ESCOLA ESTADUAL PROFESSORA ELIZÂNGELA GLÓRIA CARDOSO

Formando Jovens Autônomos, Solidários e Competentes

ROTEIRO DE ESTUDOS Nº 04 - 3º BIMESTRE/2020

2ª SÉRIE

ÁREA DE CONHECIMENTO: Ciências da Natureza e suas Tecnologias

COMPONENTES CURRICULARES/DISCIPLINAS: Biologia, Física, Química, Práticas Experimentais

de Biologia (PEB), Práticas Experimentais de Física (PEF) e Práticas Experimentais de Química (PEQ).

PROFESSORES: Ítalo Costa, Jodson Glória, José Junior, Francisco

Mateus, David Batista e Mônica Alves.

TURMAS: 23.01 a 23.08

CRONOGRAMA

Período de realização das atividades: 30/11 a 05/12

Término das atividades: 05/12

CARGA HORÁRIA DAS ATIVIDADES:

07 aulas de Biologia; 07 aulas de Física; 07 aulas de Química;

02 aulas de PEB; 02 aulas de PEF; 02 aulas de PEQ.

COMPETÊNCIAS ESPECÍFICAS DA ÁREA

- Analisar e utilizar interpretações sobre a dinâmica da Vida, da Terra e do Cosmos para elaborar

argumentos, realizar previsões sobre o funcionamento e a evolução dos seres vivos e do Universo, e

fundamentar e defender decisões éticas e responsáveis.

- Analisar fenômenos naturais e processos tecnológicos, com base nas interações e relações entre

matéria e energia, para propor ações individuais e coletivas que aperfeiçoem processos produtivos,

minimizem impactos socioambientais e melhorem as condições de vida em âmbito local, regional e

global.

HABILIDADES/OBJETIVOS DAS ATIVIDADES

- (EM13CNT101) Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais

específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de

energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e

em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos

naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.

- (EM13CNT202) Analisar as diversas formas de manifestação da vida em seus diferentes níveis de

organização, bem como as condições ambientais favoráveis e os fatores limitantes a elas, com ou sem

o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre

outros).

ESTUDO ORIENTADO

- Anote em seu caderno ou no bloco de notas do seu celular, ou aplicativo de escrita, as palavras chaves

que lhe chamaram atenção no novo conteúdo;

- Estude o conteúdo através do material enviado como anexo deste Roteiro e faça consultas avulsas, é

claro, com referência confiável (não vá em qualquer site e use seu livro didático-utilize o sumário ou

índice para encontrar o conteúdo apresentado);

- Assista, se você puder, as vídeo-aulas dispostas no Item Atividades Complementares;

- Responda às atividades propostas e devolva somente essa folha ao seu professor;

- Se houver dúvidas entre em contato com o(a) professor(a) no dia do plantão de dúvidas (no nosso

caso, será sempre nas sextas-feiras).

- Leia o material em anexo – “Como estudar Física?”

OBJETOS DE CONHECIMENTO/CONTEÚDOS

- Artrópodes e Equinodermos.

- Formação (construção) de imagens e estudo analítico de lentes esféricas.

- Vergência de uma lente.

- Defeitos da visão.

- Eletroquímica e sua aplicação no dia-a-dia: pilhas.

AVALIAÇÃO

O(a) estudante será avaliado (a) através da observação, por parte do professor, de sua participação no

grupo de WhatsApp apresentando dúvidas ou contribuições (no caso de ter recursos tecnológicos e

acesso à internet). Também, por meio da resolução das atividades disponibilizadas no Google Forms,

no decorrer de cada semana, de acordo com os prazos estabelecidos. Assim, prevalecerá a avaliação

interdimensional, observando a prática do exercício do protagonismo e dos 4 (quatro) pilares da

educação: Aprender a Ser, a Fazer, a Conhecer e a Conviver.

PARTE ÚNICA - 30/11/2020 a 05/12/2020

ARTRÓPODES

São animais que apresentam simetria bilateral, celomados, triblásticos, exoesqueleto, apêndices

articulados, corpo segmentado e desenvolvimento protostômico. O nome desses seres é dado devido as “patas

articuladas” (arthron = articulação; podos = pé). Por isso, que esses animais possuem uma locomoção eficiente.

O exoesqueleto é o “esqueleto externo”.

Os artrópodes são formados por 4 subfilos: crustácea, hexapoda, chelicerata e myriapoda.

METAMERIA

O corpo é segmentado formando tagmas. Tagmas são regiões funcionais que se fundem formando

regiões distintas. Os insetos possuem 3 tagmas: cabeça, tórax e abdome. A cabeça possue órgãos sensoriais

e a boca. No tórax encontramos as asas (quando possui) e pernas. O abdomem possui os órgãos internos, as

vísceras. Já em outros artrópodes como o camarão e aranha possuem cefalotórax (do grego kephalé =

cabeça), ou seja, cabeça fundida ao tórax. Existem outros animais: lacraia e embuá que possuem somente

cabeça e o tronco.

