volume ii

ISBN 978-85-8015-053-7
Cadernos PDE
VOLUME I I
Versão Online
2009
O PROFESSOR PDE E OS DESAFIOS
DA ESCOLA PÚBLICA PARANAENSE
Produção Didático-Pedagógica
VILMA CAVALARO
CADERNO PEDAGÓGICO:
A PRESENÇA DE ELEMENTOS QUÍMICOS EM SOLOS: A
QUÍMICA NO COTIDIANO PROPORCIONANDO UM
APRENDIZADO MAIS DINÂMICO E AGRADÁVEL
LONDRINA
2010
VILMA CAVALARO
CADERNO PEDAGÓGICO:
A PRESENÇA DE ELEMENTOS QUÍMICOS EM SOLOS: A
QUÍMICA NO COTIDIANO PROPORCIONANDO UM
APRENDIZADO MAIS DINÂMICO E AGRADÁVEL
Caderno Pedagógico desenvolvido para o
Programa de Desenvolvimento Educacional
– PDE da Secretaria Estadual de Educação
do Paraná – SEED.
Profª Drª Sônia Regina Giancoli Barreto
LONDRINA
2010
SUMÁRIO
1 IDENTIFICAÇÃO.....................................................................................................3
2 APRESENTAÇÃO...................................................................................................4
3 INTRODUÇÃO.........................................................................................................5
4 CRONOGRAMA DAS AÇÕES................................................................................16
REFERÊNCIAS...........................................................................................................17
3
1 IDENTIFICAÇÃO
Professora responsável: Vilma Cavalaro [email protected]
Professora da Rede Pública do Paraná, formada em Química em 1986, com as
seguintes experiências docência em Química na rede pública e privada, pósgraduação em Metodologia Científica, Especialização em Química e pós-graduação
em Gestão Escolar.
Orientação: Professora Sônia Regina Giancoli Barreto
Instituição Participante: Universidade Estadual de Londrina
Área de Investigação: Química
NRE: Apucarana
Escola de Implementação: Colégio Estadual Rui Barbosa – Jandaia do Sul /
Público objeto de intervenção: Alunos do 1º ano do Ensino Médio
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2 APRESENTAÇÃO
PDE uma Política Social.
O Programa de Desenvolvimento Educacional- PDE- em sua política
de formação continuada, o qual se fundamenta na democracia e busca de
mediações com compromisso de contribuir com Escolas Públicas, através da
valorização do profissional da educação e sua possibilidade atualização e
aprofundamento do conhecimento teórico – prático.
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3 INTRODUÇÃO
Este caderno pedagógico apresenta um texto introdutório e uma
séria de estratégias de ensino para que o aluno reconheça que o conhecimento do
solo por meio de conceitos químicos tem um papel fundamental no desenvolvimento
e manutenção da vida humana.
As estratégias de ensino serão desenvolvidas por meio de unidades
de aprendizagem com atividades selecionadas na busca de uma interação entre os
estudantes o professor por meio da leitura de textos, formulação de questões e de
respostas aos questionamentos.
A seqüência de conceitos que serão desenvolvidos no tema está
organizada em um mapa conceitual mostrado a seguir.
Mapa conceitual sobre o tema metais presentes em solos.
6
As atividades que serão selecionadas nas UA deverão buscar uma
interação entre os estudantes e o professor por meio de leitura de textos, formulação
e respostas de questionamentos, para que o processo de ensino e aprendizagem
seja significativo.
1° UA (1 aula de 45 min.) – Identificando os conhecimentos prévios dos
estudantes.
A atividade desta UA tem como finalidade sensibilizar o estudante
com relação ao tema a ser investigado, além da identificação dos conhecimentos
prévios dos estudantes.
Ao ir a uma pescaria no final de semana, você já teve a curiosidade de
saber o que esta contido no fundo de um rio?
Observe a Figura 1 e faça uma descrição do rio. Você terá 20 min.
para executar esta tarefa e entregá-la por escrito.
Figura 1 - Rio Paraná
Fonte: Silva, 2010.
Por meio de um debate, discuta com seus colegas e com o professor
a sua descrição sobre o rio Paraná. O tempo de duração desta atividade será de 20
min.
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Após o debate, o professor solicitará que você faça a leitura do texto
a seguir, em sua residência.
Elevada quantidade de chumbo e cromo é encontrada em sedimentos.
Profª Drª Sônia Regina Giancoli Barreto
A crosta terrestre, formada por minerais, é a fonte primária de metais
para todo o ambiente. Os minerais secundários são formados no próprio solo por
meio de reações químicas dos minerais primários. Os sedimentos de fundo dos
ambientes aquáticos são sólidos que formam uma matriz que foi originada pelo
transporte das águas e que também está sujeita a ser transportada. Esta matriz é
um material não consolidado e sua origem está associada ao intemperismo e erosão
de rochas e solos das porções mais altas da área de drenagem. Em geral, os
sedimentos que não estão submetidos à interferência antrópica, os metais, em
quantidade traço, estão ligados aos silicatos (por exemplo os ortossilicatos, SiO44-) e
minerais primários, tendo assim baixa disponibilidade e mobilidade.
