Versão On-line ISBN 978-85-8015-075-9Cadernos PDE

OS DESAFIOS DA ESCOLA PÚBLICA PARANAENSENA PERSPECTIVA DO PROFESSOR PDE

Produções Didático-Pedagógicas

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SECRETARIA DE ESTADO DA EDUCAÇÃO SUPERINTENDÊNCIA DE EDUCAÇÃO

PROGRAMA DE DESENVOLVIMENTO EDUCACIONAL - PDE UNIVERSIDADE ESTADUAL DO NORTE DO PARANÁ

LUIZ ANTONIO ZANON

PLANO DE INTERVENÇÃO PEDAGÓGICA NA ESCOLA

ÁGUA: MAIOR RIQUEZA HUMANA SUSTENTANDO O PLANETA

UENP- JACAREZINHO - 2013

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PROGRAMA DE DESENVOLVIMENTO EDUCACIONAL - PDE

LUIZ ANTONIO ZANON

QUÍMICA

ECOLOGIA E SUSTENTABILIDADE

ÁGUA: MAIOR RIQUEZA HUMANA SUSTENTANDO O PLANETA

Plano de inserção pedagógica apresentado ao

Programa de Desenvolvimento da Educação do

Estado do Paraná (PDE), junto à Universidade

Estadual do Norte do Paraná (UENP).

Orientador: Prof. Dr. Fábio Rodrigues Ferreira Seiva.

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SUMÁRIO

1- Justificativa página: 4

2- Problematização página; 4

3- Objetivo Geral página: 4

4- Objetivo Específico página: 4

5- Fundamentação Teórica página: 5

6- A vida depende da água página: 5

7- A água no universo página: 7

8- A água nos seres vivos página: 8

9- Composição da água página: 10

10- Estrutura molecular página: 11

11- Propriedades estranhas da água página: 13

12- Outras curiosidades sobre a água página: 14

13- A água em estado sólido página: 15

14- A água em estado gasoso página: 17

15- Estratégias de ação página: 18

16- Aplicação página: 18

17- Cronograma página: 19

18- Atividades de classe página: 19

19- Atividade extraclasse página: 22

20- Referencias página: 22

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1. JUSTIFICATIVA: A água é um patrimônio imprescindível e limitado da

humanidade e como tal deve ser tratada com enorme responsabilidade. Tendo em

vista a pouca importância que os brasileiros em geral e nossos alunos têm dado ao

assunto referido e também, diante de grandes interesses industriais e econômicos, a

importância dos cuidados com o manejo da água parece estar ficando em segundo

plano. Além disso, nosso planejamento na ação docente, não contempla o assunto

de forma abrangente e aprofundada. Sendo assim, esse trabalho se justifica por

implantar uma visão “macroscópica” do assunto e direcionar no planejamento uma

melhor e maior ênfase ao tema, trabalhando o assunto água como riqueza da

humanidade, finito e muito sensível à poluição a contaminação.

2. PROBLEMATIZAÇÃO: O assunto água está sendo ministrado de forma solta e

desvinculada do contexto ecológico, o que deixa o aluno, muitas vezes,

despreparado para se comprometer com questões ambientais e não forma uma

consciência apropriada. Nesse contexto se faz necessário inserir efetivamente nas

escolas a valorização do aprendizado com uma visão ampla e global da questão

água.

3. OBJETIVO GERAL: Implantar uma visão mais ampla e direcionada ao meio

ambiente no sentido de sustentabilidade, voltando a dar grande importância e uma

visibilidade global da água como fonte de vida.

4. OBJETIVO ESPECÍFICO: Desenvolver com os alunos do 3º ano do ensino médio,

conceitos ecológicos em relação ao assunto água. Junto com tópicos dos conteúdos

diluição, soluções e reações químicas, amarrar o tema e produzir textos e trabalhos

relevantes e pertinentes.

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5. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA: Tendo em vista a grande importância do tema

água, se faz cabível e extremamente necessário um enfoque muito contundente e

abalizado no assunto. Minha intenção é demonstrar ao aluno e fazê-lo visualizar e

entender de uma vez, a importância para a vida do planeta Terra e de sua própria

subsistência. Já é passada da hora de darmos não só importância, bem como

procurar institucionalizar além de conceito correto sobre o tema água, mas salientar

e reforçar o conhecimento desse vital composto, tão simples e ao nosso alcance.

Porém finito e relativamente escasso.

Jamais devemos deixar a falsa impressão que nossa água é um bem

inesgotável, mas falsamente abundante, e colocarmos como uma riqueza universal

e merecedora de todas as questões de preservação e conservação. E temos a

obrigação de institucionalizar em nossas vidas a grandeza dessa fonte de vida, sem

jamais podermos esquecer que água é vida. Desde a primeira viagem de um

espermatozoide, que fecundará o óvulo que gerará uma vida, já é no meio aquoso,

isto é dentro d água. O feto só sobreviverá se estiver em condições normais do

útero materno, isto é: se a água estiver presente.

Portanto, nossa intenção é desenvolver e trabalhar no aluno, a

conscientização da importância e que é mais que urgente uma visão global, partindo

da local, de que a água é sim uma riqueza e que deve ser mais que cuidada. Deve

ser preservada e conservada como uma fonte de vida. Pois nossos alunos de agora

serão os adultos de amanhã. E se espera uma sociedade mais humana e justa. Com

grande consciência de preservação ambiental e fundamentalmente da nossa maior

riqueza que é a água. Um líquido precioso e vital, além de prazeroso e de

primeiríssima necessidade.

