2009 volume 4 cadernodoaluno quimica ensinomedio 1aserie caderno do aluno

Caro(a) aluno(a),

Voc est recebendo o ltimo Caderno de 2009. Mais uma vez voc vai encontrar desaos e seguramente vai venc-los com os conhecimentos e as habilidades que desenvolveu ao longo deste ano. Continue aproveitando todas as oportunidades de aprendizagem que seus professores lhe oferecerem, que atento s explicaes, exponha suas dvidas, faa perguntas, busque respostas, participe das aulas dando sua opinio. Dessa forma voc e seus colegas podem aprender mais. Tente fazer todas as atividades propostas. Se voc errar, no desista, porque para aprender preciso tentar e o erro faz parte do processo de aprendizagem de todos ns. E quando surgirem diculdades, o melhor a fazer pedir ajuda ao professor, que sempre poder retomar explicaes e contedos estudados. Em muitos casos, seus colegas podero ajud-lo a solucionar as dvidas que surgirem. Valorize cada conquista que zer. Saiba que tudo o que voc realmente aprendeu, alm de ajud-lo a avanar em seus estudos, vai acompanh-lo pela vida afora. Com este Caderno conclui-se um ciclo de aprendizagens. Acreditamos que, ao termin-lo, mais uma vez voc vai se sentir satisfeito e recompensado por ter vencido mais uma etapa em sua vida escolar. Parabns pelo esforo! Certamente voc ganhou em conhecimento e autonomia.Coordenadoria de Estudos e Normas Pedaggicas CENP Secretaria da Educao do Estado de So Paulo

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Qumica - 1a srie - Volume 4

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SITUAO DE APRENDIZAGEM 1 QUANTIDADE DE MATRIA E SUA UNIDADE (MOL)

Neste volume, continuaremos estudando as transformaes qumicas e aprofundaremos os conhecimentos sobre o tema Metais. Introduziremos novos conceitos que possibilitem prever as quantidades de reagentes e produtos envolvidos na produo de ferro e de cobre, como tambm em outros processos.

Cada grupo de estudantes realizar uma pesquisa sobre um dos metais definidos pelo professor, os quais podem ser alumnio, mangans, estanho, zinco, nquel, ouro, cromo ou chumbo. So apresentados a seguir alguns tpicos que podem ser pesquisados para uma compreenso mais rica desse tema:

principais minrios dos quais se pode obter esse metal (se ele no ocorrer na forma nativa); localizao das principais jazidas desses minrios no Brasil e no mundo; transformaes qumicas envolvidas no processo de obteno desse metal; aplicaes desse metal na indstria e no cotidiano; dados de produo mundial e nacional de minrio e de metal; impactos socioambientais na extrao, produo e no descarte do minrio e do metal; descarte e reciclagem do metal; uma reportagem sobre problema ambiental relacionado extrao, produo ou ao descarte do metal. A forma como essa pesquisa ser apresentada e avaliada ser determinada por seu professor.

Atividade 1 Contando gros comum criarmos unidades de medida para facilitar a contagem de grandes quantidades de objetos, como as unidades resma, dzia, cento e grosa (consulte um dicionrio para conhecer o significado de cada uma dessas unidades). Nesta Atividade, voc poder criar uma unidade de medida e us-la para contar grandes quantidades de gros de arroz, feijo e milho.3


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Considere os dados de massas mdias de alguns gros apresentados no quadro a seguir e responda s questes propostas. Alimentos Arroz Feijo Milho Exerccios em sala de aula 1. Com base nos dados da tabela, calcule o nmero de gros de arroz em 1 kg de arroz. Admita que todos os gros de arroz sejam iguais. Massa mdia de 1 gro (g) 0,020 0,40 0,15

2. Adote o nmero calculado de gros em 1 kg de arroz como sua unidade de quantidade de gros. Crie um nome e um smbolo para essa unidade. Nome da unidade: Smbolo:

3. Complete a frase: Assim como em uma dzia (1 dz) temos 12 unidades, em um(a) ) temos gros. (1 4. Com base nos resultados das questes anteriores, determine a quantidade em unidade de gros (na unidade criada) em 5 kg de arroz. Essa quantidade equivale a quantos gros de arroz?

5. Qual a massa de 10

(unidade criada) de arroz?

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6. Complete a tabela a seguir: Quantidade de gros em unidade ( ) 1 2 5 000 12 A unidade criada inicialmente para contar gros de arroz pode ser aplicada na quantificao de outros tipos de gros, como feijo ou milho, ou mesmo de qualquer objeto. Da mesma forma que se pode dizer uma dzia de laranjas, uma dzia de bananas ou uma dzia de parafusos, pode-se aplicar a unidade criada para definir um conjunto de 50 000 gros de feijo ou 50 000 pregos ou porcas. Considerando essa ideia, responda s questes que seguem. 7. Quantos gros h em 3 ( ) de feijo?