EXOESQUELETO

É o revestimento do corpo dos artrópodes formado por quitina e proteínas. Nos artrópodes terrestres há

uma cera impermeável que tem a função de evitar a desidratação.

O exoesqueleto serve para apoiar os músculos e em algumas regiões do corpo do animal pode ser

dobrável e fino.

Nos insetos os apêndices articulados, pernas e músculos realizam a locomoção: natação, marcha ou

voo. Os apêndices possuem as funções: mastigar o alimento, pegar o alimento, sugar o néctar, etc. Já as

antenas funcionam como órgãos de sentidos, tato e olfato.

CRESCIMENTO POR MUDAS

O exoesqueleto é um fator limitante para o crescimento dos artrópodes. Devido esse fator o crescimento

desses animais se dá por ecdises ou mudas (do grego eckdysis = despojar). A ecdisona também conhecido

como hormônio da muda realiza o crescimento e o desenvolvimento. Nesse caso a epiderme um líquido entre

o exoesqueleto e a epiderme. Após a epiderme gera um esqueleto frágil e flexível para permitir o crescimento

do animal. Quando o exoesqueleto está velho é denominado de exúvia (do latim exuviae = roupa desprezada,

despojos) arrebenta e é abandonado. O animal então cresce e exoesqueleto endurece.

Fonte: https://images.app.goo.gl/jiNarVEwugXo5jJH6

INSETOS

Essa classe abrange o maior número de espécies dos artrópodes do ambiente terrestre. O voo ajuda

na dispersão, defesa e captura de alimento por essas espécies. Possuem excreção capaz de economizar água,

a epiderme é impermeável e o ovo tem casca esta característica permite sobreviver em ambientes secos.

MORFOLOGIA E FISIOLOGIA DOS INSETOS

Os insetos possuem 3 pares de pernas e 1 par de antenas. Seu corpo é formado por 3 tagmas: cabeça,

tórax e abdomem. As antenas tem função sensorial, ou seja, serve como tato e capta cheiros. Na região próxima

a boca possuem os apêndices destinados à alimentação. Os apêndices bucais são formados por quitina que

permitem comer e cortar partes duras das plantas.

As asas dos insetos estão presas aos tórax. Geralmente possuem 2 pares de assas. Já as moscas e

mosquitos possuem somente 1 par funcional. No caso dos cupins e formigas as asas só ocorrem na fase

reprodutiva. Existem espécies que não possuem asas como por exemplo: piolho, traça e pulga.

A digestão é extracelular e tubo digestório completo. Os aparelhos bucais estão relacionados a

alimentação. Aparelho bucal sugador (mariposas e borboletas), mastigador (gafanhotos) e picador-sugador

(percevejos e mosquitos).

A respiração é traqueal por tubos ramificados. Estas ramificações se tornam bem finas e atigem os

tecidos. Nos tecidos não há transporte de gases pela hemolinfa (grego haîma = sangue; lympha = fluido).

No abdomem possuem orifícios para a entrada do ar. Estes orifícios são o 1 par de espiráculos. Portanto

a troca dos gases ocorre dentro do animal.

O coração bombeia a hemolinfa para a orta. O coração se encontra na região dorsal do abdomem. A

hemolinfa ainda percorre por um sistema de lacunas denominadas hemoceles, (do grego haîma = sangue;

koîlos = cavidade) esta banha os órgãos. Volta ao coração pelos óstios (orifícios). Quando o coração se contrai

os óstios se fecham, o que faz a hemolinfa percorrer somente pela aorta.

O sistema circulatório é aberto ou lacunar, ou seja, não possui capilares, por isso a hemolinga sai dos

vasos direto para as células.

O sistema excretor é por túbulos de Malpighi. As excretas são eliminadas pelas fezes, antes lançadas

no instestino e absorvidas nos túbulos de Malpighi. A principal substância excretada é o ácido úrico, pastoso e

insolúvel. O ácido úrico diminui a perda de água.

O sistema nervoso é formado por gânglios ventrais e cerebrais. Os gânglios ventrais estão unidos por

cordões nervosos.

Existem espécies que apresentam olhos simples outras apresentam olhos compostos. Os olhos simples

não são capazes de formar imagens. Já os olhos compostos são extremamente sensíveis ao movimento.

Os insetos podem se comunicar por feromônios, ou seja, laçam odor para indivíduos da mesma espécie.

Algumas fêmeas produzem feromônios para atraírem o macho.

REPRODUÇÃO E DESENVOLVIMENTO DOS INSETOS

A fecundação dos insetos é interna e o sexo são separados. Geralmente os insetos tem metamorfose e

de acordo com o grau de metamorfose são classificados em hemimetábolos, holometábolos e ametábolos. Os

hemimetábolos possuem metamorfose incompleta, ou seja, o animal nascido do ovo difere pouco do adulto.