6. A VIDA DEPENDE DA ÁGUA: Nos últimos anos do século XIX e na primeira

metade do XX, surgiram inúmeras publicações – de ficção cientifica ou mesmo

pseudo-cientifica – a resposta da vida dos seres superiores no planeta Marte. No

terreno da literatura de ficção, a mais famosa foi a de H. G. Wells (1866-1946),

Guerra dos mundos, que foi transmitida pelo rádio com fato verídico, causou enorme

pânico nos Estados Unidos, sendo, mais tarde, reproduzida no cinema. Nesta

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história, a Terra é atacada pelos marcianos, que, praticamente indestrutíveis graças

a conhecimentos científicos avançadíssimos, são, finalmente, derrotados pelos vírus

de doenças terrestres. Tais doenças, inofensivas para nós, eram, porém, fatais

aqueles seres, que não possuíam a necessária proteção biológica corporal: os

anticorpos.

Não apenas obras de ficção falavam de vida animal e vegetal no chamado

planeta vermelho. Também alguns “videntes” escreveram grossos volumes

detalhando o hipotético modo de vida dos marcianos e seus discos voadores.

Segundo interpretações de caráter paracientífico, os canais de Marte, visíveis ao

telescópico, seriam obra de engenharia destinada á irrigação ou ao transporte fluvial.

V. Safanov, cientista premiado na então União Soviética, publicou, em 1951,

um livro onde mencionava as pesquisas de um astrônomo de grande reputação

naquele país, G. A. Tikov. Este conclui que “afirmar que em Marte existe vegetação

é apenas repetir uma frase geral. Pode-se dizer mais detalhadamente: ali existe uma

vegetação de verdor perene, semelhante às nossas coníferas (pinheiro)”. A partir

dessa conclusão, nasceu na ex-União Soviética uma nova ciência, a Astrobotânica!

Entretanto as primeiras sondas espaciais que desceram naquele planeta , em

1976, dissiparam todas aquelas ideias românticas a respeito de Marte. As imagens

envidas à Terra revelaram uma superfície desolada, como um imenso deserto,

apresentando gigantesco vulcões extintos (o maior deles com cerca de 26 mil

metros de altura). Viam-se também extensos e profundos vales, semelhantes ao rift

ou grande falha africana, além de planícies recobertas de poeira cósmica e

cascalhos, tudo muito erodido pelos ventos constantes e fortíssimos, formadores de

dunas de diferentes tamanhos. Nenhuma vida visível, vegetal ou animal. A principal

razão dessa desolação do planeta é á ausência quase completa de água em estado

líquido!

Realmente, a água que, com toda certeza, existiu naquele planeta em períodos

anteriores e mais quentes de sua história – há mais de 1 bilhão de anos -, formando

vales e leitos dos rios hoje secos, teria sido evaporada e dissociada pela luz solar,

originando hidrogênio, que então escapou para o espaço sideral, em consequência

da fraca força de gravidade do planeta, o qual possui volume sete vezes menor que

o da Terra. O que restou dessa água – talvez menos de 20% da quantidade original

– acha-se congelada nos pólos e, possivelmente, no subsolo, uma vez que a

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temperatura média é de 53ºC. De acordo com os especialistas, os microorganismos

sob o solo – provavelmente na região equatorial do planeta, onde a temperatura

pode alcançar +22ºC durante as horas mais quentes do dia – seriam a única forma

de vida existente. Recentemente, foram observadas as mudanças sazonais de

coloração no interior das grandes crateras situadas nos pólos marcianos, que

sugerem que, por efeito do aquecimento na primavera, o derretimento parcial da

capa de gelo de lugar ao aparecimento de quantidade de microrganismos

semelhantes a algumas algas terrestres. Por enquanto, essa hipótese não está

comprovada.

Por tudo o que se sabe sobre Biologia, é difícil imaginar a vida sem água no

estado líquido. A maior parte da composição das células é construída de água; as

substâncias químicas absorvidas do meio, especialmente os sais minerais, devem

estar na forma de soluções aquosas para atravessar as membranas celulares, a

excreção de produtos tóxicos exige água; o transporte interno dos alimentos, pela

seiva ou pelo sangue, é feito por via hídrica; a regulação da temperatura interna, nos

animais superiores, é realizada pela transpiração, ou seja, pela eliminação de água.

Por todas essas razões, a vida na Terra surgiu primeiramente na água e só muito

tempo depois conseguiu transferir-se para a terra firme, o que exigiu adaptações

complicadas, que visaram à economia de água nos organismos.

7. A ÁGUA NO UNIVERSO: Embora a presença da água já tenha sido identificada

em todo o universo, somente na Terra foi comprovada, até agora, sua existência em

estado líquido.

