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INTRODUÇÃO

Olá, querido estudante,Neste fascículo, vamos dar ênfase ao estudo da mecânica

e suas relações com o funcionamento do universo. Em um primeiro momento, observando a lista de conteúdos propostos pelo Exame Nacional do Ensino Médio (Enem), pode-se pensar que abordaremos apenas o tocante à gravitação; contudo, Isaac Newton propôs que as leis da mecânica que regem todo o universo são as mesmas observadas aqui na superfície da Terra. Esperamos que, durante nosso “passeio” por esse mundo do conhecimento, você seja capaz de compreender o signifi cado das leis de Newton e suas relações com o funcionamento do universo.

A Matriz do Enem sugere que é preciso “compreender as ciências naturais e as tecnologias a elas associadas como construções humanas, percebendo seus papéis nos processos de produção e no desenvolvimento econômico e social da humanidade”. Nesse sentido, vamos refl etir acerca de como o conhecimento científi co foi construído no contexto da mecânica e do funcionamento do universo.

OBJETO DO CONHECIMENTO

A Mecânica e o Funcionamento do Universo

Aristóteles e a mecânica

O auge da fi losofi a grega ocorreu com Aristóteles,

nascido em 384 a.C. Estudou durante 20 anos com Platão,

sendo o primeiro fi lósofo a apresentar um sistema compreensível

do mundo. Aristóteles buscou, a partir de poucas suposições,

explicar racionalmente todos os fenômenos físicos conhecidos

até então. Para ele, toda a matéria era constituída de

combinações dos quatro elementos propostos por Empédocles:

terra, água, ar e fogo.

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

10Fascículo

ENEM EM FASCÍCULOS - 2012

“Para ele cada um dos elementos era, por sua vez, constituído de forma e matéria. Como a matéria é capaz de assumir várias formas, os elementos podem se transformar uns nos outros. As formas instrumentais para produzir os elementos eram aquelas associadas com as quatro quantidades primárias: quente, frio, úmido e seco. Temos as combinações: frio e seco = terra; frio e úmido = água; quente e úmido = ar; quente e seco = fogo. O céu, por sua vez, era composto de um único elemento: o éter, um elemento imutável [...].”

PIRES, Antonio S. T. Evolução das ideias da física. São Paulo: Livraria da Física, 2008.

Para nós, o mais importante é notar como Aristóteles explicava o movimento. Por outro lado, esse fi lósofo concebia dois “mundos” separados, regidos por diferentes leis.

“Ele considerava o cosmos dividido em duas regiões qualitativamente diferentes, governadas por leis diferentes. Para ele o Universo era uma grande esfera, dividida em uma região superior e uma região inferior. A região inferior, chamada de terrestre, ou sublunar, ia até a Lua. Essa região era caracterizada por nascimento, morte e mudanças de todos os tipos. Além da Lua estava a região celeste. A física celeste e a física terrestre eram ambas parte da fi losofi a natural, mas eram regidas por leis diferentes. A região terrestre, por sua vez, era constituída de quatro esferas concêntricas, cada uma associada a um dos elementos (terra, água, ar e fogo). A terra, o mais pesado dos elementos, estava no centro, a água sobre a terra, o ar em volta da água e fi nalmente o fogo. O equilíbrio fi nal no universo aristotélico, caso os elementos não se misturassem, seria uma Terra esférica circundada por camadas esféricas concêntricas de água, ar e fogo. Este seria, no entanto, um universo estático, onde não haveria movimento. As locomoções típicas dos elementos (por exemplo, o fogo ou a terra) mostram não somente que lugar é algo, mas que exerce também uma infl uência. Cada objeto se move para seu próprio lugar, se não é impedido de assim o fazer.

Como cada elemento tinha um lugar natural, Aristóteles associou a cada um deles as noções de pesado e leve, relacionadas, por sua vez, com as direções de ‘para cima’ e ‘para baixo’. A natureza de tais elementos exigia, assim, que eles se movessem em linhas retas: a terra para baixo, o fogo para cima. A terra é pesada, o fogo, leve, os outros elementos são intermediários. Um objeto composto é pesado ou leve dependendo da proporção dos diferentes elementos que o constituem. O movimento natural desse corpo será o movimento natural do elemento dominante.”

PIRES, Antonio S. T. Evolução das ideias da física. São Paulo: Livraria da Física, 2008.

Neste penúltimo fascículo de Ciências da Natureza e suas Tecnologias, trataremos de três objetos do conhecimento

abordados signifi cativamente no Exame Nacional do Ensino Médio – Enem. Vamos estudar a Mecânica e o Movimento dos

Corpos Celestes, sob a perspectiva de grandes cientistas da humanidade, como Aristóteles, Ptolomeu, Copérnico, Galileu e

Newton, e compreender, de forma objetiva, como a Cinética das Transformações está presente em nosso cotidiano. Finalmente,

abordaremos a Biotecnologia, explorando temas como a utilização de células-tronco embrionárias, os organismos transgênicos

e o Projeto Genoma Humano.

Bom estudo para você!

CARO ALUNO

Enem em fascículos 2012

2 Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Para Aristóteles, todo elemento tinha um lugar natural, de forma que a terra deve fi car naturalmente abaixo da água, que deve fi car abaixo do ar, que deve fi car abaixo do fogo. Assim, os objetos se movimentam naturalmente, buscando o seu devido lugar. Por exemplo, se tentar posicionar um objeto do elemento terra, uma pedra, sobre o elemento ar, ele tenderá a cair, buscando seu lugar natural. Já a presença de uma bolha de ar no interior de um líquido, segundo Aristóteles, teria sua ascensão explicada pelo fato de o ar buscar seu lugar natural acima do elemento água.

Assim, a gravidade de Aristóteles era descrita a partir da “busca” pelo lugar natural dos elementos.

Por outro lado, o movimento era chamado “violento” quando ocorria no sentido contrário ao natural. Por exemplo, quando arremessamos uma pedra para cima. Em relação ao “movimento violento”, para Aristóteles, tudo que está em movimento deve ser movido por alguma outra coisa, porque, caso o próprio objeto não tenha em si a causa do movimento, deve ser movido por algo que não seja ele mesmo.

Fazendo uma analogia com o que conhecemos hoje, um corpo só se moveria se sobre ele atuasse uma força que superasse a resistência do meio ao movimento. Sem a existência de uma força, para Aristóteles, não haveria movimento, ou ele cessaria devido à resistência (que não era entendida como força).

Note-se, fi nalmente, que esse fi lósofo se preocupou mais com uma descrição qualitativa dos movimentos do que com relações matemáticas os envolvendo. Tal preocupação foi mostrada com maior ênfase nos estudos de Galileu Galilei.

É importante deixar claro que o modelo aristotélico de explicação dos fenômenos naturais é um modelo superado, uma vez que não explica corretamente tudo o que podemos observar hoje.

Ptolomeu e o movimento dos corpos celestes

Ptolomeu, em sua obra Almagesto (O Grande) foi reintroduzida na Europa no século XII. O objetivo principal nessa obra foi a descrição dos movimentos planetários, tendo como referência um observador na superfície terrestre. Uma vez que a Terra foi utilizada como referencial, nosso planeta estaria em repouso nessas observações. Por outro lado, afi rmou que a Astronomia deveria renunciar todas as tentativas de explicar a realidade física, devido ao fato de os corpos celestes terem natureza divina, obedecendo a leis diferentes das encontradas na Terra.

Por motivo de a Terra não estar em repouso e de possuir aceleração, as observações de Ptolomeu traziam fatos curiosos, como um planeta executar um movimento em torno de um ponto imaginário e este ponto executar um movimento em torno da Terra.

ESFERA DAS ESTRELAS

EPICICLO DEJÚPITER

JÚPITER

DEFERENTEDE MARTE

SOL

MARTE

SATURNO

VÊNUS

MERCÚRIO

LUATERRA

EPICE

SFERAERESS AS A DAA RE ASELAESTT

Disponível em: <http://www.oba.org.br

Copérnico e o movimento dos corpos celestes

Nicolau Copérnico nasceu em 1473, em Torum, na

Prússia Oriental (Polônia). Segundo alguns historiadores da

ciência, Copérnico apenas encontrou uma maneira superior de

explicar os fenômenos já conhecidos, indicando que o sistema

fi caria mais simples se o Sol estivesse no centro.