Nmero de gros 50 000

Massa de arroz 1 000 g 10 kg

8. Qual a massa de 5 (

) de gros de milho?

9. O que tem maior massa: 2 (

) de feijo ou 5 (

) de milho?

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Atividade 2 Unidade de quantidade de matriaComo visto na Atividade anterior, o uso de unidades apropriadas para representar grandes quantidades pode facilitar clculos e tornar mais simples as representaes. Por exemplo, mais (unidades de quantidade de conveniente dizer que em um pacote com 5 kg de arroz h 5 gros) do que dizer que nesse pacote de arroz h 250 000 gros de arroz. Na Qumica, o uso de unidades convenientes para representar as quantidades de partculas ainda mais significativo, visto que em pequenas pores de matria h quantidades quase inimaginveis de tomos ou partculas. Como exemplo, em uma nica gota de gua, com cerca de 0,050 g, h a incrvel quantidade de 1,7 1021 partculas de gua! Exerccios em sala de aula 1. Elabore um resumo sobre a unidade de quantidade de matria que aborde os seguintes pontos:

o que o mol; a quantidade de partculas que o mol representa; para que o mol pode ser usado.

2. Na Atividade 1, foi adotada a quantidade de gros de arroz existente em 1 kg de arroz como a unidade de quantidade de gros, a qual equivale a 50 000 gros ou 5 104 gros. Essa unidade foi usada para contar no apenas gros de arroz, mas tambm gros de milho e de feijo. Analogamente, pode-se considerar que a unidade de quantidade de matria (mol) foi adotada tendo a quantidade de tomos existentes em 12,0 g de carbono como padro, a qual equivale a aproximadamente 6 1023 partculas, que podem ser tomos ou outras espcies qumicas. Complete o quadro a seguir estabelecendo uma relao entre a unidade que voc criou e o mol.

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Unidade de quantidade de gros Nome da unidade Smbolo da unidade Massa de matria estabelecida como padro Nmero de partculas nessa poro de matria

Unidade de quantidade de matria

3. Sabendo que a massa molar de uma substncia a massa de 1 mol de partculas dessa substncia e que esse valor numericamente igual massa molecular da substncia, siga os exemplos apresentados a seguir e complete o esquema proposto. Massa molecular (massa de 1 partcula da substncia) 40 + 12 + 3 16 = 100 u 2 56 + 3 16 = 160 u Massa molar (massa de 1 mol de partculas da substncia) 100 g/mol 160 g/mol Massas de diferentes quantidades de matria 2 mols = 200 g 0,5 mol = 80 g 4 mol = 0,1 mol = 20 mol =

Frmula da substncia CaCO3 Fe2O3 NaCl CH4 C2H5OH

Massas atmicas (u): Ca = 40; C = 12; O = 16; Fe = 56; Na = 23; Cl = 35,5; H = 1.

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4. Tanto na Atividade anterior, quando discutimos a unidade criada para contar gros, quanto nesta Atividade, em que discutimos a unidade de quantidade de matria adotada pela cincia (o mol), foram estabelecidas relaes entre trs grandezas: nmero de partculas, unidade de quantidade de partculas e massa. Complete a tabela apresentada a seguir estabelecendo relaes entre essas grandezas para as substncias O2 (gs oxignio), C (carbono) e Fe (ferro). Nmero de partculas 6,0 1023 Quantidade de matria (mol) 1 mol de O2 2 mol de O2 2 mol de C 18 1023 mol de C mol de Fe 112 g Massa (g) 32 g

1. Sabendo que a massa molecular da gua 18 u, qual sua massa molar? Qual a diferena de significado entre esses dois valores?

2. A massa atmica do ferro (Fe) 56 u. Quantos tomos de Fe existem em 56 g de ferro?

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3. Quantos tomos de Fe existem aproximadamente em um prego de massa 2,8 g? Suponha que o prego feito somente de ferro.

4. Que quantidade de matria est presente em 22 g de dixido de carbono? Isso equivale a quantos tomos de carbono e de oxignio, respectivamente?

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SITUAO DE APRENDIZAGEM 2 PREVISO DAS QUANTIDADES DE REAGENTES E DE PRODUTOS NAS TRANSFORMAES QUMICAS

Nesta Situao de Aprendizagem, voc ter condies de prever, nas transformaes qumicas, as quantidades de reagentes a ser utilizadas e as de produtos a ser obtidas. Nas indstrias, esse clculo essencial para no haver desperdcio de matria-prima e para prever o quanto ser produzido na transformao.