Ex: gafanhoto. Os holometábolos passam pelas fases de larva, pupa e adulto, ou seja, a metarmofose é

completa. Ex: borboleta. Ametábolos (do grego a = sem) não sofrem metamorfose, ou seja, o ovo gera um

animal parecido com o animal jovem. Ex: traça.

CRUSTÁCEOS

Nesse subfilo encontramos animais que na sua maioria são aquáticos, marinhos. Ex: siri, camarão,

cracas e carangueijo. Porém, existe espécies de ambientes bastante úmido: tatuzinho-de-jardim e sésseis:

cracas.

Lagosta Camarão

Fonte: Pixabay (2020). Fonte: Pixabay (2020).

O nome crustáceo vem do latim crusta = pele grossa ou crosta, pois esses animais possuem

exoesqueleto formado por sais de cálcio. Existem grupos que o animal é formado por cabeça, tórax e abdome.

Já em outros grupos como do siri, lagosta e camarão a cabeça e o tórax formam o cefalotórax, ou seja, cabeça

junto ao tórax. A quantidade de apêndices locomotores varia de espécie para espécie. No cefalotórax da lagosta

e do siri tem 5 pares de pernas. Isso os permite “andar” no fundo do mar.

As antenas possuem órgãos táteis. Na região bucal existe órgãos olfatórios e 2 olhos compostos.

Os crustáceos geralmente apresentam desenvolvimento direto com fases larvais e sexos separados.

ARACNÍDEOS

São animais que vivem geralmente em ambientes terrestres. Existem espécies predadoras, carnívoras

e peçonhentas. Ex: escorpiões e aranhas.

Esses animais possuem cefalotórax e abdome. Os escorpiões possuem o aguilhão que se localiza na

parte posterior do abdomem. O agulhão é responsável por injetar a peçonha.

No cefalotórax possuem 4 pares de pernas e 1 par de quelíceras, nas aranhas é utilizada para injetar

veneno na presa. Não possuem mandíbulas e antenas. Além de pedipalpos que servem como preensores ou

apêndices sensoriais.

Os ácaros são ectoparasitas podendo afetar mamíferos e aves e transmitir doenças aos seres humanos.

As doenças causadas por esses animais são escabiose ou sarna (Sarcoptes scabeii), cravo agente parasitário

(Demodex foliculorum) das glândulas sebáceas ou folículo piloso. Além de alergias respiratórias causadas por

ácaros que vivem na poeira de ambientes domésticos.

As aranhas possuem as fiandeiras que são apêndices abdominais. Esses apêndices secretam uma

substância que ao entrar em contato com o ar forma um fio. É nesse fio que a aranha faz seu casulo, armazena

alimento e faz sua teia.

Esses animais podem sugar o alimento. A digestão dos escorpiões e aranhas é extracorpórea. Já os

carrapatos possuem muitas espécies hematófogos podendo transmitir doenças aos seres humanos ou gado.

Em pequenos aracnídeos, aranhas pequenas, o transporte de gases ocorre de forma traqueal. Nos

escorpiões e aranhas de maior porte há traqueias modificadas que formam cavidades mais amplas.

A excreção ocorre por glândulas coxais e túbulos de Malpighi. Tanto o sistema nervoso quanto

circulatório seguem ao mesmo padrão dos artrópodes. Possuem órgãos táteis e olhos simples.

A fecundação é interna com sexo separados. O desenvolvimento é direto nas aranhas e escorpiões. Já

no ácaro nasce uma larva com 3 pares de pernas.

QUILÓPODES E DIPLÓPODES

Nesse grupo possuem cabeça, olhos simples e 1 par de antenas, tronco formado por segmentos ou

anéis.

Os quilópodes são formados pelas centopeias e lacraias. As lacrais possuem 1 par de pernas por anel.

Já os diplópodes do grego (diploos = duplo). são formados pelos piolhos-de-cobra e embuás. Os

embuás possuem 2 pares de pernas por anel, não há no primeiro segmento e são herbívoros.

As lacrais são carnívoras e possuem forcípulas que são apêndices do tronco capazes de inocular

veneno. O veneno desse animal é capaz de matar pequenas presas. Já nos seres humanos pode gerar

vermelhidão, dor, inchaço, reações locais, vômitos e febre. É recomendado atendimento médico.

O sistema nervoso é ganglionar e ventral, sistema circulatório aberto e possuem traqueia e túbulos de

Malpighi. Possuem sexos separados com fecundação interna e desenvolvimento indireto. Além de cerdas táteis

e ocelos.

EQUINODERMOS

O nome desse grupo é dado pela presença de espinhos na pele. O nome vem do do grego échinos =

espinho; derma = pele. Temos como principais exemplos o pepino-do-mar, lírios-do-mar, estrela-do-mar,

ouriços-do-mar, estrela-do-mar, bolachas-da-praias. Estes animais possuem vida livre e são exclusivamente

marinhos.