Na forma de vapor ou de gelo, a água é encontrada na atmosfera de algumas

estrelas, nas nuvens moleculares interestelares, em vários satélites de gelo do

sistema solar, nos cometas e também nos planetas. A água se forma, em diferentes

regiões do universo, a partir dos átomos de hidrogênio e oxigênio. O hidrogênio

representa mais de 70% da massa do universo visível, enquanto o oxigênio constitui

cerca de apenas 1% dela. Entretanto é necessário que haja condições muito

particulares para que ocorra a formação de moléculas de água. Tais condições

dizem respeito principalmente a uma alta densidade e a uma temperatura não muito

elevada. Essa temperatura não pode ser superior a alguns milhares de graus

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Celsius, caso contrário às moléculas formadas se rompem pelo choque dos átomos,

muito excitados e ativos as altas temperaturas.

As radiações ultravioletas, quando muito intensas, podem também distribuir as

moléculas de água, por efeito fotodissociante, fenômeno que pode ter sido

responsável pela perda de cinco sextos da água existente no planeta Marte.

Essas condições se mostram relativamente raras no universo, de modo que

apenas 1 a 10 milionésimos de sua massa são constituídos de água. O vapor de

água observado em algumas galáxias – por exemplo, as grandes nuvens escuras

nas regiões mais frias da Via Láctea – apresenta-se diluído em um gás de

hidrogênio molecular e hélio. Na forma de gelo, a água tem sido identificada também

nessas regiões interestelares e ainda no interior dos sistemas planetários em

formação ou já formados. Esse gelo frequentemente se acha misturado ou recoberto

de outras substâncias, como amônia, silicatos, etc., construindo aglomerações com

dimensões variadas: desde diminutas partículas, com 1 décimo milésimo de

milímetro, até corpos com alguns milhares de quilômetros, a exemplo do satélite

Miranda, do planeta Urano, ou vários dos satélites de Júpiter.

Aglomerações de gelo com tamanho intermediário, de uma dezena de

quilômetros, formam os núcleos dos cometas, como observado em 1986 pelas

sondas espaciais Vega e Giotto, que analisaram de perto o cometa Halley. Os

famosos anéis de Saturno também são, em grande parte, formados de partículas de

blocos de gelo, alguns com mais de 1 metro de diâmetro.

8. A ÁGUA NOS SERES VIVOS: A maior parte do peso de qualquer ser vivo

compõe-se de água. Nos vegetais ela constitui cerca de 70%, em média, da sua

composição, mas essa proporção varia muito dependendo do órgão considerado.

Nas folhas a proporção de água chega a 80%; nas partes duras do caule (o lenho),

cerca de 60%; em alguns frutos, como o tomate, 95%, ao contrário, nas sementes a

proporção é de apenas 5%. O citoplasma celular de todos os seres vivos é formado

de 70% de água. O corpo humano adulto possui, também, 70% do seu peso

formado de água.

A importância da água para os seres vivos reside no fato de absorção de todas

as substâncias por eles consumidas e de todas as reações do seu metabolismo

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serem feitas por via aquosa. Isso acontece porque á água, além de ser

quimicamente neutra, possui a propriedade de dissolver um número muito grande de

substâncias químicas minerais e orgânicas, sólidas, líquidas ou gasosas, facilitando

assim a sua penetração através das membranas celulares e o seu transporte por

todo o organismo. Afora isso, graças a sua grande estabilidade térmica, capacidade

de acumular calor e resistência às variações bruscas de temperatura, a água é a

substância ideal para garantir a estabilidade interna dos organismos, quer do ponto

de vista químico, quer do físico.

Por todas essas razões, muito provavelmente, a vida na Terra teve sua origem

nos oceanos e, durante muitos milhares de anos, não foi capaz de abandoná-los.

Na segunda década do século XX, um cientista britânico chamado Macallum

realizou uma série de análises químicas da água do mar e do sangue de diferentes

animais. Ele verificou que as composições eram muito semelhantes, com exceção

do potássio, existente em maior proporção no sangue, e do magnésio, em maior

porcentagem na água do mar. De acordo com o cálculo dos geólogos, porém, o

oceano de alguns milhões de anos atrás possuía mais potássio e menos magnésio

que o de hoje. Além do mais, os animais marinhos possuíam composição sanguínea

semelhante à do oceano atual. Baseado nisso, Macallum concluiu que a vida teve

inicio no oceano e que o sistema sanguíneo dos diferentes grupos dos animais

manteve a composição química da água da época em que passaram a viver em

terra firme. Aliás, a ideia de que tudo se originou da água, incluindo a vida, já era

sustentado pelo filósofo grego Tales de Mileto há 2.500 anos.

A passagem dos seres vivos do mar a terra firme apresentou uma série de

problemas em razão da necessidade de evitar a perda excessiva de água. Muitos

vegetais terrestres armazenam águas em diversas partes de sua estrutura.

Exemplos bem conhecidos são os cactos das regiões desérticas da América e as

árvores que, como o umbuzeiro – chamado por Euclides da Cunha de a árvore

milagrosa do sertão - armazenam grande quantidade de água em suas raízes.

Os animais também têm seus problemas. Os anfíbios, que foram os primeiros

vertebrados terrestres, permanecem até hoje muito dependentes dos rios e dos

lagos, pois não desenvolveram a capacidade de evitar a evaporação excessiva

através da pele. Por exemplo, um sapo em chão seco em um dia de sol morre em

poucas horas, não conseguindo percorrer grandes espaços sem umidade. Por isso

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são vistos, com certa frequência, mortos no meio das rodovias. Além disso, os sapos

depositam seus ovos na água, e os pequenos seres que deles saem são tipicamente

aquáticos, assim como os peixes. Só mais tarde eles adquirem pernas e pulmões,

passando a viver em terra firme, mas em lugares sombrios e úmidos ou pântanos.

