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Apesar das inúmeras diferenças existentes, o aluno aprenderá que existe algo comum entre eles, pois tanto o grafite quanto o diamante possuem apenas átomos de carbono em sua estrutura. A esse fenômeno todos os cientistas do mundo inteiro chamam de Alotropia, dizemos então que a grafite e o diamante são algumas variedades alotrópicas do elemento químico carbono.

1 Aula de 50 minutos

- A diferença entre:

         * Átomos e Moléculas

- Tipos de Substâncias:

         * Substâncias Simples

         * Substâncias Compostas

Olá Professor !

 Inicie a aula problematizando a seguinte questão com os alunos:

- Existe realmente algo em comum entre a grafite e o diamante, ou será que ambos são encontrados em abundância na natureza.

- Será que é a grafite ou o diamante que conduz corrente elétrica, ou será que os dois possuem boa condutividade elétrica.

- Ambos podem serem formados pelo mesm o elemento químico

 1 ) A imagem abaixo demonstra a Grafite e o Diamante na sua Forma Estrutural.

Fonte: http://www.infoescola.com/files/2009/08/4a7ccarbon_phases.jpg acessado 04/11/09

2) A imagem abaixo demonstra a Grafite e o Diamante na sua Forma Bruta

F onte:http://3.bp.blogspot.com/_Ass4GXUO6X8/Sc8Vkt5DInI/AAAAAAAAAXg/lyzKBsd72Jk/s400/poli.bmp acessado 04/11/09

3 ) A imagem abaixo demonstra a Grafite e o Diamante na sua Forma Lapidada

Fonte: http://fisicamoderna.blog.uol.com.br/images/diamante_grafite.jpg acessado 04/11/09

              O carbono é um elemento extremamente notável por inúmeras razões. As formas alotrópicas incluem na verdade, uma das substâncias mais frágeis e baratas (grafite) uma das mais duras e caras (diamante). Mesmo assim: apresenta uma grande afinidade para combinar-se quimicamente com outros átomos pequenos, incluindo átomos de carbono que podem formar largas cadeias. O seu pequeno raio atômico permite-lhe formar cadeias múltiplas; assim, com o oxigênio forma o dióxido de carbono, vital para o crescimento das plantas; com o hidrogênio forma numerosos compostos denominados, genericamente, hidrocarbonetos, essenciais para a indústria e o transporte na forma de combustível derivados de petróleo e gás natural. Que quando combinados formam uma grande variedade de compostos, por exemplo, os ácidos graxos essenciais para a vida, e os ésteres que dão sabor às frutas etc.

              Na verdade a grafite é um material muito mole, utilizado na fabricação de lápis, como também de fibras de grande resistência, apresenta uma boa condutividade elétrica, e por ser abundante na natureza, também é utilizado na confecção de eletrodos eficientes e baratos no mercado.

             Já o diamante é considerado um dos materiais mais duros que existem no nosso planeta, não conduz corrente elétrica, não é abundante, tem um valor comercial muito caro.Portanto dizemos que a grafite e o diamante são algumas variedades alotrópicas do elemento químico do carbono, a esse fenômeno denominamos de alotropia, em que o mesmo elemento químico constitui substâncias simples diferentes.

1) Raio laser transforma grafite em diamante, por um instante

"Mike Wofsey - Physical Review Focus - 18/08/2008"

 Um flash de luz pode alterar temporariamente a estrutura do grafite. Uma equipe de pesquisadores, que acaba de publicar um artigo a respeito em uma das mais importantes revistas de Física do mundo, descobriu que pelo menos por um breve momento - a exposição à luz altera as ligações químicas no grafite para formar uma estrutura similar à do diamante.

2) Transformando carvão em diamante

Avanços posteriores poderão permitir uma conversão completa do grafite - que é uma forma de carvão - em diamante. Esta pesquisa poderá levar a novas técnicas em nano escala nas quais um laser constrói estruturas de diamante e grafite sobre a superfície de uma película de carbono.Embora blocos de diamantes industriais possam ser fabricados por meio de reações químicas, não há atualmente uma maneira de converter a forma grafite do carbono na estrutura do diamante em filmes finos.

