diatômicas ou triatômicas que não apresentam nuvem não ligante

A geometria linear é um tipo de geometria molecular, ou seja, uma forma como os átomos de uma molécula posicionam-se no espaço quando estão ligados entre si. Nos compostos químicos que possuem moléculas organizadas segundo a geometria molecular linear, o ângulo que se forma entre os átomos envolvidos é sempre de 180º.

Confira o vídeo abaixo.

 

 

Princípios da geometria molecular linear

Para uma molécula apresentar geometria linear, ela deve ter uma das seguintes características:

a) Molécula diatômica: apresentar dois átomos iguais; apresentar dois átomos diferentes.

Alguns exemplos de moléculas que se enquadram nesse tipo de geometria são o gás hidrogênio, gás oxigênio e o ácido clorídrico.

b) Molécula triatômica: apresentar três átomos; não possuir elétrons não ligantes no átomo central.

Alguns exemplos de moléculas que se enquadram nesse tipo de geometria são o dióxido de carbono e o ácido isocianídrico.

Exemplos de moléculas que apresentam geometria linear:

Ácido cianídrico

O ácido cianídrico é uma substância molecular triatômica que é formada por três átomos de elementos químicos diferentes, os quais apresentam as seguintes características:

Hidrogênio: não pertence a nenhuma família, apresenta número atômico igual a 1 (por isso, possui apenas um elétron na camada de valência) e deve realizar apenas uma ligação de acordo com a teoria do octeto;

Carbono: pertence à família IVA, possui quatro elétrons de valência e necessita de quatro ligações;

Nitrogênio: pertence à família IVA, possui três elétrons de valência e necessita de três ligações.

Na distribuição dos átomos do HCN, o carbono é posicionado no centro da molécula por ser capaz de realizar o maior número de ligações.

 

 Monóxido de carbono

O monóxido de carbono é uma substância covalente diatômica formada por dois átomos de elementos diferentes. Apresenta geometria molecular linear.

Dióxido de silício 

O dióxido de silício é uma substância molecular triatômica formada por três átomos de elementos químicos diferentes, os quais apresentam as seguintes características:

• Silício: pertence à família IVA, possui quatro elétrons de valência e necessita de quatro ligações;
• Oxigênio: pertence à família VIA, possui seis elétrons de valência e necessita de duas ligações.

Na distribuição dos átomos do SiO₂, o silício é posicionado no centro da molécula por ser capaz de realizar o maior número de ligações.

Como no átomo central não há elétrons não ligantes, a geometria dessa molécula é linear.

Fico por aqui, pessoal, e na próxima postagem sobre ligações químicas trarei a geometria molecular angular. Nos vemos lá e bons estudos!

Evolução dos organismos – Importancia da fotossíntese para a evolução da vida

A fotossíntese alterou a atmosfera da Terra, a qual, por sua vez, influenciou a evolução da vida

À medida que os organismos aumentavam em número, eles alteraram a face do planeta. Essa revolução biológica ocorreu porque a fotossíntese tipicamente envolve a quebra da molécula de água, liberando seu oxigênio como moléculas livres de oxigênio. Há mais de 2,2 bilhões de anos, o oxigênio liberado nos oceanos e lagos reagiu com o ferro dissolvido e se precipitou como óxidos de ferro. O oxigênio começou gradualmente a se acumular na atmosfera, a partir de 2,7 a 2,2 bilhões de anos. Há cerca de 700 milhões de anos, os níveis atmosféricos de oxigênio aumentaram marcadamente, e começaram a se aproximar dos níveis atuais durante o período Cambriano (570 a 510 milhões de anos atrás).

Esse aumento no nível de oxigênio tem duas importantes consequências. Primeira, algumas das moléculas de oxigênio na camada externa da atmosfera foram convertidas em moléculas de ozônio. Quando houve uma quantidade suficiente de ozônio na atmosfera, ela começou a absorver os raios ultravioleta – raios estes altamente destrutivos para os organismos vivos – da luz solar que chega à Terra. Há aproximadamente 450 milhões de anos, a camada de ozônio aparentemente protegeu os organismos o suficiente para que pudessem sobreviver nas camadas superficiais de água e nas costas. Então, a vida emergiu para a terra firme pela primeira vez.