Disponível em: <http://1.bp.blogspot.com

Tycho Brahe, Kepler e o movimento dos corpos celestes

Tycho Brahe nasceu em 1546. Aos 13 anos, foi enviado à Universidade de Copenhagen a fi m de se preparar para a carreira de estadista. Em 1563, decidiu devotar sua vida à observação dos astros e à correção das tabelas de Copérnico e de Ptolomeu. O rei Frederico II, da Dinamarca, ofereceu a Tycho a ilha de Huen e todo o suporte fi nanceiro que proporcionou a construção de um grande observatório, com equipamentos sufi cientes, para que fossem feitas observações astronômicas. Para Brahe, o universo era geocêntrico:


3Ciências da Natureza e suas Tecnologias

SATURNO

JÚPITER

MARTE

VÊNUS

TERRA

LUA

VÊNUS

Disponível em: <http://www.oba.org.br

Contudo, foi a partir das observações de Tycho que Kepler pôde elaborar suas leis, que levaram Newton à Lei da Gravitação Universal. Houve, para isso, uma mudança de referencial, colocando o Sol no centro do sistema, em conformidade com o modelo de Copérnico.

Kepler nasceu em 1571. Filho de pai mercenário e de mãe acusada de bruxaria, foi bebê prematuro e criança doente, com miopia, visão múltipla, problemas estomacais e furúnculos. Porém, sua inteligência superior foi reconhecida desde a infância.

A partir das observações de Tycho, Kepler chegou a três conclusões:

1ª Os planetas descrevem órbitas elípticas em torno do Sol, que ocupa um dos focos dessa elipse.

PLANETA

SOL

2ª O raio vetor que liga o Sol ao planeta varre áreas iguais para

intervalos de tempos iguais.

JAN 31

JAN 1

SOL

RAIOVETOR

MAIO 1

MAIO 31

3ª O quadrado do período de translação de cada planeta é proporcional ao cubo do raio médio da órbita descrita em torno do Sol.

Galileu e a mecânicaGalileu Galilei nasceu em 1564, foi para o mosteiro aos

12 anos e, aos 17, foi à universidade estudar Medicina, tendo abandonado o curso antes de obter o grau de doutor, por falta de dinheiro. Contudo, ao contrário do que esperava seu pai, Galileu dedicou-se aos estudos matemáticos das observações dos fenômenos físicos.

A busca fundamental de Galileu, em seus estudos, foi explicar como os fenômenos ocorrem, descrevendo-os quantitativamente, investigando relações matemáticas entre as medidas observadas.

Um dos primeiros passos dados por ele foi afastar-se da ideia do lugar natural de Aristóteles, uma vez que observou um barco, de elementos pesados, cujo lugar natural seria o centro da Terra, fl utuando sobre a água, que é um elemento mais leve.

Galileu foi o responsável pelo estudo matemático das quedas dos corpos com aceleração constante, nas proximidades da superfície terrestre, independentemente do peso deles. Além disso, indicou que a constituição do mundo celeste não é diferente do mundo terrestre, após suas observações através do telescópio.

Por defender o sistema heliocêntrico de Copérnico, foi condenado pela Inquisição, sendo obrigado a abjurar publicamente suas teorias, inclusive a de que a Terra se move.

Portanto, hoje se sabe que todos os corpos caem com

a mesma aceleração, independentemente do peso, em um

determinado lugar da superfície terrestre, graças a Galileu.

Newton e a mecânica

Isaac Newton nasceu em 1643, fi lho de fazendeiro, falecido antes do seu nascimento. Foi criado pela avó, devido ao segundo casamento de sua mãe, cujo novo marido se recusou a criá-lo.



Newton acreditava que o objetivo da ciência era entender como a Natureza funciona e não como ela é. Segundo Alexandre Koyré, a grandeza singular da mente e do trabalho newtoniano consistiu na combinação de um supremo talento experimental com um supremo talento matemático.

Através dos estudos de Newton, embasados nas observações de Galileu Galilei, foi possível defi nir o que ainda hoje é um modelo efi caz de ciência física: a Mecânica Clássica. Os princípios fundamentais da dinâmica, ou as “leis de Newton”, ainda são o modelo básico utilizado quando as velocidades envolvidas são bem inferiores à da luz (300 000 km/s).

Os conceitos básicos para compreender esses princípios são: força, massa e aceleração.

A mecânica de Newton define força como sendo o agente físico capaz de produzir aceleração em um sistema, a qual representa a rapidez com que o corpo modifi ca sua velocidade (em módulo, em direção e em sentido). Portanto, para acelerar um corpo, é necessário que sobre ele atue uma força.

O Princípio da Inércia, ou a Primeira Lei de Newton, infere que “todo corpo continua em seu estado de repouso, ou de movimento uniforme em linha reta, a menos que seja compelido a mudar esse estado por forças aplicadas sobre ele”.

Sendo assim, um corpo livre da ação de forças não apresentaria aceleração (mudança de velocidade); se estiver com velocidade nula (em repouso), permanecerá assim; se estiver com velocidade não nula (em movimento), permanecerá com a mesma velocidade em módulo, direção e sentido.

Note-se aqui a principal diferença entre a Teoria de Aristóteles e a Teoria de Newton. Para Aristóteles, o movimento existe devido à aplicação de uma força; para Newton, a alteração no movimento (aceleração) é a consequência da aplicação da força: ausência de força não signifi ca ausência de movimento.

O Princípio Fundamental da Dinâmica, ou a Segunda Lei de Newton, infere que “a mudança do movimento é proporcional à força motriz impressa e ocorre na direção da linha reta em que essa força é impressa”. Matematicamente, escrevemos:

F m a ou aF

mR

R��

��= ⋅ =

onde FR

��representa a resultante das forças que atuam no corpo

em estudo, m representa a massa desse corpo, e a�

, a aceleração adquirida por ele.

Dessa forma, o valor da aceleração adquirida pelo corpo será tão maior quanto mais intensa a resultante das forças atuantes sobre ele e tão menor quanto maior o valor da massa desse corpo. Por isso, é difícil acelerar corpos com muita massa. Por exemplo, quanto maior a massa de um carro, mais difícil será para o motor acelerá-lo e para os freios pará-lo. Então, é bom ser mais cauteloso ao dirigir o veículo muito carregado (de pessoas e de bagagem).

O Princípio da Ação-Reação, ou a Terceira Lei de Newton, infere que “para cada ação, existe sempre uma reação igual e contrária, ou seja, as ações recíprocas de dois corpos, um sobre o outro, são sempre iguais e dirigidas para partes contrárias”. Por conta dessa constatação, hoje, é comum utilizar o termo interação para se referir à força, porque essa palavra traz o significado “ação entre” dois corpos. Nesse sentido, é importante recordar que ação e reação sempre atuam em corpos diferentes.

Newton e o movimento dos corpos celestes

Ao observar os movimentos curvilíneos dos planetas em torno do Sol, Newton concluiu que isso ocorria devido à ação de alguma força, uma vez que, livre da ação de forças, os corpos ou permanecem em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme.

Com essa observação e os resultados matemáticos das leis de Kepler, Newton pôde encontrar uma explicação para a causa dessa curvatura dos movimentos:

Massa atrai massa com uma força de intensidade

proporcional ao produto dessas massas e inversamente

proporcional ao quadrado da distância entre elas.

No século XVIII, Laplace escreveu a equação da forma como a conhecemos:

FGMm

d=

2

onde F representa o valor da intensidade da força gravitacional, M e m representam as massas que se atraem, e d, a distância entre os centros dessas massas. G representa a constante de proporcionalidade, cujo valor foi calculado em 1798 por Henry Cavendish, usando uma balança de torção.

Portanto, hoje, graças aos estudos de Newton, dizemos que os corpos caem com movimento acelerado, porque há uma força que os atrai: a força gravitacional. Desprezando os efeitos dos referenciais não inerciais, podemos chamar essa força de “força-peso”.

Então, quando se faz referência à palavra peso em física, trata-se de uma força, tendo módulo, direção e sentido, sendo medida, no sistema internacional, em “newtons”.

QUESTÃO COMENTADACompreendendo a Habilidade– Confrontar interpretações científi cas com interpretações baseadas no

senso comum, ao longo do tempo ou em diferentes culturas.

C-1H-3

• A respeito do conceito da inércia, assinale a frase correta.a) Um ponto material tende a manter sua aceleração por

inércia.b) Uma partícula pode ter movimento circular e uniforme,

por inércia.c) O único estado cinemático que pode ser mantido por

inércia é o repouso.d) Não pode existir movimento perpétuo, sem a presença

de uma força.e) A velocidade vetorial de uma partícula tende a se manter

por inércia; a força é usada para alterar a velocidade e não para mantê-la.



Comentário

De acordo com o Princípio da inércia de Isaac Newton, o vetor velocidade de uma partícula, num referencial inercial, permanece constante, a menos que essa partícula venha a interagir com sua vizinhança de forma que haja uma força resultante.

Sendo assim, no contexto newtoniano, a resultante das forças que atuam sobre uma partícula é responsável pela variação do vetor velocidade, haja vista que na ausência dessa resultante o vetor permaneça inalterado: ou em repouso ou em movimento retilíneo uniforme (MRU). Portanto, a resposta correta é o item e.