A poluição dos sedimentos é uma conseqüência da poluição das
águas e se origina de fontes como efluentes domésticos e industriais. A
urbanização, sem planejamento, pode provocar alterações ambientais importantes
como desmatamento, aterramento de áreas baixas ou alagadas, veiculação de
poluentes, se tornando fontes de poluição dos recursos hídricos.
A poluição de águas e solos, por metais pesados, é um fato que
preocupa tanto a população quanto os cientistas devido à elevada toxicidade destes
elementos para a saúde humana e sistemas biológicos. Assim sendo, ambientes
aquáticos localizados em regiões urbanas e industriais recebem descargas de
poluentes, metais pesados e nutrientes, que apresentam um grande potencial em
debilitar a qualidade da água e a vida aquática daquele ambiente. Sedimentos, pela
capacidade de acumular poluente, têm sido amplamente utilizados como matriz para
monitorar estas espécies.
Londrina, cidade localizada no norte do estado do Paraná, é um
município que possui uma rede de drenagem abundante e bem distribuída. Os rios
do município são todos de caráter perene. O ribeirão Cambezinho tem sua nascente
no trevo das estradas Londrina/Cambé – São Paulo/Curitiba recortando a cidade de
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Londrina no sentido noroeste/sudeste, num percurso de 21,5 km até desaguar no
ribeirão Três Bocas. O lago Igapó e o lago Cambezinho (localizado no parque Arthur
Thomas), pertencem à mini-bacia do ribeirão Cambezinho. O parque Arthur Thomas,
onde está localizado o lago Cambezinho representa um dos últimos remanescentes
florestais de Mata Atlântica da região norte do Estado, está localizado no perímetro
urbano da cidade, a apenas 6 km do centro; este parque caracteriza-se como uma
floresta urbana e nela se encontram várias espécies vegetais nativas.
Estudo sobre o teor dos metais ferro, manganês, zinco, chumbo,
cobre, cromio (elementos transição) e dos não metais fósforo e enxofre (elementos
representativos) em sedimentos de quatro ambientes aquáticos da cidade de
Londrina, a nascente do ribeirão Cambezinho, a foz do córrego Capivara (baía da
Capivara) no lago Igapó, o lago Cambezinho no parque Arthur Thomas e o ribeirão
Três Bocas. O estudo revelou concentrações elevadas de chumbo na baía Capivara
do lago Igapó e de cromio na nascente do ribeirão Cambezinho. Estas
contaminações foram atribuídas à antigas indústrias de bateria e de curtume
respectivamente. Este estudo mostrou também que o depósito de metais pesados
nas camadas mais profundas dos sedimentos permaneceu elevada após vários
anos.
Este estudo foi realizado pela Profa Sonia R G Barreto e
colaboradores no Laboratório de Físico-Química Ambiental da Universidade
Estadual de Londrina.
Os metais foram extraídos das amostras de sedimentos após um
ataque ácido moderado. Para a extração, transferiu-se 1,0 g de sedimento seco para
erlenmeyer e adicionou-se 25,0 mL, medidos com o auxílio de uma pipeta
volumétrica, de solução de ácido clorídrico (HCl) diluída. A mistura foi agitada,
decantada e filtradas usando funil de vidro e membrana de filtração (papel de filtro).
O filtrado foi transferido para balões volumétricos de 25 mL e completou-se o volume
com água.
A extração do fósforo foi realizada com 0,100g sedimento que foi
transferida para cadinho de porcelana e mantida em mufla a 550°C por 1h. O fósforo
foi extraído do resíduo com 25,0 mL de solução de ácido clorídrico (HCl) diluído em
ebulição por 15 min. A mistura foi centrifugada por 5 min. A fase líquida foi
transferida para balões volumétricos de 25mL e completados com água ultra-pura.
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Para a determinação do enxofre, 1,0g de sedimento foi colocada em
cadinho de porcelana e foi deixado em mufla a 550°C por 3h. O material calcinado
foi transferido para um erlenmeyer e 50 mL de fosfato monobásico de sódio mono
hidratado (NaH2PO4.H2O) em ácido acético (CH3COOH) de concentração 8,0 mol L-1
foram adicionados.
O cromo é um constituinte normal dos solos no território paranaense.
No entanto, a nascente do ribeirão Cambezinho apresentou concentração de cromo
15 vezes maior que a média dos locais do curso do ribeirão. Isto indicou descargas
antigas de efluente rico em cromo no ribeirão Cambezinho com provável arraste
para os demais ambientes. É sabido que na década de 90, funcionava nesta região
um curtume, e os resultados do nosso estudo sugerem a ocorrência de descarga de
efluentes nesse local.
O solo paranaense é considerado carente em chumbo. No estudo o
que mais chamou atenção foi a sua elevada concentração chumbo na baía Capivara
no lago Igapó. As concentrações elevadas são explicadas pela presença de uma
fábrica de baterias automotivas que funcionava na região que dispersava chumbo
principalmente na forma de pó na atmosfera que atingia as águas da baía de
Capivara no lago Igapó. É interessante notar que o chumbo não foi arrastado pelas
partículas de sedimento até o ribeirão Três Bocas, pois neste local a concentração
de chumbo foi determinada baixa.
