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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO

SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFICIONAL E TECNOLÓGICA

INSTITUTO FEDERAL SUL RIO GRANDENSE

DIRETORIA DE ENSINO

COORDENADORIA DE SUPERVISÃO PEDAGÓGICA

PLANO DE ENSINO 1. DADOS DE IDENTIFICAÇÃO 1.1 – Nome da Instituição: IF-Sul-Rio-Grandense | campus Pelotas 1.2 – Área Profissional: ELETROMECÂNICA 1.3 – Curso: Técnico de Nível Médio em Eletromecânica 1.4 – Professor Pesquisador Formador: Éder Coutinho 1.5 – Disciplina: Química Inorgânica 1.6 – Período Letivo: Segundo Semestre 1.7 – Carga horária semanal da disciplina: 03 h/aulas 1.8 – Carga horária total: 60 h/aulas 1.9 – Código da Disciplina: FG 14201 1.10 – Turma: EMEC IN 2M

2. EMENTA: Estudo das diferentes funções inorgânicas e das possíveis reações químicas por elas realizadas. Compreensão e desenvolvimento dos cálculos químicos. 2.1 OBJETIVOS DA DISCIPLINA

Compreender os conceitos básicos de química, os diferentes elementos químicos e suas combinações, a nomenclatura e a diferenciação das funções bem como fatos químicos, além das reações químicas e sua influência no meio ambiente;

Relacionar as diversas aplicações da química geral e inorgânica e suas relações com o seu cotidiano;

Utilizar as habilidades e atitudes desenvolvidas para proporcionar uma melhoria da qualidade de sua vida;

Compreender e utilizar conceitos químicos dentro de uma visão macroscópica tornando-se apto a reconhecer tendências e relações a partir de dados experimentais.

3. CONTEÚDOS

Unidade I – Funções Inorgânicas 1.1 – Ácidos (Ionização, classificação e nomenclatura) 1.2 – Bases (Dissociação, classificação e nomenclatura) 1.3 – Sais (Classificação e nomenclatura) 1.4 – Óxidos (Classificação e nomenclatura)

Unidade II – Reações Químicas 2.1 – Tipos de Reações 2.2 – Oxidação e Redução 2.3 – Balanceamento de equações

Unidade III – Cálculos Químicos 3.1 – Massa atômica e molecular 3.2 – Número de Avogadro 3.3 – Mol e massa molar 3.4 – Volume molar 3.4.1 – Concentração em massa/volume 3.4.2 – Densidade 3.4.3 – Concentração em massa/massa 3.4.4 – Concentração em quantidade de matéria/volume

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4. ESTRATÉGIAS DE INTERDISCIPLINARIDADE RELAÇÃO DA DISCIPLINA COM AS DEMAIS: Biologia – nutrição animal História – evolução da Química e da ciência com um todo, guerras (armas químicas) Geografia – meio ambiente (efeito estufa, chuva ácida) Matemática – logaritmos, unidades de medidas Física – Cinemática e termologia Filosofia – Valorização da vida

5. CRONOGRAMA DE ATIVIDADES

CONTEÚDO H/A METODOLOGIA

1ª Etapa

Unidade I – FUNÇÕES INORGÂNICAS

30

Item 6

2ª Etapa

Unidade II – REAÇÕES QUÍMICAS

15

Item 6

Unidade III – CÁLCULOS QUÍMICOS

15

Item 6

6. METODOLOGIA

Aula expositivo-oral-dialogada: Exposição do conteúdo de maneira contextualizada, estimulando a participação dos alunos em aula. Exercícios de fixação do conteúdo.

Realização de aulas práticas e experimentos demonstrativos com perguntas retóricas.

Trabalhos individuais e em grupo: Resolução de exercícios

Pesquisas e seminários

Utilização de recursos audiovisuais (retroprojetor, vídeo, cartazes, computador)

Uso de TICs (Tecnologias da informação e comunicação: Teleduc, GoogleDrive, Wikipéida, HTTPS://goo.gl/LPgMTJ e Qacadêmico)

7. AVALIAÇÃO 1ª Etapa: serão realizadas 2 provas escritas de peso 4,00 e mais 2,0 pontos equivalentes à avaliações das listas de exercícios e das tarefas para estudo em casa. 2ª Etapa: serão realizadas 2 provas escritas de peso 5,00. Ao final do semestre letivo será propiciada uma nova e última oportunidade como reavaliação final que consistirá numa prova escrita de peso 10,00 para cada etapa letiva em que o aluno não tenha alcançado aprovação.