Atividade 1 Prevendo quantidades envolvidas nas transformaes qumicas: relao entre massa e quantidade de matriaExerccios em sala de aula 1. Observe a representao da combusto do gs hidrognio (H2) e complete a tabela indicando o nome das substncias e a quantidade de matria, em mol, de cada substncia. 2 H2(g) Nome das substncias Quantidade de matria em mol 2 mol + O2(g) 2 H2O(g)

2. Observe novamente a equao anterior, considerando a proporo entre reagentes e produtos, e responda: a) Se pretendermos obter 8 mol de gua, qual deve ser a quantidade de matria utilizada, em mol, de gs hidrognio? E a de gs oxignio?

b) Ao utilizarmos 6 mol de gs hidrognio, qual ser a quantidade de matria necessria, em mol, de gs oxignio? Que quantidade de matria, em mol, de gua ser formada?

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c) Calcule a massa de gua formada na situao descrita no item anterior. Dados: massa molar da gua: 18 g/mol

3. A tabela a seguir apresenta a combusto completa do carvo (C): C(s) Quantidade de matria em mol 1 mol + O2(g) 1 mol CO2(g) 1 mol 0,5

a) Se for produzido 0,5 mol de CO2, qual ser a quantidade de matria, em mol, de carvo queimada?

b) Sabendo que a massa molar do C 12 g/mol, calcule a massa de carvo consumida na situao descrita no item a.

Anlise de resultados do experimentoVeja, agora, os dados referentes ao experimento intitulado Decomposio trmica do hidrogenocarbonato de sdio (bicarbonato de sdio). Observe a demonstrao realizada por seu professor ou leia o relato da atividade experimental.11


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Decomposio trmica do hidrogenocarbonato de sdio (bicarbonato de sdio)Objetivo: usar os conhecimentos de estequiometria para determinar o produto slido formado pela decomposio trmica do hidrogenocarbonato de sdio. Materiais e reagentes

1 bquer de 150 mL; 1 tubo de ensaio (16 mm 180 mm); 1 balana com preciso de 0,1 g; 1 pina de madeira; hidrogenocarbonato de sdio (NaHCO3); lamparina a lcool. Procedimento

1. Apoie o tubo de ensaio no bquer e pese-os. Anote o valor. 2. Adicione, aproximadamente, 1,5 g de hidrogenocarbonato de sdio ao tubo de ensaio. Pese novamente o sistema e anote exatamente a massa de hidrogenocarbonato encontrada. 3. Aquea o tubo de ensaio com o hidrogenocarbonato por cerca de 5 minutos (use a pina de madeira para segurar o tubo). Observe e anote. 4. Continue o aquecimento do tubo para eliminar o lquido formado. Aguarde o resfriamento do tubo apoiado no bquer (cerca de 2 minutos) e depois pese-os. 5. Aquea por mais 1 minuto. Espere o resfriamento do sistema e verifique se a massa se mantm a mesma. Repita essa operao at a massa ficar constante. 6. Determine a massa do slido formado e faa a previso da reao de decomposio.Experimento adaptado de: COCH, Juan A.; FIGUEIRA, lvaro R.; ZEPKA, Marilene. Ensinando a Qumica atravs de experincias nos cursos de 2o grau. Rio Grande: FURG, 1988.

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Resultados Durante a realizao do experimento, observou-se:

o embaamento do tubo de ensaio e a permanncia da cor do slido aps o aquecimento; que a massa do slido branco formado foi de 0,9 g.

So trs as possibilidades de transformaes qumicas que poderiam ter ocorrido: 1a) NaHCO3(s) + energia trmica NaOH(s) + CO2(g) 2a) 2 NaHCO3(s) + energia trmica Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g) 3a) 2 NaHCO3(s) + energia trmica Na2O(s) + 2 CO2(g) + H2O(g) Questes para anlise do experimento 1. Sabendo-se que o embaamento observado no tubo devido ao vapor de gua formado na transformao, qual das trs possibilidades pode ser descartada? Justifique.

2. Admitindo-se que a equao que representa a decomposio do hidrogenocarbonato de sdio seja a segunda possibilidade, responda aos itens a, b e c e insira os dados na tabela a seguir: 2a possibilidade de reao 2 NaHCO3(s) Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g) a bec a) Qual a proporo, em mol, existente entre o hidrogenocarbonato de sdio (NaHCO3) e o carbonato de sdio (Na2CO3)?

