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Olá pessoal seja bem-vindo ao módulo 4ro
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da nossa trilha de aprendizagem da
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olimpíada nacional de nanotecnologia a
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gente vai entrar nesse módulo agora onde
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nós vamos explicar um pouquinho como são
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formadas as nanopartículas e conhecer um
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pouquinho mais em detalhes as suas
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propriedades e já analisando também a
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diferença entre solução coloide e
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suspensão Então bora para nosso aula
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joga o slide na tela e vamos junto nessa
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vamos módulo 4ro da olimpíada nacional
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de nanotecnologia muito bem como eu
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disse nós vamos conhecer alguns tipos de
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nanomateriais vamos dar uma visão Geral
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de aplicações de
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nanopartículas nós estamos aqui eh
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podemos começar esse módulo discutindo
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essa figura que que acho que ela é bem
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didática e ela significa que hoje nós
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pesquisadores e cientistas temos a
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capacidade de durante durante o processo
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de síntese dessas nanopartículas
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controlar suas propriedades controlar o
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seu tamanho dar a ela uma funcionalidade
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específica Então essa ilustração Deixa
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claro que o que se busca quando se
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produz um nanomaterial uma nanopartícula
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é você ter uma boa dispersão coloidal ou
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seja essas
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nanopartículas terem mais ou menos uma
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média dos mesmos tamanhos e você
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conseguir controlar o tamanho se você
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quer manano partícula um pouco menor ou
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um pouco maior você consegue controlar
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isso no tempo de síntese bem como o
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método de síntese vai influenciar na
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geometria desses tipos de nanopartículas
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como mostra aqui você pode ter
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nanopartículas em formato cúbico em
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formato de esfera de estrela de
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bastonete E aí a gente ao final mexe
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nessa composição e nessa funcionalidade
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para dar para as aplicações das
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nanopartículas eh em diferentes meios em
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diferentes situações então sabendo disso
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O os métodos de síntese permitem
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controlar todos esses parâmetros E isso
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tem ajudado com que os pesquisadores
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desenvolvam diferentes tipos de
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nanopartículas e nanomateriais Aqui vai
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um conceito da química muito
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interessante que dá pra gente
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correlacionar com esse tema com esse
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conceito e ao mesmo tempo explorar aí o
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que vocês aprendem no ensino médio olha
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só que interessante se eu tenho uma
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nanopartícula eu posso colocar na
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superfície dela diferentes tipos de
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moléculas ou íons e esse as moléculas
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íons vão determinar exatamente a
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funcionalidade dessa nanopartícula Ou
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seja eu posso trabalhar quimicamente ou
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fisicamente nessa superfície se eu tiver
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moléculas que estão ligadas
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covalentemente à superfície da
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nanopartícula eu estou diante de um
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fenômeno de quimi sorção ou seja as
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moléculas na superfície estão ligadas
00:02:53
químicamente E aí eu se eu colocar