As características gerais desse grupo são celomados, triblásticos e deuterostômios. O celoma forma

dobras no intestino primitivo do embrião devido isso é denominando enteroceloma (do grego énteron =

intestino). O esqueleto é formado pela derme, por isso, trata-se de um endoesqueleto.

MORFOLOGIA E FISIOLOGIA DOS EQUINODERMOS

Geralmente apresenta simetria pentarradial (do grego penta = cinco).

São animais sésseis ou com pouca mobilidade, porém com órgãos sensoriais capazes de identificar

informações de várias partes od ambiente.

Os equinodermos possuem um sistema hidrovascular ou ambulacrário que são canais onde a água

circula. Esses canais se comunicam aos pés ambulacrários (do latim ambulare = caminhar) estes estão ligados

a ampolas que são dilatações.

Esses animais apresentam tubo digestório completo. A estrela do mar possui glândulas digestórias.

O sistema ambulacrário troca gases com a água. O sistema nervoso é formado por ocelos que percebem

a luz, células olfativas e táteis localizadas na epiderme.

REPRODUÇÃO DOS EQUINODERMOS

Geralmente possuem sexos separados. Fecundação externa. Desenvolvimento indireto.

Algumas espécies como a estrela-do-mar tem capacidade de regeneração, funcionando portanto como

reprodução assexuada, uma vez que essa divisão pode gerar novos organismos.

CLASSIFICAÇÃO DOS EQUINODERMOS

Os equinodermos são classificados em 5 grupos principais: Asteroidea (asteroides), Echinoidea

(equinoides), Holothuroidea (holoturoides), Ophiuroidea (ofiuroides) e Crinoidea (crinoides).

Fonte: https://images.app.goo.gl/zJbCF1gpTUyKuCob7

ASTEROIDEA

Nesse grupo temos a estrela-do-mar. Animal carnívoro com 5 braços que partem da região central e

com ocelos nas extremidades. Os braços são capazes de se movimentar para ajudar a capturar presas.

ECHINOIDEA

São exemplos desse grupo a bolacha-da-praia, ouriço-do-mar ou ouriço-escudo. São encontrados em

recifes no litoral e em pedras. Não possuem braços. Em alguns países são utilizados na alimentação.

HOLOTHUROIDEA

Nesse grupo temos como exemplo o pepino-do-mar. Possuem corpo mole, pois o esqueleto é formado

por placas microscópicas. Não possui carapaça.

OPHIUROIDEA

São exemplos a serpente-do-mar ou ofiúro. Possuem braços longos, flexíveis e finos que são utilizados

para a locomoção.

CRINOIDEA

Nesse grupo temos o lírio-do-mar. Vive preso em rochas ou suportes.

CONSTRUÇÃO GEOMÉTRICA DAS IMAGENS

LENTE DIVERGENTE

- Objeto extenso localizado na frente da lente.

Imagem: Virtual, Direita, Menor

Observe que as características da imagem A’B’ para a lente divergente não dependem da posição do

objeto AB sobre o eixo principal.

LENTE CONVERGENTE

- Objeto extenso localizado antes do ponto antiprincipal objeto (AO).

Imagem: Real, Invertida, Menor

- Objeto extenso localizado sobre o ponto antiprincipal objeto (AO).

Imagem: Real, Invertida, Igual

- Objeto extenso localizado entre o ponto antiprincipal objeto e o foco objeto.

Imagem: Real, invertida, Maior

- Objeto extenso sobre o foco objeto.

Imagem: Imprópria

- Objeto extenso localizado entre o foco objeto e o centro óptico.

Imagem: Virtual, Direita, Maior

Observe que:

● As características da imagem A’B’ para a lente convergente dependem da posição do objeto AB

sobre o eixo principal.

● A imagem do ponto B está sobre o eixo principal.

● Para qualquer tipo de lente, uma imagem real será sempre invertida enquanto uma imagem virtual

será sempre direita.

ESTUDO ANALÍTICO SOBRE AS LENTES ESFÉRICAS

Sabemos que as lentes esféricas estão presentes em diversas partes de nosso cotidiano, como por

exemplo, nos óculos de correção visual. Na física, as lentes esféricas são diferenciadas por serem de bordas

finas e bordas espessas. As lentes possuem um par de focos, sendo, portanto, um foco principal objeto e um

foco principal imagem, ambos são simétricos e estão localizados sobre o eixo principal. Da mesma forma que

os espelhos esféricos, as lentes também fornecem imagem de um objeto linear e transversal. Sendo assim, as

posições e as alturas de objetos colocadas diante de uma lente esférica são determinadas através das mesmas

equações estudadas nos espelhos esféricos. Essa igualdade também é válida para as regras de sinais,

portanto, analisando as distâncias focais, temos que fazer o seguinte uso:

- f > 0: a lente esférica é do tipo convergente.

- f < 0: a lente esférica é do tipo divergente.