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b) Qual a quantidade de matria, em mol, existente em 1,5 g de NaHCO3 utilizada? (massa molar do NaHCO3 = 84 g/mol)

c) Calcule a quantidade de matria, em mol, de Na2CO3 que se formaria pela decomposio da quantidade de matria calculada no item b de NaHCO3, admitindo que todo o NaHCO3 adicionado tenha reagido. (massa molar do Na2CO3 = 106 g/mol)

3. Admitindo-se que a equao que representa a decomposio do hidrogenocarbonato de sdio seja a terceira possibilidade, responda aos itens a, b e c e insira os dados na tabela a seguir: 3a possibilidade de reao 2 NaHCO3(s) Na2O(s) + 2 CO2(g) + H2O(g) a bec a) Qual a proporo, em mol, existente entre o hidrogenocarbonato de sdio (NaHCO3) e o xido de sdio (Na2O)?

b) Qual a quantidade de matria, em mol, existente em 1,5 g de NaHCO3 utilizada? (massa molar do NaHCO3 = 84 g/mol)

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c) Calcule a quantidade de matria, em mol, de Na2O que se formaria pela decomposio da quantidade de matria calculada no item b de NaHCO3, admitindo que todo o NaHCO3 adicionado tenha reagido. (massa molar do Na2O = 62 g/mol)

4. Transforme em massa os valores calculados nas questes 2 e 3, item c, referentes quantidade de matria do produto slido formado e compare-os com a massa obtida experimentalmente. Qual deve ser o produto da decomposio trmica do hidrogenocarbonato de sdio? Justifique.

Atividade 2 Prevendo quantidades envolvidas no processo de obteno de ferro e de cobreNas indstrias siderrgicas importante prever as quantidades de reagentes que sero utilizadas na obteno de certas quantidades de produtos. Essa previso importante para dimensionar equipamentos a ser utilizados, evitar desperdcio de matria-prima e fazer estimativas de produo final, o que pode definir se o processo economicamente vivel ou no. Por exemplo, as quantidades de carvo e de minrio de ferro que so colocadas no alto-forno no so aleatrias, mas devem ser calculadas previamente. Essa previso das quantidades de materiais envolvidos numa transformao qumica chamada de clculo estequiomtrico. Exerccios em sala de aula 1. Nos altos-fornos das indstrias siderrgicas, qual deve ser a massa de carvo (considerando que o carvo contenha apenas tomos do elemento carbono) necessria para obter 1 tonelada de ferro? O preenchimento da tabela a seguir o ajudar a responder a esta questo.15


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2 Fe2O3(s) xido de ferro III Proporo em mol entre C e Fe Proporo em massa entre C e Fe Massa de C necessria para produzir 1 t de Fe

+

6 C(s) carvo

+

3 O2(g) oxignio

4 Fe(l) ferro

+

6 CO2(g) dixido de carbono

1t

2. Nas siderrgicas, a quantidade de carvo empregada maior do que a prevista. Por exemplo, sabe-se que utilizado 0,71 t de carvo vegetal para produzir 1,0 t de ferro, um valor bem maior do que o previsto. Como voc explicaria esse fato?

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3. Uma das etapas de produo de cobre metlico a partir da calcosita (Cu2S) consiste em aquec-la na presena de oxignio. Se forem utilizados 318 g de minrio calcosita, qual ser a massa de cobre e de SO2 produzidos? Cu2S(s) Proporo em mol Proporo em massa Massa de Cu e massa de SO2 formada a partir de 318 g de calcosita Dados: Substncias O2 Cu2S Cu SO2 Massa molar (g/mol) 32,0 159,0 63,5 64,0 318 g + O2(g) 2 Cu(l) + SO2(g)

1. A cal viva (CaO) obtida pela decomposio do carbonato de clcio segundo a equao: CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) Que massa de cal viva obtida de 300 g de carbonato de clcio?

2. O papel sulfite tem esse nome porque na sua clarificao emprega-se o sulfito de sdio (Na2SO3). Esse reage com o cido clordrico, havendo produo de SO2. A equao que representa essa transformao : Na2SO3 + 2 HCl 2 NaCl + H2O + SO217


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a) Qual a quantidade de matria, em mol, de SO2 produzida quando so utilizados 0,60 mol de Na2SO3 na reao?

b) Calcule o nmero de partculas de SO2 correspondente quantidade em mol obtida na situao descrita no item anterior.

Desafio! Em grupo, faa a previso de quantas toneladas de carvo e de minrio (xido de ferro III) so utilizadas em uma indstria siderrgica em um nico dia, sabendo-se que essa siderrgica produz diariamente 1,35 104 t de ferro-gusa.

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SITUAO DE APRENDIZAGEM 3 ENERGIA LIBERADA OU ABSORVIDA NAS TRANSFORMAES QUMICAS

A queima de combustveis uma transformao exotrmica; j o cozimento de um alimento uma transformao endotrmica. As quantidades de energia liberada ou absorvida nas transformaes podem ser medidas experimentalmente ou calculadas por relaes conhecidas entre massa e energia ou quantidade de matria e energia, como ser visto nesta Situao de Aprendizagem. Como prever a energia envolvida nas transformaes qumicas? Para prever a energia liberada ou absorvida em uma transformao qumica, observe a demonstrao experimental realizada por seu professor ou leia o relato da atividade experimental Reao entre alumnio e soluo de hidrxido de sdio.