Alguns répteis, como as serpentes e os lagartos, conseguiram passar para

ambientes completamente secos, desenvolvendo sistemas complicados para

garantir economia de água. Também os mamíferos – entre eles o próprio homem –

possuem um sistema muito complexo de tubos renais microscópicos para reabsorver

grande parte da água que seria eliminada na excreção de produtos tóxicos do seu

metabolismo. Outrossim, há inúmeras glândulas na pele e nas vias respiratórias

internas para manter umidade constante, evitando a perda excessiva de água em

contato com o ar seco.

9. COMPOSIÇÃO DA ÁGUA: Aristóteles (384 a.C. – 322 a.C.) e outros filósofos

gregos anteriores a ele acreditavam que o mundo era formado de apenas quatro

elementos: o fogo, o ar, a água e a terra.Tais elementos, por sua vez, teriam sido

produzidos também por quatro princípios fundamentais da natureza: o calor, o frio, o

“úmido” e o “seco”. A água, para eles, era um corpo simples, primário, não podendo

ser decomposto em substâncias mais elementares. Essa ideia prevaleceu durante

mais de 2 mil anos, até o século XVIII de nossa era.

Foi em 1781 que Joseph Priestley (1733-1804), químico e teólogo inglês,

conseguiu sintetizar água por combustão do hidrogênio (embora não percebesse

que a combustão era a combinação deste elemento com o oxigênio) mediante

aquecimento explosivo. Esse mesmo cientista descobriu o oxigênio, demonstrando

que as plantas produzem esse gás quando em presença da luz, fenômeno hoje

conhecido por fotossíntese.

Nessa mesma época via na França o grande cientista Antoine Laurent

Lavoisier (1743-1794), que, tido como inimigo da pátria foi guilhotinado na

Revolução Francesa, mas que posteriormente foi considerado o verdadeiro fundador

da Química. Foi ele que realmente demonstrou que a água era composta de dois

elementos químicos: o hidrogênio e oxigênio.

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Em 1805, finalmente, outro francês, Louis Joseph Gay Lussac (1778 – 1850), e

o grande sábio prussiano Alexander Von Humdoldt (1769 – 1859) verificavam que a

proporção entre um e outro elemento, na molécula da água, era de 2 para 1, o que

conduziu, finalmente, á fórmula H2O.

Mais tarde se descobriu que essa composição não é assim tão simples. As

moléculas da água tendem a se reunir entre si, formando polímeros, ou seja,

moléculas múltiplas. Desse modo, dependendo de alguns fatores, como,

principalmente, a temperatura, podemos encontrar misturas em diversas proporções:

H2O;H4O2; H6O3. Por isso, alguns especialistas sugeriram que as moléculas da água

deveriam ser representadas por (H2O)n, indicando agrupamento de n. moléculas de

água.

Sutherland, em 1900, deu á constituição molecular mais simples, H2O, o nome

de hidrol, verificando, porém, que está só é encontrada na água em estado de vapor,

acima de 100ºC. Á forma H4O2 predominante no estado líquido denominou de Di-

hidrol, que conteria, no entanto, Tri-hidroal (H6O3) em solução. Esta última forma

aumentaria de proporção à medida que a temperatura fosse reduzida, passando a

predominar no gelo. O físico alemão Wilhelm Conrad Roentgen (1845-1923) já em

1892 dizia que a água em estado líquido possui “moléculas de gelo em solução”.

10. ESTRUTURA MOLECULAR: Essa complexidade da molécula da água revela

que, sem dúvida essa substância possui uma estrutura interna muito complexa. Tal

estrutura, hoje se sabe, depende essencialmente de uma propriedade química

denominada pontes de hidrogênio.

Há em qualquer substância forças de atração agindo entre seus átomos e

moléculas que os mantém unidos entre si. Essas forças ou ligações podem ser

muito poderosas, como as dos compostos chamados tônicos, em que há

desprendimento e troca de elétrons entre os átomos da substância. Tais

substâncias, na maioria, permanecem sólidas á temperatura ambiente normal, como

acontece com os metais. No caso, porém, das chamadas substâncias covalentes, ou

seja, substâncias que mantém a coesão entre seus átomos graças a pares de

elétrons apenas compartilhados entre si, as forças de união são mais fracas que as

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forças de atração entre os íons. Assim, os compostos covalentes podem ser sólidos,

líquidos ou gasosos, dependendo das condições de temperatura e pressão.

Em alguns compostos, entretanto, em que a molécula é formada de átomos

diferentes, como no caso da água, há um certo desequilíbrio entre as suas cargas

elétricas, fazendo com que uma extremidade da molécula se torne mais positiva e a

outra mais negativa, o que origina o fenômeno conhecido como polaridade da

molécula. Essas moléculas constituem, pois, dipolos elétricos.

O caso extremo de atração entre dipolos ocorre quando a molécula é formada

de hidrogênio ou oxigênio. A forte atração que então se estabelece entre o

hidrogênio e esses elementos domina-se ponte de hidrogênio.