Contudo, as pessoas que marcam como correto o item d não chegam a ter um pensamento absurdo, uma vez que, para Aristóteles, não poderia haver movimento perpétuo sem a presença de uma força. Hoje se sabe que essa “força” presente no pensamento de Aristóteles deveria atuar para compensar as forças de atrito (com o ar ou entre as superfícies irregulares, por exemplo), ou seja, essa “força” não seria a resultante.

Resposta correta: e

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO

Compreendendo a Habilidade– Relacionar informações para compreender manuais de instalação ou

utilização de aparelhos, ou sistemas tecnológicos de uso comum.C-2

H-6

01. (Unesp) As estatísticas indicam que o uso do cinto de segurança deve ser obrigatório para prevenir lesões mais graves em motoristas e passageiros no caso de acidentes. Fisicamente, a função do cinto está relacionada com a:a) Primeira Lei de Newton.b) Lei de Snell.c) Lei de Ampère.d) Lei de Ohm.e) Primeira Lei de Kepler.

Compreendendo a Habilidade– Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de

linguagem e representação usadas nas ciências físicas, químicas ou biológicas, como texto discursivo, gráfi cos, tabelas, relações matemáticas ou linguagem simbólica.

C-5H-17

02. (Enem) O texto foi extraído da peça Tróilo e Créssida de William Shakespeare, escrita, provavelmente, em 1601.

“Os próprios céus, os planetas, e este centroreconhecem graus, prioridade, classe,

constância, marcha, distância, estação, forma,função e regularidade, sempre iguais;

eis porque o glorioso astro Solestá em nobre eminência entronizado

e centralizado no meio dos outros,e o seu olhar benfazejo corrige

os maus aspectos dos planetas malfazejos,e, qual rei que comanda, ordena

sem entraves aos bons e aos maus.”(personagem Ulysses, Ato I, cena III)

SHAKESPEARE, W. Tróilo e Créssida: Porto: Lello & Irmão, 1948.

A descrição feita pelo dramaturgo renascentista inglês se aproxima da Teoria:a) geocêntrica do grego Claudius Ptolomeu.b) da refl exão da luz do árabe Alhazen. c) heliocêntrica do polonês Nicolau Copérnico.d) da rotação terrestre do italiano Galileu Galilei. e) da gravitação universal do inglês Isaac Newton.

DE OLHO NO ENEM

O Enem tem como um de seus objetivos avaliar se o estudante aprendeu sobre o processo de construção do conhecimento científi co, vendo a ciência não como a detentora de uma verdade permanente, mas como um processo social de contínua construção de conhecimentos que permitam ao homem interagir, em grau crescente de complexidade, com a natureza que o circunda. Um dos mais citados autores sobre o desenvolvimento do pensamento científi co é Thomas Kuhn. Para esse pensador, a ciência busca um modelo – paradigma – que explique o funcionamento da natureza. Esse modelo é submetido a vários testes, através da experimentação, da observação. Um bom modelo é capaz de resistir, permanecendo como “verdade científi ca”. Contudo, muitas vezes, novas observações não são capazes de ser explicadas por um determinado paradigma. Quando isso ocorre, torna-se necessária “uma revolução científi ca”, para que se estabeleça um novo paradigma, numa nova tentativa de representação do universo natural.

Após a mecânica newtoniana, já se estabeleceram novos paradigmas, tais como o da Teoria da Relatividade (de Einstein) e o da Teoria Quântica. Porém, esses novos modelos não invalidaram completamente a mecânica newtoniana, que continua apropriada para corpos “grandes” e “lentos” (se comparados ao átomo e à luz, respectivamente).

INTRODUÇÃO

Olá, caro vestibulando,Estamos nos encontrando mais uma vez para discutirmos

assuntos relacionados ao seu exame de acesso às principais universidades do país. Hoje, será abordada a cinética das transformações. Procuramos mostrar a relação entre o estudo teórico da cinética química e suas velocidades de reações com a nossa vida cotidiana.

Muitas vezes você já se deparou com um objeto enferrujado e se perguntou: por que ele se corroeu tão rápido? Realmente, se conhecêssemos os fundamentos que regem essa reação de oxidação do metal, poderíamos tentar retardá-la para que o objeto tivesse uma vida útil maior.

Da mesma forma, gostaríamos de que outras reações fossem mais rápidas, como as reações que promovem a formação de petróleo a partir de material orgânico, ou as reações que controlam o crescimento e amadurecimento de uma planta.

Para entendermos como a cinética química infl uencia nosso dia a dia, precisamos inicialmente de um breve resumo teórico.




Cinética das Transformações

Resumo teórico

Noções de velocidade de reação

Vamos começar pelo conceito de velocidade média de

reação (em relação a um componente). Para isso, seja a reação

genérica: pP + qQ → mM + nN, onde as letras maiúsculas

significam os componentes (reagentes ou produtos) e as

minúsculas representam os coefi cientes.

Então, a velocidade média será:

• (Em relação a P): νPP

t= − ∆

∆[ ]

Podemos realizar raciocínio semelhante em relação aos

outros componentes. Veja:

• (Em relação a Q): νQQ

t= − ∆

∆[ ]

• (Em relação a M): νMM

t= + ∆

∆[ ]

• (Em relação a N): νNN

t= + ∆

∆[ ]

Esses valores de velocidade média acima não necessariamente coincidem, devido à proporção entre os coefi cientes.

Como ocorrem as reações químicas?

Vejamos a reação H2(g)

+ I2(g)

→ 2HI(g)

, ocorrendo em altas

temperaturas (em torno de 500 °C). A Teoria das colisões nos

mostra que só haverá reação quando as partículas reagentes

(moléculas, íons etc.) se chocarem. Mas não é qualquer colisão

que gera reação química. Para uma colisão ser efetiva ou efi caz

(conseguir realmente formar produtos), devemos ter:

• Geometria favorável: orientação espacial apropriada.

• Energia sufi ciente: choques com pouca energia não geram

reações químicas.

Outro fator que também deve infl uenciar na ocorrência e

na velocidade de uma reação é a frequência de colisões: quanto

maior o número de colisões na unidade de tempo, maior a

velocidade das reações.

Um aprimoramento da Teoria das colisões é a Teoria do complexo ativado. Ela estabelece que os reagentes

colidem e, antes de formarem os produtos, passam por um

ponto de energia máxima e estabilidade mínima, em que

as ligações químicas das moléculas reagentes ainda não se

romperam por completo e as dos produtos ainda não se

formaram completamente. Essa região de transição é chamada

de complexo ativado ou estado de transição. A energia

necessária para que os reagentes consigam superar o complexo

ativado é a energia de ativação. Grafi camente, para a reação

H2(g)

+ I2(g)

→ 2HI(g)

, temos:

complexo ativado

Caminho da reação

2 HI

∆H = –6 kcal/mol

Entalpia (kcal)

Energia de ativaçãoEat = 40 kcal/mol

H2 + I

2Hreagentes

Hprodutos

Observe que, normalmente, reações mais rápidas são as de menores valores em suas energias de ativação.

Catalisador é uma espécie utilizada para proporcionar que reações ocorram em maiores velocidades. A função de um catalisador é criar um novo caminho reacional de mais baixa energia de ativação, sem ser consumido durante o processo e sem alterar o valor de ∆H da reação.

Lei de velocidade

Sabe-se que, para haver reação química, é necessário que ocorra a colisão entre as partículas reagentes, ou seja, a velocidade de uma reação depende da frequência de colisões entre as moléculas. Quanto maior a frequência de choques, maior a probabilidade de uma colisão ser efetiva. Esse efeito nos mostra que a velocidade depende da concentração das espécies reagentes. Pensando dessa forma, ainda no século passado, dois cientistas noruegueses, Guldberg e Waage, enunciaram a lei da ação das massas, que procura explicar o comportamento da velocidade de reações menos complexas em função da concentração dos reagentes a cada instante. Eles propuseram que, para cada temperatura dada, a velocidade de uma reação deveria ser proporcional ao produto das concentrações dos reagentes, estando cada um elevado a um expoente determinado a partir de dados experimentais.

Matematicamente, a exposição acima fi ca mais clara.

Observe a reação genérica:

aA + bB → produtos



Nessa situação, a lei de velocidade poderia ser escrita como:

v = k ⋅ [A]α⋅ [B]β

onde:• k ⇒ constante de velocidade que só depende da temperatura.• α e β ⇒ expoentes determinados experimentalmente.

Os expoentes α e β serão denominados de ordens de reação em relação a cada reagente, e a soma dos expoentes será chamada ordem global de reação. Assim, teremos reações de 1ª ordem (quando o expoente for igual a 1), de 2ª ordem (quando o expoente for igual a 2), de ordem zero etc. Resumindo, usando o mesmo exemplo anterior, temos:• α ⇒ ordem de reação em relação ao reagente A.• β ⇒ ordem de reação em relação ao reagente B.• (α + β) ⇒ ordem global de reação.

