quÍmica -...
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Nome:
Escola:
1a SRIEENSINO MDIOVolume 2
QUMICACincias da Natureza
CADERNO DO PROFESSOR
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MATERIAL DE APOIO AOCURRCULO DO ESTADO DE SO PAULO
CADERNO DO PROFESSOR
QUMICAENSINO MDIO
1a SRIEVOLUME 2
Nova edio
2014-2017
GOVERNO DO ESTADO DE SO PAULO
SECRETARIA DA EDUCAO
So Paulo
-
Governo do Estado de So Paulo
Governador
Geraldo Alckmin
Vice-Governador
Guilherme Afif Domingos
Secretrio da Educao
Herman Voorwald
Secretria-Adjunta
Cleide Bauab Eid Bochixio
Chefe de Gabinete
Fernando Padula Novaes
Subsecretria de Articulao Regional
Rosania Morales Morroni
Coordenadora da Escola de Formao e Aperfeioamento dos Professores EFAP
Silvia Andrade da Cunha Galletta
Coordenadora de Gesto da Educao Bsica
Maria Elizabete da Costa
Coordenadora de Gesto de Recursos Humanos
Cleide Bauab Eid Bochixio
Coordenadora de Informao, Monitoramento e Avaliao
Educacional
Ione Cristina Ribeiro de Assuno
Coordenadora de Infraestrutura e Servios Escolares
Dione Whitehurst Di Pietro
Coordenadora de Oramento e Finanas
Claudia Chiaroni Afuso
Presidente da Fundao para o Desenvolvimento da Educao FDE
Barjas Negri
-
Senhoras e senhores docentes,
A Secretaria da Educao do Estado de So Paulo sente-se honrada em t-los como colabo-
radores nesta nova edio do Caderno do Professor, realizada a partir dos estudos e anlises que
permitiram consolidar a articulao do currculo proposto com aquele em ao nas salas de aula
de todo o Estado de So Paulo. Para isso, o trabalho realizado em parceria com os PCNP e com
os professores da rede de ensino tem sido basal para o aprofundamento analtico e crtico da abor-
dagem dos materiais de apoio ao currculo. Essa ao, efetivada por meio do programa Educao
Compromisso de So Paulo, de fundamental importncia para a Pasta, que despende, neste
programa, seus maiores esforos ao intensificar aes de avaliao e monitoramento da utilizao
dos diferentes materiais de apoio implementao do currculo e ao empregar o Caderno nas aes
de formao de professores e gestores da rede de ensino. Alm disso, firma seu dever com a busca
por uma educao paulista de qualidade ao promover estudos sobre os impactos gerados pelo uso
do material do So Paulo Faz Escola nos resultados da rede, por meio do Saresp e do Ideb.
Enfim, o Caderno do Professor, criado pelo programa So Paulo Faz Escola, apresenta orien-
taes didtico-pedaggicas e traz como base o contedo do Currculo Oficial do Estado de So
Paulo, que pode ser utilizado como complemento Matriz Curricular. Observem que as atividades
ora propostas podem ser complementadas por outras que julgarem pertinentes ou necessrias,
dependendo do seu planejamento e da adequao da proposta de ensino deste material realidade
da sua escola e de seus alunos. O Caderno tem a proposio de apoi-los no planejamento de suas
aulas para que explorem em seus alunos as competncias e habilidades necessrias que comportam
a construo do saber e a apropriao dos contedos das disciplinas, alm de permitir uma avalia-
o constante, por parte dos docentes, das prticas metodolgicas em sala de aula, objetivando a
diversificao do ensino e a melhoria da qualidade do fazer pedaggico.
Revigoram-se assim os esforos desta Secretaria no sentido de apoi-los e mobiliz-los em seu
trabalho e esperamos que o Caderno, ora apresentado, contribua para valorizar o ofcio de ensinar
e elevar nossos discentes categoria de protagonistas de sua histria.
Contamos com nosso Magistrio para a efetiva, contnua e renovada implementao do currculo.
Bom trabalho!
Herman Voorwald
Secretrio da Educao do Estado de So Paulo
-
Os materiais de apoio implementao
do Currculo do Estado de So Paulo
so oferecidos a gestores, professores e alunos
da rede estadual de ensino desde 2008, quando
foram originalmente editados os Cadernos
do Professor. Desde ento, novos materiais
foram publicados, entre os quais os Cadernos
do Aluno, elaborados pela primeira vez
em 2009.
Na nova edio 2014-2017, os Cadernos do
Professor e do Aluno foram reestruturados para
atender s sugestes e demandas dos professo-
res da rede estadual de ensino paulista, de modo
a ampliar as conexes entre as orientaes ofe-
recidas aos docentes e o conjunto de atividades
propostas aos estudantes. Agora organizados
em dois volumes semestrais para cada srie/
ano do Ensino Fundamental Anos Finais e
srie do Ensino Mdio, esses materiais foram re-
vistos de modo a ampliar a autonomia docente
no planejamento do trabalho com os contedos
e habilidades propostos no Currculo Oficial
de So Paulo e contribuir ainda mais com as
aes em sala de aula, oferecendo novas orien-
taes para o desenvolvimento das Situaes de
Aprendizagem.
Para tanto, as diversas equipes curricula-
res da Coordenadoria de Gesto da Educao
Bsica (CGEB) da Secretaria da Educao do
Estado de So Paulo reorganizaram os Cader-
nos do Professor, tendo em vista as seguintes
finalidades:
incorporar todas as atividades presentes
nos Cadernos do Aluno, considerando
tambm os textos e imagens, sempre que
possvel na mesma ordem;
orientar possibilidades de extrapolao
dos contedos oferecidos nos Cadernos do
Aluno, inclusive com sugesto de novas ati-
vidades;
apresentar as respostas ou expectativas
de aprendizagem para cada atividade pre-
sente nos Cadernos do Aluno gabarito
que, nas demais edies, esteve disponvel
somente na internet.
Esse processo de compatibilizao buscou
respeitar as caractersticas e especificidades de
cada disciplina, a fim de preservar a identidade
de cada rea do saber e o movimento metodo-
lgico proposto. Assim, alm de reproduzir as
atividades conforme aparecem nos Cadernos
do Aluno, algumas disciplinas optaram por des-
crever a atividade e apresentar orientaes mais
detalhadas para sua aplicao, como tambm in-
cluir o cone ou o nome da seo no Caderno do
Professor (uma estratgia editorial para facilitar
a identificao da orientao de cada atividade).
A incorporao das respostas tambm res-
peitou a natureza de cada disciplina. Por isso,
elas podem tanto ser apresentadas diretamente
aps as atividades reproduzidas nos Cadernos
do Professor quanto ao final dos Cadernos, no
Gabarito. Quando includas junto das ativida-
des, elas aparecem destacadas.
A NOVA EDIO
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Leitura e anlise
Lio de casa
Pesquisa em grupo
Pesquisa de campo
Aprendendo a aprender
Roteiro de experimentao
Pesquisa individual
Apreciao
Voc aprendeu?
O que penso sobre arte?
Ao expressiva
!?
Situated learning
Homework
Learn to learn
Alm dessas alteraes, os Cadernos do
Professor e do Aluno tambm foram anali-
sados pelas equipes curriculares da CGEB
com o objetivo de atualizar dados, exemplos,
situaes e imagens em todas as disciplinas,
possibilitando que os contedos do Currculo
continuem a ser abordados de maneira prxi-
ma ao cotidiano dos alunos e s necessidades
de aprendizagem colocadas pelo mundo con-
temporneo.
Para saber mais
Para comeo de conversa
Sees e cones
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SUMRIOOrientao sobre os contedos do volume 7
Situaes de Aprendizagem 9
Situao de Aprendizagem 1 A linguagem qumica e a construo histrica da tabela peridica 9
Situao de Aprendizagem 2 Processos de obteno do ferro e do cobre: interpretao das reaes qumicas 18
Situao de Aprendizagem 3 Como prever as quantidades ideais de reagentes e produtos envolvidos numa transformao qumica? 28
Situao de Aprendizagem 4 Metais e o sistema produtivo 41
Situao de Aprendizagem 5 Quantidade de matria e sua unidade (mol) 52
Situao de Aprendizagem 6 Previso das quantidades de reagentes e de produtos nas transformaes qumicas 62
Situao de Aprendizagem 7 Energia liberada ou absorvida nas transformaes qumicas 73
Situao de Aprendizagem 8 Impactos sociais e ambientais decorrentes da extrao de matrias-primas e da produo de ferro, cobre e outros metais 78
Propostas de Situao de Recuperao 88
Recursos para ampliar a perspectiva do professor e do aluno para a compreenso do tema 90
Consideraes finais 92
Quadro de contedos do Ensino Mdio 94
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ORIENTAO SOBRE OS CONTEDOS DO VOLUMEOs metais, suas formas de obteno e seus
usos ocupam lugar de destaque no conte-
do proposto para o volume. Sero estudados
tambm novos aspectos das transformaes
qumicas, da constituio da matria e a re-
presentao simblica prpria da Qumica, am-
pliando, assim, os conhecimentos j adquiridos
pelos alunos at o momento.
Inicialmente, sero retomadas e ampliadas as
ideias sobre a constituio da matria propos-
tas por Dalton e discutidas no final do volume
anterior, formando uma slida base conceitual
e simblica que permitir o uso da linguagem qu-
mica de forma mais precisa, bem como a com-
preenso de outros conceitos relacionados
produo dos metais. Em um segundo momento,
verificaremos como as transformaes qumicas
que ocorrem na produo de ferro e cobre cons-
tituem tanto um pano de fundo para o ensino do
tpico balanceamento de equaes qumicas
quanto um objeto de conhecimento fundamental,
por sua relevncia para a sobrevivncia e o desen-
volvimento da humanidade. As relaes propor-
cionais existentes entre quantidades de reagentes e
produtos sero tratadas no contexto da produo
de ferro e cobre e em outras transformaes qu-
micas em termos de massas, partculas e energia.
Sero discutidas tambm as aplicaes tecnol-
gicas dos metais, de interesse social, para que os
alunos desenvolvam determinadas competncias.
O estudo das transformaes qumicas, tema
central da 1a srie do Ensino Mdio, ser aprofun-
dado com a introduo do conceito de quantida-
de de matria e sua unidade o mol. A aplicao
desse conceito na anlise das relaes propor-
cionais envolvidas nas transformaes qumicas
auxilia a realizao de previses das quantidades
de reagentes e produtos. Esse tipo de estudo das
transformaes qumicas (estequiometria) mos-
tra-se relevante sobretudo no sistema produtivo,
pois prever quantidades e minimizar desperd-
cios essencial. Assim, o estudo da obteno de
metais pode ser ampliado ao se discutir a este-
quiometria envolvida nesse processo. A produ-
o de cobre e de ferro ser retomada; espera-se
que os alunos compreendam que existem quan-
tidades ideais de matrias-primas envolvidas nes-
ses processos e que elas podem ser conhecidas
pelo estudo da estequiometria das transforma-
es qumicas.