Reao entre alumnio e soluo de hidrxido de sdioDenilse Morais Zambom, Fabio Luiz de Souza e Luciane Hiromi Akahoshi

Materiais e reagentes

1 tubo de ensaio (20 mm 150mm); hidrxido de sdio (4 mol/L); 1 pedao de papel-alumnio (2,0 cm 15,0 cm); 1 termmetro (-10 C a 110 C); 1 proveta de 10 mL; 1 balana; 1 basto de vidro. Procedimento 1. Recorte um retngulo de papel-alumnio (2,0 cm 15,0 cm), que equivale a 0,09 g, e corte-o em pedaos pequenos. 2. Pese o tubo de ensaio e anote sua massa.19


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3. Adicione 10,0 mL de soluo de hidrxido de sdio ao tubo de ensaio e mea a temperatura inicial com o termmetro. 4. Coloque os pedaos de papel-alumnio no tubo de ensaio contendo soluo de hidrxido de sdio e agite cuidadosamente com a ajuda do basto de vidro. 5. Quando perceber que no h mais reao entre papel-alumnio e a soluo de hidrxido de sdio, introduza o termmetro no tubo de ensaio e mea a temperatura do lquido resultante. 6. Anote a maior temperatura atingida e outras observaes. Cuidados

Evite contato da soda custica ou soluo de hidrxido de sdio com a pele e os olhos, pois pode provocar queimaduras. aconselhvel o uso de culos de segurana e luvas. No realize essa atividade perto de fogo, pois o gs hidrognio formado explosivo e inflamvel. Dados sobre o experimento e observaes

Massa do tubo de ensaio: 20,00 g Massa do papel-alumnio: 0,09 g Densidade da soluo: d = 1,2 g/mL Variao da temperatura observada: 20 C (Tinicial = 25 C; Tfinal = 45 C) Evidncias perceptveis dessa transformao qumica: aquecimento e liberao de gases.Elaborado especialmente para o So Paulo faz escola.

Questes para anlise do experimento 1. Considerando a variao de temperatura observada no experimento, essa transformao pode ser classificada como endotrmica ou exotrmica? Explique.

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2. Sabendo que a representao da transformao que ocorre : 2 NaOH(aq) + 2 Al(s) + 6 H2O(l) 2 NaAl(OH)4(aq) + 3 H2(g), qual foi o gs formado nessa transformao?

3. O volume de soluo utilizado no experimento foi de 10,0 mL e permaneceu praticamente constante durante a transformao. Qual a massa dessa soluo, sabendo que sua densidade de 1,2 g/mL? (Esse valor de massa ser utilizado na resoluo do item b da questo 4.)

4. A energia trmica liberada na reao aqueceu o lquido contido no tubo de ensaio. a) Sabe-se que para aumentar a temperatura de 1 g de soluo em 1 C necessria a liberao de 1 cal na transformao qumica. Que quantidade de energia deve ser liberada na transformao qumica para que 1 g de soluo tenha o aumento de temperatura observado no experimento?

b) Que quantidade de energia deve ser liberada na transformao qumica para que toda a soluo tenha a variao de temperatura observada no experimento? (Utilize o valor da massa calculado na questo 3.)

5. A energia liberada tambm aqueceu o vidro do tubo de ensaio. Como o vidro e o lquido entram em equilbrio trmico, o aumento de temperatura do vidro o mesmo do lquido (20 C). a) Sabe-se que para aumentar a temperatura de 1 g de vidro em 1 C necessria a liberao de 0,2 cal na transformao qumica. Que quantidade de energia deve ser liberada na transformao qumica para que 1 g de vidro tenha o aumento de temperatura observado no experimento?

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b) Que quantidade de energia deve ser liberada na transformao qumica para que o tubo de ensaio tenha a variao de temperatura observada no experimento?

6. Qual a energia liberada pela reao de 0,09 g de alumnio com 10 mL de soluo de hidrxido de sdio? Considere que parte da energia liberada pela transformao qumica absorvida pela soluo e outra parte absorvida pelo tubo de ensaio, desprezando as perdas de energia para o ambiente.

7. Sabendo que a massa molar do alumnio (Al) de 27 g/mol, calcule a energia liberada na reao, quando for utilizado 1 mol de alumnio.

1. Considerando o experimento realizado anteriormente, qual a energia liberada na reao se forem utilizados 4 mol de tomos de alumnio e quantidade de NaOH(aq) suficiente para que todo o alumnio reaja?

