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Caro Professor,
Em 2009 os Cadernos do Aluno foram editados e distribuídos a todos os estudantes da rede estadual de ensino. Eles serviram de apoio ao trabalho dos professores ao longo de todo o ano e foram usados, testados, analisados e revisados para a nova edição a partir de 2010.
As alterações foram apontadas pelos autores, que analisaram novamente o material, por leitores especializados nas disciplinas e, sobretudo, pelos próprios professores, que postaram suas sugestões e contribuíram para o aperfeiçoamento dos Cadernos. Note também que alguns dados foram atualizados em função do lançamento de publicações mais recentes.
Quando você receber a nova edição do Caderno do Aluno, veja o que mudou e analise as diferenças, para estar sempre bem preparado para suas aulas.
Na primeira parte deste documento, você encontra as respostas das atividades propostas no Caderno do Aluno. Como os Cadernos do Professor não serão editados em 2010, utilize as informações e os ajustes que estão na segunda parte deste documento.
Bom trabalho!
Equipe São Paulo faz escola.
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GABARITO
Caderno do Aluno de Química – 1ª série – Volume 1
Respostas às questões
Professor, as respostas aqui apresentadas são indicações de expectativas de aprendizagem. De
maneira nenhuma são “gabaritos” para ser seguidos em eventuais correções de tarefas ou
discussões em sala de aula. Lembre-se de que foi utilizada uma linguagem que envolve termos
científicos de maneira adequada, o que, certamente, não corresponde ao modo como os alunos
se expressam. Muitas vezes, eles expressam ideias pertinentes, porém sem a devida apropriação
da terminologia química.
Bom trabalho!
3
Páginas 3 - 4
A leitura de textos é um dos recursos que auxiliam na construção de significados
atribuídos a determinado objeto de ensino. No momento, pretende-se utilizá-la como
desencadeadora e motivadora para a aprendizagem das transformações químicas com
base no estudo da produção da cal.
1. A matéria-prima necessária para a produção da cal é o calcário, e os materiais que
podem ser formados são a cal viva e o gás carbônico.
2. A diminuição da quantidade de material na calcinação do calcário pode ser explicada
pela saída, do forno, do gás carbônico formado nesse processo. O aumento da
quantidade de material na hidratação da cal viva deve-se à adição de água, necessária
para que o processo ocorra.
Observação: Talvez os alunos demonstrem dificuldades em relacionar a diminuição
de massa que ocorre na calcinação do calcário com a saída de gás carbônico pelo fato
de apresentarem a concepção alternativa de que gases não têm massa.
3. Na indústria, geralmente, busca-se diminuir o tempo de produção para aumentar os
lucros. No dia a dia, às vezes, é mais interessante que as transformações ocorram
mais rapidamente (por exemplo, no cozimento de alimentos) para minimizar os
custos com energia. Em outros casos, é ideal que as transformações ocorram
lentamente para aumentar a durabilidade de um produto, como na decomposição de
alimentos ou na corrosão de um portão de ferro.
4. Os fatores que os alunos podem citar, com base na leitura do texto, são: energia
necessária e tipos de calcários. Outros fatores que poderiam surgir durante a
discussão do texto seriam: consumo de combustíveis, disponibilidade de matérias-
primas, mercado consumidor, rendimento do processo, impactos ambientais etc.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1
PRODUÇÃO E USO DA CAL
4
Página 5
1. Possíveis materiais que podem ser citados pelos alunos: cimento, barro (tijolos e
telhas), areia, pedras de construção, cerâmicas, amianto (telhas e caixas-d’água),
PVC (canos), cobre (fios e canos), água, tintas, ferro (barras, pregos, canos, portas e
janelas), vidros, alumínio (portas e janelas), madeira (portas e janelas), mármore e
granito (pisos e pias) etc.
2. Entre os materiais citados na resposta anterior (os alunos podem ter citados outros),
os que foram obtidos a partir do desenvolvimento científico e tecnológico são:
cimento, PVC e alumínio. Os materiais utilizados desde a Antiguidade são: barro,
areia, pedras, cerâmicas, amianto, cobre, água, tintas, ferro, vidros, madeira,
mármore e granito. Entretanto, os processos de produção de alguns desses materiais
também foram se alterando com o desenvolvimento científico e tecnológico.
5
Atividade 1 – Transformações químicas
Exercícios em sala de aula
Páginas 6 - 8
1.
MMaatteerriiaaiiss oobbttiiddooss ddiirreettaammeennttee ddaa nnaattuurreezzaa
MMaatteerriiaaiiss oobbttiiddooss ppoorr ttrraannssffoorrmmaaççõõeess ddee mmaattéérriiaass--pprriimmaass
Ouro Cal
Madeira, areia, água, mármore, oxigênio. Plásticos, cimento, ferro, alumínio, álcool.
2. A discussão pode tratar de assuntos como a importância para o ser humano em
realizar e controlar algumas transformações nos materiais retirados da natureza para
obter melhores condições de moradia, segurança, conforto e bem-estar. Essas
transformações podem levar à formação de novas substâncias e são chamadas de
transformações químicas. Os alunos podem mencionar os termos reagentes e os
produtos e dizer que a energia tem um papel importante nessas transformações.
3.
a) segurança: dominar o fogo ajudou o ser humano a afugentar animais perigosos e
a manter suas habitações um pouco mais seguras durante a noite.
b) alimentação: o domínio do fogo possibilitou ao ser humano cozinhar e defumar
os alimentos, principalmente carnes, tornando-os mais macios e mantendo-os
conservados por mais tempo.
c) conforto: com o fogo, os ambientes puderam ser aquecidos durante as épocas de
frio, aumentando o conforto para o ser humano.
4.
a) Queima do gás de cozinha: é uma transformação química em que o gás reage
com oxigênio, e não uma simples mudança de estado físico. Os materiais formados
também são gases, ou seja, existem transformações químicas que ocorrem sem que
haja mudança de estado físico dos materiais envolvidos.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 2
INTERAÇÕES E TRANSFORMAÇÕES
6
b) Evaporação do álcool em contato com a pele: nesse fenômeno não ocorre
transformação química, apenas uma mudança de estado físico em que o álcool
líquido se torna álcool gasoso.
5.
a) Não, pois existem transformações químicas que ocorrem com um único
reagente, como a decomposição do calcário.
b) A análise desses casos confirma a ideia de que podem ocorrer transformações
com apenas uma substância, pois todos eles são transformações químicas que
ocorrem tendo um único reagente.
Observação: Espera-se que os alunos, ao final dessa atividade, tenham ampliado sua
visão sobre a importância das transformações químicas para a sobrevivência e o
desenvolvimento da humanidade. Eles também deverão compreender e aplicar os
conceitos de transformação química, reagente e produto na análise de diversos
fenômenos. Com base na discussão das questões 4 e 5, espera-se que os alunos
possam superar as ideias de “transformação química como sendo um processo de
mudança de estado físico” e que “nas transformações químicas são sempre
necessários dois ou mais reagentes”. Essas concepções foram discutidas no Caderno
do Professor e podem aparecer nas declarações de alguns alunos, devendo ser
reencaminhadas para continuidade dos estudos.
Páginas 8 - 11
As questões propostas têm como objetivo auxiliar os alunos a reconhecer as
transformações químicas por meio de evidências observáveis. É importante ressaltar
que, assim como nem toda transformação química possui evidência perceptível, nem
toda evidência garante que ocorreu uma transformação química.