Alm disso, prope-se estudar os impactos
socioambientais da extrao de minrios, da
produo e do descarte de metais. Alguns des-
ses impactos, analisados inicialmente na produ-
o de ferro e cobre, so comuns obteno de
outros metais e sero abordados por meio
de pesquisas realizadas pelos alunos.
As competncias priorizadas neste volume,
tambm fundamentadas na matriz de compe-
tncias do Exame Nacional do Ensino Mdio
(Enem), de forma resumida, so:
compreender e utilizar: a linguagem sim-
blica prpria da Qumica na representa-
7
Qumica 1a srie Volume 2
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o das transformaes qumicas envolvidas
na produo de ferro e cobre e em outros
processos; a linguagem matemtica empre-
gada no estudo da Qumica, relacionando
devidamente as grandezas e as suas unida-
des de medida;
construir explicaes coerentes com os co-
nhecimentos cientficos j adquiridos que de-
monstrem a compreenso da constituio da
matria e da produo de metais com base nas
ideias de Dalton;
construir e aplicar conceitos, como quanti-
dade de matria e massa molar, na anlise
quantitativa das transformaes qumicas
para explicar as propores existentes en-
tre reagentes e produtos e fazer previses;
selecionar, organizar e interpretar dados e
informaes sobre a extrao de minrios,
a produo e o descarte de metais e outras
transformaes qumicas que auxiliem na
tomada de decises de forma mais conscien-
te e na reviso dos padres de consumo pau-
tada em princpios cientficos;
construir uma viso mais abrangente de
problemas referentes produo e ao con-
sumo de metais e outros materiais, utili-
zando informaes de diversas reas do
conhecimento, como caractersticas geo-
grficas e socioeconmicas das regies
produtoras, distribuio dos recursos mi-
nerais e de outras matrias-primas, custo
de produo, diferentes formas de comer-
cializao e impactos ambientais relacio-
nados extrao, produo, ao uso e
ao descarte dos metais; desenvolver argu-
mentao sobre essas questes, utilizando
tambm esse conjunto de conhecimentos
interdisciplinares;
propor interveno na sociedade (casa, esco-
la, comunidade local, pas etc.) que promo-
va, ao mesmo tempo, melhoria na qualidade
de vida de todos e mudanas de atitudes que
resultem em menores impactos ambientais.
Desenvolver esses conjuntos de conte-
dos e competncias exigir muito empenho
do professor na realizao das atividades aqui
propostas. O caminho ser menos rduo se o
aluno sentir-se motivado a participar das au-
las. Isso pode ser obtido valorizando-se essa
participao, propondo questes instigadoras,
priorizando os contextos e temas de estudo
tanto quanto os conceitos cientficos, demons-
trando interesse nos saberes prvios dos alu-
nos e considerando-os na conduo das aulas,
diversificando as estratgias de ensino. Podem-
-se utilizar para isso, por exemplo, pesquisas e
demonstraes sobre o uso dos metais no co-
tidiano e no sistema produtivo; experimentos
investigativos; anlises e construo de grfi-
cos, tabelas, esquemas e figuras que facilitem
a compreenso dos conhecimentos discutidos
nas aulas.
Para avaliar a aprendizagem, importante
contemplar os aspectos conceituais das aulas e,
especialmente, as habilidades e competncias a
ser desenvolvidas e as atitudes dos alunos dian-
te de questes reais e complexas.
8
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SITUAES DE APRENDIZAGEMSITUAO DE APRENDIZAGEM 1
A LINGUAGEM QUMICA E A CONSTRUO HISTRICA DA TABELA PERIDICA
Atividade 1 Representao das substncias qumicas: uso de smbolos e frmulas
Algumas das ideias trabalhadas anterior-
mente podem ser retomadas consultando-
-se o texto do modelo atmico de Dalton
sobre a constituio da matria (volume 1).
Recorde que Dalton representava os tomos
por smbolos e figuras. Como essas formas
Nesta Situao de Aprendizagem, os alu-
nos tomaro contato com a linguagem sim-
blica da Qumica por meio de smbolos e
frmulas. Alm disso, sabero como alguns
cientistas propuseram a organizao dos ele-
mentos qumicos e, principalmente, qual foi
a contribuio de Mendeleev para a chama-
da Lei Peridica e para o que se conhece hoje
como tabela peridica dos elementos qumicos.
Contedos e temas: linguagem qumica (smbolos e frmulas) e tabela peridica.
Competncias e habilidades: ler smbolos qumicos e compreender o significado dessa simbologia em termos de partculas (tomos).
Sugesto de estratgias de ensino: simulao de um jogo para organizar elementos qumicos de acordo com suas propriedades e produo de texto sobre a construo histrica da tabela peridica.
Sugesto de recursos: cartes para simular a organizao da tabela peridica.
Sugesto de avaliao: participao nas atividades; leitura e avaliao dos textos produzidos.
Embora cause certa estranheza iniciar o
estudo do tema Metais: constituio, obten-
o e usos tratando da linguagem qumica
(smbolos e frmulas) e da tabela peridica,
deve-se considerar que o domnio desses con-
tedos, mesmo em nvel introdutrio, pos-
sibilitar a compreenso dos processos de
produo de metais e outros materiais, um
dos objetivos fundamentais deste volume.
de representao so pouco prticas, diver-
sos cientistas sugeriram outras formas, como
Berzelius, que props usar a primeira letra em
maiscula do nome do elemento em latim,
representao utilizada at hoje.
Exerccios em sala de aula
1. Faa um resumo das ideias de Dalton sobre constituio da matria e elemento qumico.
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Qumica 1a srie Volume 2
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O aluno vai elaborar um texto prprio. As principais ideias
que podem ser apresentadas esto relacionadas a seguir:
partculas que a constituem;
-
Lembre aos alunos que consideraremos
que as partculas constituintes das substn-
cias apresentam um nmero definido de to-
mos. Esse conhecimento permitiu que se
comeasse a representar as partculas das
substncias por meio de frmulas. As subs-
tncias so representadas pelos smbolos dos
diferentes elementos qumicos que as com-
pem; cada elemento acompanhado de um
nmero que indica quantos tomos desse ele-
mento formam a partcula dessa substncia.
Assim, sugere-se que algumas frmulas apre-
sentadas anteriormente comecem a ser inter-
pretadas, como:
Ferepresenta o elemento ferrorepresenta a substncia ferrorepresenta uma partcula de ferro, formada por um tomo do elemento ferro
O2representa a substncia oxigniorepresenta uma partcula de gs oxignio, formada por dois tomos do elemento oxignio
3 O2 representa trs partculas de gs oxignio, cada uma formada por dois tomos do elemento oxignio
HClrepresenta a substncia cloreto de hidrognio
NaOHrepresenta a substncia hidrxido de sdio
Ca(OH)2
2. Escreva o que representa cada uma das frmulas a seguir, que correspondem s
substncias HCl (cloreto de hidrognio),
NaOH (hidrxido de sdio), Ca(OH)2
(hidrxido de clcio), Mg (magnsio) e
Zn (zinco).
10
-
A linguagem simblica da Qumica vem sen-
do utilizada desde o volume 1. Neste momen-
to, ela adquire um significado mais amplo, pois
passa a representar a composio qualitativa e
quantitativa em termos de nmero de tomos
de cada elemento nas diferentes substncias de
que fazem parte. No se deve exigir que os alu-
nos saibam por que cada substncia tem essa
representao, ou seja, por que a gua repre-
sentada por H2O, e no HO, por exemplo.
No momento, basta que compreendam
que as substncias so representadas por
frmulas e que essa linguagem universal,
ou seja, quando depararem com esse tipo de
representao, saibam qual substncia est
sendo representada.
Para desenvolver os conceitos de substncia
simples e composta e avaliar a aprendizagem
da representao simblica das substncias
e dos elementos qumicos, voc pode propor
questes como as apresentadas a seguir.
3. Substncia simples aquela formada por tomos de um nico elemento e substncia
composta aquela formada por tomos de
mais de um elemento. Das substncias ante-
riores, indique quais so substncias simples
e quais so substncias compostas.
-
2.
Mg
Znrepresenta o elemento zincorepresenta a substncia zinco
4. Quantos tomos de cada elemento formam as partculas das seguintes substncias:
H2O2 (perxido de hidrognio, conhecido
comumente como gua oxigenada); C2H6O
(lcool etlico ou etanol); CaCO3 (carbona-
to de clcio); Ca(HCO3)2 (hidrogenocarbo-
nato de clcio ou bicarbonato de clcio); e
SO2 (dixido de enxofre)?
2O2
2 6
3
3 2 -
SO2
Agora proponha aos alunos:
1. Procure em livros de Qumica ou em pginas da internet as frmulas
das seguintes substncias e interpre-
te-as em termos de tomos constituintes:
a) sulfato de chumbo II;PbSO4
-
mos de oxignio.
b) cido sulfrico;
2SO4
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Qumica 1a srie Volume 2
-
-
mos de oxignio.
c) nitrato de sdio;
3 -
d) cloreto de clcio;
2
e) oznio.O3
oxignio.
Atividade 2 Classificao peridica dos elementos: uma atividade didtica com abordagem histrica
Nesta atividade, pretende-se que os alunos
tentem agrupar os elementos qumicos consi-
derando algumas de suas propriedades, uma
estratgia que pode ser interessante para que
compreendam como foi possvel organizar a
tabela peridica.
Antes de apresentar a classificao peri-
dica dos elementos, sugere-se que voc mos-
tre aos alunos como a tabela peridica foi
idealizada por Mendeleev. Para isso, pode-
-se confeccionar um carto para cada ele-
mento da tabela apresentada na prxima
pgina, reproduzindo nele as informaes
listadas no box a seguir. O uso dos cartes
facilitar a prxima etapa da atividade, que
consiste no agrupamento dos elementos
qumicos segundo os critrios que voc ver
mais adiante.
Exerccio em sala de aula
1. Na prxima pgina so apresentadas as se-guintes informaes sobre vrios elemen-
tos qumicos:
nome do elemento;
smbolo do elemento;
massa atmica (MA);
temperatura de fuso da substncia simples a 1 atm (TF);
temperatura de ebulio da substncia simples a 1 atm (TE);
frmula da substncia simples;
frmula da substncia formada com o elemento hidrognio;
frmula da substncia formada com o elemento oxignio.