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O resgate dos conteúdos será feito através de disponibilidade de horários de atendimento do professor e de monitoria realizada por alunos.

8. BIBLIOGRAFIA

FELTRE, Ricardo. Química. 5. ed. São Paulo: Moderna, 2000. V. 2, Físico-química.

LEMBO, Antônio. Química – Realidade e Contexto. São Paulo: Ática, 2000. V. 2, Físico-química.

NOVAES, Vera. Química. São Paulo: Atual, 1992. V. 2.

PERUZZO, Francisco; CANTO, Eduardo do. Química na abordagem do cotidiano. 2. ed. São Paulo: Moderna, 1998. V. 2, Físico-química.

REIS, Martha. Completamente Química. São Paulo: FTD, 2001. Físico-química.

SARDELLA, Antônio. Curso de Química. 18. ed. São Paulo: Ática, 1998. Físico-química.

USBERCO, João; SALVADOR, Edgard. Química. 11. ed. São Paulo: Saraiva, 2005. V. 2, Físico-química.

DATA DE ENTREGA: ____/____/______ ASSINATURA DO PROFESSOR: ________________________________

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Previsão de AULAS

Semana Data Conteúdo Atividade

1ª RECEPTIVO

1ª REVISÃO DE NOX

2ª Funções inorgânicas: Ácidos, Bases, Sais, Óxidos e

suas reações. Notação e Nomenclatura. Compostos

inorgânicos e suas relações com o meio ambiente.

3ª

4ª

5ª 1ª Prova: Ácidos e Bases

6ª

7ª

8ª 2ª Prova: Sais

9ª

10ª Reações químicas Balanceamento de equações. Leis

das reações químicas.

11ª Reações químicas

12ª Reações químicas

13ª Prova de Reações químicas. Mostra de avaliações.

14ª Cálculos químicos Cálculos de fórmulas. Mol e

Número de Avogadro.

15ª Cálculos químicos Cálculos estequiométricos.

16ª Cálculos químicos

17ª Prova de Cálculos químicos. Mostra de avaliações.

18ª Revisão de avaliações.

19ª REAVALIAÇÕES

20ª

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Pesquisas e seminários (Texto de referência):

M E T A L O G R A F I A (Tomo 1, Editorial Mir-Moscou, URSS, 1978)

TEORIA DE LIGAS CAPITULO 1 ESTRUTURA CRISTALINA DOS METAIS

1. METAIS

A metalografia é a ciência que estuda a estrutura e as propriedades dos metais e estabelece a relação que existe entre sua composição, estrutura e propriedades. Ao começar o estudo deste assunto, tem-se que responder antes de tudo uma pergunta: O que é um metal? Em química entende-se por metais um grupo determinado de elementos situados na parte esquerda da tabela periódica de Dimitri Mendeléiev (Tabela I). Os elementos deste grupo, ao reagirem quimicamente com elementos não metálicos cedem aos últimos seus elétrons externos ou de valência. Isso ocorre porque nos metais elétrons externos não estão fortemente ligados com o núcleo; além disso, nas camadas eletrônicas externas de metais há poucos elétrons, 1 ou 2 no total, entretanto nos não-metais existem muitos elétrons, de 5 a 8. Todos os elementos que se encontram à esquerda do gálio, índio e tálio, são metais, e os que estão à direita do arsênio, bismuto e do antimônio, não são metais. Os elementos dos grupos IIIB, IVB e VB podem ser metais (In, Tl, Sn, Pb, Sb, Bi), não metais (C, N, P, As, O, S) e ocupar uma situação intermediária (Ga, Si, Ge, Se, Te).1 Tecnicamente entende-se por metal toda substância que possua “brilho metálico”, próprio em mayor o menor medida de todos os metais, e plasticidade. Por este indicador/indício é fácil distinguir os metais, por exemplo, da madeira, das pedras, do vidro ou da porcelana. “Os metais são corpos com brilho que podem ser forjados”. Esta é a definição dos metais dada por M. Lomonósov há mais de 200 anos, que ainda não perdeu seu valor científico. Estas propriedades não tem só os elementos puros, como o alumínio, o cobre, o ferro, etc., senão também substâncias mais complexas em cuja composição podem entrar vários elementos metálicos, frequentemente com impurezas de elementos não metálicos em quantidades consideráveis. Estas substâncias são denominadas de ligas metálicas. Por conseguinte, em uma interpretação mais ampla, as ligas metálicas também podem ser chamadas de metais. Além do brilho metálico e da plasticidade, todos os metais possuem uma alta condutibilidade elétrica e térmica.

