As transformações químicas são chamadas reações químicas, estas são constituídas por reagentes se transformando em produtos. Existem algumas leis de transformação.
A primeira destas leis é a Lei da Conservação das Massas, (enunciada por A. L. Lavoisier em 1774) e a segunda é a Lei das Proporções Definidas. (também chamada Lei da Composição Definida).
Pode-se concluir que o sólido preto (sulfeto ferroso) produzido tem propriedades que o diferenciam do Ferro e Enxofre, surgiu uma nova espécie de matéria. Tal processo recebe o nome de transformação química.
Um fato de grande importância na observação das transformações químicas e físicas é que matéria e energia estão intimamente relacionadas. Essas transformações acontecem com liberação ou absorção de energia, por exemplo, a Energia Luminosa é absorvida na fotossíntese dos vegetais e liberada na queima de uma vela; a Energia Elétrica é liberada em uma pilha e absorvida na recarga de uma bateria de automóvel.
No que a energia pode ser transformada?
Como mencionado, a energia pode ser transformada em outra, da mesma forma que uma substância química também pode ser transformada em interconversão de energia. Veja os exemplos:
- Numa lâmpada, a Energia Elétrica é transformada em Energia Luminosa e Térmica.
- Numa usina termelétrica, a Energia Térmica é transformada em Energia Elétrica.
- Num aquecedor solar, a Energia Solar é transformada em Energia Térmica.
- Num um ferro de passar roupa, a Energia Elétrica é transformada em Energia Térmica.
- Num motor à explosão, a Energia Térmica é convertida em Energia Mecânica.
Tipos de transformações Químicas
Em uma reação química, pode haver liberação de Energia Luminosa, Elétrica, Térmica, entre outras.
A combustão é uma reação química que libera calor, Energia Térmica. As mudanças em um material podem acontecer das seguintes formas: por junção de substâncias, por ação da luz, por ação do calor, por ação mecânica e por ação da corrente elétrica.
As transformações químicas ocorrem quando há alteração na constituição do material, formando assim novas substâncias.
Uma maneira de comprovar a existência de uma transformação química é através da comparação do estado inicial e final do sistema. Algumas evidências podem ser observadas, permitindo verificar a ocorrência dessas transformações, como modificação na cor, cheiro, estado físico e temperatura. Veja algumas curiosidades:
- Na combustão completa da gasolina, álcool e óleo diesel são liberados gás carbônico, vapor de água e Energia Térmica. A Energia Térmica é utilizada para mover motores de carros, caminhões, tratores.
- A energia liberada na combustão do Hidrogênio com o Oxigênio, produzindo água, é utilizada para mover os ônibus espaciais.
- A Energia Térmica liberada na combustão do gás de cozinha é utilizada no cozimento de alimentos, no aquecimento da água dos aquecedores domésticos.
- A energia liberada na combustão em forma de calor pode ser medida em calorias ou em Joule.
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Fotossíntese é um processo de conversão de energia luminosa em energia química realizado por plantas, algas e cianobactérias
A palavra fotossíntese significa síntese pela luz e se refere a um dos processos biológicos mais importantes da Terra. Por liberar oxigênio e consumir dióxido de carbono, a fotossíntese transformou o mundo no ambiente habitável que conhecemos hoje. Além disso, o processo é a fonte primária de energia de todos os seres vivos.
O físico holandês Jan Ingenhousz foi o primeiro a constatar que as plantas produziam oxigênio na presença de luz solar, em 1779, sendo considerado o descobridor da fotossíntese. Em 1782, Jean Senebier adicionou que, além da luz do sol, a fotossíntese utiliza o dióxido de carbono. Em 1818, Maria Pelletier e Joseph Caventou cunharam o termo “clorofila” para se referir ao pigmento verde e dotado de enzimas fotorreceptoras que possibilita a realização da fotossíntese.
A fotossíntese pode ser definida como um processo de conversão de energia luminosa em energia química. Ela é realizada por plantas, algas e cianobactérias, que são classificadas como organismos autotróficos e fotossintetizantes por serem capazes de produzir o próprio alimento a partir da luz.
Uma pesquisa descobriu que as enzimas capazes de realizar o processo-chave na fotossíntese oxigenada – dividir a água em hidrogênio e oxigênio – já estavam presentes nas primeiras bactérias que surgiram na Terra, mudando a forma como pensamos que a vida evoluiu. Além disso, um outro estudo provou que um tipo de alga que evoluiu há mais de um bilhão de anos possuía uma proteína necessária para a realização da fotossíntese, passando-a para as outras gerações desse organismo.