O preenchimento da tabela após a realização do experimento não precisa apresentar
um padrão pois, geralmente, os alunos expressam-se de maneira coloquial, não
utilizando linguagem científica. Deve-se destacar o reconhecimento das evidências e
relacioná-las com a ocorrência de transformação química.
7
Questões para análise do experimento
Página 12
1. Em todas as interações observadas houve a formação de novas substâncias.
2. Todas as interações realizadas no experimento são transformações químicas, pois em
todas elas houve a formação de novas substâncias.
Páginas 12 - 13
1.
a) Evidência de interação: descoramento do tecido. É uma transformação química.
b) Evidência de interação: formação de bolhas de gás e sua liberação. Não é uma
transformação química.
c) Evidência de interação: diminuição da quantidade de líquido e formação de um
sólido branco e cristalino. Não é uma transformação química.
d) Evidência de interação: aparecimento de uma crosta de cor avermelhada,
aparecimento de alguns buracos onde havia ferro, mudança da cor de cinza para
vermelho-tijolo, diminuição da resistência e corrosão. É uma transformação química.
e) Evidência de interação: mudança de sabor, textura, cor e cheiro. É uma
transformação química.
f) Evidência de interação: “desaparecimento” do líquido. Não é uma transformação
química.
2.
(x) explosão de uma bombinha de pólvora;
(x) corrosão de um cano de cobre;
(x) apodrecimento de um pedaço de madeira;
(x) corrosão de uma pia de mármore pelo vinagre;
(x) queima de uma vela.
8
Exercícios em sala de aula
Páginas 14 - 15
1.
TTrraannssffoorrmmaaççããoo qquuíímmiiccaa CCllaassssiiffiiccaaççããoo SSiinnaaiiss ppeerrcceeppttíívveeiiss
CCaallcciinnaaççããoo ddoo ccaallccáárriioo Não instantânea Aparentemente, nenhum sinal
perceptível
IInntteerraaççããoo eennttrree ccaarrbboonnaattoo ddee ccáállcciioo ee
áácciiddoo cclloorrííddrriiccoo
Instantânea Efervescência (formação de
gás)
QQuueeiimmaa ddoo áállccooooll Instantânea Liberação de energia térmica
e luminosa
AAppooddrreecciimmeennttoo ddee uummaa ffrruuttaa Não instantânea Mudança de textura, cor, odor
e sabor
FFoorrmmaaççããoo ddee ssóólliiddoo ggeellaattiinnoossoo ((hhiiddrróóxxiiddoo ddee ccoobbrree)) nnaa iinntteerraaççããoo eennttrree ssoolluuççõõeess ddee ssuullffaattoo
ddee ccoobbrree ee hhiiddrróóxxiiddoo ddee ssóóddiioo
Instantânea Formação de sólido
(precipitado)
EEnnffeerrrruujjaammeennttoo ddee uumm ppoorrttããoo ddee ffeerrrroo Não instantânea Mudança de cor e textura
CCoozziimmeennttoo ddee uumm oovvoo Não instantânea Mudança de cor e textura
2. Resposta pessoal. Espera-se que o aluno se lembre de dizer que na natureza existem
transformações que ocorrem rapidamente e outras, lentamente, e que se pode
controlar ou modificar o tempo envolvido em algumas dessas transformações (na
produção industrial, por exemplo, a diminuição do tempo envolvido na obtenção de
um material é importante; na conservação de alimentos, procura-se retardar o
apodrecimento). Foi mencionado no texto que a produção de cal, que demorava dias,
passou a ser realizada em algumas horas.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 3
FATORES QUE PODEM SER ANALISADOS NAS INTERAÇÕES E TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS
9
Exercício em sala de aula
Página 15
Nesta atividade, deve-se ajudar o aluno a reconhecer a absorção e a liberação de
energia nas transformações químicas apenas no nível macroscópico, pois o nível
microscópico será abordado na 2a série. Os estudantes, muitas vezes, entendem de
maneira equivocada o aquecimento do recipiente no qual está ocorrendo a
transformação como sendo uma transformação endotérmica; outra concepção errônea
que pode aparecer é o entendimento de que, ao resfriar o recipiente, há perda de energia
e a transformação é exotérmica.
As transformações que envolvem a liberação de energia térmica são chamadas de
exotérmicas e as que envolvem o consumo de energia térmica são chamadas de
endotérmicas.
Páginas 16 - 17
1. Sim, pois ocorre mudança de cor, consumo de energia térmica e pode-se perceber a
saída de um vapor que se condensa na parede do béquer ou tubo de ensaio e que,
possivelmente, deve ser água. O reagente seria o sulfato de cobre pentaidratado e os
produtos, o sulfato de cobre anidro e água.
2. Ocorre mudança de cor (branco para azul) e houve aquecimento. Esses fatos indicam
que ocorreu uma transformação química e que esse processo de hidratação do sulfato
de cobre envolve liberação de energia térmica.
3. Sim, pois percebe-se algumas evidências que indicam que o material no início
(reagente) é diferente do material no final (produtos) do experimento. Os reagentes
são o sulfato de cobre anidro a e água e o produto, o sulfato de cobre pentaidratado.
4. O aquecimento é um fenômeno endotérmico e a hidratação, exotérmico.
5.
a) As representações indicam que, na calcinação, o sulfato de cobre pentaidratado
interage com a energia, formando sulfato de cobre anidro e água; portanto, a
transformação é endotérmica. Na hidratação, o sulfato de cobre anidro interage com
10
água, formando sulfato de cobre pentaidratado e liberando energia térmica; portanto,
a transformação é exotérmica.
b) CuSO4 . 5 H2O + energia CuSO4 + H2O (desidratação)
CuSO4 + H2O CuSO4 . 5 H2O + energia (hidratação)
Observação: não foi considerada a estequiometria (ou o balanceamento) da reação
uma vez que esse assunto ainda não foi introduzido. Entretanto, pode haver alunos
que percebam a necessidade de representar as cinco partículas de água nas duas
situações, o que pode ser uma boa oportunidade para problematizar a questão, sem a
pretensão de desenvolver o conteúdo, que será abordado posteriormente.
Exercícios em sala de aula
Página 18
Espera-se que os alunos, nesta atividade, compreendam que algumas interações
podem ser revertidas, havendo a recuperação dos materiais de partida, e que outras
interações e transformações são definitivas, não havendo a possibilidade de reverter o
processo senão pela adição de outros materiais e outros procedimentos.
1. A resposta do aluno deve dar a ideia de que os processos nos quais se pode
facilmente recuperar os reagentes sem a adição de novos materiais são considerados
revertíveis.
2. Espera-se que o aluno indique que os processos nos quais não se consegue recuperar
os reagentes são chamados de irrevertíveis.
3.
FFeennôômmeennoo CCllaassssiiffiiccaaççããoo
QQuueeiimmaa ddee uummaa vveellaa Irrevertível
AAmmaadduurreecciimmeennttoo ddee lleegguummeess Irrevertível
HHiiddrraattaaççããoo ddaa ccaall vviivvaa Revertível
CCoorrrroossããoo ddoo mmaaggnnééssiioo oouu zziinnccoo ppoorr áácciiddoo Irrevertível
CCoozziimmeennttoo ddee uumm oovvoo Irrevertível
11
Páginas 18 - 19
1. Alguns exemplos de transformações possivelmente citados pelos alunos:
Instantâneas: queima de diversos materiais, explosão de fogos de artifício,
efervescência de água oxigenada em contato com uma ferida.