Para a determinação da distância focal de uma lente esférica, fazemos o uso da Equação de Gauss

que é a seguinte:

1

𝑓 =

1

𝑝 +

1

𝑝′

Em que:

f – é a distância focal da lente, p – é a distância do objeto à lente e p’ – é a distância da imagem à lente esférica.

Na equação acima, percebermos que não somente podemos determinar a distância focal de uma lente esférica,

mas podemos também determinar qualquer uma das incógnitas, desde que as outras sejam fornecidas.

Geralmente, usamos uma lente esférica para aumentar o tamanho de objetos que são colocados na nossa

frente. Na física, esse aumento é dito como aumento linear transversal e pode ser calculado através da seguinte

equação matemática:

A = 𝑖

𝑜 = −

𝑝′

𝑝

Na equação acima, temos que:

f > 0 → lente convergente;

f < 0 → lente divergente;

p > 0 → objeto real;

p < 0 → objeto virtual;

p’ > 0 → imagem real;

p’ < 0 → imagem virtual;

o > 0 → objeto para cima;

o < 0 → objeto para baixo;

i > 0 → imagem para cima;

i < 0 → imagem para baixo;

A > 0 → imagem direita em relação ao objeto;

A < 0 → imagem invertida em relação ao objeto;

Vejamos um exemplo:

Suponhamos que um objeto é colocado a 60 cm de uma lente esférica do tipo convergente. Tal lente

possui distância focal igual a 20 cm. Calcule a distância da imagem à lente.

Resolução:

Como a lente é do tipo convergente, temos que a distância do objeto à lente e a distância focal são

positivos, p = + 60 cm e f = + 20 cm. Para o cálculo da distância da imagem à lente, temos:

Aplicando a equação do aumento linear, temos:

CONVERGÊNCIA OU VERGÊNCIA DE UMA LENTE ESFÉRICA

Convergência ou vergência é a capacidade que as lentes esféricas têm de convergir ou divergir os raios

de luz que as atravessam. A convergência pode ser calculada pelo inverso da distância focal, medida em

metros. Além disso, a convergência de uma lente pode ter módulo positivo se ela for convergente,

ou negativo, se ela for divergente.

A equação usada para calcular a vergência de uma lente esférica é mostrada a seguir, observe:

C — convergência (m-1 ou di)

f — distância focal (m)

A convergência de uma lente é medida na unidade de m-1. No entanto, costumamos chamar essa

unidade de dioptria, seu símbolo é o di. Quanto maior é a dioptria de uma lente, maior é a sua capacidade em

mudar a direção dos raios de luz que incidem sobre ela.

Exemplo:

Determine a convergência de uma lente côncava de foco igual a + 0,5 m.

Analisando o cálculo realizado, podemos dizer que essa lente tem uma convergência de 2 dioptrias, o

que é equivalente a uma lente de 2 graus, como aquelas receitadas para a correção de defeitos visuais.

DEFEITOS NA VISÃO HUMANA

Conteúdo Interdisciplinar: Física, Biologia e Química

Um dos mais importantes entre os cinco sentidos humanos é a visão. Ela nos permite a percepção do

mundo com todas as suas formas e cores, que tanto impressionam o homem desde os tempos mais remotos.

Didaticamente, dividimos o olho humano em:

Cristalino: Parte frontal do olho que funciona como uma lente convergente, do tipo biconvexa.

Pupila: comporta-se como um diafragma, controlando a quantidade de luz que penetra no olho.

Retina: é a parte sensível à luz, onde são projetadas as imagens formadas pelo cristalino e enviadas ao cérebro.

Músculos ciliares: comprimem convenientemente o cristalino, alterando a distância focal.

O olho humano pode apresentar algumas anormalidades que levam a dificuldades de enxergar em

algumas situações. As mais comuns são a Miopia e Hipermetropia.

MIOPIA

É um dos problemas refrativos mais comuns que existem e a principal característica é a dificuldade para

enxergar objetos distantes. Basicamente, a miopia surge quando o formato do olho é mais alongado que o

normal. Essa imperfeição do globo ocular faz com que a imagem se forme antes da retina ao invés de ser

formada diretamente na retina. A principal causa da miopia é genética, ou seja, ela costuma ser passada de

pais para filhos. Mas além do fator genético, existem alguns hábitos que podem levar ao desenvolvimento da

doença. O uso excessivo de aparelho eletrônicos como celulares e computadores, por exemplo, também podem

contribuir com o aparecimento da miopia.

A correção da miopia é feita comumente com a utilização de lentes divergentes. Ela fornece, de um objeto

impróprio (objeto no infinito), uma imagem virtual no ponto remoto do olho. Essa imagem se comporta como

objeto para o cristalino, produzindo uma imagem final real exatamente sobre a retina.