12
-
Elemento Sdio Ltio Potssio
Smbolo Na Li K
MA 23 u 7 u 39 u
TF (1 atm) 97,8 oC 180,5 oC 63,6 oC
TE (1 atm) 882,9 oC 1 347 oC 774 oC
Subst. simples Na Li K
Subst. com hidrognio NaH LiH KH
Subst. com oxignio Na2O Li2O K2O
Elemento Magnsio Clcio Carbono
Smbolo Mg Ca C
MA 24 u 40 u 12 u
TF (1 atm) 648,8 oC 839 oC 3 367 oC
TE (1 atm) 2 970 oC 1 484 oC 4 827 oC
Subst. simples Mg Ca C
Subst. com hidrognio MgH2 CaH2 CH4
Subst. com oxignio MgO CaO CO2
Elemento Silcio Flor Cloro
Smbolo Si F Cl
MA 28 u 19 u 35 u
TF (1 atm) 1 410 oC 219,6 oC 100 oC
TE (1 atm) 2 355 oC 188 oC 34,6 oC
Subst. simples Si F2 Cl2
Subst. com hidrognio SiH4 HF HCl
Subst. com oxignio SiO2 OF2 Cl2O
Tabela 1.
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Qumica 1a srie Volume 2
-
Procure organizar os elementos em dife-
rentes conjuntos, conforme as sugestes a
seguir.
a) Agrupe-os de acordo com as semelhan-as entre as temperaturas de fuso e
as de ebulio, justificando os critrios
para esses agrupamentos:
temperatura de fuso da substncia
simples;
-
-
temperatura de ebulio da substncia
simples.
b) Agrupe-os de acordo com as semelhan-as entre as frmulas das substncias
citadas, justificando os critrios para
esses agrupamentos:
substncias simples (a 1 atm de presso);
substncias formadas com o elemento
hidrognio;
2 2; Gru-
4 4
2 2 4 4.
-
terminado elemento daquelas que iniciam pelo elemen-
-
pamento.
substncias formadas com o elemento
oxignio.
-
-
mos do elemento oxignio; podem separar as substncias
-
c) Analisando as propriedades e os com-postos formados, procure organizar os
elementos em quatro grupos, explican-
do quais critrios foram utilizados para
essa organizao.
Espera-se que os alunos separem os elementos em quatro
mais dificuldade em classificar o cloro no grupo dos halo-
-
2
2
-
14
-
Nessa atividade, os alunos podem fazer
livremente as associaes dos elementos desde
que consigam justificar o motivo dos agrupa-
mentos. A inteno que eles possam traba-
lhar criativamente e tenham uma ideia de como
os cientistas poderiam classificar os elementos
de acordo com suas propriedades e compostos
formados.
Figura 1.Extrada de: PETRIANOV, I. V.; TRIFONOV, D. N. A lei grandiosa. Traduo de Maria Helena Fortunato. Moscou: Mir, 1987. p. 15.
A tabela de Mendeleev
Muitos cientistas se preocuparam em criar
uma classificao para os elementos qumi-
cos a fim de melhor estud-los. Um deles foi
Mendeleev.
Veja a seguir a tabela de Mendeleev con-
forme ele a organizou.
Esclarecimentos sobre os pontos de inter-
rogao que aparecem na tabela: (a) quando
eles aparecem junto aos smbolos dos elemen-
tos ou junto aos valores de massa atmica,
Mendeleev tinha dvida sobre os valores das
massas atmicas; (b) quando eles aparecem
antes do sinal de igualdade, Mendeleev acredi-
tava que deveria haver um elemento com essa
massa que ainda no havia sido descoberto.
Podem-se destacar dois fatores que contri-
buram para que Mendeleev propusesse sua
organizao dos elementos qumicos, atual-
mente conhecida como tabela peridica:
15
Qumica 1a srie Volume 2
-
na poca, eram conhecidos muitos elemen-
tos qumicos (mais de 60);
as propriedades das substncias simples
formadas por esses elementos eram bas-
tante conhecidas.
Esses conhecimentos possibilitaram a
Mendeleev verificar a periodicidade das pro-
priedades, permitindo a proposio de uma
organizao em ordem crescente de massas
atmicas para a maioria dos elementos, inver-
tendo a ordem de alguns em virtude da seme-
lhana nas propriedades. Ao deixar espaos
vazios em sua tabela, ele previu a existncia de
elementos qumicos at ento no descober-
tos e descreveu as propriedades que esses ele-
mentos deveriam possuir.
Ao mostrar a tabela de Mendeleev aos alu-
nos, incentive a discusso a respeito da lingua-
gem universal da Qumica, pois mesmo que
no compreendam o ttulo da tabela, escrito em
alfabeto cirlico, eles ainda podem reconhecer os
elementos qumicos que a integram, pois seus
smbolos so derivados de seus nomes em latim.
A tabela peridica atual
Veja a seguir a tabela peridica atual.
Atente para as seguintes informaes:
smbolo do elemento;
nome do elemento;
massa atmica do elemento.
C
laud
io R
ipin
skas
/R2
Edi
tori
al
Figura 2.
16
-
A tabela peridica atual apresentada com o
intuito de permitir aos alunos conhec-la e uti-
liz-la para consultar valores de massa atmica.
Cabe lembrar que, nessa tabela, a ordem dos ele-
mentos diferente da proposta por Mendeleev,
pois sua organizao se d em ordem crescen-
te de nmero atmico, e as massas no so mais
calculadas tendo o hidrognio como padro, e
sim o carbono 12. Neste momento, essas infor-
maes no so adequadas para os alunos por-
que o modelo atmico que conhecem ainda o
de Dalton, ou seja, eles ainda no sabem o que
so prtons, nutrons e eltrons, contedo que s
ser abordado na 2a srie do Ensino Mdio, bem
como a retomada da tabela peridica com a sua
organizao atual.
interessante que os alunos conheam
tambm trabalhos de outros cientistas que
propuseram formas de organizao dos ele-
mentos qumicos, colaborando para o pro-
cesso de elaborao da tabela peridica atual.
Para isso, podem realizar uma pesquisa, fina-
lizando esta Situao de Aprendizagem.
Seguindo as orientaes de seu pro-
fessor, pesquise mais detalhes
da histria da tabela peridica ou
da classificao dos elementos qumicos. Essas
informaes podem ser encontradas em livros
didticos do Ensino Mdio e em diversas pgi-
nas da internet. Destaque as principais informa-
es pesquisadas e apresente-as para a turma.
sobre o que pesquisaram. Os pontos pesquisados podem ser:
-
-
-
-
-
-
-
vou em conta a existncia de elementos que ainda no haviam
Grade de avaliao da Situao de Aprendizagem 1
Na atividade 1, espera-se que os alunos
compreendam a utilizao da linguagem sim-
blica da Qumica, com a qual vm se fami-
liarizando desde o volume 1, e se habituem a
utiliz-la na construo de suas explicaes e
argumentaes cientficas. Alm disso, espera-
-se que consigam relacionar as frmulas das
substncias sua constituio em relao
aos tomos dos elementos qumicos que as
compem, transitando com fluncia entre os
nveis simblico e microscpico.
Na atividade 2, eles podem associar livre-
mente os elementos com base em alguns crit-
rios, que podem ser:
estado fsico temperatura ambiente;
temperaturas de fuso e de ebulio positi-
vas e negativas;
17
Qumica 1a srie Volume 2
-
temperaturas de fuso e de ebulio altas,
mdias e baixas (talvez colocando alguns
intervalos de valores);
em relao aos compostos formados com
oxignio, possvel agrup-los de acordo
com o tipo de frmula geral (X2O, OX2,
XO, XO2);
em relao aos compostos formados com
hidrognio, possvel agrup-los de acor-
do com o tipo de frmula geral (HX, XH,
XH2, XH4).
possvel que, ao agrupar os compos-
tos formados com hidrognio, cuja frmula
geral seja HX ou XH, bem como os forma-
dos com oxignio, cuja frmula geral seja
X2O ou OX2, os alunos no os classifiquem
em grupos distintos, pois a ordem em que
os elementos so escritos nas frmulas pode
no ser um critrio para agrup-los sepa-
radamente. No item c, pode-se sugerir que
os alunos verifiquem no s os compostos
formados, mas tambm as temperaturas de
fuso e de ebulio para tentar decidir se h
mais proximidade entre o cloro e o flor ou
entre o cloro e o grupo dos alcalinos.
Nessa atividade tambm procura-se mos-
trar que a tabela peridica fruto da cons-
truo coletiva de diversos cientistas que
contriburam, ao longo dos sculos XIX e
XX, para a descoberta dos elementos qumi-
cos, a determinao de suas propriedades e
sua organizao e, por fim, o formato de tabe-
la que conhecemos atualmente. Por meio do
agrupamento de alguns elementos qumicos
em funo de suas propriedades, foi possvel
vivenciar um dos princpios que nortearam
a construo das primeiras tabelas peridi-
cas. A abordagem histrica da organizao
dos elementos qumicos possibilita identifi-
car que, alm das propriedades, a ordenao
em funo das massas atmicas um critrio
para a construo dessas tabelas.
SITUAO DE APRENDIZAGEM 2 PROCESSOS DE OBTENO DO FERRO E DO COBRE:
INTERPRETAO DAS REAES QUMICAS
Nesta Situao de Aprendizagem, sero
discutidos os processos de obteno do fer-
ro e do cobre a partir dos processos de trans-
formao de minrio em metal. Este ser o
contexto para a compreenso das reaes
de combusto completa e incompleta e para
o entendimento de como ocorrem as trans-
formaes qumicas em termos de mode-
los microscpicos, ou seja, do rearranjo dos
tomos constituintes dos reagentes (Dalton)
quando novas substncias so formadas.
O balanceamento das equaes qumicas
introduzido para representar as transforma-
es qumicas, a conservao dos tomos e a
proporo entre as partculas de reagentes e
de produtos.
18
-
Atividade 1 Produo do ferro e do cobre
Inicialmente, pode-se perguntar aos alunos
quais objetos conhecidos por eles so fabrica-
dos com ferro, ao ou cobre. Com base nisso,
veja o que eles sabem a respeito dos proces-
sos de produo do ferro e do cobre. Algumas
questes podem facilitar esse questionamento:
Como obtido o ferro? Como possvel trans-
formar um minrio em um metal? As mesmas
questes valem para o cobre.