Não instantâneas: corrosão de estátuas de mármore, apodrecimento de alimentos,
cozimento de alimentos.
2.
EEttaappaa FFoorrmmaass ddee eenneerrggiiaa eennvvoollvviiddaass
CCllaassssiiffiiccaaççããoo ÉÉ uummaa ttrraannssffoorrmmaaççããoo qquuíímmiiccaa??
QQuueeiimmaa ddoo ccaarrvvããoo Térmica e luminosa Exotérmica Sim
SSeeccaaggeemm ddoo ccaallccáárriioo Térmica Endotérmica Não
AAqquueecciimmeennttoo ddoo ccaallccáárriioo Térmica Endotérmica Depende da temperatura
de aquecimento*
DDeeccoommppoossiiççããoo ddoo ccaallccáárriioo Térmica Endotérmica Sim
HHiiddrraattaaççããoo ddaa ccaall Térmica Exotérmica Sim
* O aquecimento pode causar a transformação química, pois acima de 900 ºC ocorre a
decomposição do calcário.
3. O processo irrevertível é a queima do carvão. Os outros processos podem ser
considerados revertíveis.
12
Página 21 - 22
1.
Texto – Fermentação alcoólica na produção do etanol: as ideias principais
apresentadas no texto dizem respeito à produção de álcool no Brasil a partir da cana-
de-açúcar, sua importância, o método de obtenção de álcool com diferentes graus
alcoólicos (mistura água–álcool em diferentes proporções), a obtenção de álcool puro
e as transformações químicas envolvidas nesses processos.
Texto – A produção do ferro nas siderúrgicas: o texto apresenta a importância do
ferro na sociedade atual devido a suas propriedades e acessibilidade, seus minérios
de origem e sua abundância no Brasil, bem como o processo de obtenção do ferro a
partir de seus minérios, enfatizando as transformações químicas que ocorrem no
processo industrial (siderúrgica).
A escolha dos pormenores vai depender da avaliação do aluno, de sua história e de
seus conhecimentos, e não é tão relevante o que ele citar.
2. Resposta pessoal. Espera-se que o aluno, ao elaborar o texto relativo à discussão das
ideias apresentadas, inicie uma apropriação da linguagem científica e também dos
conteúdos tratados. Não é necessário que os alunos usem fórmulas ou equações
químicas em seus textos, mas que eles consigam produzir um resumo coerente com
as ideias principais de cada texto.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 4
A PRODUÇÃO DO ÁLCOOL COMBUSTÍVEL E DO FERRO
13
Reconhecendo a formação da cal
Páginas 23 - 24
1. Características semelhantes: são sólidos brancos. Características diferentes:
comportamento quando são submetidos a mudanças de temperatura; massa de 1 cm3
da substância; massa capaz de se dissolver totalmente em 100 mL de água à
temperatura ambiente.
2. É possível diferenciar uma amostra de cal de uma amostra de calcário medindo a
quantidade de sólido que pode ser dissolvida em 100 mL de água, observando o
comportamento dos sólidos quando aquecidos e medindo a massa de um mesmo
volume de cada sólido.
3. Ocorreu transformação química, pois houve formação de gás e o sólido obtido no
processo possui características diferentes do calcário.
Observação: O objetivo principal da discussão dessas questões é que os alunos
possam compreender que, em alguns casos, as evidências observadas diretamente
(por exemplo, mudança de cor do material) não são suficientes para identificar
materiais e para concluir se houve transformação química ou não e que, nesses casos,
é necessário recorrer à análise das propriedades características de cada substância.
Atividade 1 – Temperatura de ebulição e de fusão: pode-se identificar
uma substância pura por suas temperaturas de ebulição e de fusão?
Páginas 24 - 25
É importante estar atento às dificuldades apresentadas pelos alunos na construção e
interpretação de tabelas e gráficos. Em relação aos gráficos, os alunos podem apresentar
algumas dificuldades, como não saber escolher e utilizar adequadamente uma escala e
tender a ligar todos os pontos em vez de traçar retas médias. Portanto, é recomendável o
acompanhamento durante essa construção dos gráficos, principalmente no sentido de
levá-los a identificar as duas tendências de comportamento linear dos dados, dando a
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 5
COMO RECONHECER QUE HOUVE UMA TRANSFORMAÇÃO QUÍMICA QUANDO NÃO HÁ EVIDÊNCIAS?
14
possibilidade de se traçar dois segmentos de retas médias, um com os dados anteriores à
ebulição e outro após seu início. É provável que eles nunca tenham analisado dados
reais como os que são apresentados nessa atividade ou traçado dois segmentos de retas
médias em um mesmo conjunto de dados.
Estado sólido estado líquido: fusão
Estado líquido estado gasoso: vaporização (evaporação ou ebulição)
Questões para análise do experimento
Páginas 25 - 27
1. Pode-se considerar que a temperatura não variou, pois a variação de 1 ºC está dentro
da incerteza do termômetro.
2.
O gráfico apresentado foi elaborado com os dados fornecidos no Caderno do
Professor. Caso os alunos tenham feito o experimento, a curva obtida provavelmente
15
terá a mesma forma, porém os pontos poderão ter outros valores, isto é, aos intervalos
de tempo poderão corresponder outros valores de temperatura.
a) A água começa a ferver após 7 min, a uma temperatura de 97 ºC (resposta
baseada na curva apresentada).
b) A água continua fervendo, evaporando, e a temperatura se mantém constante.
c) A temperatura de ebulição da água no local medido é de 97 ºC, pois esse valor
mantém-se constante durante o aquecimento. No gráfico, percebe-se uma reta
paralela à abscissa, ou seja, a temperatura não se modifica.
d) Será de 97 ºC, pois a temperatura de ebulição não varia com a quantidade da
substância aquecida.
3. Esse gráfico fornece a informação de como varia a temperatura da água no decorrer
do tempo de aquecimento. A vantagem do uso desse tipo de gráfico é poder observar
a tendência da variação entre dados inter-relacionados, ou seja, como varia a
temperatura no decorrer do tempo, e poder obter temperaturas da água em momentos
diferentes daqueles em que elas foram medidas para a construção do gráfico.
Exercícios em sala de aula
Páginas 27 - 29
1. A temperatura de ebulição dessa mistura varia, pois à medida que a água evapora, a
concentração de sal na mistura aumenta e a temperatura também aumenta.
2. Não são similares, pois a temperatura de ebulição de uma substância é constante em
pressões constantes e a temperatura de ebulição de uma mistura varia de acordo com
sua composição.
16
3.
a)
NNaaffttaalleennoo EEnnxxooffrree EEssttaannhhoo CChhuummbboo
II Átemperatura de 70 °C
Sólido Sólido Sólido Sólido
IIII Após 30 minutos de aquecimento
Parte no estado
líquido e parte
no sólido
Sólido Sólido Sólido
IIIIII Após 55 minutos de aquecimento
Não é possível
saber pelos
dados do
gráfico
Não é
possível
saber
pelos
dados do
gráfico
Parte no
estado
líquido e
parte no
sólido
Sólido
b) Valores aproximados: naftaleno – entre 20 °C e 35 °C; enxofre – entre 35 °C e
50 °C; estanho – entre 50 °C e 70 °C; chumbo – entre 63 °C e 80 °C.
c) As temperaturas de fusão são: naftaleno – 80 °C; enxofre – 112 °C; estanho –
232 °C; chumbo – 328 °C. Essas informações foram obtidas no gráfico a partir do
momento em que a temperatura permanece constante mediante o aquecimento.