1 No século XXI, há outra leitura de elementos químicos como metais, não metais e intermediários.

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Tabela I - Tabela periódica de Dimitri Mendeléiev .

Do dito pode-se descrever a conclusão, que há alguma diferença entre os conceitos de metal como um elemento químico e como substância, mas tanto uma como outra estão determinadas pelas peculiaridades da estrutura interna dos átomos dos corpos metálicos, que é a mesma nos metais puros e em suas ligas.

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A peculiaridade da estrutura das substâncias metálicas consiste em que todas estão formadas essencialmente por átomos, na qual os elétrons externos são fracamente/débilmente ligados com o núcleo. Esta condição dá o caráter específico da interação química dos átomos de metais e de suas propriedades metálicas. Os elétrons têm carga elétrica negativa e basta simplesmente criar-se uma diferença de potencial insignificante para começar o movimento dos elétrons na direção do polo com carga elétrica positiva que cria o fluxo elétrico, ou seja, a corrente elétrica. Por isso são os metais bons condutores de corrente elétrica e os não-metais pobres condutores . Outra propriedade elétrica característica dos metais é que, quando eleva-se a temperatura, há em todos eles sem exceção redução/diminuição da condutividade elétrica. Na interação química entre metais e não-metais, os elétrons externos passam de átomos metálicos para átomos não-metálicos. O átomo de metal transforma-se em um íon positivo (cátion) e o de não-metal, em um íon negativo (ânion). Vê-se, pois, que os fracos vínculos dos elétrons periféricos com o núcleo condiciona as propriedades químicas e físicas dos metais. Em virtude das especificidades acima, metais e suas ligas tem a estrutura atômico-cristalina seguinte. Em determinados pontos na rede cristalina estão os íons carregados positivamente e os elétrons externos livres criam dentro do metal uma espécie de fluido líquido ou gás eletrônico que move-se desordenadamente em todas as direções2. Sob certas condições, por exemplo, quando cria-se uma diferença de potencial, o movimento dos elétrons assume um determinado endereço/linha de deslocamento, e então ocorre o fluxo elétrico, ou seja, a corrente elétrica. A teoria do estado metálico considerada o metal como uma substância composta de íons carregados positivamente, rodeados por partículas com carga negativa - elétrons - fracamente ligados com o núcleo. Esses elétrons deslocam-se continuamente no interior do metal e não pertencem a um átomo particular, mas ao conjunto de todos os átomos. Assim, a particularidade característica da estrutura atômico-cristalina do conjunto de todos os átomos que formam os metais é a existência do gás eletrônico3 dentro metal, fracamente ligado com os íons carregados positivamente. A facilidade com que esses elétrons movem-se dentro do metal e suas fracas atrações com os respectivos átomos determina certas propriedades metálicas (sua alta condutividade elétrica e térmica, seu brilho metálico, sua plasticidade, etc).

2Realizar exercício de TICs: SIMULACIONES PHET, buscar link cargas y campos,

https://phet.colorado.edu/es/simulation/charges-and-fields 3 No final do século XX, já havia uma re- leitura deste fluxo de elétrons na ideia de um Mar de ELÉTRONS.