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cadeias carbônicas ou seja for criando
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cadeias longas tornando isso cada vez
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mais Apolar nós podemos preparar uma
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nanopartícula vai ter mais afinidade com
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o meio
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hidrofóbico Nós também temos a
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possibilidade de adsorver
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eletrostaticamente prender
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eletrostaticamente na superfície de uma
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nanopartícula moléculas carregadas Então
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nesse exemplo do Meio nós não temos uma
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ligação química mas sim uma interação
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eletrostática chamamos isso de
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fisior Por fim eu teria Os Pequenos que
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estão rodeando a superfície dessa
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nanopartícula chamaremos isso de uma
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nanopartícula carregada Observe que
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quanto maior for a polaridade dessas
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espécies na superfície das
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nanopartículas mais esse essa
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nanopartícula se adequa a uma dispersão
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no meio acoso no meio hidrofílico Muito
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legal essa parte pessoal preste atenção
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que dá para fazer bastante perguntas a
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respeito disso hein Ah bom falando aí a
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gente não vai entrar muito em detalhe
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até porque nem é esse o nosso objetivo
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mas só para deixar essa imagem como
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ilustração nós podemos preparar
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diferentes tipos de nanoestruturas eu
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posso preparar nanoesferas eu posso
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preparar nanoesferas sólidas nanoesferas
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poliméricas nano eu posso produzir
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diferentes tipos de nanoestruturas
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atualmente por métodos de síntese já
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muito bem consolidados então Eh esses
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métodos já estão relatados na literatura
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portanto para produzir esses tipos de
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nanomateriais eh é muito tranquilo que
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mais a gente pode mostrar de que a gente
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pode dividir as nanopartículas em classe
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orgânica inorgânica Ou aquelas baseadas
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em materiais baseadas em carbono Ou seja
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a base de carbono Então essa ilustração
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a gente não precisa não tem muito o que
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dizer são apenas exemplos que estão ali
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em cima mas você acaba criando essa
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classificação Ah sua nanopartícula ela
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tem ela é uma nanopartícula de base
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orgânica então Ou seja você vai
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trabalhar aí com micela você vai
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trabalhar com polímeros ou então não só
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nanopartícula de base inorgânica você
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vai trabalhar com óxidos metálicos enfim
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nanopartículas metálicas é apenas uma
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classificação que existe para você
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agrupar os materiais muito bem agora a
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gente vai para uma parte Super
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Interessante porque esse menininho Tá
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super curioso perguntando o seguinte mas
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como se forma uma nanopartícula porque
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essa é a grande verdade se você eh vai
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produzir e sintetizar o material Acho
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que todos nós estamos reconhecendo que
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essa síntese ela é de baixo para cima ou
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seja ela é borrow up que é uma expressão
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inclusive um conceito que a gente vai
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colocar em um dos nanobots para vocês
00:05:40
tem dois métodos de se produzir
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nanomateriais top Down de cima para