4. A substância cuja temperatura de fusão é de 232 °C pode ser o estanho e a substância
cuja temperatura de fusão é de 180 °C não deve ser nenhuma das mostradas no
gráfico, pois, nessa temperatura, nenhuma das substâncias apresenta temperatura
constante durante determinado intervalo de tempo de aquecimento.
17
Páginas 29 - 31
1.
Comparando os dois gráficos, pode-se perceber que, naquele que representa a
mistura de água e sal, a temperatura do início da ebulição é maior e, durante a ebulição,
ela aumenta com o decorrer do tempo, o que difere da substância, na qual a temperatura
permanece constante durante a ebulição. Os alunos podem fazer outras comparações,
como as temperaturas iniciais, as temperaturas para um dado intervalo de tempo etc.
2.
a) Para identificar os líquidos, pode-se aquecê-los separadamente e medir a
temperatura ao longo do tempo até que entrem em ebulição, identificando o valor da
temperatura. O líquido que entra em ebulição a 34,5 ºC é o éter; a acetona entrará em
ebulição a 56,2 ºC; o etanol a 78,5 ºC; e a água a 100 ºC.
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b)
ÁÁgguuaa OOxxiiggêênniioo FFeerrrroo ÉÉtteerr EEnnxxooffrree
55 °°CC Líquido Gasoso Sólido Líquido Sólido
5500 °°CC Líquido Gasoso Sólido Gasoso Sólido
115500 °°CC Gasoso Gasoso Sólido Gasoso Líquido
3.
a) As amostras estão sendo aquecidas, pois, como se pode observar pelo gráfico, a
temperatura aumenta no decorrer do tempo.
b) As amostras A e B são do mesmo material, pois ambas possuem temperatura de
ebulição igual a 80 °C.
c) A frase 1 está correta, pois quanto maior a massa de um mesmo material, mais
energia vai ser necessária para fundir toda a amostra, o que envolve um tempo maior
de aquecimento. A frase 2 também está correta, pois se a intensidade da fonte de
aquecimento for maior na amostra A, mais energia será fornecida, e ela fundirá mais
rapidamente. No entanto, as temperaturas de ebulição das amostras A e B não
mudam.
Observação: Muitos alunos tendem a achar que, se for usada uma fonte de energia
mais intensa, a temperatura de ebulição de uma substância será maior.
Exercícios em sala de aula
Páginas 31- 32
1.
a)
SSuubbssttâânncciiaa ÁÁgguuaa ÁÁllccooooll AAlluummíínniioo
MMaassssaa ((gg)) 27 80 8 16 27 54
VVoolluummee ((ccmm³³)) oouu mmLL 27 80 10 20 10 20
MMaassssaa ccoonnttiiddaa eemm 11 ccmm³³ ((gg)) 1,0 1,0 0,8 0,8 2,7 2,7
b) dágua = 1,0 g/cm3; dálcool = 0,8 g/cm3; dalumínio = 2,7 g/cm3.
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c) Como a densidade desse líquido é 0,8 g/cm3 (48/60), trata-se de álcool, e não de
água, já que a densidade é uma propriedade das substâncias.
d) O aluno pode se expressar de diversas maneiras, mas o importante é que
reconheça que a densidade mostra a relação entre a massa de um material e o volume
que tal massa ocupa a uma dada temperatura.
Observação: A questão proposta tem a intenção de auxiliar o aluno a compreender o
conceito de densidade, e não apenas interpretá-lo matematicamente, ou seja, perceber
que para determinada substância, mantidas as mesmas condições de temperatura e
pressão, há uma relação constante entre massa e volume.
Exercícios em sala de aula
Páginas 32 - 33
1. Resposta pessoal. É importante que o aluno reconheça que a solubilidade é a massa
de determinada substância capaz de dissolver-se totalmente em uma quantidade fixa
de solvente, geralmente 100 g de água.
2.
a) Sim, a solubilidade do sal de cozinha depende da temperatura, pois, com o
aumento da temperatura, a solubilidade aumenta, mesmo que pouco.
b) Em uma solução de água e sal, o solvente é a água (está em maior quantidade) e
o soluto é o sal.
3. Soluto é a substância presente em menor quantidade em uma solução; solvente é a
que está presente em maior quantidade. Mistura homogênea é uma solução, pois o
soluto dissolve-se totalmente no solvente. Já na mistura heterogênea, o soluto não se
dissolve completamente no solvente, apresentando duas fases. Os alunos podem
responder com outras palavras, o importante é a ideia em si.
20
Páginas 33 - 34
1.
a) Sim, pois quando se eleva a temperatura, maior quantidade de KNO3 se dissolve
em 100 g de água.
b)
Assim como na construção dos gráficos de temperatura de ebulição da água e da
água com sal, é necessário lembrar aos alunos que se deve traçar o gráfico tomando o
cuidado de usar, neste caso, a curva média (no caso anterior, utilizou-se a reta média);
cabe recordar que a solubilidade de muitas substâncias não tem uma relação linear com
a temperatura.
c) 90 g.
d) Sim, projetando o traçado do gráfico até 70 °C, pois ele mostra a tendência entre
dados correlacionados; no caso, a solubilidade e a temperatura.
21
Página 36 - 37
1. Teremos 14 mL de álcool.
2. Teremos 96 mL de álcool e 4 mL de água.
3. Não, pois esse líquido teria somente 14 mL de álcool a cada 100 mL medidos.
4. A propriedade que permite a separação é a temperatura de ebulição diferente para
água e álcool, e o processo utilizado é a destilação.
5. As propriedades consideradas foram a solubilidade (baixa) da cal hidratada tanto no
álcool quanto na água, assim como as temperaturas de ebulição desses materiais. O
processo utilizado para separar a cal hidratada do álcool foi a destilação.
6. Sim, a transformação da cal virgem (CaO) em cal hidratada – Ca(OH)2 – pela reação
com a água.
CaO + H2O Ca(OH)2
Página 38 - 39
Separa-se por decantação, sendo o ferro retirado na parte inferior do alto-forno. Essa
separação é possível, pois escória e ferro apresentam baixa miscibilidade e a escória é
menos densa do que o ferro.
Observação: Na correção desta questão, pode ser analisado o desenho do alto-forno e
enfatizado que tanto processos quanto equipamentos industriais são projetados e
desenvolvidos levando-se em conta as diferentes propriedades dos materiais e suas
reatividades, entre outros aspectos.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 6
NECESSIDADE DE SEPARAR MISTURAS E SUA IMPORTÂNCIA PARA O SISTEMA PRODUTIVO
22
Página 39
1. Primeiramente, pode-se adicionar água quente à mistura, separando-se o AgCl
(insolúvel) por decantação ou filtração a quente. No líquido restante estão
dissolvidos o NaCl e o PbCl2. Deixando-o esfriar, o NaCl permanece dissolvido, mas
o PbCl2 não. Assim, filtra-se a mistura e separa-se o PbCl2 sólido do filtrado, que
poderá ser evaporado para se obter o NaCl.
Outra possibilidade de resposta é adicionar inicialmente água fria, dissolvendo
apenas o NaCl, o qual pode ser obtido após filtração da mistura e evaporação da água
do filtrado. Ao resíduo sólido formado por PbCl2 e AgCl pode-se adicionar água
quente até a dissolução completa do PbCl2, que pode ser separado do AgCl por uma
filtração a quente e posterior evaporação da água do filtrado.