2. Que massa de alumnio deveria ser utilizada para liberar 32 kcal de energia?

3. A soda custica (hidrxido de sdio) pode ser guardada em recipiente de alumnio? Explique.

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Pode-se medir a quantidade de energia em calorias (cal) ou em joule (J), e a relao entre essas grandezas : 1 cal = 4,18 J ou 1000 cal (1 kcal) = 4,18 1000 J (4,18 kJ). Procure em rtulos de embalagens de leite a informao nutricional sobre a quantidade de energia obtida aps a ingesto de 1 copo de leite (200 mL). Indique os valores em caloria e joules.

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SITUAO DE APRENDIZAGEM 4 IMPACTOS SOCIAIS E AMBIENTAIS DECORRENTES DA EXTRAO DE MATRIAS-PRIMAS E DA PRODUO DE FERRO, COBRE E OUTROS METAIS

Atividade 1 Impactos socioambientais da produo de ferro e cobreLeia o texto a seguir sobre a produo de ferro e de cobre, alm de alguns problemas socioambientais relacionados a essa produo.

Denilse Morais Zambom, Fabio Luiz de Souza e Luciane Hiromi Akahoshi

Ferro e cobre: impactos socioambientais Os metais e ligas metlicas so essenciais para a agricultura, gerao de energia, medicina, transportes e inmeras outras atividades atualmente indispensveis. A Organizao das Naes Unidas (ONU) estima que, at o ano 2050, a populao mundial crescer em 3 bilhes de pessoas, o que implicar aumento no consumo de metais, principalmente nos pases desenvolvidos. Em relao ao cobre, por exemplo, a combinao de suas propriedades (maleabilidade, ductibilidade, temperatura de fuso e condutividade eltrica e trmica) determina sua ampla aplicao em ligas, fios, utenslios de cozinha, tubulaes industriais e domsticas e componentes eletroeletrnicos, sendo essa ltima aplicao responsvel por 65% de seu consumo no mundo. A necessidade mundial de cobre, que hoje algo prximo de 15 106 t/ano, sendo 1/3 dela suprida pela reciclagem do prprio metal, dever duplicar at 2050. Para obteno dos metais ferro e cobre necessrio que seus minrios sejam extrados do meio em que se encontram, ou seja, das jazidas minerais (lavras ou minas), que possam fornec-los em larga escala. Nas minas, o minrio extrado com auxlio de explosivos, mquinas escavadoras e caminhes de grande porte, que retiram enormes quantidades do material provocando emisso de muita poeira, gases e rudos. A minerao a cu aberto altera paisagens inteiras, podendo destruir a cobertura vegetal e alterar relevos. Os detritos provenientes dessa extrao podem provocar o assoreamento dos rios, alterando as caractersticas fsicas e qumicas dos cursos dgua. Em relao ao carvo utilizado na produo do ferro, o desastre ambiental pode ser ainda maior, com a possibilidade de devastao de florestas, caso seja empregado o carvo vegetal em vez do mineral. Nas minas de carvo mineral, existe o perigo de exploses provocadas por24


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material particulado (p de carvo, principalmente), que formado naturalmente na extrao do carvo; essas exploses podem ocasionar inmeros casos de acidentes fatais. Outro aspecto problemtico a produo de resduos cidos nas reas mineradoras, especialmente nas que exploram minerais compostos por sulfetos, como a calcopirita. Esses resduos de minerao, em contato com a gua, formam uma soluo cida que precisa ser drenada para fora das minas, processo definido como DAM (drenagem cida de minas), formando grandes lagoas cidas. Essas lagoas so consideradas um dos problemas ambientais mais graves associados minerao, pois essa soluo acidificada dissolve e arrasta alguns minerais presentes no solo (processo de lixiviao). O produto da lixiviao, ao entrar em contato com as guas subterrneas, pode provocar contaminao de rios e solos. O processo de minerao pode acarretar diversos problemas de sade, como as pneumoconioses, doenas pulmonares que os mineradores desenvolvem devido ao contato prolongado com o acmulo de poeira. Entre as pneumoconioses, destaca-se a silicose, molstia irreversvel causada pela inalao da poeira de slica (partculas cristalinas do dixido de silcio), que danifica os tecidos pulmonares, podendo levar insuficincia respiratria. Essa forma de pneumoconiose mais recorrente na extrao de carvo e minrio de ferro. A Organizao Mundial da Sade (OMS) estima que, no Brasil, exista pelo menos meio milho de pessoas com esse problema. Na etapa ps-minerao, destacam-se os impactos ambientais provenientes da produo de gases. O dixido de enxofre (SO2), produzido em larga escala na ustulao dos minrios de cobre, aproveitado como matria-prima para produo de cido sulfrico. Entretanto, quando mal acondicionado, esse gs pode ser liberado para a atmosfera e, em contato com a gua da chuva, provocar a formao de chuvas cidas. Essas, ao longo de poucos anos, podem destruir florestas e a vida em ambientes aquticos. J na produo do ferro, a emisso de grandes quantidades de CO2 contribui para o aumento do efeito estufa e tambm da chuva cida. Os impactos ambientais causados pela produo de ferro e de cobre s no so maiores em virtude da reciclagem de parte desses metais. No caso do cobre, por exemplo, os pases desenvolvidos chegam a reciclar cerca de 40% de todo o material produzido. Os impactos sociais e ambientais da explorao dos metais ferro e cobre so os mais diversos possveis; contudo, importante salientar que todos os problemas que envolvem sua produo, desde a obteno dos minrios at o descarte, podem ser minimizados, caso autoridades competentes, indstrias mineradoras e populao em geral adotem meios de explorao sustentvel, gesto responsvel no setor e padres de consumo mais conscientes.Elaborado especialmente para o So Paulo faz escola.