Neste primeiro momento, os alunos vo
conhecer o processo e as matrias-primas para a
produo de ferro e de cobre. Depois, vo repre-
Produo do ao e do cobre
Muitos metais so obtidos por meio de trans-
formaes qumicas dos minerais que os con-
tm, como o caso do ferro (Fe), que pode ser
extrado do Fe2O3 (xido de ferro III), principal
componente do minrio hematita. Para que essa
transformao qumica ocorra, necessrio o for-
necimento de energia. Nas siderrgicas, essa ener-
gia proveniente da queima do carvo (C). Essa
transformao realizada em grandes fornos os
altos-fornos. A queima do carvo, alm de liberar
energia trmica que provoca aumento de tempe-
ratura at aproximadamente 1 500 oC, fundindo o
minrio, tambm produz o reagente monxido de
carbono (CO), que vai interagir com o minrio e
Contedos e temas: processos siderrgicos; produo de ferro e de cobre; combusto completa e incompleta; balanceamento de equaes qumicas.
Competncias e habilidades: utilizar a linguagem simblica para representar transformaes qu-micas; utilizar a ideia de conservao de tomos para balancear as equaes qumicas; interpretar equaes qumicas balanceadas reconhecendo as propores entre as espcies qumicas envolvidas.
Sugesto de estratgias de ensino: exposio dialogada; dramatizao.
Sugesto de recursos: texto; massa de modelar.
Sugesto de avaliao: resoluo de questes e participao nas atividades.
sent-los em equaes qumicas balanceadas.
Solicite a um aluno que faa a leitura do texto
a seguir e escreva na lousa as ideias principais.
No recomendvel, neste momento, dis-
cutir a diferena entre as espcies qumicas
Fe2+ e Fe3+ ou Cu+ e Cu2+, constituintes dos
minrios apresentados no texto. Como o
modelo atmico adotado neste momento
o proposto por Dalton, no seria poss-
vel explicar a existncia das cargas eltricas
nos tomos de ferro e de cobre. Assim, bas-
ta que eles saibam que existem duas esp-
cies de ferro (II e III) e de cobre (I e II) e
que a diferena entre elas ser explicada na
srie seguinte.
19
Qumica 1a srie Volume 2
-
formar o ferro. Este sai lquido do alto-forno e
chamado de ferro-gusa ou ferro de primeira
fuso.
As matrias-primas utilizadas para a pro-
duo do ao so o minrio de ferro, o car-
vo e o calcrio (CaCO3). Este ltimo reage
com impurezas do minrio, como a slica
(SiO2), formando a escria (CaSiO3), que
pode ser usada como matria-prima para a
fabricao de cimento.
O ferro-gusa levado para a aciaria ainda
em estado lquido, para ser transformado em
ao mediante a retirada de impurezas e a adi-
o de outras substncias.
O ao utilizado na produo de mate-
riais siderrgicos empregados pela indstria de
transformao, como chapas grossas e finas,
bobinas, vergalhes, arames, barras etc.
Alm do ferro, um metal muito utilizado na
indstria o cobre, para a produo de fios, cabos
eltricos e ligas metlicas, como o lato e o bronze.
A calcosita (composta principalmente de
Cu2S) e a calcopirita (composta principal-
mente de CuFeS2) so minrios utilizados na
produo do cobre metlico. Ao utilizar-se a
calcopirita (CuFeS2), as transformaes qumi-
cas envolvem a produo de sulfeto de cobre I
(Cu2S), que aquecido na presena de oxig-
nio, produzindo o cobre metlico.
O processo trabalhoso, pois envolve a
separao do CuFeS2 do minrio, a reao com
o gs oxignio (O2) para obter o Cu2S, a reti-
rada das impurezas como ferro, resduos de
enxofre e metais preciosos e o aquecimento
em presena de oxignio para a obteno do
cobre metlico (Cu), ainda impuro. Para obter
o cobre purssimo, exigido pela indstria el-
trica, torna-se necessria uma refinao, feita
pela eletrlise do produto obtido. Aps esse
longo ciclo produtivo, o cobre puro pode ser
utilizado pelas indstrias.
Vocabulrio
Aciaria: usina ou parte de uma siderrgica
destinada produo do ao.
Elaborado por Denilse Morais Zambom, Fabio Luiz de Souza e Luciane Hiromi Akahoshi
especialmente para o So Paulo faz escola.
alimentao minrio de ferrocarvocalcrio
sada de gases
entrada principal de ar
passagem de ar
sadade ferro
sada de escria
1 500 C
Figura 3. Esquema de operao de um alto-forno.Fonte: GEPEQ (Grupo de Ensino e Pesquisa em Educao Qumica). Interaes e transformaes I: elaborando conceitos sobre transformaes qumicas. GEPEQ/IQUSP. 9. ed. revista e ampliada. So Paulo: Editora da Universidade de So Paulo, 2005. p. 151.
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20
-
importante ressaltar quais so os
recursos utilizados na produo desses
metais e que o minrio um dos reagen-
tes do processo siderrgico, que passa por
transformaes qumicas para que o metal
seja obtido. A frase O metal extrado do
minrio no significa que o metal saia do
interior do minrio pelo aquecimento (con-
cepo que pode ser manifestada por algum
aluno).
Chama-se de minrio o mineral do qual
se pode obter, de forma economicamente vi-
vel, algum material. Por exemplo, embora o
elemento ferro esteja presente em diversos
minerais, sua obteno economicamente
vivel (lucrativa) apenas a partir da hematita
e da magnetita. Assim, os minerais de ferro
hematita e magnetita so considerados min-
rios de ferro.
Para explorar o texto, podem ser propostas
questes como as apresentadas a seguir.
Questes para anlise do texto
1. Descreva cada situao apresentada a se-guir, referente transformao do minrio
de ferro em ao, indicando como ela ocorre
e qual a sua finalidade:
a) queima do carvo;-
b) utilizao do calcrio;
3
2
3
c) minrio de ferro + energia + produto obtido da queima do carvo;
d) produo de chapas de ao.
-
2. Identifique semelhanas e diferenas entre a produo do ferro e a do cobre.
-
-
-
-
Essa questo possibilita aos alunos
ampliar a compreenso dos processos estuda-
dos. Para sua resoluo, voc pode orient-los
a identificar quais so os reagentes e produtos
em cada processo.
21
Qumica 1a srie Volume 2
-
Atividade 2 Combusto completa e incompleta e balanceamento de equaes qumicas
Na atividade anterior, os alunos pude-
ram conhecer as matrias-primas necessrias
produo de ferro e obter uma noo geral
das etapas envolvidas no processo. possvel
ampliar o entendimento das transformaes
qumicas que ocorrem na siderurgia com base
na discusso sobre a combusto do carvo,
um processo importante por gerar o monxi-
do de carbono, que vai reagir com o minrio, e
por fornecer energia, necessria transforma-
o do minrio em metal.
Essa atividade tem como objetivo desen-
volver o conceito de combusto (completa e
incompleta) e as representaes desse proces-
so sob a forma de equaes qumicas. Assim,
o processo de combusto ser o contexto
de estudo do balanceamento das equaes
qumicas.
Voc pode retomar o conceito de com-
busto tratado no volume anterior uma
transformao qumica que envolve a inte-
rao de material combustvel com um com-
burente (quase sempre o oxignio), em que
h liberao de energia trmica (transforma-
o exotrmica) para ento ampliar esse
conceito. Quando h excesso de oxignio em
relao ao combustvel, tende-se a formar
maior quantidade do gs dixido de carbono
(CO2); por outro lado, quando o combustvel
sofre combusto com pouco oxignio, tende-
-se a formar maior quantidade do gs mon-
xido de carbono (CO) ou fuligem (C). No
primeiro caso, em que h formao de di-
xido de carbono (CO2), diz-se que a combus-
to completa. No segundo caso, em que h
formao de monxido de carbono (CO) ou
fuligem (C), diz-se que a combusto incom-
pleta. Destaque que uma combusto nunca
totalmente completa ou incompleta, pois,
geralmente, h formao dos trs produtos
em diferentes propores, dependendo da
quantidade de oxignio disponvel. impor-
tante observar tambm que essas classifica-
es das combustes s se aplicam queima
de combustveis que apresentam carbono em
sua composio.
Com base no conhecimento da combus-
to e da composio das substncias, expo-
nha a representao da equao qumica
segundo a concepo de Dalton: nas trans-
formaes qumicas ocorrem recombinaes
de tomos, ou seja, eles se reorganizam de
maneira diferente de como estavam organi-
zados antes da transformao. Os exerccios
a seguir permitem estudar esses processos de
transformaes das substncias e a forma
de represent-las por meio de equaes qu-
micas balanceadas.
Exerccios em sala de aula
1. Na queima do carvo, representado por C, ocorre a interao com o gs oxig-
nio (O2). Represente essa transformao
quando h:
22
-
a) excesso de gs oxignio (combusto completa);
2
2 2
b) falta de gs oxignio (combusto in-completa).
2
Ao iniciar a explicao da representao,
informe que o carvo, formado por tomos do
elemento carbono, representado por C. Este
reage com o gs oxignio (O2) e ocorre a pro-
duo do gs dixido de carbono, representa-
do por CO2.
Pode ser proposta a seguinte leitura da
equao: uma partcula de C interage com
uma partcula de O2, formando uma partcula
de CO2. A proporo entre as substncias C e
O2 para formar o CO2 de uma partcula de C
para uma partcula de O2.
Na combusto incompleta do carvo, ocorre a
formao do monxido de carbono (CO); a pro-
poro entre o nmero de partculas de C e de O2
diferente da que se tem na combusto completa.
Considerando-se que o nmero de tomos
de cada elemento deve ser o mesmo nos dois
membros da equao, ressalte que, na forma-
o de CO, a proporo de um tomo de C
para um tomo de O. Como na partcula O2 h
dois tomos de O, para no sobrar oxignio so
necessrios dois tomos de C para uma part-
cula de O2, formando duas partculas de CO.
Isso pode ser mais bem compreendido com
a seguinte dramatizao:
um aluno convidado para representar um
tomo de C e outros dois para representar
a partcula de O2;
para formar o CO, so necessrios um
tomo de C e um de O; assim, sobrar um
aluno (O);
necessrio chamar mais um aluno (C)
para, com o tomo de oxignio que est
isolado, formar o produto da reao (CO).
Comente que os nmeros que aparecem
antes das frmulas representam a proporo
de partculas das substncias para que ocor-
ra a recombinao dos tomos que formaro
os produtos. recomendvel realizar a leitura
dessa equao: duas partculas de C interagem
com uma partcula de O2, ocorrendo a forma-
o de duas partculas de CO.
2. Qual era a concepo de Dalton sobre as transformaes qumicas? Os tomos so
os mesmos aps a transformao ou se mo-
dificam? Responda utilizando a representa-
o da combusto completa do carvo.
-
23
Qumica 1a srie Volume 2
-
3. A concepo de Dalton sobre as trans-formaes qumicas pode ser aplicada na
combusto incompleta. Ser que todos os
tomos se reorganizam para formar novas
substncias? Como representar a equao
de acordo com as ideias de Dalton?