Segunda, o aumento de oxigênio livre abriu caminho para uma utilização muito mais eficiente de moléculas contendo carbono, ricas em energia, formadas pela fotossíntese. Isso permitiu que os organismos quebrassem essas moléculas por um processo que utiliza oxigênio, conhecido como respiração. A respiração libera muito mais energia do que a extraída por qualquer processo anaeróbico, ou seja, sem o uso do oxigênio.
Antes de a atmosfera acumular oxigênio e se tornar aeróbica, as únicas células que existiam eram procarióticas – células simples, às quais faltava um envoltório nuclear, e não possuíam material genético organizado em cromossomos complexos. É provável que os primeiros procariotos fossem organismos amantes do calor, chamados “arqueas” (que significa “os antigos”); sabe-se que seus descendentes, atualmente, estão muitos dispersos, muitos vivendo em temperaturas extremamente altas e em ambientes ácidos, hostis a outras formas de vida. As bactérias são também  procarióticas. Algumas arqueas e bactérias são heterotróficas, enquanto outras, como as cianobactérias, são autotróficas.
De acordo com o registro fóssil, o aumento do relativamente abundante oxigênio livre foi acompanhado pelo primeiro aparecimento de células eucarióticas – células com envoltório nuclear, cromossomos complexos e organelas como mitocôndrias (local da respiração) e cloroplastos (local da fotossíntese), envolvidas por membranas. Os organismos eucariotos, cujas células individuais são normalmente muito maiores do que as de bactérias, apareceram por volta de 2,1 bilhões de anos atrás e se estabeleceram e diversificaram há cerca de 1,2 bilhão de anos. Exceto para as arqueas e as bactérias, todos os organismos – desde amebas até dentes de-leão (Taraxacum officinale), carvalhos e seres humanos – são compostos por uma ou mais células eucarióticas.

Aqui me despeço, e em breve continuarei a apresentar as causas e efeitos da evolução da vida vegetal no planeta.  Se gostou apareça mais vezes. Até o próximo!

Ligações Químicas – Fórmulas Estruturais

Passos tomados para montagem de uma forma estrutural

Os compostos moleculares, ou covalentes, são formados por meio de ligações covalentes, aquelas nas quais não temos o envolvimento de metais (com exceção do Berílio) em sua formação. Assim, nesse tipo de ligação, todos os átomos precisam receber elétrons e, por isso, sempre os compartilharão.

A fórmula estrutural é uma das formas utilizadas para representar o compartilhamento de elétrons entre os átomos dos compostos moleculares. Para que consigamos realizar a montagem de uma fórmula estrutural, é necessário que antes de mais nada saibamos qual é a necessidade de cada um dos elementos envolvidos no composto de acordo com a teoria do octeto.

Logo abaixo um vídeo demostrativo dos 5 passos a serem tomados:

 

 

Lembrando os passos:

1. Contar todos os elétrons da camada de valência;

2. Colocar 1 par de elétrons para cada ligação;

3. Completar o octeto dos ligantes;

4. Colocar os elétrons restantes no átomo central;

5. Se o átomo central não estiver com octeto, fazer ligações duplas e/ou triplas.

 

Ao montar uma fórmula estrutural, temos como recursos apenas as seguintes ferramentas

• ligação simples: − (compartilhamento de dois elétrons);

• ligação dupla: = (compartilhamento de quatro elétrons);

• ligação tripla: ≡ (compartilhamento de seis elétrons);

Conhecendo as necessidades e as ferramentas, a montagem da fórmula estrutural de um composto molecular pode ser realizada a partir do seguinte passo a passo:

a) Molécula diatômica (formada por apenas dois átomos): Basta escrever um átomo à esquerda e um átomo à direita e colocar a ligação que se adéqua as necessidades de ambos. Como o oxigênio pertence à família VIA, ele necessita de dois elétrons. Por isso, a ligação que melhor se enquadra entre eles é a ligação dupla. Como o H e o Cl necessitam apenas de um elétron, a ligação que melhor se enquadra entre eles é a simples.