Fatores que infl uenciam na velocidade

Vários fatores podem exercer infl uência na velocidade das reações. Alguns, no entanto, são mais importantes, pois atuam em quase todos os tipos de reações. Esses serão

analisados com maior riqueza de detalhes.

• Infl uência da concentração dos reagentes

O aumento na concentração dos reagentes em reações

que ocorram em solução líquida ou gasosa gera o aumento

na possibilidade de colisões entre as partículas reagentes,

aumentando, portanto, a frequência de colisões. Assim, a

velocidade dessas reações também será aumentada.

Na verdade, é uma conclusão natural. Um pedaço de

ferro metálico será consumido mais rapidamente se colocado

em um ácido clorídrico 5M que se colocado no mesmo ácido

em concentração 1M.

• Infl uência da temperatura

O aumento na temperatura de ocorrência de uma

reação química aumenta a energia do sistema e provoca um

aumento na frequência de colisões. Esse fato já seria sufi ciente

para explicar por que o aumento da temperatura aumenta a

velocidade de uma reação química. No entanto, uma explicação

melhor pode ser colocada pela análise das curvas de distribuição

de Maxwell-Boltzmann, cujo perfi l é mostrado a seguir:

T1

T2

Eat

Eat Energia

Núm

ero d

e par

tícu

las

T1 < T

2

Primeiramente, perceba que a temperatura maior não é a

que sugere uma curva mais alta, e, sim, a que sugere uma curva

mais extensa, que cobre maior região ao longo do eixo x. Logo,

T2 > T

1. Uma maior temperatura implica em maior agitação

de partículas e, portanto, maior energia cinética. Uma maior

energia cinética, por sua vez, implica em maior número de

partículas com energia superior à energia de ativação, gerando

mais colisões efetivas e, finalmente, possibilitando maior

velocidade de reação.

• Infl uência da pressão (para reagentes em fase gasosa)

O aumento da pressão, quando se trata de reagentes em fase gasosa, tem comportamento semelhante ao do aumento da concentração. Aumentar a pressão de um gás signifi ca submetê-lo a um menor volume, e, portanto, com maior possibilidade de colisões entre as partículas reagentes. Isso gera um aumento na frequência de colisões, sem alterar a energia envolvida nelas. Mesmo assim, há um consequente aumento na velocidade das reações.

• Infl uência da superfície de contato (para reagentes em fase sólida)

O aumento da área superfi cial de um sólido aumenta

o número de partículas em condições de sofrerem colisões,

possibilitando maior chance de ocorrência de colisões efetivas.

Assim, teremos maior frequência de colisões ao se aumentar a

superfície de contato de um sólido. Mais uma vez, tem-se uma

conclusão bem cotidiana: um comprimido efervescente reage

mais rapidamente quando pulverizado (em pó, com maior área

superfi cial) do que inteiro.

• Infl uência do catalisador

A presença de catalisadores aumenta a velocidade das

reações, pois o catalisador é uma espécie química que cria um

novo caminho reacional de mais baixa energia de ativação e,

consequentemente, de maior velocidade nas mesmas condições

operacionais.

Veja o gráfi co de uma reação exotérmica, que ocorre em

uma única etapa, mostrando a infl uência do catalisador:

curva sem catalisador

curva com catalisador

reagentes

Eat com catalisador

Eat sem catalisador

H (entalpia)

Caminho da reação

produtos

∆H < 0



QUESTÃO COMENTADACompreendendo a Habilidade– Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de


C-5H-17

• Os comprimidos de zinco são indicados para pessoas que apresentam deficiências no crescimento. Quando ingeridos, reagem com o ácido clorídrico (HC�) do suco gástrico produzindo um sal solúvel em água , que dissocia ionicamente liberando íons Zn2+. Considerando que apenas a superfície de contato desse metal afeta a sua velocidade de dissolução em ácido clorídrico, por qual fator fica multiplicada essa velocidade se, ao invés de ingeri-lo na forma de um cubo de 1 cm de aresta, ele for dividido em 1 000 pequenos cubos de 1 mm de aresta?a) 10b) 100c) 1 000d) 10 000e) 100 000

Comentário

Área do cubo maior = 1 cm2

Área de cada cubo menor = 1 mm2 = 10–2 cm2

Área total dos cubos menores = 103 × 10–2 cm2 = 10 cm2

Dessa forma, como a área aumentou 10 vezes, a velocidade também aumentará 10 vezes.

Resposta correta: a


Compreendendo a Habilidade– Utilizar códigos e nomenclatura da química para caracterizar

materiais, substâncias ou transformações químicas.C-7 H-24

03. Algumas reações químicas assumem situações interessantes

dependendo das condições que são submetidas. Veja o caso

do aquecimento do açúcar: ao se aquecer um pouco de

açúcar em uma colher, verifi ca-se que o mesmo sofre uma

polimerização e assume o aspecto caramelizado. Contudo,

se for colocado um pouco de cinzas de cigarro junto do

açúcar, o aquecimento provoca a carbonização do açúcar

e não sua caramelização. Nota-se também que as cinzas

de cigarro não são consumidas ao fi nal da carbonização

observada. Ambos os processos ocorrem espontaneamente

nas condições mencionadas. Assinale a alternativa que

explica o comportamento do açúcar ao ser aquecido sem

a presença e com a presença de cinzas de cigarro.

a) As cinzas de cigarro atuam como um catalisador para

a reação de carbonização e aceleram a sua velocidade

tornando a reação perceptível na prática.

b) As cinzas de cigarro reduzem a velocidade da reação

de caramelização, atuando como inibidores para essa

reação.

c) O aquecimento de açúcar com a presença de cinzas de

cigarro provoca uma reação em que as cinzas atuam

como reagentes do processo em análise.

d) O aquecimento de açúcar sem a presença de cinzas de

cigarro mostra que a caramelização, nessas condições,

é mais lenta que a carbonização.

e) A reação de carbonização do açúcar só ocorre com a

presença das cinzas de cigarro.


materiais, substâncias ou transformações químicas.C-7 H-24

04. Uma brincadeira comum e perigosa, que ocorre em época

junina, principalmente no interior do Brasil, consiste em

atear fogo a uma palha de aço amarrada na extremidade de

um cabo de madeira, e girá-lo rapidamente. Com a queima

do metal da palha de aço, a liberação de faíscas causa um

efeito muito bonito à noite. Contudo, se na extremidade do

cabo de madeira há uma chapa de aço, ao invés da palha

de aço, não se observa o efeito esperado. Considerando

que a palha de aço e a chapa de aço são feitas do mesmo

material, assinale a alternativa que traz uma explicação

para esse fato.

a) A maior pressão exercida sobre a chapa de aço explica

o fato de a mesma não sofrer combustão enquanto a

palha de aço queima plenamente.

b) A queima da palha de aço é muito mais rápida que a da

chapa metálica devido à maior superfície de contato na

palha de aço.

c) A chapa de aço apresenta maior facilidade em sofrer

combustão devido à maior massa presente no material.

d) A velocidade da reação de combustão é maior na palha

de aço que na chapa metálica por causa da maior

concentração de reagentes na palha de aço.

e) A reação de combustão da chapa metálica é mais lenta

devido à presença de oxigênio como catalisador.



DE OLHO NO ENEM

CONVERSORES CATALÍTICOS

A catálise heterogênea tem papel importante na luta contra a poluição atmosférica. Dois componentes dos gases de descarga dos motores dos automóveis são responsáveis pela névoa fotoquímica – os óxidos de nitrogênio e os hidrocarbonetos de diversos tipos, não queimados. Além disso, os gases de descarga podem apresentar teor considerável de monóxido de carbono. Mesmo com um motor projetado de maneira mais avançada, é impossível, nas condições normais de operação, reduzir as quantidades desses poluentes a níveis aceitáveis. Por isso, é necessário removê-los da descarga antes de os gases serem ventilados na atmosfera. A remoção se faz num conversor catalítico.

O conversor catalítico é parte do sistema de descarga que executa duas funções diferentes: (1) oxida o CO e os hidrocarbonetos não queimados (C

xH

y) a dióxido de carbono

e água; (2) reduz os óxidos de nitrogênio a nitrogênio gasoso:

CO C H CO H O

NO NO Nx y

O,

,

22 2

2 2

→ + →

Essas duas funções operam com catalisadores diferentes, e, por isso, o desenvolvimento de um sistema catalítico efi ciente é problema difícil. Os catalisadores devem ter ampla faixa de temperatura operacional; devem continuar ativos apesar da ação inibidora de diversos aditivos da gasolina presentes no gás da descarga; devem ser robustos para suportar a turbulência do gás e os choques mecânicos da operação continuada durante milhares de quilômetros de movimentação do automóvel.