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baixo ou Bottom up de baixo para cima e
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de fato quando eu tô fazendo uma reação
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química eu vou mostrar para vocês eu
00:05:51
estou fazendo átomos reagirem formando
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ligações químicas e produzindo os
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nanomateriais no entanto quando eu tô
00:06:00
ali sintetizando como é que eu consigo
00:06:02
saber se realmente formou uma
00:06:05
nanopartícula pra gente responder essa
00:06:07
pergunta a gente vai precisar dividir
00:06:10
três sistemas e esses três sistemas tem
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que tá muito claro para vocês por quê
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Porque quando eu tô fazendo uma síntese
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de uma nanopartícula eu posso olhar para
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aquele frasco e falar assim mas não
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Formou nanopartícula eu não vi nada
00:06:23
diferente Ou então eu não tô vendo as
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nanopartículas até porque nem dá para
00:06:27
ver as nanopartículas então você
00:06:30
conseguiria ter você precisaria ter como
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diferenciar O que é uma solução
00:06:35
verdadeira daquilo que é um coloide
00:06:37
Então vamos aproveitar e antes de
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responder a pergunta do menino sobre
00:06:40
como se forma uma nanopartícula Vamos
00:06:43
pegar esse exemplo
00:06:44
ah íons e moléculas com tamanhos menores
00:06:48
que um nanômetro é aquilo que você faz
00:06:51
na escola no laboratório nos seus
00:06:53
experimentos por exemplo pega cloreto de
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sódio nacl dissolve ele em Água você tem
00:06:58
íons em na mais e i CL Men que são muito
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pequenos menores que 1 nanômetro então
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você está diante de uma solução
00:07:06
verdadeira ou seja soluto e solvente
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quando você está acima de um nanômetro e
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principalmente quando essas eh essa
00:07:14
composição esse soluto nesse momento
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aqui o seu meio o seu disperso né que
00:07:20
vai ser colocado nesse meio dispersante
00:07:22
ele é formado por
00:07:24
partículas você teria então partículas
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que são muito muito pequenas a a ponto
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de serem invisíveis a olho nu e por
00:07:32
serem Muito pequenas elas não têm uma a
00:07:34
a sua massa não é tão expressiva logo a
00:07:37
gravidade não consegue atuar sobre elas
00:07:40
de maneira tão forte tão eminente como
00:07:44
acontece em partículas maiores que é o
00:07:46
outro caso que a gente já já vai
00:07:47
explicar que é de suspensão Então o que
00:07:50
acontece como essa massa é extremamente
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pequena a gravidade não vai ter uma
00:07:55
consequência tão grande principalmente
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dependendo da estabilidade química
00:07:58
dessas partículas no meio a gravidade
00:08:00
não consegue atuar e fazer a
00:08:02
sedimentação dessas partículas Então
00:08:04
quando você olha é um sistema homogêneo
00:08:06
você tá vendo uma única fase no entanto
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ali dentro Eu tenho outro sistema que é
00:08:12
chamado de sistema coloidal então
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solução verdadeiro é tudo aquilo que é
00:08:16
menor que 1 nanômetro formado por i e
00:08:18
moléculas os sistemas coloidais são
00:08:20
formados por partículas Muito pequenas
00:08:23
que variam de 1 nanômetro até abaixo de
00:08:25
1 micron E aí sim quando eu tenho
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partículas maior que um micron Ah eu já
00:08:31
tenho uma massa considerável a gravidade
00:08:33
vai atuar E aí eu estou diante de um
00:08:36
sistema heterogêneo diante de uma
00:08:38
suspensão Ou seja eu sempre vou observar
00:08:42
duas ou mais fases então por isso que a
00:08:45
suspensão tem aquela famosa frase agite
00:08:49
antes de usar por quê Porque é uma
00:08:51
suspensão a
00:08:53
gravidade separou as fases dessa
00:08:56
composição muito bem que é o exatamente
00:08:59
que eu acabei de mostrar para vocês
00:09:01
então a suspensão voltando aqui no slide
00:09:04
anterior a suspensão eu identifico com
00:09:07
os meus próprios olhos mas a solução
00:09:09
verdadeira e o coloide Quando eu olho
00:09:11
eles eles estão aqui frente a frente
00:09:14
eles são homogêneos Então como
00:09:16
diferenciar uma solução de um coloide E
00:09:19
aí a gente vai precisar de utilizar um
00:09:22
método super simples que utiliza o feixe
00:09:25
do do o aquele laser Pointer Então a
00:09:28
gente vai conseguir e provar para vocês
00:09:30
que ali dentro Eu tenho nanopartículas
00:09:33
muito bem mas antes de eu mostrar esse
00:09:35
teste do efeito tindal para vocês eu
00:09:38
quero aqui explicar um pouquinho e isso
00:09:40
daqui Com certeza é uma pergunta vai ser
00:09:42
uma das perguntas da nossa prova da
00:09:44
olimpíada porque isso é muito importante
00:09:47
que todo mundo saiba Como se forma uma
00:09:49
nanopartícula agora sim nós estamos
00:09:52
respondendo a pergunta do garotinho lá
00:09:53
do início da nossa aula muito
00:09:56
bem eu coloco átomos para reagir Ou seja
00:10:00
eu pego ali vamos supor uma
00:10:02
nanopartícula de ouro pra gente utilizar
00:10:04
como exemplo tá no próximo slide
00:10:06
inclusive mas aqui esse também dá para
00:10:08
utilizar eu pego esses Íons de ouro vou
00:10:11
fazer um processo de redução né do Ouro
00:10:14
mais TR pro ouro zero Então esse
00:10:16