b) Moléculas que apresentam mais de dois átomos: Em compostos moleculares que apresentam mais de dois átomos, devemos posicionar no centro da molécula o átomo que necessita de um maior número de ligações (prioridade) ou o átomo menos eletronegativo. Os demais devem ficar nos quatro polos (norte, sul, leste e oeste). Na hora de colocar a ligação entre cada um deles, devemos priorizar os átomos que estão nos polos. O átomo central sempre vai ser estabilizado seguindo essa ordem de montagem. Como o oxigênio necessita de mais ligações (duas, por ser da família VIA), ele será colocado no centro da molécula, e os hidrogênios, nos polos. Como a necessidade de cada H é de apenas uma ligação para cada um deles, utilizaremos uma ligação simples. Como o oxigênio realizará duas ligações simples, ele estará estável. Como o nitrogênio necessita de mais ligações (três, por ser da família VA), ele será colocado no centro da molécula, e os hidrogênios, nos polos. Como a necessidade de cada hidrogênio é de apenas uma ligação para cada um deles, utilizaremos uma ligação simples. Como o oxigênio realizará três ligações simples, ele estará estável. Como o carbono necessita de mais ligações (quatro, por ser da família VIA), ele será colocado no centro da molécula, e os hidrogênios, nos polos. Como a necessidade de cada hidrogênio é de apenas uma ligação para cada um deles, utilizaremos uma ligação simples. Como o carbono realizará quatro ligações simples, ele estará estável. Como o carbono necessita de mais ligações (4, por ser da família IVA), ele será colocado no centro da molécula, e os oxigênios, nos polos. Como a necessidade de cada O é de duas ligações para cada um deles, utilizaremos uma ligação dupla. Como o oxigênio realizará duas ligações duplas, ele estará estável.

Observação: Quando um átomo da molécula, durante a montagem da fórmula estrutural, estiver estável e outro ainda necessitar de dois elétrons, podemos utilizar uma ferramenta diferenciada, que é a chamada ligação covalente coordenada dativa. Esse tipo de ligação só pode utilizado mediante essa condição (um átomo estável e outro necessitando de dois elétrons).

Como só temos dois átomos, vamos posicionar um à esquerda e outro à direita. O oxigênio precisa de duas ligações, por isso, temos que utilizar obrigatoriamente uma ligação dupla. Porém, ao utilizar a dupla, o oxigênio fica estável e o carbono ainda precisa de mais dois elétrons. Por isso, podemos utilizar a ligação covalente dativa, que é representada por uma seta que sempre vai do átomo estável até o átomo que não está estável. Como temos três átomos, um dos oxigênios deverá ficar no centro da molécula e os outros dois, nos polos. A regra estudada sempre pede para que, nesses casos, coloquemos primeiramente ligações nos átomos dos polos. Todavia, aqui só podemos adicionar uma única dupla, já que todos os oxigênios só fazem duas ligações.

O oxigênio do centro está estável, enquanto o da esquerda necessita ainda de dois elétrons. Por essa razão, podemos utilizar uma ligação dativa para estabilizá-lo.

Por hoje era isso. Nos vemos na próxima e bons estudos!

Evolução dos organismos – Organismos Autotróficos e Heterotróficos

Organismos autotróficos fazem seu próprio alimento, mas os heterotróficos precisam obter seu alimento de fontes externas

As células que satisfazem seus requerimentos energéticos, ao consumirem compostos orgânicos produzidos por fontes externas, são conhecidas como heterótrofas (do grego: héteros, outro, e trophos, alimentar-se). Um organismo heterotrófico é dependente de uma fonte externa de moléculas orgânicas para sua energia. Animais, fungos e muitos organismos unicelulares, como algumas bactérias e protistas, são heterótrofos.

Fungos, exemplo de ser heterotrófico, absorve seu alimento frequentemente de outros organismos.

À medida que os heterótrofos primitivos aumentavam em número, eles começaram a utilizar as moléculas complexas das quais sua existência dependia – e que levaram milhões de anos para se acumular. Moléculas orgânicas livres em solução (que não estavam dentro de uma célula) tornaram-se cada vez mais escassas, e a competição começou. Sob a pressão desta competição, células que podiam fazer uso mais eficiente das fontes limitadas de energia agora disponíveis tinham maiores chances de sobrevivência do que as células que não podiam. No decorrer do tempo, pelo longo e lento processo de eliminação dos menos adaptados, evoluíram as células que eram capazes de fazer suas próprias moléculas ricas em energia a partir de materiais inorgânicos simples. Tais organismos são chamados autótrofos, “auto alimentadores”. Sem a evolução desses autótrofos, a vida na Terra logo teria chegado ao fim.