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2. CLASSIFICAÇÃO DOS METAIS4 Cada metal deferencia-se de outro por sua estrutura e propriedades, mas existem certos indícios que permitem agrupá-los (Tabela II). Em primeiro lugar todos os metais dividem-se em dois grandes grupos: metais negros e metais de outras cores. Tabela II – Agrupamento de metais

4 A classificação que propõe-se difere da geralmente aceitada, segundo a qual os metais dividem-se em

férreos e não férreos. Férreos são o ferro e suas ligas e não férreos, todos os demais metais.

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Tabela III – Datas do descubrimento e do começo da utilização dos metais

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3. ESTRUTURA CRISTALINA DOS METAIS

4. REDES CRISTALINAS DOS METAIS

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Tabela IV – Redes cristalinas dos elementos metálicos

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Tabela V – Raios atômicos dos elementos metálicos em angström (segundo G.B. Boki), para o índice de coordenação 12.

CAPITULO 2 CRISTALIZAÇÃO

5. TRES ESTADOS DA MATERIA

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Tabela VI – Algumas propriedades dos metais mais importantes.

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6. CONDIÇÕES ENERGÉTICAS DO PROCESSO DE CRISTALIZAÇÃO Ao passar do estado líquido para o sólido forma-se a rede cristalina, aparecem os cristais. Este processo chama-se de cristalização. Como explica-se que em algumas temperaturas existe o estado líquido e a outras o sólido? Por quê produz-se esta transformação a temperaturas rigorosamente determinadas? Na natureza todas as transformações que ocorrem espontaneamente, como a cristalização e a fusão, estão condicionadas pela circunstância de que o novo estado, em novas condições, é mais estável desde o ponto de vista energético, ou seja, possui menos reservas de energia. Esclarecemos isto com um exemplo. A bola pesada que encontra-se na posição 1 (fig. 24), tende a passar para a poisção 2, que é mais estável, já que a energia potencial na posição 2 é menor que na 1. O estado energético de um sistema que tem uma quantidade enorme de partículas (átomos, moléculas) animadas de movimento térmico, caracteriza-se por uma função termodinâmica especial F, chamada energia livre5 (a energia livre F = U – TS, onde U é a energia interna do sistema; T, a temperatura absoluta, e S, a entropia). Pode dizer-se que quanto maior é a energia livre de um sistema, tanto menor é sua estabilidade, e, se possível, o sistema passará a outro estado no qual

a energia livre seja menor (de um modo “semelhante” a bola que rola desde a posição 1 a posição 2, se em seu caminho não encontre obstáculos). Variando-se as condições exteriores, por exemplo, a temperatura, a energia livre do sistema muda seguindo uma lei complexa, mas de um modo distinto para os estados líquido e cristalino. O caráter esquemático da variação de energia livre dos estados líquido e sólido ao variar a temperatura mostram-se na fig. 25.

5 Se nos processos de transformação há participação de partes gasosas, há que introduzir nos cálculos uma

magnitude mais complexa, o potencial termodinâmico do sistema. Mas em processos de cristalização no qual

não participem gases, estes podem ser caracterizados completamente pela energia livre de Gibbs.

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Acima da temperatura Ts tem menos energia livre a substância em estado líquido, e abaixo de Ts, a substância no estado sólido. Portanto, acima de Ts a substância deverá encontrar-se em líquido de estado e abaixo Ts, em estado sólido, cristalino. É evidente que na temperatura Ts as energias livres dos estados líquido e sólido serão iguais, ou seja, o metal estará em equilíbrio em ambos os estados. Esta temperatura Ts é a temperatura de equilíbrio ou temperatura teórica de cristalização. Na temperatura Ts não pode produzir-se o processo de cristalização ou fusão, já que nesta temperatura Flíquido = Fcristal..

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7. MECANISMO DO PROCESSO DE CRISTALIZAÇÃO

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CAPITULO 5 DIAGRAMA DE ESTADO

8. REGRA DAS FASES 9. OBSERVAÇÕES GERAIS SOBRE A CONSTRUÇÃO DOS

DIAGRAMAS DE ESTADO

10. REGRA DOS SEGMENTOS

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