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Questo para anlise do texto 1. Complete os quadros com informaes sobre os possveis impactos socioambientais relacionados a cada uma das substncias representadas na equao qumica. a) Para a produo do ferro

2 Fe2O3(s) + 6 C(s) + 3 O2(g) 4 Fe(s) + 6 CO2(g)

b) Para a produo do cobre

4 CuFeS2(s) + 11 O2(g) 4 Cu(s) + 2 Fe2O3(s) + 8 SO2(g)

Atividade interdisciplinarA seguir, apresentamos um poema de Carlos Drummond de Andrade, publicado em 1979, que retrata o impacto ambiental causado pela explorao do ferro em Itabira (MG), cidade do poeta. O poema faz referncia destruio do Pico do Cau. Ao longo de quase meio sculo, a base do pico sofreu sucessivas escavaes para a explorao do minrio de ferro, gerando srias alteraes no relevo, conforme as fotos apresentadas aps o poema.26


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A montanha pulverizadaCarlos Drummond de Andrade

Chego sacada e vejo a minha serra, a serra de meu pai e meu av, de todos os Andrades que passaram e passaro, a serra que no passa. Era coisa dos ndios e a tomamos para enfeitar e presidir a vida neste vale soturno onde a riqueza maior sua vista e contempl-la. De longe nos revela o perfil grave. A cada volta de caminho aponta uma forma de ser, em ferro, eterna, e sopra eternidade na fluncia. Esta manh acordo e no a encontro. Britada em bilhes de lascas deslizando em correia transportadora entupindo 150 vages no trem-monstro de 5 locomotivas o trem maior do mundo, tomem nota foge minha serra, vai deixando no meu corpo e na paisagem msero p de ferro, e este no passa.Carlos Drummond de Andrade Graa Drummond. www.carlosdrummond.com.br. ANDRADE, Carlos Drummond de. Boitempo: esquecer para lembrar. 7. ed. Rio de Janeiro: Record, 2006, p. 68.

Douglas Lynch/Tyba

Explorao de ferro em Itabira (MG).

Pico do Cau nos primeiros anos de extrao do minrio em Presidente Vargas, atual Itabira, 1942-45.

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J. Merjane / Arquivo CVRD - Jornal da Vale


1. Aps a leitura do poema e a observao das imagens, procure interpret-lo e relacion-lo com o que voc aprendeu at o momento.

2. Localize em um mapa a regio citada no poema e busque informaes a respeito da produo de minrio de ferro nessa regio.

Atividade 2 Impactos socioambientais da produo de outros metais

Foi proposta, no incio do Caderno, uma pesquisa sobre os aspectos cientfico-tecnolgicos, econmicos e socioambientais do processo de minerao e de produo de diversos metais para ampliar o estudo desse tema. Neste momento, essa pesquisa servir de base para uma discusso de alguns desses aspectos na produo de metais. 1. Segundo dados da Cetesb sobre a qualidade do ar, deve ser decretado estado de alerta quando atingida a concentrao de 3,4 102 g de monxido de carbono (CO) por metro cbico de ar; nessa situao, fica impedida a circulao de veculos na rea atingida, no perodo das 6 s 21 horas. Ao se decretar o estado de alerta, a quantidade de matria, em mol, de CO por metro cbico de ar : Dado: massas molares em g/mol: C = 12; O = 16 a) 28 b) 1,0 c) 1,2 103 d) 7,2 1020 e) 6,02 1023

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2. O alumnio obtido da alumina (Al2O3), extrada do minrio bauxita pela reao com carbono, segundo a equao: 2 Al2O3(s) + 3 C(s) 3 CO2(g) + 4 Al(s) a) Determine qual a quantidade de matria (mol) de CO2 produzida a partir de 408 g de Al2O3.

b) Qual a massa de Al obtida pela reao de 816 g de Al2O3 com carbono? Dado: massas molares em g/mol: Al = 27; O = 16; C = 12