HIPERMETROPIA

Ao contrário da miopia, a hipermetropia surge quando a imagem é formada depois da retina,

comprometendo a visão a curtas distâncias. Ou seja, a hipermetropia é a dificuldade para enxergar de perto. Da

mesma forma que a miopia, a hipermetropia também ocorre pelo formato irregular do globo ocular. A córnea de

um olho normal tem formato arredondado, mas quem tem hipermetropia possui a córnea achatada ou plana. A

correção desse defeito é possível através da utilização de uma lente convergente. Tal lente convergente deve

fornecer, de um objeto real, situado em um ponto próximo do olho, uma imagem que se comporta como objeto

real para o olho, dando uma imagem final nítida.

Assim como a miopia, a hipermetropia também tem origem genética. Por isso, quem tem pai ou mãe

com hipermetropia tem mais chance de desenvolver esse problema de visão ao longo da vida.

ELETROQUÍMICA E SUA APLICAÇÃO NO DIA-A-DIA: PILHAS

A Eletroquímica é um ramo da Físico-Química que estuda as reações em que há transferência de

elétrons (reações de oxirredução) e a sua conversão em energia elétrica, bem como o processo

contrário, isto é, a conversão de energia elétrica em energia química.

O primeiro processo é o que ocorre nas pilhas e baterias. As pilhas são dispositivos formados por dois

eletrodos (um polo positivo, que é o cátodo, e um polo negativo, que é o ânodo), além de um eletrólito (solução

condutora). Os elétrons são transferidos por um condutor externo do ânodo até o cátodo, formando uma

corrente elétrica que é usada para ligar algum aparelho. As baterias são formadas por várias pilhas ligadas em

série ou em paralelo.

Esse é um processo espontâneo e a energia é fornecida até que a reação química se esgote (caso das

pilhas e baterias primárias, tais como a pilha seca de Leclanché e a pilha alcalina), ou então, no caso de reações

reversíveis, pode-se aplicar uma diferença de potencial e inverter a reação, formando os reagentes de novo e

recarregando a pilha que fica pronta para ser usada novamente (é o caso de pilhas e baterias secundárias, tais

como a de chumbo, usada nos automóveis, e as de íon lítio, usadas nos aparelhos celulares).

Pilhas e baterias primárias em primeiro plano e, em segundo, recarga de baterias secundárias (de chumbo e de íon lítio).

O ESTUDO DAS PILHAS E BATERIAS

Nesse caso, a energia química é convertida em energia elétrica, ou seja, nesses dispositivos, são

colocadas espécies químicas para reagirem espontaneamente, havendo transferência de elétrons entre elas.

Uma espécie sofre redução, e a outra, oxidação. Essa transferência de elétrons é aproveitada para gerar

corrente elétrica, que faz alguns equipamentos elétricos funcionarem.

Já imaginou como seria a vida hoje sem as pilhas e as baterias? Pense nas baterias dos automóveis e

nas baterias dos celulares, ambas recarregáveis. Por que elas podem ser recarregadas, enquanto as pilhas

comuns (pilha seca de Leclanché) e as alcalinas não podem? Qual a diferença entre pilhas e baterias?

Alguns artigos desta subseção respondem a essas questões. Leia-os e veja como a Eletroquímica

contribuiu e continua contribuindo para o desenvolvimento de pilhas e baterias cada vez mais seguras e

eficientes. Veja também alguns perigos que o descarte incorreto de determinadas pilhas pode causar ao meio

ambiente.

Sabemos que vocês estão vendo na física, um assunto tratado sobre formação de imagens. Sendo

assim, temos também a certeza que você conhece uma televisão, onde, em sua tela é exibida em fração de

segundos diversas imagens, e que, quando o assunto tratado não lhe desperta interesse, você de imediato

muda de canal. Ao utilizar o controle da sua tv, você está a partir de agora ciente que tem uma pilha

eletroquímica fornecendo a energia necessária para o bom funcionamento do seu aparelho. Temos também a

bateria do celular que perfeitamente é um exemplo que pilha e que também pode ser relacionado ao tema de

formação de imagens trabalhado na física.

Agora vejamos uma curiosidade:

COMO OS PEIXES ELÉTRICOS GERAM A ELETRICIDADE

(Conteúdo Interdisciplinar: Química, Física e Biologia) Esses animais têm um órgão especializado – chamado justamente de órgão elétrico -, composto de

células que se diferenciaram a partir dos músculos durante sua evolução. Assim como os músculos geram

eletricidade ao se contraírem, pela entrada e saída de íons de suas células, cada eletrócito (célula do órgão

elétrico) também se carrega e descarrega continuamente.

Cada vez que os eletrócitos são estimulados por um comando que vem do cérebro, eles produzem uma

pequena descarga elétrica de aproximadamente 120 milésimos de volt (120 milivolts). Como o órgão elétrico é

formado por milhares de eletrócitos que se descarregam ao mesmo tempo, um peixe como o brasileiro puraquê

(Electrophorus electricus), com mais de 2 metros de comprimento, pode gerar mais de 600 volts numa única

descarga.