Os catalisadores que promovem a oxidação do CO e dos hidrocarbonetos são, em geral, óxidos de metais de transição e metais nobres como a platina. Como exemplo se tem uma mistura de dois óxidos metálicos, CuO e Cr

2O

3. Os óxidos

são suportados numa estrutura que proporciona contato íntimo entre o gás da descarga e a superfície do catalisador. São comuns pérolas ou favos porosos de alumina, A�

2O

3,

impregnados com o catalisador. O material opera pela adsorção inicial do oxigênio, que também está no gás de descarga. Esta adsorção enfraquece a ligação O — O do O

2, de modo que

se formam, efetivamente, átomos de oxigênio para a reação com o CO adsorvido e formação do CO

2. Os hidrocarbonetos,

possivelmente, sofrem o mesmo processo; a adsorção enfraquece a ligação C — H e favorece a oxidação.

Os catalisadores mais efi cientes para a redução do NO

a N2 e O

2 são óxidos de metais de transição e metais nobres,

da mesma espécie dos que catalisam a oxidação do CO e dos

hidrocarbonetos. Os catalisadores que são efi cazes numa reação

não o são na outra, pelo menos em geral. Por isso, os conversores

têm que ter pelo menos dois diferentes catalisadores.

Os conversores catalíticos são catalisadores heterogêneos

de efi ciência notável. O gás de descarga fi ca em contato com o

catalisador por apenas 100 a 400 ms. Neste curto intervalo de

tempo, convertem-se 96% dos hidrocarbonetos e do CO a CO2

e H2O. A emissão de óxidos de nitrogênio é reduzida por 76%.

Há custos além dos benefícios associados aos conversores catalíticos. Alguns metais dos conversores são bastante caros. São os conversores que respondem, nos EUA, pelo uso de 35% da platina e de 73% do ródio produzidos. Os dois metais são mais caros do que o ouro. Além disso, os catalisadores são incompatíveis com os agentes antidetonantes, à base de chumbo, adicionados à gasolina para melhoria de desempenho do motor. Aditivos como o chumbo tetraetila, Pb(C

2H

5)4,

envenenam o catalisador, ocupando e bloqueando os sítios ativos. Em parte, em função deste efeito, os motores construídos a partir de 1975 são projetados para operar com gasolina sem aditivo de chumbo.

BROWN, LEMAY, BURSTEN. Química: ciência central. 7. ed.


Biotecnologia

Segundo a Convenção sobre Diversidade Biológica da ONU, podemos defi nir Biotecnologia como se segue:

“Biotecnologia defi ne-se pelo uso de conhecimentos sobre os processos biológicos e sobre as propriedades dos seres vivos, com o fi m de resolver problemas e criar produtos de utilidade.”

Observe que o conhecimento dos processos biológicos é o ponto de partida para o desenvolvimento e a aplicação dessa ferramenta.

CONHECIMENTOS

Ciência e TecnologiaAGENTES BIOLÓGICOS

ASSEGURAR SERVIÇOSPRODUZIR BENS

BIOTECNOLOGIA

Organismos, Células,Organelas, Moléculas

Disponível em: <http://www.google.com.br

O entendimento da defi nição faz-se imprescindível se desejamos explorar todas as potencialidades do assunto. O termo, hoje, está quase inexoravelmente associado a termos como DNA, transgênicos, OGM (organismos geneticamente modifi cados), mutações e terapia gênica.

Todavia, por defi nição, qualquer uso das propriedades dos seres vivos com o fi m de resolver problemas e criar produtos de utilidade, outrossim deverá ser taxado como biotecnologia. Somam-se aos termos supracitados:• uso de bactérias na produção de iogurtes, queijos e

vinagre;• uso de fungos na produção do álcool;• uso de feromônios de insetos para evitar as pragas;• criação de abelhas para a polinização;• uso de sanguessugas em procedimentos médicos;• obtenção de vitaminas a partir de plantas e algas;• uso de minhocas para a produção de húmus;• uso de micro-organismos para a redução de poluentes

(biorremediação);• uso de células-tronco em terapias.



Podemos resumi-la como na fi gura a seguir:

Biologia

Engenharia QuímicaQuímicaIndustrial

BIOTECNOLOGIA

Engenharia

Bioquímica

Bioquímica

Biologia

Molecular

Disponível em: <http://pt.wikipedia.org

No Brasil, o uso da biotecnologia vem se mostrando a cada dia indispensável e atingindo diversos segmentos:

14,1%21,2%

4,2%22,6%

18,3%

16,9%

2,8%

DISTRIBUIÇÃO DAS EMPRESAS DE BIOTECNOLOGIA POR SETOR DE ATUAÇÃO

Agricultura

Bioenergia

Insumos

Meio ambiente

Saúde animal

Saúde humana

Misto

Contudo, apesar das notórias vantagens da utilização da biotecnologia, uma profunda discussão ética faz-se necessária, pois seu uso estendeu-se à genética e à utilização de embriões e possui consequências que devem ser medidas.

Separamos aqui apenas alguns tópicos que permeiam o assunto.

Uso de células-tronco embrionáriasAs células-tronco dos embriões têm a capacidade

de se transformar, num processo também conhecido por diferenciação celular, em outros tecidos do corpo, como ossos, nervos, músculos e sangue. Devido a essa característica, as células-tronco são importantes, principalmente na aplicação terapêutica, sendo potencialmente úteis em terapias de combate a doenças:• cardiovasculares;• neurodegenerativas; • diabetes tipo-1; • acidentes vasculares cerebrais (AVC); • doenças hematológicas;• traumas na medula espinhal;• renais.

Organismos transgênicosTransgênicos são organismos que, mediante técnicas de

engenharia genética, contenham material genético de outros organismos.

A utilização de transgênicos é uma abordagem para a produção de determinados compostos de interesse comercial, medicinal ou agronômico, como, por exemplo, a utilização da bactéria Escherichia coli, que foi modifi cada de modo a produzir insulina humana no fi nal da década de 1970.

No entanto, os casos mais mediáticos são os das plantas transgênicas, que são modifi cadas de modo a serem mais resistentes a pragas e doenças, por exemplo, ou a produzir substâncias que lhes permitam resistir a insetos, nemátodes ou vírus.

Projeto Genoma Humano (PGH)

Tem como objetivo registrar cada um dos genes dos cromossomos, determinar a ordem dos nucleotídios e suas funções. As vantagens desse trabalho estão no fato da identifi cação da cura e da causa de muitas doenças, como a obesidade, o diabetes e a hipertensão.

Existem desvantagens (éticas e morais), pois o uso indevido do Projeto pode fazer com que as pessoas percam sua individualidade, tornem-se vulneráveis e propícias a preconceitos por parte da sociedade.

QUESTÃO COMENTADACompreendendo a Habilidade– Reconhecer mecanismos de transmissão da vida, prevendo ou

explicando a manifestação de características dos seres vivos.– Interpretar experimentos ou técnicas que utilizam seres vivos,

analisando implicações para o ambiente, a saúde, a produção de alimentos, matérias-primas ou produtos industriais.

C-4

C-8

H-13

H-29

Texto

Dopping pode ser compreendido como a utilização de substâncias ou método que possa melhorar o desempenho esportivo e atente contra a ética esportiva em determinado tempo e lugar, com ou sem prejuízo à saúde do esportista. Em uma época em que as ciências do esporte aportam cada vez mais decisivamente elementos para a melhoria do desempenho esportivo dos praticantes de esporte de alto rendimento, em particular, e de atividades físicas, em geral, ganham em importância discussões acerca da utilização de metodologias biomoleculares e substâncias em suas mais amplas aplicações. Quer do ponto de vista sanitário ou ético, o dopping genético tem suscitado debates tão intensos quanto questionáveis do ponto de vista científi co. A questão que se coloca consiste em indagar se o recurso obtido com tecnologias biomoleculares se choca com a ideia de espírito esportivo, essência do Olimpismo, pautado pela busca do equilíbrio entre corpo, mente e espírito.

Adaptado de RAMIREZ, A; RIBEIRO, A. Dopping genético e esporte.

• (UEL/2011) Com base no texto, na Teoria de Habermas e considerando as implicações éticas envolvidas nas disputas entre atletas, assinale a alternativa correta.a) A utilização de terapias genéticas em atletas, por se

assemelhar a uma dotação genética, não intencional, similar à de natureza, pode dispensar pressupostos éticos.

b) Por considerar a utilização de drogas químicas, o uso do dopping genético é eticamente aceitável no esporte, já que implica o aprimoramento genético da espécie.

c) O fato de um atleta ter sido submetido à terapia genética rompe com as condições de simetria entre os competidores, pressuposto ético básico das atividades esportivas.

d) A ideia de igualdade entre os atletas nas competições representa uma fi cção, já que a vitória e a demonstração da real desigualdade entre eles, fator que legitimaria, do ponto de vista ético, o dopping genético.

e) A igualdade dada pela indisponibilidade da natureza é fator ético que proíbe novas possibilidades genéticas, inviabilizando o grau de aperfeiçoamento moral que o ser humano poderia alcançar.