processo de redução do nox mais 3 pro
00:10:19
nox zero eu produzo ouro metálico esse
00:10:22
ouro metálico esses átomos de ouro vão
00:10:24
se ligando um ao outro formando A
00:10:26
nanopartícula exatamente o que tá
00:10:28
ilustrando nesse imagem quando eu inicio
00:10:31
a reação eu dei início ao estágio um que
00:10:33
é o estágio de
00:10:34
nucleação ali é o início do processo os
00:10:37
átomos começam a reagir entre si E à
00:10:39
medida que eu vou formando o ouro
00:10:41
metálico esses primeiros núcleos vão se
00:10:45
ligando uns aos outros obviamente ser
00:10:48
ouro metálico a ligação é metálica Então
00:10:51
essa ligação metálica vai unindo esses
00:10:53
pequenos núcleos e eles vão aumentando
00:10:55
de tamanho no estágio dois que é o
00:10:58
estágio de
00:11:00
esses clusters iniciam o processo de
00:11:02
coalescência o que que é coalescência
00:11:05
coalescência é o ato de um se fundir no
00:11:08
outro se juntar se misturar por quê
00:11:11
Porque você tem núcleos tão
00:11:13
pequenininhos que é mais vantajoso que
00:11:15
eles se fundam se coçam ou seja aumentem
00:11:21
de tamanho até atingir aí um tamanho que
00:11:25
ele consegue a alcançar a estabilidade
00:11:29
idal Então esse crescimento ele vai
00:11:33
ocorrendo desde lá ó de átomos que tá
00:11:36
abaixo de 1 nanômetro os átomos começam
00:11:38
a se ligar uns aos outros aumentando de
00:11:40
tamanho eles vão aumentando de tamanho
00:11:42
Até formar chegar na dimensão
00:11:44
nanométrica ou seja nas nanopartículas
00:11:47
então eu pesquisador eu cientista eu que
00:11:50
estou na bancada do laboratório eu
00:11:52
consigo controlar esse tempo de reação
00:11:54
para interromper essa etapa de
00:11:56
crescimento por quê Porque aqui vai uma
00:11:59
uma dica pra prova preste atenção se eu
00:12:02
não interromper o crescimento eu não vou
00:12:05
formar nanopartículas eu vou formar
00:12:09
micropartículas então o grande segredo é
00:12:12
interromper esse crescimento porque eu
00:12:15
não quero que cresça de tamanho
00:12:16
exageradamente Eu Quero controlar minha
00:12:19
síntese todos os parâmetros dela para
00:12:21
que eu obtenha sempre n partículas de 60
00:12:24
nanômetros A cada 30 minutos de síntese
00:12:26
dando partícula de 20 nanômetros a cada
00:12:29
15 minutos de síntese enfim eu tenho que
00:12:32
ter esse controle e aqui a gente mostra
00:12:35
novamente a imagem que é uma outro
00:12:37
desenho que vocês estão vendo ó síntese
00:12:39
de nanopartículas de ouro então a gente
00:12:41
começa um metal percussor são os iOS de
00:12:43
ouro três sofre uma etapa de redução
00:12:46
forma o ouro metálico átomos de ouro
00:12:48
metálico começam a se ligar entre si por
00:12:51
ligação metálica formando os primeiros
00:12:53
clusters esses clusters eles vão passar
00:12:57
pelo processo de coalescência ou seja um
00:13:00
vai se unir ao outro para aumentar de
00:13:02
tamanho e aí quando você chega na
00:13:04
dimensão nanométrica cabe você então
00:13:06
interromper esse crescimento para que
00:13:09
não se forme
00:13:11
micropartículas e agora para finalizar a
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nossa aula nós vamos responder também
00:13:15
uma nova pergunta como realmente saber
00:13:18
como realmente identificar que houve a
00:13:21
formação de nanopartículas ao final da
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síntese bom ah você poderia dizer assim
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ah bom vamos levar essa amostra lá para
00:13:28
um microscópio eletrônico põe lá vamos
00:13:30
lá ver não pera aí não é assim que
00:13:32
funciona não é assim que funciona para
00:13:35
você utilizar o microscópio eletrônico
00:13:37
você vai gastar mais ou menos R 400 por
00:13:39
hora de equipamento então você não pode
00:13:42
levar qualquer coisa para microscópio
00:13:44
eletrônico você não pode chegar lá ô põe
00:13:47
a amra daqui não você tem agendamento
00:13:50
tem fila você tem que preparar amra com
00:13:52
calma tem que purificar Então não é
00:13:54
assim que funciona mas existe um método
00:13:57
rápido prático íssimo muito simples na
00:14:00
verdade que você identifica e fala uau
00:14:02
tem nanopartícula aqui minhas
00:14:04
expectativas já estão ótimas vamos lá
00:14:08
esse teste se chama efeito tindle o
00:14:11
efeito tindle é um teste simples e
00:14:13
rápido que dá para você identificar que
00:14:16
ali dentro você tem nanopartículas e não
00:14:19
uma solução verdadeira ou formato ou
00:14:21
apenas íons e moléculas que não reagiram
00:14:24
muito pelo contrário quando eu incido o
00:14:26
feite do laser nesse frasco e aqui nós
00:14:29
estamos mostrando ó uma nanopartícula
00:14:31
magnética quando o feixe do laser
00:14:34
atravessa esse líquido ele deixa o
00:14:37
Rastro E por que que ele deixa o Rastro
00:14:39
porque o feixe de le de laser colide com
00:14:42
a partícula espalhando a luz então esse
00:14:45
fenômeno de espalhamento de luz é
00:14:47
observado por esse Rastro do feixe do
00:14:50
laser que tá aqui então se eu termino
00:14:53
uma síntese pego o laser jogo ali dentro
00:14:55
e vejo o raspo cheque eu estou de diante
00:14:59
de um sistema coloidal ou seja estou
00:15:01
acima de 1 nanômetro estou abaixo de 999
00:15:05
nôm Ah mas professor e se for
00:15:08
micropartículas bom tudo bem só deixar o
00:15:11
seu frasquinho parado Você vai almoçar
00:15:13
depois você voltar do almoço você lá se
00:15:15
decantou se decantou Então você está na
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micropartícula e já vai ver um sistema
00:15:20
heterogêneo olha essa imagem que
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interessante o devido ao fenômeno de
00:15:25
espalhamento de luz ou seja o Rastro do
00:15:28
feixe do le colide com as partículas
00:15:30
essa luz é espalhada essa imagem aqui é
00:15:33
perfeita nessa primeira cubeta eu tenho
00:15:36
os e moléculas aqui dentro menores que 1
00:15:39
nanômetro como eles são bem
00:15:41
pequenininhos à Não
00:15:44
há colisões suficientes entre o feixe de
00:15:48
laser e aqueles materiais que estão ali
00:15:50
dentro aqueles íons a ponto de promover
00:15:53
o fenômeno de espalhamento de luz então