Tais pontes formadas entre as moléculas da água, embora mais frágeis que as

forças de ligação covalente responsáveis pela coesão da própria molécula de H2O,

são estáveis ás baixas temperaturas e ás temperaturas ambientes normais. São

ainda responsáveis pela união de várias moléculas, formando, principalmente na

água fria e no gelo, os “pacotes” representados pela fórmula proposta (H2O)n. Além

disso, essas pontes são responsáveis também pela ligação das moléculas de água

com ouros compostos, tornando a água um composto que se liga facilmente a

inúmeras substâncias.

As pontes de hidrogênio são, por fim, responsáveis pela “geometria” da

molécula. As direções das duas ligações covalentes (ligações entre os dois

hidrogênios e o oxigênio) e das pontes de hidrogênio dão origem a uma

configuração em tetraedros, para o conjunto de moléculas. O átomo do oxigênio

ocupa o centro de cada tetraedro, enquanto os quatro vértices são ocupados por

átomos de hidrogênio (dois da própria molécula e dois de moléculas vizinhas,

atraídas pelas pontes).

Essa estrutura característica graças à presença das pontes de hidrogênio

determina algumas propriedades da água, que a tornam uma substância muito

peculiar entre os outros compostos de natureza.

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11. PROPRIEDADES ESTRANHAS DA ÁGUA: Sabemos que os corpos sólidos,

líquidos ou gasosos em geral se dilatam com o aumento da temperatura, ou seja, à

medida que são aquecidas, as substâncias aumentam de volume, diminuindo sua

densidade. Isso se deve ao fato de o calor provocar maior excitação das moléculas,

aumentando sua movimentação e, portanto, as distâncias que as separam umas das

outras. Com a água, entretanto, observa-se um fenômeno muito curioso: o seu

volume diminui quando a temperatura é elevada de 0 para 4ºC, para depois voltar a

aumentar, acima dessa temperatura. Por esse motivo, o gelo flutua sobre a água fria

em estado líquido, como se pode observar ao colocarmos cubos de gelo em um

copo d’água.

Essa diminuição de volume que ocorre na fusão do gelo, e que

consistiu em verdadeiro mistério durante muito tempo, é explicada pela estrutura já

descrita. Quando o gelo se funde, uma parte das pontes de hidrogênio se rompe,

permitindo que às moléculas se aproximem mais umas das outras, reduzindo, assim,

o volume do conjunto; mas, se continuar o aquecimento, a água volta a se dilatar

devido ao aumento de excitação das moléculas, como qualquer outro composto

químico.

Por causa desse comportamento “anômalo” da água é que os rios,

lagos e oceanos, ao se congelarem, formam uma camada de gelo na superfície,

enquanto o fundo permanece líquido. As consequências desse fato são muito

importantes para a constituição do nosso planeta. Se ocorresse ao contrário, isto é,

se o gelo fosse mais denso e ocupasse o fundo dos corpos d’água, cada vez que, no

inverno de climas mais frios, a água se resfriasse, a camada do fundo, sendo mais

fria, ficaria congelada, formando um depósito de gelo no leito do rio, lago ou mar.

Ora, como as radiações caloríferas do Sol são muito pouco penetrantes

na água, aquecendo assim só as zonas superficiais, o fundo permaneceria

congelado durante todo o ano, mantendo baixa a temperatura de rios, lagos e

oceanos. Com resultado disso, toda a água da superfície da Terra ficaria congelada

e hoje, provavelmente, só existiria água no estado sólido, pelo menos na maior parte

do globo.

As pontes de hidrogênio fornecem a explicação também para outra

propriedade curiosa da água – já aqui mencionada – muito importante para a

estabilidade do clima terrestre; a grande quantidade de energia necessária para o

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aquecimento e para a mudança do estado – principalmente a vaporização – da

água. Essa energia é consumida para romper as pontes de hidrogênio.

12. OUTRAS CURIOSIDADES SOBRE A ÁGUA: Entre todas as curiosidades da

natureza, se nos perguntassem qual nos parece mais extraordinária, poderíamos

responder: a existência da água em estado líquido. E, realmente, é um incrível

paradoxo o fato de um composto de tão singulares propriedades ser, ao mesmo

tempo, o elemento mais difundido na superfície do globo terrestre.

Antes de tudo, a própria existência de substâncias líquidas, à temperatura

natural, contribui exceção. Todos nós conhecemos o mercúrio, citado como

elemento de características raras por ser o único metal líquido na superfície da

Terra. Ora, já pensou o leitor, alguma vez, que entre todas as substâncias minerais

na natureza somente o mercúrio e a água se apresentam no estado líquido? Não

deveria, então, a água – tanto quanto o mercúrio – ser considerada excepcional,

rara, por ser o único não metal que se apresenta em estado líquido na superfície

terrestre?

Há, porém, outras características da água muito mais surpreendentes que essa

e que a tornam ímpar entre todos os compostos da natureza. Na realidade, ela não

deveria ser líquida à temperatura ambiente normal. Isto é, pelo simples fato de ser

líquida, ela contraria algumas leis importantes da Física e Química.