3. A combusto do etanol (lcool combustvel) libera 326 kcal/mol de etanol, como mostra a equao qumica: C2H6O(l) + 3 O2(g) 2 CO2(g) + 3 H2O(l) + 326 kcal/mol A energia liberada na queima de 552 g desse combustvel igual a aproximadamente: Dado: massa molar do etanol = 46 g/mol a) 3,2 102 kcal b) 1,7 kcal c) 6,0 1023 kcal d) 2,0 103 kcal e) 3,9 103 kcal

4. (Fuvest 1994) O Brasil produz, por ano, aproximadamente, 5,0 106 toneladas de cido sulfrico, 1,2 106 toneladas de amnia e 1,0 106 toneladas de soda custica. Transformando-se toneladas em mols, a ordem decrescente de produo dessas substncias ser: Dado: massas molares em g/mol: H2SO4 = 98, NaOH = 40 e NH3 = 1729


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a) H2SO4 > NH3 > NaOH b) H2SO4 > NaOH > NH3 c) NH3 > H2SO4 > NaOH d) NH3 > NaOH > H2SO4 e) NaOH > NH3 > H2SO4

5. (Fuvest 1994) Uma das maneiras de impedir que o SO2, um dos responsveis pela chuva cida, seja liberado para a atmosfera trat-lo previamente com xido de magnsio, em presena de ar, como equacionado a seguir: MgO(s) + SO2(g) + O2(g) MgSO4(s) Quantas toneladas de xido de magnsio so consumidas no tratamento de 9,6 103 toneladas de SO2? Dado: massas molares em g/mol: MgO = 40 e SO2 = 64 a) 1,5 102 b) 3,0 102 c) 1,0 103 d) 6,0 103 e) 2,5 104

6. (Fuvest 1993) Nas estaes de tratamento de gua, eliminam-se as impurezas slidas em suspenso atravs do arraste por flculos de hidrxido de alumnio, produzidos na reao representada por Al2(SO4)3 + 3 Ca(OH)2 2 Al(OH)3 + 3 CaSO4 Para tratar 1,0 106 m3 de gua foram adicionadas 17 toneladas de Al2(SO4)3. Qual a massa de Ca(OH)2 necessria para reagir completamente com esse sal? Dado: massas molares: Al2(SO4)3 = 342 g/mol; Ca(OH)2 = 74 g/mol30


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a) 150 quilogramas b) 300 quilogramas c) 1,0 tonelada d) 30 toneladas e) 11 toneladas

7. (Fuvest 1992) Duas das reaes que ocorrem na produo do ferro so representadas por: 2 C(s) + O2(g) 2 CO(g) Fe2O3(s) + 3 CO(g) 2 Fe(s) + 3 CO2(g) O monxido de carbono formado na primeira reao consumido na segunda reao. Considerando apenas essas duas etapas do processo, calcule a massa aproximada, em quilograma, de carvo consumido na produo de 1,0 t de ferro. Dado: massa atmica: Fe = 56; C = 12; O = 16

8. A combusto completa do propano (C3H8), um dos principais componentes do gs de cozinha, produz CO2 e gua. a) Escreva a equao balanceada dessa reao.

b) Qual a quantidade de gua, em mol, formada pela combusto de 4 mol de propano? Essa quantidade de gua corresponde a que valor de massa?

c) Sabendo que a massa molar do CO2 44 g/mol, qual a massa de CO2 formada quando so utilizadas 12,0 1023 partculas de propano?31


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9. Conhecendo a reao de produo do ferro, qual seria a massa de ferro obtida quando 100 kg de xido de ferro III so adicionados no alto-forno para interagir com os outros reagentes existentes nas quantidades necessrias?

10. No experimento realizado entre soluo de hidrxido de sdio e alumnio, inclua o valor da energia na representao da transformao qumica ocorrida.

CANTO, Eduardo Leite. Minrios, minerais, metais: de onde vm, para onde vo? So Paulo: Moderna, 1997. ESPERIDIO, Yvone Mussa; NBREGA, Olimpio. Os metais e o homem. So Paulo: tica, 2002. Ambos so livros paradidticos com informaes sobre a obteno e o uso de diversos metais, podendo ser fonte de pesquisas para os seminrios. PROCOBRE. Disponvel em: . Acesso em: 12 ago. 2009. Traz diversas informaes sobre o cobre, sua produo, notcias etc. DEPARTAMENTO Nacional de Produo Mineral. Disponvel em: . Acesso em: 12 ago. 2009. CETEM. Centro de Tecnologia Mineral. Disponvel em: . Acesso em: 12 ago. 2009. Os dois sites apresentam dados de produo nacional de diversos metais e explorao dos minrios. PNEUMOCONIOSES. Disponvel em: . Acesso em: 12 ago. 2009. Traz informaes sobre diversas doenas pulmonares, algumas provocadas pelo processo de minerao.32


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2009 volume 4 cadernodoaluno quimica ensinomedio 1aserie caderno do aluno

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