00:15:55
assim como não há colisões suficientes
00:15:57
porque são íons e moléculas menor que 1
00:15:59
nanômetro ou seja são muito pequenos eu
00:16:02
não tenho espalhamento de luz quando eu
00:16:04
estou acima de 1 nanômetro E aí falando
00:16:06
aqui pra gente usar como exemplo vamos
00:16:08
supor 80 nanômetros tem uma
00:16:10
nanopartícula de 80 nanômetros esse
00:16:11
feixo do laser quando colide com essa
00:16:13
nanopartícula ele se espalha que é
00:16:15
exatamente a imagem que eu mostrei aqui
00:16:17
anteriormente essas múltiplas esses
00:16:20
múltiplos espalhamentos que acontecem
00:16:22
aqui então eu consigo ver o Rastro do
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laser passando por dentro então a aqui
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eu sei que é um sistema coloidal à
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direita e aqui à esquerda eu sei que se
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trata de uma solução verdadeira essa
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imagem é muito legal ó eu tenho aqui no
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frasquinho em amarelo nanopartículas de
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prata no meio Eu tenho água pura e aqui
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depois eu tenho nanopartículas de Ouro
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as nanopartículas de Ouro e Prata estão
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entre mais ou menos 20 a 40 nôm as duas
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e aqui eu tenho apenas água pura a
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molécula de água ela meia de 0,27 nôm ou
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seja ela está Ela é menor que 1
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nanômetro então Observe não há colisões
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suficientes entre o entre o feixe do
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laser e as moléculas de água a ponto de
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eu conseguir enxergar o Rastro ali
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dentro no entanto quando eu estou acima
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de 1 nanômetro e aqui no caso falamos de
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20 a 40 nanômetros mais ou menos uma
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média eu já consigo ver nitidamente o
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Rastro do feixo do le ou seja esse é um
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teste simples rápido para Se provar que
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você está diante de um sistema coloidal
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que você está diante da formação de
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nanopartículas muito bem vamos assistir
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um vídeo aqui agora que vocês vão
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entender melhor isso o que eu acabei de
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explicar nesse experimento vamos falar
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respeito do efeito tindle um fenômeno de
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espalhamento de luz estudado pelo físico
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irlandês John tindle no século X Observe
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sistemas três deles são homogêneos o
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primeiro frasco contém nanopartículas de
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prata o segundo aga pura e o terceiro
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nanopartículas de Ouro o quarto é um
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sistema heterogêneo formado por água e
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areia ao direcionar a luz do laser para
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esses quatro sistemas em três deles é
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possível enxergar o Rastro do laser no
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interior do frasco Mas qual a explicação
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para esse resultado A resposta está na
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diferença conceitual entre solução
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coloide e suspensão o frasco com água e
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areia se caracteriza como uma suspensão
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um sistema formado por partículas maior
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que um micron grandes o suficiente para
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sedimentar no fundo do frasco graças à
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gravidade mesmo que seja possível
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observar o Rastro do laser as Suspensões
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sempre formam um sistema heterogêneo e é
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fácil de extingui-lo com os próprios
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olhos moléculas de água tem um tamanho
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de apenas 0,1 nôm ou seja são muito
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muito pequenas e por isso não geram
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colisões suficientes entre o feixo de
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luz e as moléculas para espalhar essa
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luz e formar o Rastro do laser Esse é um
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sistema puro que nesse caso representa a
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solução um coloide é o intermediário
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entre uma suspensão e uma solução aqui