Comentário

A terapia gênica somática é o tipo de terapia gênica

que melhor pode ser aplicado em atletas. Consiste na adição

de genes exógenos em algumas células somáticas com a

fi nalidade de alterar um determinado fenótipo. Esse tratamento

poderá melhorar o desempenho esportivo do atleta e pode ser

considerado um doping.

Resposta correta: c


Compreendendo a Habilidade– Interpretar experimentos ou técnicas que utilizam seres vivos,

analisando implicações para o ambiente, a saúde, a produção de

alimentos, matérias-primas ou produtos industriais.

– Reconhecer benefícios, limitações e aspectos éticos da biotecnologia,

considerando estruturas e processos biológicos envolvidos em

produtos biotecnológicos.

C-8

C-3

H-29

H-11

05. (UFTM/2011) O esquema indica processos celulares que

podem ocorrer em camundongos.

Osteoblasto(célula do osso)

Célula-tronco

XY

Célulamuscular

Adipócito(célula de gordura)

(Scientific American, n.° 39, 2005. Adaptado.)

Considerando os processos celulares X e Y, é possível

afi rmar que:

a) não poderiam levar à regeneração de órgãos no futuro,

tais como o osso ou o músculo.

b) o sucesso do processo X não atenuaria os dilemas éticos

decorrentes do uso de células-tronco embrionárias.

c) salamandras e lagartixas conseguem realizar o processo

X com menos êxito que os mamíferos.

d) os “sinais ambientais” de determinadas substâncias

podem ativar genes que conduziriam a X.

e) não há plausibilidade na afi rmação: é possível que se

descubra que a célula-tronco não é tanto uma entidade,

mas um estado.

Compreendendo a Habilidade– Identifi car etapas em processos de obtenção, transformação,

utilização ou reciclagem de recursos naturais, energéticos ou matérias-primas, considerando processos biológicos, químicos ou físicos neles envolvidos.

– Interpretar experimentos ou técnicas que utilizam seres vivos, analisando implicações para o ambiente, a saúde, a produção de alimentos, matérias-primas ou produtos industriais.

C-3

C-8

H-8

H-29

06. (Unesp/2012) Considere o cartum.

NO RESTAURANTE...

DE ENTRADA

ASINHAS DE

PORCO

EMPANADAS!

E PRA MIM,COXINHAS DE

LAMBARIFLAMBADAS!

De maneira bem-humorada e com certo exagero, a fi gura faz referência aos:a) organismos transgênicos, nos quais genes de uma

espécie são transferidos para outra espécie de modo que esta última expresse características da primeira.

b) organismos geneticamente modificados, nos quais técnicas de engenharia genética permitem que se manipulem genes da própria espécie, fazendo-os expressar características desejáveis.

c) animais híbridos, obtidos a partir do cruzamento entre indivíduos de espécies diferentes, o que permite que características de uma espécie sejam expressas por espécies não aparentadas.

d) animais obtidos por seleção artificial, a partir da variabilidade obtida por acasalamentos direcionados, processo que permite ao homem desenvolver em espécies domésticas características de interesse comercial.

e) animais resultantes de mutação gênica, mecanismo a partir do qual os indivíduos da espécie produzem novas características, em resposta às necessidades impostas pelo ambiente.

DE OLHO NO ENEM

A seguir, transcrevemos as disposições gerais da Lei nº 11.105, de 24 de março de 2005 (Lei de biossegurança).

LEI DE BIOSSEGURANÇALEI Nº 11.105, DE 24 DE MARÇO DE 2005.

Regulamenta os incisos II, IV e V do § 1º do art. 225 da Constituição Federal, estabelece normas de segurança e mecanismos de fi scalização de atividades que envolvam organismos geneticamente modificados – OGM e seus



derivados, cria o Conselho Nacional de Biossegurança – CNBS, reestrutura a Comissão Técnica Nacional de Biossegurança – CTNBio, dispõe sobre a Política Nacional de Biossegurança – PNB, revoga a Lei nº 8.974, de 5 de janeiro de 1995, e a Medida Provisória nº 2.191-9, de 23 de agosto de 2001, e os arts. 5º, 6º, 7º, 8º, 9º, 10 e 16 da Lei nº 10.814, de 15 de dezembro de 2003, e dá outras providências.

O PRESIDENTE DA REPÚBLICA Faço saber que o Congresso Nacional decreta e eu sanciono a seguinte Lei:

CAPÍTULO I

DISPOSIÇÕES PRELIMINARES E GERAIS

Art. 1º Esta Lei estabelece normas de segurança e mecanismos de fi scalização sobre a construção, o cultivo, a produção, a manipulação, o transporte, a transferência, a importação, a exportação, o armazenamento, a pesquisa, a comercialização, o consumo, a liberação no meio ambiente e o descarte de organismos geneticamente modifi cados – OGM e seus derivados, tendo como diretrizes o estímulo ao avanço científi co na área de biossegurança e biotecnologia, a proteção à vida e à saúde humana, animal e vegetal, e a observância do princípio da precaução para a proteção do meio ambiente.§ 1º Para os fi ns desta Lei, considera-se atividade de pesquisa a realizada em laboratório, regime de contenção ou campo, como parte do processo de obtenção de OGM e seus derivados ou de avaliação da biossegurança de OGM e seus derivados, o que engloba, no âmbito experimental, a construção, o cultivo, a manipulação, o transporte, a transferência, a importação, a exportação, o armazenamento, a liberação no meio ambiente e o descarte de OGM e seus derivados. § 2º Para os fi ns desta Lei, considera-se atividade de uso comercial de OGM e seus derivados a que não se enquadra como atividade de pesquisa, e que trata do cultivo, da produção, da manipulação, do transporte, da transferência, da comercialização, da importação, da exportação, do armazenamento, do consumo, da liberação e do descarte de OGM e seus derivados para fi ns comerciais. Art. 2º As atividades e projetos que envolvam OGM e seus derivados, relacionados ao ensino com manipulação de organismos vivos, à pesquisa científi ca, ao desenvolvimento tecnológico e à produção industrial fi cam restritos ao âmbito de entidades de direito público ou privado, que serão responsáveis pela obediência aos preceitos desta Lei e de sua regulamentação, bem como pelas eventuais consequências ou efeitos advindos de seu descumprimento. § 1º Para os fi ns desta Lei, consideram-se atividades e projetos no âmbito de entidade os conduzidos em instalações próprias ou sob a responsabilidade administrativa, técnica ou científi ca da entidade. § 2º As atividades e projetos de que trata este artigo são vedados a pessoas físicas em atuação autônoma e independente, ainda que mantenham vínculo empregatício ou qualquer outro com pessoas jurídicas. § 3º Os interessados em realizar atividade prevista nesta Lei deverão requerer autorização à Comissão Técnica Nacional de Biossegurança – CTNBio, que se manifestará no prazo fi xado em regulamento.

§ 4º As organizações públicas e privadas, nacionais, estrangeiras ou internacionais, fi nanciadoras ou patrocinadoras de atividades ou de projetos referidos no caput deste artigo devem exigir a apresentação de Certifi cado de Qualidade em Biossegurança, emitido pela CTNBio, sob pena de se tornarem corresponsáveis pelos eventuais efeitos decorrentes do descumprimento desta Lei ou de sua regulamentação.Art. 3º Para os efeitos desta Lei, considera-se:I – organismo: toda entidade biológica capaz de reproduzir ou transferir material genético, inclusive vírus e outras classes que venham a ser conhecidas;II – ácido desoxirribonucleico – ADN, ácido ribonucleico – ARN: material genético que contém informações determinantes dos caracteres hereditários transmissíveis à descendência;III – moléculas de ADN/ARN recombinante: as moléculas manipuladas fora das células vivas mediante a modifi cação de segmentos de ADN/ARN natural ou sintético e que possam multiplicar-se em uma célula viva, ou ainda as moléculas de ADN/ARN resultantes dessa multiplicação; consideram-se também os segmentos de ADN/ARN sintéticos equivalentes aos de ADN/ARN natural;IV – engenharia genética: atividade de produção e manipulação de moléculas de ADN/ARN recombinante;V – organismo geneticamente modifi cado – OGM: organismo cujo material genético – ADN/ARN tenha sido modifi cado por qualquer técnica de engenharia genética;VI – derivado de OGM: produto obtido de OGM e que não possua capacidade autônoma de replicação ou que não contenha forma viável de OGM;VII – célula germinal humana: célula-mãe responsável pela formação de gametas presentes nas glândulas sexuais femininas e masculinas e suas descendentes diretas em qualquer grau de ploidia;VIII – clonagem: processo de reprodução assexuada, produzida artifi cialmente, baseada em um único patrimônio genético, com ou sem utilização de técnicas de engenharia genética;IX – clonagem para fi ns reprodutivos: clonagem com a fi nalidade de obtenção de um indivíduo;X – clonagem terapêutica: clonagem com a finalidade de produção de células-tronco embrionárias para utilização terapêutica;XI – células-tronco embrionárias: células de embrião que apresentam a capacidade de se transformar em células de qualquer tecido de um organismo.§ 1º Não se inclui na categoria de OGM o resultante de técnicas que impliquem a introdução direta, num organismo, de material hereditário, desde que não envolvam a utilização de moléculas de ADN/ARN recombinante ou OGM, inclusive fecundação in vitro, conjugação, transdução, transformação, indução poliploide e qualquer outro processo natural. § 2º Não se inclui na categoria de derivado de OGM a substância pura, quimicamente defi nida, obtida por meio de processos biológicos e que não contenha OGM, proteína heteróloga ou ADN recombinante.Art. 4º Esta Lei não se aplica quando a modifi cação genética for obtida por meio das seguintes técnicas, desde que não impliquem a utilização de OGM como receptor ou doador:I – mutagênese; II – formação e utilização de células somáticas de hibridoma animal;