Observação: Na correção desta questão, pode-se construir um fluxograma que
facilita a visualização e compreensão do processo. Sugere-se que essa construção
seja feita com os alunos. Depois, pode ser solicitado a eles que construam outro
fluxograma para a outra possibilidade de resposta.
Mistura + água quente
Filtração
Sólido insolúvel (precipitado)
Líquido quente
AgCl (cloreto de prata)
Estarão dissolvidos o NaCl (cloreto de sódio) e o PbCl2 (cloreto de chumbo II)
Sólido insolúvel (precipitado) Líquido frio
PbCl2 (cloreto de chumbo II)
Estará dissolvido o NaCl (cloreto de sódio)
Deixar esfriar e filtrar
23
Página 40
Alguns exemplos são apresentados a seguir. Os alunos podem encontrar outros
processos, como o de flotação, peneiração, extração etc.
PPrroocceessssoo ddee sseeppaarraaççããoo ddee
mmiissttuurraass
DDeessccrriiççããoo ddoo pprroocceessssoo//PPrroopprriieeddaaddeess eennvvoollvviiddaass EExxeemmppllooss ddee aapplliiccaaççããoo
DDeessttiillaaççããoo Separação de misturas de substâncias que apresentam
temperaturas de ebulição diferentes: aquece-se a
mistura, e a substância que tiver menor temperatura de
ebulição será vaporizada; seu vapor passa por um
sistema de resfriamento e é recolhido em outro
recipiente.
Obtenção de
Água
destilada.
FFiillttrraaççããoo Separação de misturas de sólidos que não são solúveis em
líquidos: a mistura passa por um sistema poroso (filtro)
que retém o sólido e deixa passar o líquido.
Água filtrada;
coar café.
DDeeccaannttaaççããoo Separação de misturas de substâncias com solubilidade e
densidade diferentes: quando a mistura apresenta um
sólido e um líquido, espera-se a separação dos dois e
retira-se o líquido; quando a mistura é formada por dois
líquidos, utiliza-se o funil de separação, também
chamado de funil de decantação.
Separação dos
Componentes
da mistura de
água e óleo e
da mistura de
água e areia.
CCrriissttaalliizzaaççããoo Separação de misturas de substâncias com diferentes
temperaturas de ebulição: geralmente utilizado para uma
solução na qual o líquido vaporiza-se, separando-se do
sólido.
Obtenção de
sal nas
salinas.
24
Páginas 42 - 46
1.
TTrraannssffoorrmmaaççããoo qquuíímmiiccaa
EEvviiddêênncciiaass oobbsseerrvváávveeiiss
IInnssttaannttâânneeaa oouu nnããoo iinnssttaannttâânneeaa??
FFoorrmmaass ddee eenneerrggiiaa
eennvvoollvviiddaa
RReevveerrttíívveell oouu iirrrreevveerrttíívveell??
QQuueeiimmaa ddee ccaarrvvããoo Formação de gás,
emissão de luz
e liberação de
energia térmica
Não instantânea Energia térmica e
luminosa
Irrevertível
CCaallcciinnaaççããoo ddoo ccaallccáárriioo
Sem evidências Não instantânea Energia térmica Revertível
HHiiddrraattaaççããoo ddoo ssuullffaattoo ddee ccoobbrree
Mudança de cor
e liberação de
energia térmica
Instantânea Energia térmica Revertível
2. Alternativas (c), (d), (f), (g) e (h).
3.
a) A mistura I. O resíduo era areia.
b) A mistura III. O resíduo era o sal de cozinha.
4.
a)
SSóólliiddooss DDeennssiiddaaddeess ((gg//ccmm33)) TTeemmppeerraattuurraass ddee ffuussããoo ((ººCC))
AA 11,3 327
BB 8,9 –
CC 11,1 328
DD 7,3 232
EE 7,2 –
25
b) Os sólidos A e C podem ser do mesmo material. As diferenças entre os valores
de densidade e de temperatura podem ser atribuídas a erros experimentais de
medidas. Para ter certeza, seriam necessárias outras análises.
c) Com base nos dados fornecidos, conclui-se que as amostras A e C são de
chumbo, a amostra B é de cobre, a D é de estanho e a E é de zinco.
5.
a) Certa. A curva apresenta a mesma forma e o mesmo patamar (a 35 ºC). O tempo
de aquecimento pode ser maior, caso a mesma fonte de aquecimento seja usada, pois
a massa é maior.
b) Errada. Para uma mesma substância pura, sua temperatura de fusão é igual à
temperatura de solidificação (no caso, é de 35 ºC).
c) Errada. A temperatura deve estar acima de 35 ºC para que a substância seja
líquida. Na temperatura de 25 ºC, a substância estaria no estado sólido.
6. Alternativa c.
AJUSTES
Caderno do Professor de Química – 1ª série – Volume 1
Professor, a seguir você poderá conferir alguns ajustes. Eles estão sinalizados a cada
página.
9
Química – 1a série, 1o bimestre
Na vivência das Situações de Aprendiza-
gem e realização das atividades, espera-se que
os alunos desenvolvam as seguintes compe-
tências e habilidades:
1. Dominar a linguagem científica empregada
na descrição de fenômenos naturais do co-
tidiano e do sistema produtivo: empregar
corretamente termos como produtos, rea-
gentes, transformações químicas, mudança
de estado físico, densidade, temperatura de
fusão e de ebulição.
2. Construir e aplicar conceitos das várias
áreas do conhecimento para compreender
as transformações químicas que ocorrem
no dia-a-dia e no sistema produtivo, em es-
pecial na produção e usos da cal, do etanol
e do ferro, e para compreender as proprie-
dades específicas necessárias à identifica-
ção e separação de substâncias.
3. Selecionar, organizar, relacionar e interpre-
tar dados e informações representados em
textos, tabelas e gráficos referentes às trans-
formações químicas e às propriedades espe-
cíficas das substâncias para tomar decisões
e enfrentar as diversas situações-problema.
4. Relacionar informações, como dados de
observações diretas, textos descritivos e da-
dos de propriedades específicas, para cons-
truir argumentações consistentes.
5. Recorrer aos conhecimentos sobre as
transformações químicas e as propriedades
específicas dos materiais para propor inter-
venções na realidade da comunidade esco-
lar tendo em vista a melhoria da qualidade
de vida.
Para o desenvolvimento dessas compe-
tências e habilidades, foram sugeridas estra-
tégias diversificadas: experimentos, leituras
de textos, atividades de papel e lápis, uso da
lousa e de aulas expositivas dialógicas, etc.
Acreditamos no potencial dos professores de
Química do Estado de São Paulo para que
as devidas adaptações às condições de cada
escola e de cada turma possam ser feitas sem
perder de vista as habilidades que se pretende
alcançar nas atividades aqui propostas.
O resultado do produto dos alunos ao lon-
go do bimestre e das avaliações finais deve ser
examinado tendo em vista as expectativas de
aprendizagem dos conhecimentos essenciais
não só para o prosseguimento dos estudos
nas etapas subsequentes, mas especialmente
para a compreensão do mundo físico que os
cerca. Estes conhecimentos serão discutidos
em cada uma das Situações de Aprendizagem
deste Caderno.