-
2
2
4. Muitos combustveis so formados pelo elemento carbono (C) e pelo elemento hi-
drognio (H), como a gasolina (mistura de
substncias na qual o C8H18 o principal
componente). Outros combustveis possuem
oxignio (O) em sua composio, como o
caso do etanol (C2H6O), tambm chamado de
lcool combustvel. A combusto do etanol
pode ser representada da seguinte maneira:
Combusto completa:
C2H6O(g) + O2(g) CO2(g) + H2O(g) +
+ energia
Combusto incompleta:
C2H6O(g) + O2(g) CO(g) + H2O(g) +
+ energia
a) Reescreva essas equaes de acordo com as ideias de Dalton, ou seja, balanceadas.
2 6 2 2 2
2 6 2 2
b) Indique as semelhanas e as diferenas entre as duas equaes.
-
oxignio consumido na combusto de uma partcula de
2 na combusto completa e duas
Voc pode fazer com os alunos o balancea-
mento da equao, passo a passo, utilizando
as ideias de Dalton:
se h dois tomos de carbono nos reagen-
tes, ento sero formadas duas partculas
de CO2 nos produtos:
C2H6O(g) + O2(g) 2 CO2(g) + H2O(g) + energia
como existem seis tomos de hidrognio
nos reagentes, ento sero formadas trs
partculas de H2O nos produtos:
C2H6O(g) + O2(g) 2 CO2(g) + 3 H2O(g) + energia
como a formao de 2 CO2 e 3 H2O envol-
ve sete tomos de oxignio, sero necess-
rias trs partculas de O2, j que o etanol
contm um tomo de oxignio:
C2H6O(g) + 3 O2(g) 2 CO2(g) + 3 H2O(g) + energia
24
-
A equao, dessa maneira, est balancea-
da, pois o nmero de tomos de cada elemen-
to nos reagentes e nos produtos o mesmo.
Se a combusto for incompleta, os produ-
tos formados sero CO e H2O, e pode-se pro-
por o mesmo raciocnio anterior.
Se h dois tomos de carbono e seis to-
mos de hidrognio nos reagentes, ento
sero formadas duas partculas de CO e
trs partculas de H2O nos produtos:
C2H6O(g) + O2(g) 2 CO(g) + 3 H2O(g) + energia
Como nos produtos existem agora cinco
tomos de oxignio, so necessrias duas
partculas de O2, j que o etanol contm
um tomo de oxignio:
C2H6O(g) + 2 O2(g) 2 CO(g) + 3 H2O(g) + energia
Uma maneira de avaliar o entendimen-
to da combusto incompleta pode ser a apli-
cao de atividades como as apresentadas a
seguir.
1. Se os motores de automveis no estiverem bem regulados, po-
der ocorrer a combusto incom-
pleta da gasolina (formada principalmente
por C8H18). Essa combusto poluir o ar
atmosfrico com:
a) gs carbnico (CO2).
b) gs hidrognio (H2).
c) gs monxido de carbono (CO).
d) gs oxignio (O2).
e) vapor-dgua (H2O).
2. Das representaes de transformaes a se-guir, escolha aquela que no representa uma
reao qumica corretamente. Justifique.
a) Ca(s) + 2 H2O(l) Ca(OH)2(aq) + H2(g).
b) SO3(g) + H2O(l) H2SO4(aq).
c) Fe(s) + 2 HCl(aq) FeCl2(aq) + H2(g).
d) 2 HgO(s) 2 Hg(l) + O2(g).
e) CaO(s) + CO2(g) CO(g).-
3. Um aluno fez o esquema a seguir para re-presentar a mistura dos gases nitrognio
(N2) e cloro (Cl2) nas condies ambientais.
Indique qual foi o erro do aluno.
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Figura 4.
25
Qumica 1a srie Volume 2
-
2 -
Atividade 3 Transformaes qumicas no processo de obteno do ferro e do cobre
Nesta atividade, as transformaes qumi-
cas que ocorrem na metalurgia do ferro e do
cobre sero estudadas mais detalhadamente
e representadas na forma de equaes qumi-
cas balanceadas.
Prope-se que se d continuidade ao
estudo do balanceamento das equaes qu-
micas, j iniciado na atividade anterior, ago-
ra abordando as interaes entre minrio de
ferro e monxido de carbono e entre min-
rio de cobre e oxignio.
Nas indstrias siderrgicas, o monxido de
carbono (CO) formado na combusto incom-
pleta do carvo que reagir com o minrio de
ferro para promover a transformao do min-
rio em ferro-gusa. No caso da produo do
cobre a partir do minrio, interessante apresen-
tar as equaes qumicas j balanceadas e ques-
tionar os alunos sobre a conservao de tomos.
Exerccios em sala de aula
1. Represente as transformaes a seguir, de-vidamente balanceadas:
a) nas indstrias siderrgicas, o gs mo-nxido de carbono (CO), formado na
combusto incompleta do carvo, rea-
gir com o xido de ferro III (Fe2O3) ex-
trado do minrio de ferro e ter como
produtos o ferro lquido (Fe) e o gs
dixido de carbono (CO2);
2O3 2
b) a remoo das impurezas do minrio de ferro realizada pela adio de calcrio
(CaCO3), cuja interao com SiO2 leva
formao de escria (CaSiO3) e de di-
xido de carbono (CO2).
SiO2 3 3 2
2. Observe as equaes qumicas da produ-o do cobre a partir do minrio e indique
se h conservao de tomos nessas trans-
formaes:
a) interao do minrio de cobre (CuFeS2) com gs oxignio (O2), ocorrendo a for-
mao de sulfeto de cobre I (Cu2S), xi-
do de ferro III (Fe2O3) e gs dixido de
enxofre (SO2):
4 CuFeS2(s) + 9 O2(g) 2 Cu2S(s) +
+ 2 Fe2O3(s) + 6 SO2(g)
b) aquecimento do sulfeto de cobre I (Cu2S), em presena de oxignio (O2), com for-
mao de gs dixido de enxofre (SO2) e
de cobre metlico (Cu):
Cu2S(s) + O2(g) 2 Cu(l) + SO2(g)
26
-
Na questo 1, item a, a partir da equao no
balanceada Fe2O3(s) + CO(g) Fe(l) + CO2(g)
oriente os alunos no balanceamento, utilizan-
do as ideias de Dalton:
se h dois tomos de ferro nos reagentes,
ento sero formadas duas partculas de
ferro nos produtos:
Fe2O3(s) + CO(g) 2 Fe(l) + CO2(g)
como existem quatro tomos de oxignio
nos reagentes, sero formadas duas part-
culas de CO2 nos produtos:
Fe2O3(s) + CO(g) 2 Fe(l) + 2 CO2(g)
agora existem dois tomos de C nos pro-
dutos, sendo necessrias ento duas part-
culas de CO nos reagentes:
Fe2O3(s) + 2 CO(g) 2 Fe(l) + 2 CO2(g)
como existem cinco tomos de oxignio
nos reagentes e quatro nos produtos, pos-
svel formar mais uma partcula de CO2
utilizando mais uma partcula de CO. Ao
final, foram utilizadas trs partculas de
CO e produzidas trs partculas de CO2:
Fe2O3(s) + 3 CO(g) 2 Fe(l) + 3 CO2(g)
Um recurso facilitador para visuali-
zar a recombinao de tomos a utiliza-
o de bolinhas feitas com massa de modelar
de diversas cores: cada elemento qumico deve
ser representado por uma cor.
A seguir, uma sugesto de pesquisa sobre
os metais brasileiros.
Faa uma pesquisa sobre dois
dos principais metais produzidos
no Brasil, os nomes dos minrios
dos quais so obtidos e a utilizao desses
metais pela sociedade.
-
-
-
Questes como as apresentadas a seguir
podem ajudar a avaliar a aprendizagem.
Na decomposio trmica do perclorato de
amnio (NH4ClO4), formam-se quatro pro-
dutos: um deles a gua e os outros trs so
substncias simples formadas por dois to-
mos iguais, duas das quais so componentes
naturais do ar atmosfrico. Escreva a equao
balanceada que representa essa decomposio.
Espera-se que os alunos interpretem que,
como o reagente composto por tomos de
nitrognio, hidrognio, cloro e oxignio, os
possveis produtos formados na decomposi-
o do perclorato de amnio (NH4ClO4), alm
da gua, so os gases formados por molculas
constitudas por dois tomos iguais, nitrog-
27
Qumica 1a srie Volume 2
-
nio (N2) e oxignio (O2) componentes do ar ,
alm de outro gs, o gs cloro (Cl2). Portanto, a
equao corretamente balanceada :
2 NH4ClO4(s) + energia trmica 4 H2O(l) ++ N2(g) + 2 O2(g) + Cl2(g)
As representaes no balanceadas a seguir
mostram as duas primeiras etapas de pro-
duo do metal zinco a partir do minrio
conhecido como blenda (composto princi-
palmente por ZnS):
I. Aquecimento do minrio com oxignio (O2) do ar, resultando em xido de zinco
(ZnO) e dixido de enxofre (SO2):
ZnS(s) + O2(g) ZnO(s) + SO2(g)
II. Tratamento com carvo, a alta tempera-tura, do xido de zinco, resultando na for-
mao de monxido de carbono:
ZnO(s) + C(s) Zn(l) + CO(g)
Represente, por meio de equaes qumicas
balanceadas, cada uma das etapas citadas.
Com essa questo, os alunos passam a
conhecer e podem representar as transfor-
maes que envolvem a produo de outro
metal, o zinco, muito utilizado tambm em
materiais diversos do cotidiano e no sistema
produtivo. Se enfrentarem dificuldades no
balanceamento de equaes, pode-se utilizar
massa de modelar para facilitar a compreen-
so. As equaes corretamente balanceadas
que devem ser apresentadas so:
I. 2 ZnS(s) + 3 O2(g) 2 ZnO(s) + 2 SO2(g)
II. ZnO(s) + C(s) Zn(l) + CO(g)
Grade de avaliao da Situao de Aprendizagem 2
Ao final da Situao de Aprendizagem 2,
espera-se que os alunos interpretem uma trans-
formao qumica como um rearranjo de to-
mos e saibam equacion-la, alm de interpretar
e representar equaes de combustes comple-
tas e incompletas.
SITUAO DE APRENDIZAGEM 3COMO PREVER AS QUANTIDADES IDEAIS
DE REAGENTES E PRODUTOS ENVOLVIDOS NUMA TRANSFORMAO QUMICA?
Nas prximas atividades, espera-se
que os alunos possam reconhecer as rela-
es proporcionais existentes entre as
quantidades de reagentes e de produtos
envolvidos em transformaes qumicas,
em termos de massas, partculas e energia.