Os mais bem-sucedidos dos autótrofos foram aqueles nos quais se desenvolveu um sistema para fazer uso direto da energia solar – isto é, o processo de fotossíntese.

Plantas, exemplo de ser autótrofo fotossintético

Os mais antigos organismos fotossintetizantes, embora simples em comparação com as plantas,  eram muito mais complexos do que os heterótrofos primitivos. O uso da energia solar requeria um complexo sistema de pigmentos para capturar a energia luminosa e, associado a este sistema, uma maneira de armazenar a energia em uma molécula orgânica.

Evidências das atividades de organismos fotossintetizantes foram encontradas em rochas de 3,4 bilhões de anos de idade, aproximadamente 100 milhões de anos após a primeira evidência fóssil de vida na Terra. Podemos estar quase certos, contudo, de que tanto a vida quanto os organismos fotossintetizantes evoluíram muito antes do que sugerem os registros fósseis. Além disso, parece não restarem dúvidas de que os heterótrofos surgiram antes dos autótrofos. Com o aparecimento dos autótrofos, o fluxo de energia na biosfera (o mundo vivo e seus ambientes) assumiu sua forma moderna: energia radiante do Sol canalizada por meio dos autótrofos fotossintetizantes para todas as outras formas de vida.

 

Deu pra ter uma noção da importância desses seres pra evolução na vida na terra? Se gostou apareça mais vezes. Até o próximo!

Ligações Químicas: Forças intermoleculares

Forças intermoleculares são as forças exercidas para manter unidas duas ou mais moléculas

 

Elas correspondem a ligações químicas que têm a função de unir ou repelir as moléculas de um composto.

As forças intermoleculares provocam estados físicos diferentes nos compostos químicos. Essa interação pode ser mais ou menos forte, conforme a polaridade das moléculas.

As forças intermoleculares são classificadas em três tipos que variam conforme a intensidade:

• Ligação de Hidrogênio: Ligação de forte intensidade.
• Dipolo Permanente ou dipolo-dipolo: Ligação de média intensidade.
• Dipolo Induzido ou Forças de London: Ligação de fraca intensidade.

O conjunto das forças intermoleculares também pode ser chamado de Forças de Van der Waals.

Ligação de Hidrogênio

A ligação ou ponte de hidrogênio ocorre em moléculas polares que têm o hidrogênio unido a elementos com volume atômico baixo e eletronegativos, como o oxigênio (O), Flúor (F) e Nitrogênio (N).

É a força intermolecular mais forte, pois existe uma grande diferença de eletronegatividade entre os elementos.

Um exemplo de ligação de hidrogênio ocorre na molécula de água (H₂O).

Dipolo-dipolo

O dipolo-dipolo ocorre entre as moléculas dos compostos polares e é considerada uma interação de força intermediária. Nesse caso, o hidrogênio não interage diretamente com F, N e O.

Os elétrons estão distribuídos de forma assimétrica e assim o elemento mais eletronegativo atrai os elétrons para si.

Nas ligações dipolo-dipolo as moléculas polares interagem de maneira que os polos opostos sejam preservados.

Dipolo induzido

O dipolo induzido é constituído pela atração não gravitacional que ocorre entre todas as moléculas apolares e polares.

Os elétrons estão distribuídos de forma uniforme e não há formação de dipolo elétrico. Porém, quando as moléculas se aproximam induzem a formação de dipolos temporários.

É importante saber que as forças intermoleculares são um tipo de ligação química. As demais são as “forças intramoleculares”.

Assim, as forças intermoleculares são exercidas entre as moléculas e as intramoleculares no interior das moléculas.

Confira nos vídeos abaixo.

As forças intramoleculares são:

Iônica

A ligação iônica é considerada uma ligação química forte. Ela é produzida pela atração eletrostática entre íons de cargas diferentes (+ e -). Consiste na relação estabelecida entre metal e não-metal por meio da transferência de elétrons.

Covalente

As forças que produzem a ligação covalente resultam na partilha de pares de elétrons entre dois átomos de não-metais.

A maior parte dos compostos covalentes tem pontos de ebulição e fusão baixos, são pouco solúveis em água e dissolvem-se com facilidade em solventes apolares.

Metálica

A ligação metálica resulta das forças exercidas no interior das moléculas de substâncias metálicas.

Os metais têm poucos elétrons de valência, sendo bons condutores de eletricidade, calor e refletem a radiação.