“Ao iniciar o estudo da Química por trans-
formações químicas, o professor pode recorrer
aos conhecimentos e saberes que os alunos já
têm, e que muitas vezes não relacionam à Quí-
mica, e promover, assim, uma aproximação
entre o conhecimento científico e a vivência de
seus alunos” (PEC – Programa de Educação
Continuada. Módulo 1. 2002, p. 13).
17
Química – 1a série, 1o bimestre
Na discussão deste exercício, podem-se
destacar as ideias a seguir:
Desde o princípio, o ser humano tem busca- f
do modificar o ambiente que o cerca, quer
seja por necessidade de proteção e seguran-
ça, obtenção de alimentos ou por fatores
estéticos. Independentemente dos motivos,
o ser humano desde cedo aprendeu a trans-
formar a matéria disponível, de modo que
esta passasse a suprir seus anseios e necessi-
dades, das mais básicas às mais supérfluas.
Quase sempre essa modificação da matéria f
envolve a formação de substâncias diferen-
tes daquelas que já existiam. Outras vezes
busca-se, ao contrário, impedir a ocorrên-
cia de transformações na matéria.
As transformações da matéria, na maioria f
das vezes, envolvem a interação entre dife-
rentes materiais ou entre materiais e alguma
forma de energia. Assim, vale a pena con-
siderar o importante papel desempenhado
pelo domínio da produção e manutenção
do fogo pelo ser humano desde os tempos
mais remotos, nas mais diversas áreas da
vida: alimentação, segurança, conforto etc.
Nem toda interação entre a energia e a ma- f
téria promove a formação de novas substân-
cias. Pode ser que o estado físico do material
sofra alterações sem que isso implique a for-
mação de outro material. É o que ocorre, por
exemplo, quando um artesão derrete parafina
para a confecção de velas decorativas. A bar-
ra de parafina é aquecida em uma panela até
passar do estado sólido para o líquido a fim
de ser moldada na produção da vela. No de-
curso da confecção da vela, a parafina líquida
volta a ser sólida. Pode-se propor aos alunos
o seguinte questionamento: A parafina nes-
te processo sofreu alguma mudança em sua
composição ou apenas em seu estado físico
e sua aparência? Esse exemplo é diferente do
que ocorre quando a mesma vela é queimada.
Nesse processo, a parafina e o oxigênio do ar
são transformados em gás carbônico, vapor
de água e fuligem, e esse processo é acompa-
nhado pela liberação de energia térmica e lu-
minosa. Assim, no caso do derretimento da
parafina, a interação não gera uma transfor-
mação na composição química da parafina.
Isto é bem diferente do que ocorre no caso da
queima, na qual a interação gera uma trans-
formação na composição química dos mate-
riais de partida.
As interações que geram transformações f
na composição química dos materiais de
partida são chamadas transformações quí-micas. Os materiais de partida, necessários
para esta transformação, são chamados
reagentes, e aqueles que são formados no
fim do processo são chamados produtos da
transformação química. Em outras pala-
vras, pode-se dizer que nas transformações químicas ocorre a formação de novas subs-tâncias, diferentes dos reagentes em sua
composição e suas propriedades.
É importante lembrar que os alunos ain-
da não têm em mente um modelo corpuscu-
lar da matéria (modelos atômicos de Dalton,
22
Esses alertas devem ser feitos antes de toda
e qualquer atividade experimental, pois os
alunos tendem a esquecê-los.
Outra orientação importante, embora
pareça óbvia, é que todo experimento deve
ser testado com antecedência, bem como
a forma como será executado pelos alunos
ou com eles. Nunca realize com os alunos
um experimento que não tenha sido pre-
viamente testado. É muito comum ocorrer
imprevistos com os materiais e reagentes
empregados, mesmo com os professores
mais experientes.
Roteiro de experimentação
Materiais e reagentes
5 tubos de ensaio; f
2 béqueres de 100 mL ou 250 mL ou copos f
de vidro;
1 canudinho de refrigerante; f
1 bastão de vidro ou colher de plástico; f
1 espátula ou palito de sorvete; f
1 pisseta com água; f
sulfato de cobre pentaidratado; f
hidróxido de sódio; f
água de cal ou solução de hidróxido de cálcio f
filtrada (prepare antecipadamente);
raspa de magnésio ou zinco; f
palha de aço (½ esponja); f
solução de ácido clorídrico (aproximada- f
mente 1 mol/L) ou vinagre;
carbonato de cálcio (ou mármore triturado ou f
qualquer carbonato ou hidrogenocarbonato
(bicarbonato).
Preparo da água de cal: adicione 1 colher
(café) de cal em 100 mL de água, agite a mistura
e filtre.
Procedimento experimental
1a parte: Solução de ácido clorídrico (ou vinagre)
e carbonato de cálcio
1. Coloque cerca de 2 mL (orientar aos alunos
que 2 mL correspondem a aproximadamente
2 cm de altura) da solução de ácido clorídrico
(HCl(aq)) em um tubo de ensaio.
2. Adicione uma quantidade de carbonato de
cálcio (CaCO3) equivalente a um grão de fei-
jão (uma ponta de espátula) no tubo conten-
do a solução ácida.
3. Observe e anote o que está sendo solicitado
na tabela que se encontra no final deste ro-
teiro.
2a parte: Solução de sulfato de cobre e solução de
hidróxido de sódio
24
3. Envolva o tubo de ensaio com uma das mãos.
4. Observe e anote o que está sendo solicitado na
tabela que se encontra no final deste roteiro.
6a parte: Gás carbônico e água de cal
1. Coloque água de cal filtrada no outro béquer
até metade de sua capacidade.
2. Com o canudinho, sopre vigorosamente na
água de cal de modo a fazer bolhas de ar.
Faça isso por cerca de um minuto.
3. Observe e anote o que está sendo solicitado na
tabela que se encontra no final deste roteiro.
Atenção: na coluna “Estado inicial”, descreva
os aspectos gerais das substâncias presentes no
sistema antes da interação; na coluna “Estado
final”, os aspectos gerais das substâncias depois
da interação; em “Evidências de transformações
químicas”, descreva os sinais observados nas
transformações.
SistemaEstado inicial
Estado final
Evidências de transformações químicas
Ácido clorídrico (ou vinagre) e carbonato de cálcio
Solução de sulfato de cobre e solução de hidróxido de sódio
Solução de sulfato de cobre e palha de aço
Ácido clorídrico e magnésio ou zinco
Ácido clorídrico e hidróxido de sódio
Gás carbônico e água de cal
Caso a experiência seja realizada de forma
demonstrativa, esta tabela pode ser completa-
da na lousa no decorrer do experimento. Dois
ou mais alunos podem participar deste pro-
cesso, ao realizar partes do experimento sob
a orientação do professor e preencher a tabela
na lousa.
Sugestão de questões para a interpretação dos dados do experimento
1. Ao analisar as anotações da tabela de re-
gistro de observações do experimento, em
quais das interações você considera que
houve a formação de novas substâncias?
25
Química – 1a série, 1o bimestre
2. Quais das interações realizadas no experi-
mento você considera que são transforma-
ções químicas? Explique.
3. Considere os fenômenos a seguir, cite as
evidências de interações e diga se são trans-
formações químicas ou não:
a) água sanitária em roupa colorida;
b) ferver água;
c) obtenção de sal a partir da água do mar;
d) enferrujamento de um portão de ferro;
e) amadurecimento de uma fruta;
f) evaporação da acetona.
Grade de avaliação da Atividade 2
Espera-se que nesta atividade experimental
sejam observadas as seguintes evidências de
transformações químicas:
Sistema EvidênciasÉ transformação
química?