A importância da fotossíntese
O oxigênio produzido pelos organismos fotossintetizantes é fundamental para a manutenção da vida no planeta na forma como a conhecemos. Além disso, os produtos gerados a partir da fotossíntese moldaram a história-material da humanidade, pois deram origem a recursos como petróleo, gás natural, celulose, carvão e lenha. Esses recursos existem em decorrência da transformação da luz solar em reservas de energia (fotossíntese), seguida por outros processos geológicos e tecnológicos.
Equação da fotossíntese
A fotossíntese é um processo longo e complexo que pode ser resumido, de forma geral, pela seguinte equação:
- 6CO2 +12H2O + luz → C6 H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
Onde ocorre a fotossíntese
Em plantas e algas, a fotossíntese ocorre no interior dos cloroplastos. Já em cianobactérias, é realizada junto a lamelas membranosas presentes na parte líquida do citoplasma.
O cloroplasto é uma organela que apresenta uma membrana externa e uma membrana interna. Seu interior tem lamelas membranosas, ligadas a pequenas bolsas denominadas tilacoides. O espaço interno é preenchido pelo estroma, um fluido viscoso que contém DNA, ribossomos e enzimas que auxiliam no processo de fotossíntese. É dentro desses tilacoides e lamelas que se encontram as moléculas de clorofila.
Pesquisadores da Universidade de Neuchâtel reconstruíram os mecanismos bioquímicos da fotossíntese e mostraram que os cloroplastos levam 24 horas para se formar e se multiplicar no interior de um organismo fotossintetizante. Esse fator facilita a ocorrência do processo, que depende diretamente dessa organela.
Etapas da fotossíntese
A fotossíntesepode ser dividida em duas fases: a fase fotoquímica, ou fase clara, e a fase química, também chamada de fase escura.
A fase fotoquímica só ocorre na presença de luz e acontece nos tilacoides e nas lamelas membranosas. Sua função principal é converter energia luminosa em energia química. Ela é composta por dois grandes processos: a fotólise da água e a fotofosforilação.
A fase química não depende de luz e é realizada em outra parte do cloroplasto, o estroma. Nela, os produtos da fase anterior, a fotoquímica, se juntam ao dióxido de carbono atmosférico para produzir glicose, água e amido, no denominado Ciclo de Calvin-Benson.
Fase fotoquímica
Fotólise da água
A fotólise da água é a primeira etapa da fotossíntese e é o momento em que a energia luminosa recebida promove a quebra das moléculas de água, gerando gás oxigênio, elétrons e H+. O oxigênio gasoso é liberado para a atmosfera, enquanto as moléculas livres de hidrogênio (H+) são atraídas por um composto denominado NADP+, dando origem ao NADPH, que será utilizado na fase química para a construção das moléculas de glicose.
- H2O ⇾ 2H+ + 2 elétrons + ½ O2
- NADP+ + H+⇾ NADPH
Fotofosforilação
É na fotofosforilação que ocorre a formação do ATP, a partir da adição de um fosfato inorgânico (Pi) a uma molécula de ADP (adenosina difosfato), utilizando a energia luminosa. As moléculas de ATP constituem a principal forma de energia química sintetizada pelos seres vivos. Essa etapa da fotofosforilação ocorre em paralelo à fotólise da água e cada uma delas gera produtos que serão usados na fase seguinte da fotossíntese.
Essa etapa é representada pela fórmula: ADP + Pi ⇾ ATP
Fase química
Última fase da fotossíntese, é na fase química que se utiliza o gás carbônico proveniente do ambiente ou da respiração celular da planta e são empregados dois compostos gerados na fase anterior: ATP e NADPH. É nessa etapa que ocorre o chamado Ciclo de Calvin-Benson, uma sequência de reações que gera glicose, água e amido.
Fotossíntese artificial
A fotossíntese artificial consiste em uma tecnologia que imita o processo de fotossíntese para a produção de energia renovável. Ela é uma alternativa sustentável, entretanto. Dessa forma, uma pesquisa desenvolveu uma técnica que aumenta a eficiência da produção dessa energia verde. A tecnologia consiste em incorporar fragmentos de algas encapsulados nos sistemas de energia solar.
As algas são organismos fotossintetizantes, quando os pequenos fragmentos absorvem a luz solar, esta é direcionada para as extremidades do fragmento. Com isso, incorporando as pequenas partes das algas nas placas solares, a energia absorvida entra em contato com as placas e aumenta a eficiência do painel solar.
Conclusão
A fotossíntese é resultado da junção das duas fases descritas acima, a fase fotoquímica e a fase química. Todas as formas de vida existentes na Terra dependem de alguma maneira dos produtos gerados pela fotossíntese: o oxigênio e a glicose. Além disso, a fotossíntese é fundamental para o equilíbrio da composição atmosférica.