Espera-se tambm que possam aplicar essas
relaes de proporcionalidade na resolu-
o de problemas tericos e prticos de
Qumica.
28
-
Para desenvolver essas competncias, pode-
-se retomar o processo de produo do cobre,
abordado na Situao de Aprendizagem 2.
Partindo desse contexto de estudo, mas sem
restringir-se a ele, discuta com os alunos a
interpretao das equaes qumicas em ter-
mos de quantidades de partculas de reagen-
tes e de produtos envolvidos.
As massas moleculares das substncias e
seus coeficientes estequiomtricos expressos
nas equaes qumicas balanceadas forne-
Cu2S(s) + O2(g) + energia 2 Cu(l) + SO2(g)
1 partcula de sulfeto de cobre I
1 partcula de gs oxignio
2 partculas de cobre
1 partcula de dixido de enxofre
a Processo de aquecimento de um minrio na presena do oxignio ou de corrente de ar. b Tambm chamada de calcocita.
Contedos e temas: transformaes qumicas; produo de cobre e ferro; proporo em nmero de partculas, massa e energia nas transformaes qumicas.
Competncias e habilidades: representar transformaes qumicas por meio de equaes qumicas; interpretar equaes qumicas em termos de quantidades de partculas, massa e energia; realizar clculos de massas moleculares; identificar, representar e aplicar as propores em nmero de par-tculas, massa e energia na resoluo de problemas qumicos.
Sugesto de estratgias de ensino: aula expositiva dialogada; registros dos tpicos principais; reso-luo de exerccios e problemas.
Sugesto de recursos: exerccios propostos.
Sugesto de avaliao: participao na aula e resoluo dos exerccios e problemas propostos.
cero as propores em massa das substn-
cias em uma transformao qumica. Essas
massas so expressas em unidades de mas-
sa atmica. Dessa maneira, possibilita-se a
aplicao dessas mesmas propores em ter-
mos de massas mensurveis (grama, quilo-
grama etc.). Com isso, possvel estabelecer
uma ponte entre os modelos de constituio
da matria (nvel microscpico), a linguagem
simblica da qumica e as quantidades em
massas mensurveis de reagentes e produtos
(nvel macroscpico).
Atividade 1 Quantidade de partculas envolvidas em uma transformao qumica
Como foi visto, o cobre pode ser produzido
pela ustulaoa da calcositab, minrio de cobre
constitudo basicamente por sulfeto de cobre I
(Cu2S). A equao qumica que representa
esse processo pode ser escrita e interpretada
da seguinte forma:
29
Qumica 1a srie Volume 2
-
Aps a apresentao da equao qumica da
ustulao da calcosita e sua interpretao em
mbito microscpico, com destaque para a ideia
de conservao dos tomos, podem-se propor
algumas questes, a fim de possibilitar a explo-
rao das relaes de proporcionalidade entre
as partculas envolvidas nessa transformao.
Exerccios em sala de aula
1. Quantas partculas de gs oxignio (O2) so necessrias para interagir com duas
partculas de sulfeto de cobre I (Cu2S)?
2
2
2. Quantas partculas de cobre (Cu) podem ser formadas a partir de duas partculas de
sulfeto de cobre I?
2
3. Que quantidade de partculas de reagentes deve ser usada na produo de 684 partcu-
las de cobre?
2
1 partcula de O2
4. Que quantidade de partculas de cobre e de dixido de enxofre pode ser produzida
a partir de cinco partculas de Cu2S e dez
partculas de O2? Explique sua resposta.
2 2
restando cinco partculas de O2 -
2S que
2
2
de O2 2
partculas de SO2.
Neste momento, importante chamar
a ateno dos alunos para o fato de que na
representao das transformaes qumicas
utilizam-se pequenas quantidades de part-
culas, mas na prtica no possvel isolar
quantidades to pequenas de reagentes ou de
produtos e observar as interaes entre elas.
Entretanto, as propores entre as quantida-
des envolvidas em uma transformao qumi-
ca permanecem as mesmas, quer se pense em
pequenas quantidades de partculas, quer se
trabalhe com nmeros muito grandes, como
ser abordado com mais detalhes na Situao
de Aprendizagem 5.
Alm da produo do cobre, as relaes em
termos de quantidades de partculas podem ser
exploradas em outras transformaes qumicas.
recomendvel evitar, neste momento, equa-
es qumicas com coeficientes estequiomtri-
cos muito grandes e de difcil balanceamento.
Algumas transformaes qumicas discutidas
anteriormente em mbito macroscpico podem
ser retomadas para que sejam reinterpretadas,
agora em mbito microscpico, como no exem-
30
-
plo anterior, da ustulao da calcosita. Algumas
sugestes so dadas a seguir.
5. Faa o balanceamento das equaes qu-micas a seguir e interprete-as citando as
quantidades de partculas envolvidas:
a) hidratao da cal viva: CaO(s) + H2O(l) Ca(OH)2(aq).
2 2 -
2
2
b) queima de gs natural: CH4(g) + O2(g) CO2(g) + H2O(g).
-
4 2 2 2
4 2 -
2 -
2
Para explorar as relaes de proporcionali-
dade nessas transformaes qumicas, podem
ser elaboradas questes similares quelas pro-
postas na anlise da produo de cobre ou
outras, conforme as necessidades e possibilida-
des de cada turma.
1. Considere a equao qumica que representa a combusto do gs me-
tano (CH4), principal componente
do gs natural:
CH4(g) + 2 O2(g) CO2(g) + 2 H2O(g).
a) Na combusto de 15 partculas de me-tano so consumidas quantas partculas
de gs oxignio (O2)?
-
4 sero consumidas 30 partculas de O2.
b) Os produtos da combusto de certa quantidade de metano foram coletados,
resfriados e, assim, separados, obtendo-
-se uma pequena quantidade de gua no
estado lquido. Sabe-se que essa quan-
tidade continha 6 1022 partculas de
gua. Quantas partculas de metano de-
vem ter sido queimadas nesse caso?
-
22 par-
22 partculas de meta-
Atividade 2 Massas atmicas e massas moleculares
possvel tambm interpretar as equaes
qumicas em termos de massa, considerando que
cada elemento qumico tem uma massa atmica
determinada e que as massas das partculas que
formam as substncias so dadas pelo somat-
rio das massas dos tomos que as compem.
O conceito de massa atmica foi apresentado
anteriormente, quando as ideias de John Dalton
sobre a constituio da matria foram discutidas.
Naquele contexto, a massa dos tomos dos dife-
rentes elementos qumicos era estipulada ado-
tando-se como padro o tomo de hidrognio.
31
Qumica 1a srie Volume 2
-
u35,5100
37).24,235.(75,8MA =
+=
As massas atmicas atuais so dadas em
funo do istopo do carbono de nmero de
massac 12. Cada unidade de massa atmica (u)
equivale a 1/12 da massa de um tomo de car-
bono de nmero de massa 12 (1/12 de 12C). Em
outras palavras, cada tomo de carbono equi-
vale a 12 unidades de massa atmica.
Assim como o tomo de carbono, a gran-
de maioria dos elementos qumicos formada
por diferentes istopos. Dessa forma, a massa
atmica de um elemento qumico corresponde
a uma mdia ponderada das diferentes espcies
isotpicas existentes.
O elemento cloro, por exemplo, aparece na
natureza como 35Cl (75,8%) e 37Cl (24,2%). A
massa atmica do cloro pode ser calculada da
seguinte forma:
Neste volume 2, entretanto, o conceito de
massa atmica apresentado no precisa ser tra-
tado nesse nvel de detalhamento, pois estamos
trabalhando com as ideias de Dalton. Assim,
basta que os alunos saibam que:
cada elemento qumico apresenta um valor
de massa especfico;
impossvel determinar a massa de qual-
quer tomo em balanas, pois so partcu-
las muito pequenas;
c Soma das quantidades de prtons e nutrons presentes no ncleo de um tomo.
no se adota mais o hidrognio como
padro de massa atmica (ao qual era atri-
budo o valor 1 u), mas o tomo de carbono
(ao qual se atribui o valor de massa 12 u).
Em outras palavras, 1 u equivale a 1/12 da
massa de um tomo de C.
A discusso a respeito das massas de is-
topos pode ser realizada nas prximas sries,
se necessrio, quando os modelos atmicos
conhecidos pelos alunos apresentaro prtons,
eltrons e nutrons e possibilitaro a compre-
enso do conceito.
importante mencionar que as massas
atmicas calculadas por Dalton a partir da
quantidade proporcional que se combinava
com 1 g de hidrognio foram revistas e que
os valores conhecidos atualmente so bem
mais precisos do que aqueles do incio do
sculo XIX.
Aps discutir esses tpicos, podem-se colo-
car as seguintes questes para os alunos.
Exerccios em sala de aula
1. Qual a massa de uma partcula de gua, sabendo-se que cada tomo de hidrognio
tem massa atmica 1 u e que os tomos de
oxignio tm massa 16 u?
32
-
Massa molecular = 18 u
Massa molecular (H2O) = 2 1 + 16 = 18 u
Figura 5. Massa molecular da gua.
2. Qual a massa de uma partcula de gs oxi-gnio (O2)? E de uma partcula de gs hi-
drognio (H2)?
2: 2
2: 2
importante dar tempo para que os alu-
nos pensem e respondam s questes e pedir-
-lhes que expliquem suas respostas. provvel
que alguns alunos lembrem-se da frmula da
gua e proponham que as massas dos tomos
que a compem sejam somadas para obter
a massa da molcula de gua. Questione-os
da mesma forma, usando outras substncias
conhecidas por eles, como oxignio, calcrio
ou gs carbnico. necessrio fornecer os
dados de massa para que eles respondam s
questes. Finalize este momento organizan-
do o raciocnio desenvolvido e definindo o
conceito de massa molecular (MM): massa de
uma partcula de uma substncia expressa em
unidades de massa atmica (u).
importante lembrar mas no necess-
rio aprofundar que muitas substncias no
so formadas por molculas (conjuntos de to-
mos unidos por ligaes qumicas), mas por
estruturas tridimensionais nas quais os to-
mos ou ons esto ligados uns aos outros por
ligaes qumicas em quantidade indefinida,
formando uma rede, como o caso dos sais,
metais e xidos metlicos. O conceito de mas-
sa molecular tambm se aplica a esses casos.
Massa molecular a massa de uma molcula
ou outra partcula de uma substncia expressa
em unidades de massa atmica (u). Para evitar
conflitos e erros conceituais, recomendvel
utilizar o termo mais genrico partcula em vez
de molcula, pois o primeiro pode ser aplicado
a molculas, ons, tomos ou qualquer outra
espcie qumica.
