Eu adoro quando os professores fazem perguntas! Gosto sempre de uma boa pergunta científica porque eles fazem-me pensar realmente no assunto para ter a certeza de que dou a resposta certa, mas quando um professor faz uma pergunta, sinto-me obrigado a dar uma resposta (se puder) que os deixará explicar o assunto aos seus alunos. Recentemente, tenho falado com um professor amigo, sobre mudanças químicas e físicas, e quanto mais falávamos, mais eu pensava que o resto de vós poderia achar isto útil.
Os conceitos de mudanças físicas e químicas estão incluídos no currículo do ensino básico e médio para a maioria dos estados, e espera-se que os alunos sejam capazes de dizer se uma mudança é física ou química.
Para uma alteração química, pelo menos uma das substâncias envolvidas deve terminar com uma fórmula química diferente. Para uma alteração física, uma substância pode alterar as suas propriedades físicas (tamanho, forma, cor, etc.) mas a sua fórmula química permanece a mesma.
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OK que soa suficientemente simples. Se uma fórmula química mudar, temos uma mudança química. Por exemplo, se misturarmos vinagre e bicarbonato de sódio, a mistura borbulhas e efervescências, e acabarmos com água, dióxido de carbono, e acetato de sódio.
CH3CO2H + NaHCO3 = H2O + CO2 + CH3COONa
As fórmulas químicas no final são diferentes das fórmulas no início, o que nos diz que se trata de uma alteração química.
Se as fórmulas químicas não mudarem, então quaisquer alterações são alterações físicas. Um bom exemplo disso é a dissolução de açúcar na água. Uma vez todo o açúcar dissolvido, há moléculas de açúcar misturadas com as moléculas de água. As fórmulas químicas no final são as mesmas que eram no início, por isso esta é uma alteração física.
C12H22O11 + H2O = C12H22O11 + H2O
Embora isso possa soar como uma simples distinção, a menos que conheça as fórmulas químicas para as substâncias antes e depois da alteração, não pode ter a certeza de que tipo de alteração se trata. Existem indicadores de que uma mudança PODE ser uma mudança química, como uma mudança de cor, uma mudança de temperatura, a emissão de luz, a formação de bolhas de gás, ou a formação de um precipitado (partículas sólidas), mas NENHUMA destas são provas concludentes de uma mudança química. Qualquer uma delas pode também ser causada por uma alteração física.
Mudança de cor:
Misturar algum corante alimentar amarelo com algum corante alimentar azul e obtém-se verde, uma mudança física que resulta numa mudança de cor.
Mudança de temperatura:
Põe um pouco de álcool na tua pele. À medida que se evapora, a sua pele fica mais fria. Isto é uma mudança física (evaporação) que lhe dá uma mudança na temperatura. E que tal produzir calor? Os pacotes de calor reutilizáveis vendidos para dor muscular contêm uma solução super saturada de um químico chamado acetato de sódio. Quando o acetato de sódio cristaliza (uma alteração física), emite bastante calor, mas a fórmula química permanece a mesma.
Disponibilizar luz:
Activar uma luz de néon. O gás de néon é transformado em plasma e emite luz, mas ainda é néon, mas agora é um plasma em vez de um gás. Isto é uma mudança física.
Formar bolhas de gás:
Aquecer uma panela de água. Antes de ficar suficientemente quente para ferver, verá bolhas. Essas bolhas são gases que foram dissolvidos na água. Trata-se de uma mudança física que produz bolhas de gás. Continue a aquecer a água e ela irá ferver. Mais uma vez, surgem bolhas de gás, e mais uma vez trata-se de uma mudança física.
Formar um precipitado:
Um precipitado é um sólido que se forma numa solução. Dissolve-se o açúcar na água até que não se dissolva mais. Deixe a água evaporar, e obtém um precipitado (e doce de pedra!) Isto é uma alteração física.
br> Reversível:
Muitas fontes dizem que as alterações físicas são reversíveis, enquanto que as alterações químicas não o são. Vamos testar isso com um exemplo comum de uma mudança física. Rasgar uma folha de papel em pedaços. Nenhuma fórmula química foi alterada, por isso esta é uma alteração física. Agora inverter a mudança para voltar a juntar as peças numa folha de papel. Vá em frente, e faça-o agora. Vou esperar.
Agora vamos olhar para um exemplo ainda mais duro. Se fundirmos algum cobre e algum zinco, e depois os misturarmos, obtemos uma solução conhecida como latão. O cobre e o zinco não reagiram quimicamente, pelo que esta é uma mudança física, mas se tentarmos inverter o processo de separação do cobre e do zinco, temos um verdadeiro desafio em mãos.