III – fusão celular, inclusive a de protoplasma, de células vegetais, que possa ser produzida mediante métodos tradicionais de cultivo;IV – autoclonagem de organismos não patogênicos que se processe de maneira natural.Art. 5º É permitida, para fi ns de pesquisa e terapia, a utilização de células-tronco embrionárias obtidas de embriões humanos produzidos por fertilização in vitro e não utilizados no respectivo procedimento, atendidas as seguintes condições:I – sejam embriões inviáveis; ouII – sejam embriões congelados há 3 (três) anos ou mais, na data da publicação desta Lei, ou que, já congelados na data da publicação desta Lei, depois de completarem 3 (três) anos, contados a partir da data de congelamento.§ 1º Em qualquer caso, é necessário o consentimento dos genitores.§ 2º Instituições de pesquisa e serviços de saúde que realizem pesquisa ou terapia com células-tronco embrionárias humanas deverão submeter seus projetos à apreciação e aprovação dos respectivos comitês de ética em pesquisa.§ 3º É vedada a comercialização do material biológico a que se refere este artigo e sua prática implica o crime tipifi cado no art. 15 da Lei nº 9.434, de 4 de fevereiro de 1997.Art. 6º Fica proibido:I – implementação de projeto relativo a OGM sem a manutenção de registro de seu acompanhamento individual;II – engenharia genética em organismo vivo ou o manejo in vitro de ADN/ARN natural ou recombinante, realizado em desacordo com as normas previstas nesta Lei;III – engenharia genética em célula germinal humana, zigoto humano e embrião humano;IV – clonagem humana;V – destruição ou descarte no meio ambiente de OGM e seus derivados em desacordo com as normas estabelecidas pela CTNBio, pelos órgãos e entidades de registro e fi scalização, referidos no art. 16 desta Lei, e as constantes desta Lei e de sua regulamentação;VI – liberação no meio ambiente de OGM ou seus derivados, no âmbito de atividades de pesquisa, sem a decisão técnica favorável da CTNBio e, nos casos de liberação comercial, sem o parecer técnico favorável da CTNBio, ou sem o licenciamento do órgão ou entidade ambiental responsável, quando a CTNBio considerar a atividade como potencialmente causadora de degradação ambiental, ou sem a aprovação do Conselho Nacional de Biossegurança – CNBS, quando o processo tenha sido por ele avocado, na forma desta Lei e de sua regulamentação;VII – a utilização, a comercialização, o registro, o patenteamento e o licenciamento de tecnologias genéticas de restrição do uso.Parágrafo único. Para os efeitos desta Lei, entende-se por tecnologias genéticas de restrição do uso qualquer processo de intervenção humana para geração ou multiplicação de plantas geneticamente modifi cadas para produzir estruturas reprodutivas estéreis, bem como qualquer forma de manipulação genética que vise à ativação ou desativação de genes relacionados à fertilidade das plantas por indutores químicos externos.Art. 7º São obrigatórias:I – a investigação de acidentes ocorridos no curso de pesquisas e projetos na área de engenharia genética e o envio de relatório respectivo à autoridade competente no prazo máximo de 5 (cinco) dias a contar da data do evento;

II – a notifi cação imediata à CTNBio e às autoridades da saúde pública, da defesa agropecuária e do meio ambiente sobre acidente que possa provocar a disseminação de OGM e seus derivados;III – a adoção de meios necessários para plenamente informar à CTNBio, às autoridades da saúde pública, do meio ambiente, da defesa agropecuária, à coletividade e aos demais empregados da instituição ou empresa sobre os riscos a que possam estar submetidos, bem como os procedimentos a serem tomados no caso de acidentes com OGM.

Disponível em: <http://www.ctnbio.gov.br

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

Compreendendo a Habilidade– Caracterizar causas ou efeitos dos movimentos de partículas,

substâncias, objetos ou corpos celetes.C-6 H-20

01. (UFRN – adaptada) O turismo chegou ao espaço! No dia 30/04/2001, o primeiro turista espacial da história, o norte-americano Denis Tito, a um custo de 20 milhões de dólares, chegou à Estação Espacial Internacional, que está se movendo ao redor da Terra. Ao mostrar o turista fl utuando dentro da estação, um repórter erroneamente disse: “O turista fl utua devido à ausência de gravidade”.A explicação correta para a fl utuação do turista é:a) a força centrípeta anula a força gravitacional exercida

pela Terra.b) na órbita da estação espacial, a força gravitacional

exercida pela Terra é nula.c) a estação espacial e o turista estão ambos em queda

livre com a mesma aceleração em relação à Terra.d) na órbita da estação espacial, a massa inercial do turista

é nula.e) a explicação dada pelo repórter é de fato correta.

Compreendendo a Habilidade– Caracterizar causas ou efeitos dos movimentos de partículas,

substâncias, objetos ou corpos celestes.C-6 H-20

02. (UFPI)

Sol

B

CA

Um planeta gira, em órbita elíptica, em torno do Sol. Considere as afi rmações.I. Na posição A, a velocidade do planeta tem módulo

máximo;II. Na posição C, a energia potencial do sistema (Sol+planeta)

é máxima;III. Na posição B, a energia total do sistema (Sol+planeta) tem

um valor intermediário, situado entre os correspondentes valores em A e C.



Assinale a alternativa correta.

a) I e III são verdadeiras.

b) I e II são verdadeiras.

c) II e III são verdadeiras.

d) Apenas II é verdadeira.

e) Apenas I é verdadeira.

Compreendendo a Habilidade– Confrontar interpretações científi cas com interpretações baseadas no

senso comum, ao longo do tempo ou em diferentes culturas.C-1 H-3

03. (UFPI) Depois de analisar as afi rmativas abaixo, indique a

opção correta.

I. Massa e peso representam uma mesma quantidade física

expressa em unidades diferentes;

II. A massa é uma propriedade dos corpos enquanto o

peso é o resultado da interação entre dois corpos;

III. O peso de um corpo é proporcional à sua massa.

a) apenas a afi rmativa I é correta.

b) apenas a afi rmativa II é correta.

c) apenas a afi rmativa III é correta.

d) as afi rmativas I e III são corretas.

e) as afi rmativas II e III são corretas.

Compreendendo a Habilidade– Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de


C-5H-17

04. A decomposição do peróxido de hidrogênio, H2O

2, princípio

ativo da solução aquosa conhecida como água oxigenada,

ocorre, sem a presença de catalisadores, de acordo com o

gráfi co a seguir:

0 20 40 60 80 1000,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

50°C35°C20°C

[H2O

2] (m

ol/L

)

tempo (horas)

Em função da análise do gráfi co e de conhecimentos em cinética química, assinale a alternativa correta.a) O aumento da temperatura facilita a conservação da

água oxigenada comercial.b) Em 40 horas, a concentração de peróxido de hidrogênio

mantido a 50 oC se reduz à metade do valor inicial.c) Em 20 horas, a concentração de peróxido de hidrogênio

mantido a 20 oC se reduz à 60% do valor inicial.d) O tempo de meia-vida varia com a temperatura a que

a reação está submetida.e) Sob temperatura de 35 oC, a velocidade de decomposição

do peróxido de hidrogênio é constante com a concentração.

Compreendendo a Habilidade– Relacionar propriedades físicas, químicas e biológicas de produtos,

sistemas ou procedimentos tecnológicos às fi nalidades a que se destinam.