Neste momento, o uso de figuras, como
a Figura 5 apresentada a seguir, pode auxi-
liar na compreenso de que a massa molecu-
lar expressa a soma das massas atmicas dos
tomos que compem a menor partcula de
uma substncia, representada por sua frmu-
la qumica. Enfatize novamente que, por se
tratar da massa de uma nica molcula, esse
valor deve ser expresso em unidades de massa
atmica (u) e no pode ser medido em balan-
as. No recomendado discutir a geometria
da molcula de gua ou as ligaes qumicas
entre oxignio e hidrognio neste momento,
visto que os alunos ainda no tm os conhe-
cimentos necessrios para compreender essas
noes. Se eles questionarem a geometria da
molcula ou as ligaes entre os tomos, voc
pode informar que esses assuntos sero trata-
dos apenas na srie seguinte.
C
laud
io R
ipin
skas
/R2
Cri
ae
s
33
Qumica 1a srie Volume 2
-
3. Escolha trs substncias entre as que so apre-sentadas a seguir e calcule a massa de uma
partcula de cada uma delas (consulte a tabela
peridica para isso): xido de clcio (CaO),
hidrxido de clcio (Ca(OH)2), dixido de
carbono (CO2), sulfeto de cobre I (Cu2S), xi-
do de ferro III (Fe2O3) e metano (CH4).
2
2
2S: 2
2O3: 2
4
Um dos objetivos desta Situao de
Aprendizagem que os alunos consigam
obter propores em massas mensurveis
com base nas propores em massas at-
micas das substncias envolvidas em uma
transformao qumica. Um passo impor-
tante nesse sentido consiste em exercitar a
capacidade de expressar as relaes de mas-
sas atmicas entre as substncias envolvi-
das em uma transformao qumica. Assim,
pode-se propor a interpretao da equao
qumica da decomposio da gua em ter-
mos de massas atmicas.
4. Represente a equao qumica balanceada da decomposio da gua em gs hidrog-
nio e gs oxignio e complete a tabela a
seguir:
Equao qumica 2 2 O2
Nmero de partculas 2 partculas 1 partcula de
Massa de uma partcula2
2 1 O2
Massas das partculas envolvidas nessa reao 2
24 u 1 O2
preciso fornecer o tempo necessrio
para a realizao da tarefa e acompanhar o
seu desenvolvimento, resolvendo as dvidas
dos alunos individualmente.
Antes de passar para a atividade seguinte,
outros casos simples podem ser trabalhados da
mesma forma. Voc pode abordar, por exem-
plo, a combusto completa do carbono ou a
calcinao do calcrio.
Atividade 3 Previses das massas de reagentes e produtos
As massas das partculas envolvidas em
uma transformao qumica, expressas
em unidades de massa atmica, podem ser
relacionadas s massas mensurveis dessas
substncias em qualquer unidade de massa,
mantendo-se a proporcionalidade entre elas.
A Tabela 3 a seguir ilustra essa ideia.
+
Tabela 2.
34
-
Equao qumica 2 H2O(l) 2 H2(g) + O2(g)
Nmero de partculas 2 partculas de gua produzem2 partculas de gs hidrognio e
1 partcula de gs oxignio
Massa das partculas 36 u produzem 4 u e 32 u
Exemplos de massas mensurveis que guardam a mesma proporo
36 g produzem 4 g e 32 g
9,0 kg produzem 1,0 kg e 8,0 kg
2,7 g produzem 0,3 g e 2,4 g
massa de gua
massa de hidrognio
36 u
4 u
36 g
4 g
2,7 g
0,3 g
9
1
9,0 kg
1,0 kg= = = = =
O objetivo da anlise dessa tabela mostrar
que, independentemente da unidade de massa
utilizada (u, g, kg ou outras), as relaes em
massa em uma dada transformao qumi-
ca so constantes. Alm disso, pode-se reto-
mar a Lei de Conservao de Massa, proposta
inicialmente por Lavoisier, e mostrar que os
dados apresentados na tabela esto de acor-
do com a constatao experimental de que nas
transformaes qumicas a massa do sistema
permanece a mesma. No caso da decomposi-
o da gua, evidencie que a proporo entre
a massa de gua decomposta e a massa de
hidrognio formada a mesma, seja em unida-
des de massa atmica, seja em gramas, seja em
quilogramas.
Dessa forma, possvel obter uma propor-
o em unidade de massa atmica para qual-
quer transformao qumica, desde que se
conheam sua equao qumica balanceada e
as massas moleculares dos reagentes e produ-
tos envolvidos. Essa proporo em unidade de
massa atmica de uma transformao qumica
pode ser usada para prever massas mensur-
veis dos reagentes e produtos.
Vejamos os seguintes problemas referentes
decomposio da gua e produo do ferro.
Exerccios em sala de aula
1. A partir das informaes da tabela ante-rior, sobre a decomposio da gua, que
massas de gs oxignio e de gs hidro-
gnio podem ser produzidas, aproxima-
damente, na decomposio de 100 g de
gua?
Tabela 3.
35
Qumica 1a srie Volume 2
-
x
g100
u4
u36
massa de oxignio
massa de
g 11xu36
u4.g100x
-
2. Que massa de ferro pode ser obtida a par-tir de 1 280 kg de xido de ferro III (Fe2O3),
tendo carvo (C) e oxignio (O2) suficientes
para consumir todo esse minrio de ferro?
Considere que essa transformao pode ser
representada pela seguinte equao qumica:
2 Fe2O3(s) + 6 C(s) + 3 O2(g) 4 Fe(l) +
+ 6 CO2(g).
Dados massas atmicas: Fe = 56,0 u; O =
16,0 u; C = 12,0 u.
-
2O3
2O3 + + 3 O2 + 22 160 u 4 320 u 224 u
x
x
1 0u 224u 320
odemassa
odexidodemassa
6u 320
u224. 1 0x x
-
As questes anteriores ilustram como o
domnio da linguagem qumica e dos modelos
tericos sobre a constituio da matria pode
ser til na resoluo de problemas prticos,
como prever as quantidades possveis de pro-
dutos nas transformaes qumicas.
Podem ser propostas questes desse tipo a
partir de outros contextos do sistema produtivo.
Retome, por exemplo, a questo da produo de
cobre ou da queima de combustveis. Ento, os
alunos devero mobilizar seus conhecimentos
sobre transformaes qumicas, balanceamento
de equaes qumicas, clculo de massas mole-
culares e raciocnio proporcional, a fim de pre-
ver quantidades de reagentes necessrias para
conseguir certa quantidade de produto ou mes-
x
g100
u32
u36
massa de oxignio
massa de
gxu36
u 32.g100x
ser estabelecida:
2O3 -
36
-
mo prever a quantidade de produtos obtidos de
determinada quantidade de reagente.
1. A combusto de magnsio (Mg), um slido de cor prateada, uma
reao qumica muito utilizada em
demonstraes durante aulas de Qumica
por ser acompanhada de intensa emisso
de luz branca. O nico produto formado
nessa reao qumica o xido de magn-
sio (MgO), um slido branco. A respeito
dessa reao, pede-se:
a) represente a equao qumica balancea-da dessa transformao qumica;
2
b) calcule as massas moleculares dos rea-gentes e produtos (considere as seguintes
massas atmicas: Mg = 24 u; O = 16 u);
2
c) calcule a massa de xido de magnsio que pode ser obtida a partir da combus-
to de 96 g de magnsio.
2
160 gxu
.x
x
g
Atividade 4 Previses das quantidades de energia envolvida nas transformaes qumicas
O aspecto energtico tambm pode ser
abordado ao se discutirem as transformaes
qumicas e suas formas de representao. Isso
especialmente relevante quando tratamos
de processos que liberam energia como as
combustes e transformaes que absorvem
energia como o cozimento de alimentos.
Nesses casos, podem-se representar os valo-
res de energia como um dos termos da equa-
o qumica; entretanto, deve-se deixar claro
que a energia apresentada na equao, do
lado dos reagentes (processos endotrmicos)
ou do lado dos produtos (processos exotrmi-
cos), no um material, ou seja, no reagen-
te nem produto.
Pode-se explorar a relao proporcional
existente entre as quantidades de reagentes e
produtos e a energia consumida ou liberada
em uma transformao qumica. Os alunos
devero compreender apenas as relaes entre
massas mensurveis (g, kg, mg, t etc.) e ener-
gia. A relao entre quantidade de partculas
e energia no deve ser discutida neste momen-
to, pois eles ainda no estudaram a grandeza
quantidade de matria e sua unidade (mol),
o que acontecer posteriormente.
37
Qumica 1a srie Volume 2
-
C(s) + O2(g) CO2(g) + energia
Podemos assim calcular as massas mole-
culares das substncias presentes nesta
equao e apresentar a proporo em massa
mostrada a seguir.
Esses valores de massa e energia podem ser representados pelas seguintes razes:
kcal81,6g1
g12.kcal6,8x
g12x
g1kcal6,8
Cdemassaenergia
C(s) + O (g)2 CO (g)2 + energia
12 g 32 g 44 g12 . 6,8 = 81,6 kcal
1 g 6,8 kcal
Cabe retomar e ter como ponto de parti-
da o conceito de poder calorfico de combus-
tveis, tratado no volume anterior. Relembre
o fato de que, quanto maior a massa de certo
combustvel queimado na presena de oxig-
nio suficiente, maior ser a energia liberada
nesse processo. Tome cuidado, entretanto,
para deixar claro que os poderes calorfi-
cos so valores mdios, j que os combus-
tveis em geral so misturas de diversas
substncias.
Veja o exemplo da combusto completa do
carvo, que tem poder calorfico de aproxima-
damente 6 800 kcal kg1, ou seja, 6,8 kcal g1.
Se considerarmos o carvo constitudo sobre-
tudo de carbono, podemos representar sua
combusto pela equao qumica:
Exerccios em sala de aula
1. D um exemplo de como a energia e as massas de reagentes e produtos esto rela-
cionadas em uma transformao qumica.
Voc pode usar esquemas, equaes e tex-
tos para demonstrar essa relao.
-
e produtos e a quantidade de energia envolvida na rea-
discutidas no volume anterior e apresentem respostas
como:
4
4
38
-
-
4 2 2 2
4
4
2. Considere a equao qumica que repre-senta a combusto do etanol:
C2H6O(g) + 3 O2(g) 2 CO2(g) + 3 H2O(g).
Dado a combusto de 1 g de etanol libera
aproximadamente 27 kJ.
a) Consulte a tabela peridica e calcule as massas moleculares dos reagentes e pro-
dutos envolvidos nessa transformao
qumica.