3) COMO SE FAZ UM DIAMANTE EM LABORATÓRIO

A produção de pedras sintéticas dura cerca de quatro dias

    * Um diamante verdadeiro é feito de carbono. No processo em laboratório, uma porção de grafite serve como fonte de carbono para produzir a gema sintética?                                             

    * Uma câmara de cerâmica é usada para reproduzir as condições geológicas que formam um diamante.

    * O grafite é colocado na câmara, junto com um solvente de metal e fragmentos de diamantes verdadeiros, chamados de "sementes"                                                                                   

    * A temperatura interna da câmara é eleva da a 1.600 graus Celsius, e a pressão é elevada a 58.000 atmosferas              

    * O calor e a pressão levam o grafite - que é carbono puro - a se quebrar em átomos.

    * As sementes de diamante atraem os átomos de carbono para a parte mais fria da câmara. Os átomos fundem-se com as sementes, formando camadas cristalizadas .

    * O resultado dessa cristalização é o diamante sintético (acima, as pedras amarelas da Gemesis), que terá de ser lapidado e polido, como os diamantes naturais.     

                

Fonte: Gemesis Corporation  http://revistaepoca.globo.com/Revista/Epoca/0,,EDG76270-6014,00-A+FORMULA+DO+DIAMANTE+PERFEITO.html acessado 05/11/09< /strong>

4) Uma das variedades alotrópicas é o Futeboleno, nesta imagem abaixo mostra de forma tridimensional a fórmula estrutural da molécula de Futebole

Futeboleno

Fonte: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/recursos/10801/c60.jpg acessado 17/11/09

Inovação Tecnológica / Tudo o que acontece na fronteira do conhecimento

 http://www.inovacaotecnologica.com.br/index.php  acessado 05/11/09

Revista Época: A fórmula do diamante perfeito

http://revistaepoca.globo.com/Revist a/Epoca/0,,EDG76270-6014,00-A+FORMULA+DO+DIAMANTE+PERFEITO.html acessado 05/11/09

SARDELLA, Antonio; Curso Completo de Química. São Paulo: Edito ra Ática, 2º Edição 1999

LEMBO ; Química Realidade e Contexto. São Paulo: Editora Ática, 1º Edicação / 6º Impressão 2004

Atkins, P.; Jones, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. Editora Bookman, 2001.

É muito importante que você conheça e consiga visualizar os diversos tipos de Alotropias que existem, pois os átomos são os mesmo, mas as substâncias são diferentes.

1) Estrutura Cristalina: A Valência dos Elementos e o Empacotamento

http://www.youtube.com/watch?v=dPjCpUh-TdY acessado 05/11/09   

2) Estrutura Cristalina: Alotropia e Fulerenos

http://www.youtube.com/watch?v=mP-SbYlEp2U acessado 05/11/09

3) Os diamantes estão longe de perder o brilho. Pelo menos é o que afirma uma das maiores gigantes do mundo, a De Beers, veja o Vídeo abaixo:

http://www.youtube.com/watch?v=bD-c9xJ1tDs  acessado 05/11/09

Logo após ter explicado todo o conteúdo da sua aula, aplique de surpresa para seus alunos duas questões que foram cobradas no vestibular referente a Alotropia.

1) (UFSE) Alotropia é o fenômeno que envolve diferentes substâncias:

                     X   (a) simples, formadas pelo mesmo elemento químico.

                          (b) compostas. formadas por diferentes elementos químicos.

                          (c) Simples, com a mesma atomicidade.

                          (d) compostas, com a mesma fórmula molecular.

                          (e) compostas, formadas pelos elementos químicos.

2) (MACK-SP) São exemplos, respectivamente, de alótropos e de substâncias compostas:

                          (a)    H₂O; H₂O₂ e NaCl; CaCO₃

                          (b)   O₂; O₃; Cl₂; F₂

                          (c)    Grafite e Co; CO

                  X      (d)   O₂; O₃; KMnO₄; Mg(OH)₂

                          (e)    Hg; Ag e (NH₄)⁺; (H₃O)⁺