Ácido clorídrico e carbonato de cálcio
Desprendimento de gás Sim
Sulfato de cobre pentaidrata-do, água e hidróxido de sódio
Formação de um sólido gelatinoso (hi-dróxido de cobre)
Sim
Sulfato de cobre pentaidrata-do, água e palha de aço (ferro)
Descoramento da solução e formação de um sólido vermelho-escuro (cor de cobre)
Sim
Ácido clorídrico e magnésio ou zinco
Desprendimento de gás, corrosão do metal e liberação de energia térmica
Sim
Ácido clorídrico e hidróxido de sódio
Liberação de energia térmica Sim
Gás carbônico e água de cal Formação de um sólido branco em pó Sim
Espera-se que os estudantes possam iden-
tificar as transformações químicas a partir da
análise das evidências das transformações.
Antes de discutir a Questão 3, é interes-
sante chamar a atenção para o fato de que na
dissolução do hidróxido de sódio (2a Parte)
houve liberação de energia térmica, mas as
dissoluções geralmente não são consideradas
transformações químicas, pois a solução não
é uma nova substância, e sim uma mistura
de substâncias. Ao aquecer essa mistura até
evaporar toda a água, obtém-se novamen-
te o hidróxido de sódio sólido. Entretanto,
na interação entre hidróxido de sódio e áci-
do clorídrico houve também a liberação de
28
Grade de avaliação da Atividade 1
Nesta atividade da Situação de Aprendizagem
3, os estudantes devem compreender a importân-
cia do fator tempo nas transformações químicas e
saber identificar as que ocorrem instantaneamen-
te ou não, de acordo com o critério estabelecido
na atividade. Entre as transformações químicas
apresentadas no exercício, espera-se que os estu-
dantes identifiquem como instantâneas apenas a
interação entre carbonato de cálcio e ácido clorí-
drico, a queima do álcool e a formação do hidró-
xido de cobre.
Atividade 2 – O fator energia nas interações e transformações químicas
Outro aspecto importante das transforma-
ções químicas está relacionado ao processo de
absorção e liberação de energia. Essa energia
pode ou não ser percebida pelo ser humano
e depende das condições em que ocorrem as
transformações e do balanço energético envolvi-
do. Este tópico será aprofundado na 2a série do
Ensino Médio, ao se discutir a energia de liga-
ção. Entretanto, neste bimestre, é suficiente que
os alunos compreendam que algumas transfor-
mações químicas vão liberar energia, comumen-
te na forma de energia térmica, ao passo que
outras vão absorvê-la. Você pode discutir essas
ideias apenas no nível macroscópico das trans-
formações químicas. Podem ser citados exem-
plos de transformações que liberam energia
térmica, como a queima da madeira, e de outras
que a absorvem, como o cozimento de um ovo.
Na discussão deste exercício, as seguintes
ideias podem ser destacadas:
Um dos fatores importantes em relação às f
interações, sejam transformações químicas
(processos que resultam na formação de
novas substâncias) ou não, é o tempo ne-
cessário para que elas ocorram.
Avaliar o tempo em que as transformações f
ocorrem é especialmente relevante no sis-
tema produtivo em seus mais diversos se-
tores: indústria, agropecuária e serviços.
Vamos considerar, por exemplo, o caso da
produção da cal. Os processos de calcina-
ção usados durante o período colonial em
alguns países apresentavam eficiência mui-
to baixa, pois eram necessários cerca de
três dias para completar a transformação
do calcário em gás carbônico e cal viva.
Atualmente, com a modernização dos for-
nos, diminuiu-se o tempo de produção para
apenas algumas horas.
Além dos contextos industriais, o fator f
tempo também é importante no dia-a-dia
do cidadão comum. Como exemplos,
pode-se pensar na importância de se re-
duzir o tempo de cozimento dos alimen-
tos e de se aumentar o tempo envolvido
na deterioração dos mantimentos. Esses
exemplos mostram que, algumas vezes,
precisa-se diminuir o tempo em que as
transformações químicas ocorrem e, em
outros, é desejável que esse tempo seja o
maior possível.
30
sulfato de cobre pentaidratado + energia térmica → sulfato de cobre anidro + água (desidratação)
(sólido azul) (sólido branco)
sulfato de cobre anidro + água → sulfato de cobre pentaidratado + energia térmica (hidratação)
(sólido branco) (sólido azul)
a) Explique o que estas representações signifi-
cam.
b) Reescreva estas representações substituindo
os nomes das substâncias pelas suas respecti-
vas fórmulas químicas (sulfato de cobre pen-
taidratado = CuSO4 . 5H2O; sulfato de cobre
anidro = CuSO4; água = H2O).
6. Complete a tabela a seguir.
3. Aqueça o sulfato de cobre pentaidratado
sobre a chama da lamparina misturando-o
com a espátula de madeira até que a trans-
formação observada seja completada. Se
necessário, segure o béquer com a pinça de
madeira.
4. Apague o fogo, anote suas observações e dei-
xe o béquer esfriar por alguns minutos.
5. Depois que o béquer estiver frio, coloque-o so-
bre a palma de uma das mãos e solicite a um co-
lega que adicione algumas gotas de água sobre
o sólido do béquer até que este fique úmido.
6. Observe e anote suas observações.
Questões sobre o experimento e ampliação dos
conceitos de transformação química e energia
1. Analisando o aspecto do sulfato de cobre
pentaidratado antes e depois do aquecimen-
to, você considera que houve uma transfor-
mação química? Explique sua resposta e, em
caso afirmativo, quais materiais seriam rea-
gentes e produtos?
2. Como você explica essa observação? O que
você observou ao adicionar água ao sólido
contido no béquer?
3. A interação da água com o sólido do béquer
pode ser considerada uma transformação
química? Explique sua resposta e, em caso
afirmativo, quais materiais seriam reagentes
e quais seriam produtos?
4. Classifique o aquecimento do sulfato de co-
bre pentaidratado e a hidratação do sólido
resultante desse aquecimento como fenôme-
nos endo ou exotérmicos.
5. Os fenômenos observados neste experimento
podem ser representados da seguinte forma:
35
Química – 1a série, 1o bimestre
Texto 2 – Fermentação alcoólica na produção do etanol
O Brasil é um dos poucos países do mundo
que utiliza álcool (etanol) como combustível au-
tomotivo. Esse fato lhe garante não apenas a po-
sição de um dos maiores produtores do mundo,
mas também de detentor da melhor tecnologia
de produção de álcool a partir da cana-de-açú-
car. Mas você sabe como é produzido o álcool a
partir da cana-de-açúcar?
A cana-de-açúcar é a principal matéria-prima
usada na produção de álcool no Brasil. Em 1 ha
(um hectare, ou seja, 10 000 m2) de plantação
pode-se obter cerca de 3 mil litros de etanol. A
cana-de-açúcar passa inicialmente pelo proces-
so de moagem, no qual o suco da cana, a gara-
pa, é separado do bagaço, que pode ser queima-
do como combustível ou usado na alimentação
do gado. Em seguida, a garapa é aquecida até
que boa parte da água evapore e se forme um
líquido viscoso e rico em açúcares, chamado
melaço. Este material é acidificado para que
esteja em condições ideais ao desenvolvimento
das leveduras (micro-organismos que possuem
substâncias denominadas enzimas, capazes de
transformar açúcares em álcool e gás carbôni-
co). É na presença das leveduras que o melaço
vai passar pelo processo de fermentação alco-
ólica, que dura cerca de 50 horas, ocorrendo a
formação do etanol.