2 6
O2
2
2
b) Calcule a massa de etanol que consu-mida quando, em sua combusto, for-
mam-se 88 g de CO2.
2 nessa
2 6 2 2 2
2 ocorre quando se queimam
46 g de etanol.
c) Que quantidade de energia pode ser li-berada quando h formao de 88 g de
CO2 na queima de etanol?
2
-
1. Que massa de cobre pode ser ob-tida a partir de 15,9 kg de sulfeto
de cobre I (Cu2S), tendo oxignio
suficiente para essa reao?
Dados massas atmicas:
Cu = 63,5 u; S = 32,0 u; O = 16,0 u.
Equao qumica no balanceada:
Cu2S(s) + O2(g) Cu(l) + SO2(g).
-
2 2
2
massas moleculares das substncias envolvidas no problema
2
2
-
-
2
2S so con-
xu
2
.
x
2S podem ser produzidos
39
Qumica 1a srie Volume 2
-
2. Complete as lacunas na tabela a seguir, sa-bendo que so necessrias 2,90 kcal para
decompor 1,00 g de calcrio.
Dados massas atmicas:
Ca = 40,0 u; C = 12,0 u; O = 16,0 u.
completar a tabela como a seguir:
CaCO3(s) + energia CaO(s) + CO2(g)
100 u u u
g kcal 56,0 g g
1,00 g 2,90 kcal g g
100
Podem-se propor aos alunos outras ques-
tes com clculos semelhantes, por exemplo:
Qual a massa mnima de carbonato de cl-
cio (CaCO3) necessria para obter 112 t de
cal viva (CaO) por decomposio, saben-
do que nesse processo forma-se tambm gs
carbnico?
Para responder, os alunos devem desenvol-
ver um raciocnio semelhante ao da primeira
questo da seo Lio de casa:
CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)
Massa molecular (CaCO3) = 40 + 12 + + 3 16 = 100 u
Massa molecular (CaO) = 40 + 16 = 56 u
CaCO3 det 020u 56t 112 . u 100
xt112
x
u56
u100
CaOdemassa
CaCO3demassa
Assim, so necessrias 200 t de CaCO3 para
produzir 112 t de CaO.
Grade de avaliao da Situao de Aprendizagem 3
As relaes entre as quantidades de rea-
gentes, produtos e energia envolvidas em uma
transformao qumica podem ser ampliadas
para outras transformaes qumicas que no
as abordadas neste Caderno. recomendvel
evitar fenmenos muito complexos, difceis
de representar ou que no tenham relevncia
social, cientfica ou tecnolgica. O tempo de
aula limitado e os alunos devem aproveit-
-lo da melhor maneira, discutindo fenme-
nos que tenham relevncia em sua formao
geral.
Tabela 4.
40
-
SITUAO DE APRENDIZAGEM 4METAIS E O SISTEMA PRODUTIVO
Nesta Situao de Aprendizagem, a com-
preenso do tema metais ser ampliada com
a discusso de aspectos relacionados sua pro-
duo e seus usos.
A discusso, at ento focada no cobre e no
ferro, passa a abranger outros metais presen-
tes no cotidiano, como alumnio, zinco, ouro,
prata, chumbo etc. No final desta Situao de
Aprendizagem, o tema metais ser discutido
em um contexto mais amplo, isto , o dos mate-
riais reciclveis. Essa contextualizao do tema
fundamental para consolidar sua impor-
tncia, no apenas no campo das Cincias da
Natureza, mas tambm no da Geografia, da
Histria, da Economia e da Sociologia, mos-
trando assim que os conhecimentos qumi-
cos adquiridos at ento, junto dos saberes de
outras reas do conhecimento, so necessrios
para compor uma viso mais ampla da realida-
de em que vivemos.
So propostas trs atividades para a realiza-
o desta Situao de Aprendizagem:
na primeira atividade, analisaremos os
diversos usos de metais no cotidiano e a
relao entre seus usos e suas propriedades
fsicas e qumicas;
na segunda atividade, discutiremos os
aspectos geogrficos, sociais e econmicos
relacionados produo de ferro, ressal-
tando aspectos do sistema produtivo que
podem ser aplicados em outros contextos;
a terceira atividade, a ser realizada em gru-
po e fora do horrio de aula, procura abor-
dar a importncia das empresas de sucata
e ferro-velho no processo de reciclagem
de metais e outros materiais reciclveis.
importante lembrar que esta ativida-
de deve ser solicitada j na primeira aula
desta Situao de Aprendizagem, para que
os alunos tenham o prazo de uma semana
para realiz-la.
Com essas atividades, espera-se que os alu-
nos possam construir uma viso mais abran-
gente sobre a produo e os usos dos metais e,
assim, desenvolver competncias que lhes pos-
sibilitem julgar seus padres de consumo de
forma mais consciente e embasada em conheci-
mentos cientficos e interdisciplinares.
Contedos e temas: relao entre propriedades e aplicaes de metais e ligas metlicas; influncia dos aspectos geogrficos, socioeconmicos e tecnolgicos na produo de ferro-gusa e ao; reciclagem de metais e outros materiais.
Competncias e habilidades: relacionar as propriedades dos materiais metlicos a suas aplicaes tecnolgicas; identificar a influncia dos aspectos geogrficos, socioeconmicos e tecnolgicos no sistema produtivo; reconhecer a importncia socioeconmica da reciclagem de materiais diversos.
41
Qumica 1a srie Volume 2
-
De que feita uma lmpada?
A lmpada eltrica incandescente um dos
objetos mais comuns na maioria das residncias
brasileiras. Inventada por Thomas Alva Edison,
em 1879, esse pequeno aparato tecnolgico
sofreu algumas mudanas at chegar forma e
composio como a conhecemos hoje.
Inicialmente, a luz era produzida quando a cor-
rente eltrica passava por um basto de carvo, em
vez do filamento de tungstnio que se usa atual-
mente, tornando-o incandescente. Mas esse sistema
tinha pouca durabilidade (algumas horas apenas).
Esse problema levou Edison a pesquisar outros
materiais que pudessem substituir o carvo. Nessa
busca foram testados diversos metais e ligas met-
licas at se chegar ao filamento de tungstnio (W).
Esse metal possui condutibilidade eltrica
moderada (aproximadamente 340 vezes menor
do que a da prata, que considerada um exce-
lente condutor eltrico); por isso, oferece resistn-
cia passagem da corrente eltrica, gerando calor
a ponto de se tornar incandescente e emitir luz.
Apresenta tambm elevada temperatura de fuso
(3 410 oC), resistindo a altas temperaturas sem
sofrer fuso. Essa ltima propriedade especial-
mente importante, visto que o filamento da lm-
pada pode alcanar impressionantes 3000 oC
durante seu funcionamento.
Poucos metais resistiriam sem fundir a to
elevada temperatura.
Alm do tungstnio, outros metais so
empregados na confeco de uma lmpada el-
trica incandescente:
Atividade 1 Metais no cotidiano
Esta atividade visa sensibilizar e conscien-
tizar os alunos sobre a grande utilizao de
Tungstnio
Ferro e nquel
Cobre
Zinco
Chumbo, estanhoe antimnio
Sugesto de estratgias de ensino: atividades coletivas de investigao; visita a um ferro-velho; aula expositiva dialogada.
Sugesto de recursos: tabela com dados da produo de ferro no mundo (atividade 2).
Sugesto de avaliao: participao na aula e relatrios.
metais e ligas metlicas no cotidiano. A ativi-
dade pode ser iniciada com uma discusso a
respeito do uso de metais na produo de uma
lmpada comum incandescente.
Figura 6.
C
laud
io R
ipin
skas
/R2
Cri
ae
s
42
-
Haste de ferro (Fe) e nquel (Ni): essa liga
metlica apresenta elevada resistncia mec-
nica (no entorta facilmente) e suporta altas
temperaturas sem fundir (aproximadamente
1500 oC), sendo um material ideal para sus-
tentar o filamento da lmpada.
Fios de cobre (Cu): metal com boa conduti-
bilidade eltrica e alta temperatura de fuso.
Rosca de zinco (Zn): metal malevel (fcil de
moldar), que suporta temperaturas modera-
das sem fundir (420 oC) e possui boa condu-
tibilidade eltrica.
Ponto de contato de chumbo (Pb), estanho (Sn)
e antimnio (Sb): essa liga metlica til para
fazer soldagem porque seus componentes apre-
sentam temperaturas de fuso relativamente
baixas (327 oC, 232 oC e 631 oC, respectiva-
mente). Consequentemente, a prpria liga
tambm tem baixa temperatura de fuso. O
antimnio misturado ao chumbo e ao estanho
para que a liga suporte temperaturas um pouco
maiores sem fundir e tenha maior dureza.
Os metais, quando submetidos a tempera-
turas elevadas, podem facilmente sofrer oxi-
dao se estiverem em contato com o oxignio
do ar. Por esse motivo, o interior das lmpa-
das preenchido com gases inertes (que difi-
cilmente reagem com outros materiais), como
nitrognio (N2), criptnio (Kr) e, principal-
mente, argnio (Ar).
Elaborado por Fabio Luiz de Souza especialmente para o So Paulo faz escola.
Exerccios em sala de aula
1. Comente a importncia do conhecimento das propriedades dos metais para a constru-
o de uma lmpada eltrica incandescente.
D exemplos que ilustrem seus argumentos.
O aluno vai elaborar seu prprio texto. importante que
-
-
rosca metlica -
-
-
filamento
de tungstnio -
de resistir a temperatura de mais de 3 000 o
2. Zinco, ferro e nquel so metais de mais fcil obteno do que o tungstnio. Seria
possvel substituir o filamento de tungst-
nio da lmpada eltrica por um desses me-
tais? Explique sua resposta.
-
o
3. Complete a tabela a seguir com trs exem-plos de objetos metlicos (ou que conte-
nham metais) presentes em sua casa ou na
escola. Cite os metais que constituem esses
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Qumica 1a srie Volume 2
-
Para finalizar a atividade, alguns alunos
podem apresentar os objetos que analisaram
e as relaes estabelecidas entre as proprieda-
des e os usos dos materiais metlicos.
Atividade 2 Produo de ferro no mundo: do minrio ao ao
Nesta atividade discutiremos as relaes entre
reserva e extrao de minrio de ferro, a produ-
o de ferro-gusa e ao e os aspectos tecnolgi-
cos, geogrficos e socioeconmicos de cada pas.
O ferro o metal produzido em maior
quantidade no mundo. Por sua dureza, malea-
bilidade e elevada temperatura de fuso, alm
de outras propriedades, ele tambm o metal
mais utilizado pela humanidade h mais de
6 mil anos. De armas a utenslios domsticos
e vergalhes para a construo civil, o ferro