C-5H-18

• Texto sobre uma conversão catalítica de gases poluentes

“No entendimento tradicional da reação química que acontece no interior de um catalisador, o monóxido de carbono e o gás oxigênio são retidos na superfície (1) do catalisador automotivo, fazendo com que a molécula de oxigênio quebre em dois átomos separados (2). A seguir, o átomo de oxigênio e a molécula de monóxido de carbono se juntam na superfície , resultando na produção de dióxido de carbono “

05. O tipo de catálise relatada no texto e os fenômenos representados por (1) e (2) são, respectivamente:a) heterogênea, absorção e cisão heterolítica.b) homogênea, adsorção e cisão homolítica.c) heterogênea, adsorção e cisão homolítica.d) autocatálise, absorção e dissociação iônica.e) autocatálise, adsorção e dissociação iônica.


materiais, substâncias ou transformações químicas.C-7

H-24

06. Os dois alcoóis mais conhecidos são o metanol e o etanol.

O metanol, por exemplo, é um líquido infl amável e perigoso, pois

apresenta efeito tóxico no sistema nervoso, particularmente

no nervo óptico. Essa substância pode ser preparada através

de hidrogenação controlada do monóxido de carbono, em

uma reação que se processa sob pressão e em presença

de um catalisador metálico. A equação balanceada do

processo de produção desse álcool e o papel do catalisador

metálico são, respectivamente:

a) CO + 4H → CH4O / diminuir o ∆H da reação.

b) CO + 2H2 → CH

3OH / aumentar a energia de ativação.

c) 2C + 1

2O

2 + 3H

2 → C

2H

6O / reduzir a energia de

ativação. d) CO + 2H

2 → CH

3OH / diminuir o tempo da reação.

e) CO + 4H → CH3OH / não permitir que o sistema entre

em equilíbrio.



Compreendendo a Habilidade– Reconhecer benefícios, limitações e aspectos éticos da biotecnologia,

considerando estruturas e processos biológicos envolvidos em produtos biotecnológicos.

– Reconhecer mecanismos de transmissão de vida, prevendo ou explicando a manifestação de características dos seres vivos.

C-3

C-4

H-11

H-13

07. (UFRGS/2011) Uma das técnicas atualmente utilizadas para analisar casos de paternidade civil é o emprego de marcadores de microssatélites. Os microssatélites são repetições de trechos de DNA que ocorrem em número variável na população. O número de repetições é transmitido geneticamente.

A análise de microssatélites foi utilizada em um teste de paternidade. A tabela abaixo apresenta os resultados relativos ao número de repetições encontradas para a mãe, para o suposto pai e para o fi lho, em diferentes locos.

Amostra de acordo com

o número de repetições

MãeSuposto

paiFilho

Locos

1 12; 13 9; 14 13; 14

2 32; 35 29; 32 35; 35

3 8 ; 10 10; 12 10 ; 10

4 7 ; 9 6; 9 7; 7

5 12; 14 11; 12 12; 14

6 15; 17 15; 15 15; 15

7 18; 22 17; 19 21; 22

Com base nos dados apresentados na tabela, é correto afi rmar que:a) apenas um indivíduo, pela análise, é homozigoto para

o loco 6.b) os locos 2, 4 e 7 excluem a possibilidade de paternidade

do suposto pai.c) o fi lho é heterozigoto para a maioria dos locos analisados.d) a mãe referida não é mãe biológica deste fi lho.e) os locos 1 e 3 excluem a possibilidade de paternidade

do suposto pai.



– Reconhecer mecanismos de transmissão da vida, prevendo ou explicando a manifestação de características dos seres vivos.

C-3

C-4

H-11

H-13

08. (UFRM/2011) Bioma é uma região com o mesmo tipo de clima, possui plantas e animais característicos (Planeta Terra: Ecossistema, 2008). Mas, como a interferência do homem na natureza é constante, os cientistas criaram uma nova espécie de mosquito da malária modifi cado geneticamente para não transmitir essa doença e o introduziram na Amazônia. Então, é correto afi rmar que:a) modifi car geneticamente um mosquito não signifi ca

alterar o seu DNA.

b) modifi car um organismo geneticamente signifi ca cruzar espécies diferentes.

c) a modifi cação genética dos mosquitos pode ser feita pelo cruzamento dos mosquitos da malária com outros tipos de insetos, gerando novas combinações.

d) os ambientalistas defendem o uso da engenharia genética, pois os seus efeitos são totalmente previstos e controlados, não trazendo perigo para a humanidade.

e) transgenia signifi ca a inserção de um gene de uma espécie diferente em outra espécie.



– Avaliar métodos, processos ou procedimentos das ciências naturais que contribuam para diagnosticar ou solucionar problemas de ordem social, econômica ou ambiental.

C-3

C-5

H-11

H-19

09. (Enem/2011) Um instituto de pesquisa norte-americano divulgou recentemente ter criado uma “célula sintética”, uma bactéria chamada de Mycoplasma mycoides . Os pesquisadores montaram uma sequência de nucleotídeos, que formam o único cromossomo dessa bactéria, o qual foi introduzido em outra espécie de bactéria, a Mycoplasma capricolum. Após a introdução, o cromossomo de M. capricolum foi neutralizado e o cromossomo artifi cial da M. mycoides começou a gerenciar a célula, produzindo suas proteínas.

GILBSON, et al. Creation of a Bacterial Celi Controlled by aChemically synthesized Genome. Science. v. 329. 2010 (adaptado).

A importância dessa inovação tecnológica para a comunidade científi ca se deve à:a) possibilidade de sequenciar os genomas de bactérias

para serem usados como receptoras de cromossomos artifi ciais.

b) capacidade de criação, pela ciência, de novas formas de vida, utilizando substâncias como carboidratos e lipídios.

c) possibilidade de produção em massa da bactéria Mycoplasma capricolum para sua distribuição em ambientes naturais.

d) possibilidade de programar geneticamente micro--organismos ou seres mais complexos para produzir medicamentos, vacinas e biocombustíveis.

e) capacidade de bactéria Mycoplasma capricolum de expressar suas proteínas na bactéria sintética e estas serem usadas na indústria.



– Avaliar propostas de alcance individual ou coletivo, identifi cando aquelas que visam à preservação e à implementação da saúde individual, coletiva ou do ambiente.

C-3

C-8

H-11

H-30

10. (Unesp/2011) Uma novidade dos cientistas: Combate à dengue com a ajuda do próprio mosquito transmissor.

Para os animais, o ato sexual é o caminho para a perpetuação da espécie. Um objetivo primordial que está se invertendo – pelo menos para o Aedes aegypti, o mosquito transmissor da dengue. Por meio de manipulação genética, uma população de machos criada em laboratório recebeu um gene modifi cado que codifi ca uma proteína letal à prole.



Quando esses machos cruzam com fêmeas normais existentes em qualquer ambiente, transmitem o gene à prole, que morre ainda no estágio larval. A primeira liberação na natureza desses animais geneticamente modifi cados no Brasil foi aprovada em dezembro de 2010 pela Comissão Técnica Nacional de Biossegurança (CTNBio). A linhagem deverá ser liberada no município de Juazeiro, no estado da Bahia.

Evanildo da Silveira, Pesquisa FAPESP, fevereiro de 2011. Adaptado.

Sobre a notícia, pode-se afi rmar corretamente que os mosquitos:a) transgênicos liberados no ambiente irão se reproduzir

e aumentar em número, substituindo a população original.

b) criados em laboratório, quando liberados no ambiente, irão contribuir com a redução do tamanho populacional das gerações seguintes.

c) geneticamente modifi cados são resistentes à infecção pelo vírus causador da dengue, o que reduz a probabilidade de transmissão de doença.

d) são portadores de uma mutação em um gene relacionado à reprodução, tornando-os estéreis e incapazes de se reproduzirem e transmitirem a dengue.

e) modifi cados produzem prole viável somente se cruzarem com fêmeas, também modificadas, portadoras do mesmo gene.

GABARITOS


01 02 03 04 05 06

a c a b d a

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

01 02 03 04 05

c b e d c

06 07 08 09 10

d b e d b

ANOTAÇÕES

ExpedienteDiretor-Superintendente: Tales de Sá Cavalcante Diretora Pedagógica: Hilda PriscoDiretora Controller: Dayse TavaresSupervisão Pedagógica: Marcelo PenaGerente do FBEscolas: Fernanda DenardinGerente Gráfi co: Andréa Menescal

Coordenador Gráfi co: Sebastião PereiraProjeto Gráfi co: Joel Rodrigues e Franklin BiovanniEditoração Eletrônica: Estefania MoraisIlustrações: João LimaRevisão: Mikaele Nobre

OSG.: 61950/12

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