A mistura obtida na fermentação apresenta
cerca de 14% em volume de álcool, mas após
o processo de destilação obtém-se álcool com
96 oGL (4% de água e 96% de etanol). Para obter
etanol puro (100%) pode-se adicionar cal viva ao
álcool 96 oGL. Nesse caso, haverá interação en-
tre a cal e a água formando um composto pouco
solúvel em água e em etanol, o hidróxido de cál-
cio ou cal extinta, conforme as representações a
seguir:
óxido de cálcio + água → hidróxido de cálcio + energia
CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(s) + energia térmica
Embora tenhamos tratado aqui da produção
do álcool a partir da cana-de-açúcar, esta não é a
única matéria-prima da qual se pode obtê-lo. Tam-
pouco o uso do álcool etanol se restringe ao mer-
cado de combustíveis, pois ele apresenta inúmeras
outras aplicações na indústria e no dia a dia*.
Sacarose + água enzimas glicose + frutose
C12H22O11(aq) + H2O(l) enzimas C6H12O6(aq) + C6H12O6(aq)
glicose ou frutose enzimas etanol + gás carbônico + energia
C6H12O6(aq) enzimas C2H5OH(aq) + CO2(g) + energia térmica
* O teor alcoólico do álcool comercial é atualmente expresso em ºINPM (porcentagem em massa de álcool).
41
Química – 1a série, 1o bimestre
a que estão acostumados. Portanto, é reco-
mendável que você os acompanhe durante
essa atividade. Este gráfico pode ser traçado
na lousa.
Durante a construção do gráfico, você
pode fazer algumas questões:
Deve-se unir todos os pontos para cons- f
truir esse gráfico?
Depois de quanto tempo a água começa a fer- f
ver, ou seja, depois de quanto tempo a água
entra em ebulição? Qual é essa temperatura?
Depois desse tempo, o que ocorre com a f
água? E com a temperatura?
Com base nesses dados, qual você diria que f
é a temperatura de ebulição da água?
Como você pode observar esse dado no grá- f
fico?
Se após meia hora de aquecimento, toda f
a água não tiver evaporado, qual seria sua
temperatura? Por quê?
Imagine que estamos aquecendo água f
com sal em uma chaleira e, ao fazer isso,
obtivemos os dados mostrados na tabela
a seguir:
Aquecimento da mistura de água e salTempo (minutos)
(± 0,1min)Temperatura (ºC)
(± 1 ºC)
0 24
1,0 29
2,0 45
3,0 60
4,0 78
5,0 92
6,0 99 (início da ebulição)
7,0 102
8,0 103
9,0 105
10,0 106
Ao observar esses dados, qual você diria f
que é a temperatura de ebulição dessa mis-
tura de água e sal?
Trace um gráfico semelhante ao que você tra- f
çou para a água. Eles são iguais? Por quê?
60
100
50
90
40
80
30
70
2010
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 t (min)
T (ºC)
45
Química – 1a série, 1o bimestre
Pretende-se, com esses gráficos, discutir
com os alunos que as amostras A e B devem
ser da mesma substância, pois têm a mesma
temperatura durante a mudança de estado.
Para alcançar esse propósito, pode-se propor
aos alunos questões como as seguintes:
De acordo com esse esboço, as amostras f A
e B estão sendo aquecidas ou resfriadas?
Justifique sua resposta.
As amostras f A e B são de materiais diferen-
tes ou do mesmo material? Por quê?
No tempo de 10 minutos, a amostra f B está
no estado sólido ou líquido? Explique.
Quais fatores podem ter contribuído para f
que a amostra B demore 10 minutos a mais
que a amostra A para fundir?
Questões como estas auxiliam os alunos a
compreender que a massa do material e a in-
tensidade da fonte de calor (ou a taxa de per-
da de calor no caso de resfriamentos) podem
mudar o tempo que as substâncias levam para
atingir as temperaturas de fusão e ebulição,
mas não seus valores, pois estes são caracte-
rísticos de cada substância.
Atividade 2 – Densidade: pode-se identificar uma substância pura por sua densidade?
Pode-se iniciar a atividade com a seguinte
pergunta: “Um quilograma de ferro pesa mais
que um quilograma de algodão? Esses mate-
riais ocupam o mesmo volume?”.
De modo geral, os alunos respondem que
o ferro é mais pesado que o algodão. Isso por-
que associam ao ferro a ideia de “peso” e ao
algodão a ideia de “leveza”. Em 1 kg de ferro e
em 1 kg de algodão a quantidade de material,
ou seja, a massa, é a mesma. A diferença está
no volume ocupado por eles. Assim, 1 kg de
algodão ocupa um volume muito maior que
1 kg de ferro.
A propriedade que relaciona massa (m) e
volume (V) de um dado material é a densidade.
Matematicamente, essa relação se expres-
sa como d = m/V. Se a massa for expressa em
gramas (g) ou em kg e o volume em cm3 ou
dm3, a densidade pode ser expressa em g/cm3
ou em kg/dm3.
A densidade de uma substância, como
toda propriedade característica, é constante a
determinada temperatura e pressão e não de-
pende da quantidade, o que permite sua iden-
tificação.
39
Química – 1ª série, 1º bimestre
os alunos que as amostras A e B devem ser da mesma substância, pois têm a mesma tempera-tura durante a mudança de estado. Para alcan-çar este propósito o professor pode propor aos alunos questões como as seguintes:
De acordo com esse esboço, as amos-φ—tras A e B estão sendo aquecidas ou
As amostras A e B são de materiais dife-φ—rentes ou do mesmo material? Por quê?
Caso existam dúvidas, o professor deve dei-xar a classe discuti-las. Pode ajudar com per-guntas como: O que pode estar acontecendo?
No tempo de 10 minutos, a amostra φ—B esta no estado sólido ou líquido? Explique.Que fatores podem ter contribuído para φ—que a amostra B demore 10 minutos a mais que a amostra A para fundir?
vel apresentada por alunos é a de que quanto mais material é aquecido, maior é a tempera-tura de fusão ou de ebulição.
co como mostrado a seguir podem evitar e mesmo acabar com essas idéias indesejáveis. Pode-se apresentar o exercício dizendo que
aquecimento de duas amostras puras.
Questões como essas podem auxiliar os alunos a compreender que a massa do ma-terial e a intensidade da fonte de calor (ou a taxa de perda de calor no caso de resfriamen-tos) podem mudar o tempo que as substâncias demoram a atingir as temperaturas de fusão e ebulição, mas não seus valores, pois estes são característicos de cada substância.
substância pura por sua densidade?
Pode-se iniciar a atividade fazendo a se-guinte pergunta: “Um quilograma de ferro pesa mais que um quilograma de algodão? Es-ses materiais ocupam o mesmo volume?”
De um modo geral, os alunos respondem que o ferro é mais pesado que o algodão. Isso porque associam ao ferro a idéia de “pesado” e ao algodão a idéia de “leve”. Em 1 kg de ferro e em 1 kg de algodão a quantidade de material, ou seja, a massa, é a mesma. A dife-rença está no volume ocupado pelas amostras. Assim, 1 kg de algodão ocupa um volume muito maior do que 1 kg de ferro.
T(ºC)
80
A
Bsólido
sólido
líquido + sólidolíquido + sólido
25
10 20 t(min)
Con
exão
Edi
tori
al