“O puraquê é apenas uma entre mais de 120 espécies de peixes elétricos que existem na América do

Sul. Todas as outras espécies produzem descargas mais fracas, que variam entre menos de 1 volt e 5 volts”,

diz o biólogo José Alves Gomes, do Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia. Também há peixes elétricos

em rios da África. Nos oceanos, há duas espécies de arraia e uma de peixe capazes de emitir descargas

elétricas.

EXERCÍCIOS RESOLVIDOS:

Questão 1 - As pilhas e as baterias são dispositivos nos quais uma reação espontânea de oxidorredução

transforma energia química em energia elétrica. Portanto, sempre há uma substância que se reduz, ganhando

elétrons, que é o cátodo, e uma que se oxida, perdendo elétrons, que é o ânodo. Abaixo, temos um exemplo

de uma pilha eletroquímica:

A respeito dessa pilha, responda:

a) Qual eletrodo, A ou B, está sofrendo redução e qual está sofrendo oxidação?

b) Qual eletrodo é o cátodo e qual é o ânodo?

c) Escreva a semirreação que ocorre nos eletrodos A e B e a reação global da pilha.

d) A concentração dos íons B3+ e A2+ aumenta ou diminui?

e) Ocorre corrosão ou deposição dos eletrodos A e B?

Resposta Questão 1:

a) O eletrodo A está sofrendo redução, porque está ganhando elétrons, portanto, seu Nox (Número de

Oxidação) irá diminuir. Já o eletrodo B está sofrendo oxidação, porque está perdendo elétrons e seu Nox irá

aumentar.

b) O eletrodo A é o cátodo e o B é o ânodo.

c) Semirreação do ânodo: B(s) → B3+(aq) + 3 e-

Semirreação do cátodo: A2+(aq) + 2 e- → A(s)

Para encontrar a equação que representa a reação global dessa pilha, teremos que multiplicar a semirreação

do ânodo por 2 e a do cátodo por 3, para poder igualar os elétrons que foram transferidos e recebidos nos

eletrodos:

Semirreação do ânodo: 2 B(s) → 2 B3+(aq) + 6 e-

Semirreação do cátodo: 3 A2+(aq) + 6 e- → 3 A(s)

Reação Global: 2 B(s) +3 A2+(aq) → 2 B3+

(aq)+ 3 A(s)

d) Conforme mostra a reação global, a concentração de B3+ aumenta e de A2+ diminui.

e) Haverá deposição sobre o eletrodo A e corrosão do eletrodo B.

Questão 2 - (UFU-MG) Quando a pilha mostrada a seguir está em funcionamento, a barra de chumbo vai se

desgastando e a prata vai ficando mais espessa.

No início do experimento, as duas barras apresentavam as mesmas dimensões. Para essa pilha determine:

a) As equações das semirreações de oxidação e redução;

b) A equação química da reação global;

c) O sentido de movimento dos elétrons na parte externa do circuito e o sentido dos íons na parede

porosa.

Resposta Questão 2:

a) Semirreação do ânodo: 1 Pb(s) → 1 Pb2+(aq) + 2e-

Semirreação do cátodo: 2 Ag2+(aq) + 2e-→2 Ag(s)

b) Reação Global: 1 Pb(s) 2 Ag2+(aq) → 1 Pb2+

(aq) + 2 Ag(s)

c) Os elétrons movimentam-se do ânodo (eletrodo de chumbo) para o cátodo (eletrodo de prata). Os

cátions dirigem-se do ânodo para o cátodo e os ânions dirigem-se do cátodo para o ânodo.

Questão 3 – (Vunesp) A equação seguinte indica as reações que ocorrem em uma pilha:

Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+

(aq) + Cu(s)

Podemos afirmar que:

a) O zinco metálico é o cátodo.

b) O íon cobre sofre oxidação.

c) O zinco metálico sofre aumento de massa.

d) O cobre é o agente redutor.

e) Os elétrons passam dos átomos de zinco metálico aos íons de cobre.

Resposta Questão 3:

Alternativa “e”.

a) O zinco metálico é o ânodo, ele perde elétrons: Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-.

b) O íon cobre sofre redução, ele ganha elétrons: Cu2+(aq) + 2 e-→ Cu(s).

c) O zinco metálico é o ânodo que é corroído, porque ele sofre oxidação e, com isso, a massa da barra

diminui.

d) O cobre é o agente oxidante, pois ele causou a oxidação do zinco.

e) Correta.

ATIVIDADES NO GOOGLE FORMS

- Biologia e PEB: https://forms.gle/pYNa8BTx6eJ6WJucA

- Física e PEF: https://forms.gle/2eq4epNRMTCMg4vj7

- Química e PEQ: https://docs.google.com/forms/d/1BCRAq_y_YLK8IiR_IjctirGSINZ_QPgibV4HVB9Zwso/edit

ATIVIDADES COMPLEMENTARES

VÍDEO-AULAS:

https://www.youtube.com/watch?v=TVlwv7zRnwQ&t=2s

https://www.youtube.com/watch?v=EEvHb-NpGbg

https://www.youtube.com/watch?v=Q4yVa7YC5IM

https://www.youtube.com/watch?v=viGHq4B4Epo

https://www.youtube.com/watch?v=lzh8AW-r0jo

https://www.youtube.com/watch?v=JqUWnBW6u5M

Seja curioso! Pesquise mais exemplos sobre esse assunto na Internet. Você verá como o estudo da Física,

Química e Biologia está presente o tempo todo em nosso cotidiano.