Para todos os outros compostos químicos de estrutura molecular semelhante á

da água, tais como os hidretos (H2S, H2Se. H2Te, H4C, H3N, HF) e os óxidos

(CH3OH, C2H5 OH etc.), há uma regra segundo a qual as temperaturas de fusão e de

ebulição são diretamente proporcionais ao peso molecular. Se a água obedecer a

essa regra, sua temperatura de ebulição seria aproximadamente 80 ºC. Dessa

forma, mesmo nos locais mais frios do nosso globo, ela somente existiria em estado

de vapor.

Finalmente, a água se caracteriza por sua extraordinária capacidade de

dissolver outras sustâncias, o que é ainda mais uma consequência das pontes de

hidrogênio. Por esse motivo, a água existente na natureza é sempre uma mistura de

quase todos os elementos encontrados na superfície do globo terrestre. A água do

mar contém pelo menos quarenta metais, além de treze dos catorze metaloides

conhecidos.

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13. A ÁGUA EM ESTADO SÓLIDO: A água é encontrada na Terra, em grande

quantidade, nos três estados físicos: sólido (gelo), líquido e gasoso (vapor).

O gelo consiste em massas de aspecto transparentes e incolor, com densidade

de 0,92, portanto inferior á da água em estado líquido, que é de 1,0 (quando a 4ºC).

A estrutura molecular do gelo é bastante semelhante á do diamante, embora sua

simetria cristalina seja hexagonal, enquanto o diamante é cúbica.

Essa estrutura é mantida graças ás pontes de hidrogênio, que, como vimos,

são muito mais numerosas e fortes no gelo que no líquido. Á medida que o gelo é

fundido, essas pontes vão se rompendo, ocorrendo a destruição da estrutura e a

redução de volume do conjunto de moléculas.

Grandes massas de gelo podem ser formadas no mar ou sobre os continentes.

No mar, a água é congelada somente a temperaturas mais baixas, devido à

presença do sal. A concentração normal de sais, da ordem de 35 partes por mil, o

congelamento se dá a cerca de -1,9ºC, originando os icebergs, que flutuam sobre a

água, viajando ao sabor das correntes marinhas por distâncias, às vezes, de

milhares de quilômetros. É interessante observar que, ao congelar, a água se separa

dos sais, formando núcleos de água doce dentro do bloco de gelo.

Sobre os continentes, os gelos – de água doce – são provenientes da

condensação e do congelamento da umidade do ar (neve) ás baixas temperaturas.

Eles se formam, portanto, sobre as planícies de regiões próximas dos pólos – como

a Groelândia, no Pólo Norte, e a Antártida, no Pólo Sul – ou no alto das cordilheiras

e montanhas muito elevadas, como nos Andes, aqui na América do Sul, ou os Alpes,

na Europa. Esses gelos são permanentes – “gelos fósseis”, como alguns os

chamam, formados ás vezes há milhares de anos. Atualmente, em consequência do

aumento da temperatura da Terra em razão do efeito estufa, algumas dessas

geleiras estão começando a se derreter, como já tem sido observado na cordilheira

do Himalaia, entre a China e a Índia, e também em outros pontos elevados do

planeta.

Mas existem lugares em que as massas de gelo se formam durante o inverno,

derretendo-se naturalmente na primavera. Em algumas montanhas podem ser vistas

as interessantes formações denominadas glaciares ou geleiras – verdadeiros rios de

gelo descendo das altas montanhas. Tais rios caminham á razão de uns poucos

centímetros ou de alguns metros por dia, montanha abaixo, escavando vales de

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fundo arredondado e transportando areias e blocos de pedras de diversos

tamanhos, que depositam nas planícies, ao pé da montanha, quando o gelo derrete.

Por isso são encontrados, às vezes, em planícies outrora geladas, grandes

blocos erráticos, isto é, bloco de pedra ovalados que certamente foram arrastados,

deixando atrás de si um rastro nítido cavado no solo. Muitas dessas rochas isoladas

no meio da planície, vistas de longe, têm o aspecto de grandes animais deitados,

tendo recebido, por isso, o nome francês de moutonées, que quer dizer “em forma

de carneiros”. Os geólogos, porém, chamam essas rochas transportadas pelo gelo

de morainas.

A água em forma de gelo pode, também, precipitar-se diretamente das nuvens

como neve ou como granizo. Embora haja nuvens formadas de gelo, sabe se que,

mesmo a temperaturas muito baixas a milhares de metros acima do solo, as

gotículas de água mantêm-se em estado líquido, graças ao fenômeno conhecido

como superfusão, que consiste na ultrapassagem da temperatura de congelamento,

sem que a água mude o seu estado.

Assim, na maior parte das nuvens, a água conserva-se líquida até a

temperatura de -41ºC. Para que essas gotículas se solidifiquem é necessário haver

núcleos de congelamento, constituídos por diminutas partículas de poeira levantadas

do solo por correntes de ar que tendem a subir na atmosfera. Nessas condições

formam-se os primeiros cristais de gel, que, em seguida, crescem dentro da nuvem,

por aderência de novos cristais. Os mais pesados derretem-se pelo caminho, se a

temperatura do ar for superior a 0ºC, e caem, originando chuvas; ou formam neve,

se a temperatura ao longo do trajeto até o solo for inferior a 0ºC.