Por outro lado, muitas mudanças químicas são facilmente reversíveis. Pode utilizar uma corrente eléctrica para quebrar a água (H2O) em hidrogénio (H2) e oxigénio (O2). As fórmulas foram alteradas, pelo que se trata de uma alteração química. Uma pequena faísca acenderá a mistura de gases, produzindo água (H2O). Acaba de inverter a alteração e termina com a mesma substância com que começou.
Se alguma vez utilizou papel de tornassol ou outros indicadores de pH, já viu um exemplo de uma alteração química facilmente reversível. Estes indicadores alteram a sua fórmula química em função do pH do seu ambiente, e a reacção química pode ser revertida vezes sem conta.
Outro grande exemplo de alteração química reversível é o ciclo do carbono. Respiração e fotossíntese são grandes exemplos de alterações químicas reversíveis. A respiração celular converte oxigénio em dióxido de carbono. A fotossíntese converte o dióxido de carbono em oxigénio. As mesmas moléculas são alteradas quimicamente para trás e para a frente, uma e outra vez.
O que tudo se resume é que a menos que se conheçam as fórmulas químicas para as substâncias antes e depois de uma alteração, não há forma de ter a certeza se a alteração foi química ou física. Pode-se fazer um palpite, mas até que se olhe para essa equação química, não se pode ter a certeza.
Fica ainda mais desafiante quando se olha para alguns exemplos de alterações químicas e físicas dos manuais escolares. Por exemplo:
1. Cozer um bolo é um exemplo de mudança química ou física?
Parar aqui, e pensar cuidadosamente em ambos os exemplos antes de ir mais longe. Não, estou mesmo a falar a sério. Pare. Pense. Pense um pouco mais. Depois clique aqui para a resposta.
br> Obviamente, a resposta é não. Não? Que tipo de resposta é essa? Bem, a pergunta era: “Será que cozer um bolo é um exemplo de uma mudança química ou física? Na verdade, cozer um bolo é um exemplo de várias alterações químicas e várias alterações físicas, por isso não é uma OU outra. Em vez disso, são vários exemplos de ambos os tipos de mudança. A desnaturalização das proteínas no leite, ovos e farinha são alterações químicas. As ligações químicas são quebradas, e novas ligações são feitas. O bicarbonato de sódio e o ácido tartárico no fermento em pó reagem quimicamente para produzir gás de dióxido de carbono, de modo que o seu bolo irá subir. Isto é também uma alteração química.
Por outro lado, se provar o bolo, o açúcar não mudou quimicamente. Está parado (C12H22O11), e ainda tem sabor a açúcar. Foi dissolvido na massa líquida, mas isso é uma alteração física. Se colocar um pedaço de bolo numa tigela de água, triturá-lo, esticá-lo, e evaporar a água, obtém-se o açúcar de volta.
A água na massa não mudou quimicamente. Um pouco dela evaporou, mas isso é uma mudança física. Se adicionou especiarias ou sabores ao bolo, estes provavelmente não mudaram quimicamente, mas alguns dos seus químicos voláteis foram dissolvidos, e difundidos através do bolo. Se queimou o bolo, então o sabor também terá mudado, e isso seria uma mudança química. O álcool e a água no seu extracto de baunilha evaporaram (mudança física), deixando a vanilina inalterada para dar sabor ao seu bolo. Uma vez que se olhe para ele, cozer um bolo inclui vários exemplos de alterações tanto químicas como físicas.
2. A dissolução do sal na água é uma alteração química ou física?
OK, agora para a segunda. Mais uma vez, pense bem antes de continuar. Depois clique aqui para a resposta.
Exemplo #2 faz parte de uma conversa que estou a ter neste momento. A dissolução de sal na água é um exemplo comum de mudança física, mas quando se dissolve sal (NaCl) na água (H2O), obtém-se iões de sódio (Na+) e iões de cloro (Cl-) misturados com a água (H2O). Algumas pessoas afirmam que se trata de uma alteração química, uma vez que o composto iónico de cloreto de sódio se separou em iões de sódio e iões de cloro. Esta discussão ainda está em curso, por isso, sinta-se à vontade para acrescentar os seus comentários.
Embora isto possa parecer muito complexo, uma vez que se comece a aprender química, torna-se muito mais fácil. Ao estudar química, concentra-se nas fórmulas e equações químicas. Olhando para uma equação química dir-lhe-á instantaneamente se as fórmulas mudaram ou não. Quem teria pensado que a química do ensino secundário poderia ser muito mais simples do que a ciência do ensino básico?