FONTES DE CONSULTA

1. BIZZO, N. BIOLOGIA: Novas Bases. 1ª. ed. São Paulo: IBEP, 2016. 288 p. v. 2.

2. LINHARES, S; GEWANDSZNAJDER, F; PACCA, H. Biologia Hoje: Os Seres Vivos. 3ª. ed. São Paulo:

Ática, 2016. 384 p. v. 2.

3. PIXABAY. Disponível em: <https://pixabay.com/pt/>. Acesso em: 20 nov. 2020.

4. Física para o Ensino Médio - Volume 2 - Ed. Saraiva Física Ciência e Tecnologia - Volume 2 - Ed. Moderna

Conexões com a Física - Volume 2 - Ed. Moderna.

5. Instituto de Física da UFRGS. Disponível em: <www.if.ufrgs.br. Acesso em 18 de novembro de 2020.

6. Mundo Educação. Disponível em: <mundoeducacao.uol.com.br>. Acesso em 18 de novembro de 2020. 7. Brasil Escola. Disponível em: <brasilescola.uol.com.br>. Acesso em 18 de novembro de 2020. James Brady, Humiston Gerard E. QUÍMICA GERAL - VOL. 2 - 2ª EDIÇÃO.

8. Brasil Escola. Disponível em:< https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-eletroquimica.htm>. Acesso em novembro de 2020.

9. Portal São Francisco. Disponivel em:< https://www.portalsaofrancisco.com.br/curiosidades/peixes-eletricos>. Acesso em novembro de 2020.

ESTUDO ORIENTADO

Como estudar Física?

Um dos principais imbróglios que os alunos apontam em relação à física sustém-se em sua dificuldade

em aliar teoria e prática. Ficar decorando macetes sem entender o significado não leva a lugar algum. Daí a

total perda de interesse ou letargia que vários alunos possuem acerca da disciplina.

Em outras palavras, a falta de proximidade com o conteúdo, a inabilidade de poder contextualizá-lo,

torna-se algo preocupante e inviabiliza um bom desempenho do estudante nessa disciplina. E talvez até em

outras correlatas, como geometria e matemática.

Dito isso, ensinar ao aluno ou a nós mesmos a investirmos em nosso senso de curiosidade é um bom

ponto de partida!

Um dos passos mais importantes que todo aluno deve fazer é saber bem identificar qual das grandes

áreas da Física relatadas há pouco o enunciado de uma questão aborda. Isso pode parecer algo bem básico

ou bobo mas não é e veja o porquê.

Isso tem a ver com a interpretação. Quando não identificamos o que o enunciado quer dizer, fica quase

que impossível resolver a questão. Posto de outra forma, se você não sabe qual o assunto que a questão

aborda, você não saberá qual o contexto do problema e nem qual a problemática que ele incita.

Portanto, é nessa hora que você deve permanecer muito atento: leia atentamente o enunciado,

identifique as palavras-chave, indicativas de qual assunto a questão trata e desenhe o problema.

Observe que o desenho é parte fundamental à resolução da questão. E, de quebra, ele te permite um

melhor entendimento do enunciado e diminui sua ansiedade inicial, já que, se você estiver com a matéria em

dia, os passos para a resolução começam a pipocar em sua mente.

Até esse passo, a resolução das questões de física depende apenas do seu conhecimento teórico em

relação ao assunto abordado.

Veja agora várias dicas simples e eficazes para que você seja bem-sucedido em física:

1. Observe que a sua opinião e o conceito científico são coisas diferentes.

2. Corrija o que você notar que seus amigos falam que não está correto – mas, antes, corrija

você mesmo.

3. Pratique muito a teoria com bastantes exercícios.

4. Identifique e organize todas as informações dadas nos enunciados das questões.

5. Não tenha preguiça! Desenhe os corpos envolvidos e os vetores de força.

6. Faça um esforço para que as fórmulas façam algum sentido para você.

7. Fundamental: entenda, e muito bem, como o conceito se relaciona com o dia a dia.

8. Procure uma relação entre o assunto e cenas de filmes. É uma ótima forma de integrar o

conhecimento!

9. Desenvolva o hábito de analisar e criticar (sem formação de julgamentos que em nada

ajudam) cenas de filmes de ação.

10. Procure com frequência diferentes referências para estudar. Nunca conte com apenas um

material didático ou de exposição teórica.

Ao praticar bem essas dicas você começa a superar uma das maiores dificuldades que os estudantes

apontam acerca da ciência de Einstein: a falta de habilidade em aliar teoria e prática.