Em condições de grande turbulência no interior da nuvem, porém, as gotículas

em estado de superfusão podem solidificar-se bruscamente, formando pequenos

blocos de gelo com muitas bolhas de ar no seu interior. Esses blocos, muito

pesados, caem no chão rapidamente, mantendo-se em estado sólido mesmo a

temperatura superiores a 0ºC, originando as “chuvas de pedra” ou de granizo,

frequentes no verão, até mesmo em regiões quentes, onde nunca neva.

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14. A ÁGUA EM ESTADO GASOSO: Cerca de 0,001% da água contida no globo

terrestre encontra-se na atmosfera na forma de vapor, isto é, em estado gasoso.

Esse vapor é responsável pela umidade do ar, geralmente medida em termos de

porcentagem de unidade relativa, pois, ela é proporcional á temperatura ambiente.

Cabe lembrar que o ar quente pode conter maior quantidade de vapor de água que o

ar frio.

Dizemos que o ar se encontra saturado de umidade no momento em que esta

começa a se condensar, formando neblina. Quando a temperatura é baixa, a neblina

se forma com quantidades muito menores de vapor de água no ar do que aquelas

observadas quando a temperatura é elevada. Como consequência disso, o ar tende

a se tornar mais seco em dias frios, pois o excesso de vapor se condena

precipitando-se sobre o solo.

Podemos ter uma ideia do estado de umidade do ar fazendo a seguinte

experiência: em um copo com água vamos colocando pequenas quantidades de

água gelada, até que a superfície do vidro comece a embaçar. Este é o chamado

ponto de neblina, tanto maior será a quantidade de vapor na atmosfera. Ao contrário,

quanto maior for a quantidade de água gelada necessária para embaçar o copo,

mais seco estará no ar.

É por essa razão que, nos dias em que ocorre uma queda brusca da

temperatura do ar, forma-se a neblina, como, por exemplo, á noite, após um dia de

calor com alta umidade atmosférica. As neblinas formam-se também sobre as

montanhas, onde o ar é mais frio, em consequência da subida do ar quente,

procedente do mar ou das planícies, que carrega grande quantidade de umidade.

Em contato com o ar frio do alto, a umidade se condensa, formando as neblinas.

O vapor da água na atmosfera é responsável pelo que se chama de efeito

estufa natural. O “efeito estufa” tem o seu nome derivado das estufas de vidro

usadas para proteger as plantas durante o inverno. O vidro possui uma propriedade

muito interessante: ser transparente, ao mesmo tempo em que é um isolante

térmico. Isso significa que ele se deixa atravessar pelas radiações luminosas que

provém do Sol, mas retém as radiações refletidas, na forma de raios infravermelhos

quentes, no interior da estufa. Com isso, a estufa de vidro tende a se aquecer,

mantendo no seu interior uma temperatura muito mais alta que a externa, era um dia

frio de inverno. A água em forma gasosa, isto é, o vapor de água do ar, possui essa

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mesma propriedade o vidro, assim como outros gases (o carbônico e o metano).

O efeito estufa natural é, portanto, o responsável pela manutenção de uma

temperatura compatível com a existência de vida na superfície do planeta. A

denominação de efeito estufa “natural” é dada em oposição ao efeito estufa

“artificial”, resultante da excessiva produção de gás carbônico e outros gases pelo

homem, a qual provoca uma elevação progressiva e perigosa da temperatura da

Terra.

Muitos processos biológicos estão também relacionados á umidade de relativa

da atmosfera. Por exemplo, a queda das folhas das árvores no inverno – fenômeno

que recebe o nome de abscisão – constitui um meio de defesa das plantas contra a

perda excessiva de água. As de vapor através das folhas, processo este

denominado transpiração vegetal. Ora, essa evaporação tende a se tornar maior

quando o ar está muito seco, o que ocorre no inverno. Ao mesmo tempo, o inverno é

a época em que chove menos, tornando o solo seco. Nessas condições, não tendo

como obter água do solo e devendo evaporar mais, as plantas murchariam e por fim

morreriam secas. A alternativa da natureza para evitar isso é a perda das folhas.

15. ESTRATÉGIAS DE AÇÃO: Colocar no plano de ação docente do 3º ano do

Ensino Médio, do colégio estadual professor Segismundo Antunes Neto –EFM

Siqueira Campos – Paraná, conteúdos direcionados a sustentabilidade ambiental,

mais especificamente falar sobre a água, abordando: histórico, abundância, tipos,

composição, necessidades biológicas, utilização e uma conclusão final de cada

etapa.

16. APLICAÇÃO: No 3º ano, o assunto deverá ser abordado assim que encerrar o

conteúdo funções hidrocarbonetos, com no mínimo 8 aulas.

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17. CRONOGRAMA:

2014

AÇÕES

FEV MAR ABR MAI JUN

Pesquisas bibliográficas X X X X X

Encontro orientação na IES X X X X X

Sistematização dos resultados obtidos X

Redação do artigo final X

18. ATIVIDADES DE CLASSE: Com base no exposto, formule respostas

condizentes com o texto explicitado, das seguintes questões.

1- Como explicar a Astrobotânica?

R: V. Safanov, cientista premiado na então União Soviética, publicou, em 1951,

um livro onde mencionava as pesquisas de um astrônomo de grande reputação

naquele país, G. A. Tikov. Este conclui que “afirmar que em Marte existe vegetação

é apenas repetir uma frase geral. Pode-se dizer mais detalhadamente: ali existe uma

vegetação de verdor perene, semelhante às nossas coníferas (pinheiro)”. A partir

dessa conclusão, nasceu na ex-União Soviética uma nova ciência, a Astrobotânica.