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as nanopartículas de Ouro e Prata
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possuem tamanhos em torno de 30 nôm e
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são grandes o suficientes para
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espalharem a luz formando o Rastro
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visível do laser no interior do frasco
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os sistemas coloidais apresentam
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partículas que podem variar entre 1
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nanômetro e 1
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micro e por serem bem pequenas e
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estáveis não sedimentam sobre ação da
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gravidade formando sempre um sistema
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homogêneo o efeito tindle é na verdade
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uma maneira de ver as nanopartículas
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presentes em um sistema coloidal e com
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esse teste simples é possível
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diferenciar Esse sistema de uma solução
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verdadeira então recapitulando uma
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solução verdadeira é formada por íons ou
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moléculas com tamanhos menores de 1
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nanômetro que nesse caso apresentaria o
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mesmo resultado que o da água pura e não
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mostraria o Rastro do laser enquanto o
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sistema coloidal formado por partículas
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que possuem tamanhos entre 1 nanômetro e
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1 micron são capazes de espelhar a luz e
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revelar o Rastro do feixe do laser já as
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Suspensões se diferenciam facilmente Por
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Esse aspecto visual que sempre será
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formado por duas ou mais fases quando
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você lê na embalagem agite antes de usar
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aquilo é uma suspensão e você sabia que
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o efeito tindel está ao seu redor quando
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você está em casa e os raios de luz do
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sol revelam as partículas de poeira em
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suspensão no ar ou ao dirigir à noite e
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ver a neblina com a luz do carro ou
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enxergar o céu azul de dia e alaranjado
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ao final da tarde isso tudo é o efeito
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incrível não é então quando estiver se
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divertindo ou caminhando por aí Observe
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o efeito tindle diante dos seus olhos ou
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simplesmente sente no chão e contente a
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harmonia entre esse fenômeno de
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espalhamento de luz e as incríveis
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paisagens que a natureza nos proporciona
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achou
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interessante muito bem pessoal muito bem
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super didático esse vídeo volta a tela
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grande aqui para mim que eu já quero me
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despedir da galera desse módulo c desse
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módulo 4ro perdão Ah eu acho que ficou
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Claro para vocês agora principalmente
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esse último conceito de solução coloide
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suspensão dá para fazer várias questões
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relacionadas a isso fique ligado nesses
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conceitos todo mundo consegue aprender e
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entender que é apenas uma diferença é
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uma classificação de tamanhos mas que eu
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devo interpretar isso como três sistemas
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diferentes uma solução é completamente
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diferente de um coloide que é
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completamente diferente de uma suspensão
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então eu espero que vocês tenham curtido
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essa aula do módulo 4 onde a gente
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apresentou alguns tipos de partículas e
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agora a gente vai pro Próximo módulo
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para você continuar se capacitando aqui
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na olimpíada nacional de nanotecnologia
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Valeu pessoal