2- Qual a principal razão da desolação do planeta Marte?

R: A principal razão dessa desolação do planeta é á ausência quase completa de

água em estado líquido.

3- Por que é difícil imaginar a vida sem água no estado líquido?

R: Por tudo o que se sabe sobre Biologia, é difícil imaginar a vida sem água no

estado líquido. A maior parte da composição das células é construída de água; as

substâncias químicas absorvidas do meio, especialmente os sais minerais, devem

estar na forma de soluções aquosas para atravessar as membranas celulares, a

excreção de produtos tóxicos exige água; o transporte interno dos alimentos, pela

seiva ou pelo sangue, é feito por via hídrica; a regulação da temperatura interna, nos

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animais superiores, é realizada pela transpiração, ou seja, pela eliminação de água.

Por todas essas razões, a vida na Terra surgiu primeiramente na água e só muito

tempo depois conseguiu transferir-se para a terra firme, o que exigiu adaptações

complicadas, que visaram à economia de água nos organismos.

4- Levando-se em conta o universo, podemos dizer que a água é exclusividade

do planeta Terra?

R: Embora a presença da água já tenha sido identificada em todo o universo,

somente na Terra foi comprovada, até agora, sua existência em estado líquido. Na

forma de vapor ou de gelo, a água é encontrada na atmosfera de algumas estrelas,

nas nuvens moleculares interestelares, em vários satélites de gelo do sistema solar,

nos cometas e também nos planetas. A água se forma, em diferentes regiões do

universo, a partir dos átomos de hidrogênio e oxigênio.

5- Segundo pesquisa, que fenômeno pode ser responsável pela perda de cinco

sextos da água do planeta Marte?

R: As radiações ultravioletas, quando muito intensas, podem também distribuir as

moléculas de água, por efeito fotodissociante, fenômeno que pode ter sido

responsável pela perda de cinco sextos da água existente no planeta Marte.

6- Em que reside a importância da água para os seres vivos?

R: A importância da água para os seres vivos reside no fato de absorção de

todas as substâncias por eles consumidas e de todas as reações do seu

metabolismo serem feitas por via aquosa.

7- O que é uma moraina e como era chamada pelos franceses?

R: Rochas isoladas no meio da planície, vistas de longe, têm o aspecto de

grandes animais deitados, tendo recebido, por isso, o nome francês de moutonées,

que quer dizer “em forma de carneiros”. Os geólogos, porém, chamam essas rochas

transportadas pelo gelo de morainas.

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8- Explique a superfusão?

R: Consiste na ultrapassagem da temperatura de congelamento, sem que a água

mude o seu estado.

9- Como os cientistas explicam as “chuvas de pedra”?

R: Em condições de grande turbulência no interior da nuvem, porém, as gotículas

em estado de superfusão podem solidificar-se bruscamente, formando pequenos

blocos de gelo com muitas bolhas de ar no seu interior. Esses blocos, muito

pesados, caem no chão rapidamente, mantendo-se em estado sólido mesmo a

temperatura superiores a 0ºC, originando as “chuvas de pedra” ou de granizo,

frequentes no verão, até mesmo em regiões quentes, onde nunca neva.

10- Identifique e explique o efeito estufa natural e qual a diferença do efeito

estufa?

R: O vapor da água na atmosfera é responsável pelo que se chama de efeito

estufa natural. O “efeito estufa” tem o seu nome derivado das estufas de vidro

usadas para proteger as plantas durante o inverno. O vidro possui uma propriedade

muito interessante: ser transparente, ao mesmo tempo em que é um isolante

térmico. Isso significa que ele se deixa atravessar pelas radiações luminosas que

provém do Sol, mas retém as radiações refletidas, na forma de raios infravermelhos

quentes, no interior da estufa. Com isso, a estufa de vidro tende a se aquecer,

mantendo no seu interior uma temperatura muito mais alta que a externa, era um dia

frio de inverno. A água em forma gasosa, isto é, o vapor de água do ar, possui essa

mesma propriedade o vidro, assim como outros gases (o carbônico e o metano).

19. ATIVIDADE EXTRACLASSE: Elaborar um texto que contemple as quantidades

existentes na Terra, nas três formas que a água se apresenta e na conclusão, sua

visão de como podemos conservar e preservar essa fonte de vida?

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20. REFERÊNCIAS:

CAPRA, Fritjof, As Conexões ocultas- Ciência pra uma vida sustentável. Cultrix,

São Paulo, 2005.

BRANCO, Samuel Murgel, Água Origem, uso e preservação, Ed. Moderna, São

Paulo, 2003.

TAYLOR, Gordon Rattray, A Ameaça Ecológica, Ed. Verbo Edusp, São Paulo,

1978.

MOROWITZ, Harold, Beginnings of Celular life, Yale University Press, 1992.

SIMONS, Paul, Climas Radicais, Ed. Reader’s Digest, Rio de Janeiro, 2009.

QUADROS, Marivete Bassetto de, Monografias, Dissertações & Cia, Ed.

Tecnodata Educacional, Curitiba, 2009.