O estudo mostrou ainda que o arraste de metais ao longo do curso
do Ribeirão Cambezinho foi observado principalmente para os metais manganês,
cromo e zinco.
2° UA ( 1 aula de 45 min.) – Utilizando um organizador introdutório
O texto proposto apresenta conceitos químicos ao nível de
entendimento
do
estudante.
Algumas
perguntas
do
questionário
são
de
interpretação do texto e outras são com a finalidade de permitir ao professor verificar
com mais detalhes os conhecimentos prévios dos estudantes sobre os conceitos de
elementos químicos, substâncias químicas, vidrarias e técnicas de separação de
misturas.
Você deverá responder o questionário a seguir.
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Questionário:
1. Os ortossilicatos são substâncias que apresentam o ânion SiO 44-. O ortossilicato
de cálcio é empregado para fabricação de blocos utilizados na construção de
casas e prédios. Esta substância é simples ou composta. Por quê?
2. Quais são as prováveis origens da poluição de sedimentos?
3. Quais são os elementos químicos encontrados nos sedimentos de fundo dos
ambientes aquáticos. Identifique os metais e os não metais.
4. Quais são os locais em que foram determinadas concentrações elevadas de
chumbo?
5. Qual o elemento químico que foi encontrado em altas concentrações nos
sedimentos do ribeirão Cambezinho. Qual o símbolo deste elemento?
6. Quais as prováveis fontes de contaminação de chumbo e cromio nos sedimentos
da baía Capivara e ribeirão Cambezinho respectivamente?
7. Quais os metais que foram arrastados pelo curso do rio ribeirão Cambezinho, e
identifique respectivamente seu número atômico na tabela periódica.
8. Faça um breve relato de aproximadamente cinco linhas com relação às
consequências da poluição de sedimentos aquáticos?
9. Quais foram as vidrarias de laboratório utilizadas para extrair os metais e não
metais das amostras de sedimentos?
10.Entre as vidrarias selecionadas na questão 9, qual (ais) delas é utilizada para
medir volume de líquidos?
3° UA (1 aulas de 45 min.) – Obtendo informações sobre a nomenclatura dos
elementos químicos.
•
Você deverá grifar no texto e listar no caderno, em uma tabela (Tabela A), os
nomes de todos os elementos químicos citados.
•
Você deverá localizar na tabela periódica os símbolos dos elementos
mencionados no texto e que escrever o símbolo de cada elemento químico na
Tabela A.
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•
Você acha que existe uma regra universal para os símbolos dos elementos
químicos? Com os símbolos consultados na tabela periódica, tente identificar
as regras para os símbolos dos elementos químicos.
Além do símbolo, cada elemento químico é identificado pelo seu
número atômico.
O número atômico de um elemento químico é igual à quantidade de
prótons no núcleo de seu átomo.
Você deverá preencher a Tabela A com o número atômico do
elemento químico e a quantidade de prótons no núcleo do átomo.
Tabela A
Nome
(elemento químico)
Símbolo
(elemento químico)
Número atômico
(Z)
Quantidade
prótons
de
4º UA (3 aulas de 45 min.) – Estudando a Tabela Periódica.
•
Você deverá identificar a posição (família e coluna) dos elementos químicos
citados na Tabela A e completar a tabela B.
Tabela B
Nome
(elemento químico)
Símbolo
(elemento químico)
período
coluna
•
A tabela periódica é formada por quantas linhas e colunas?
•
Você deverá grifar no texto os termos elementos representativos e elementos
de transição.
12
•
Você deverá identificar no texto os metais e os coloque na tabela C.
•
Com o auxílio do texto, você deverá classificar os metais da Tabela C em
metais representativos e metais de transição.
Tabela C
Metal
•
•
Representativo/transição
Grupo da tabela periódica
Quais são os grupos destes metais na tabela periódica respectivamente?
Você deverá escrever frase para identificar um metal representativo e um metal
de transição na tabela periódica.
Você deverá reler o 7º, 8º e 9º parágrafos e responder a pergunta:
Por que o fósforo e o enxofre citados nos parágrafos 8º e 9º não foram incluídos no
7º parágrafo?
•
Todos os elementos químicos são metálicos?
•
Com base no questionamento acima, você deverá citar na Tabela D, os
elementos não metálicos.
•
Você deverá identificar o grupo destes elementos na tabela periódica.
Tabela D
Elemento não metálico
•
Grupo da tabela periódica
Com base na posição dos elementos não metálicos na tabela periódica, os
elementos não metálicos são representativos?
•
Com base na posição na tabela periódica, você deverá responder a seguinte
pergunta: O que são elementos representativos e elementos de transição?
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Algumas famílias dos elementos representativos recebem nomes
particulares, como família dos metais alcalinos, família dos metais alcalinos terrosos
e família dos halogênios.
Você sabe quais elementos químicos compreendem estas famílias?
Você deverá fazer uma pesquisa na tabela periódica e completar as linhas a seguir:
•
Família
dos
metais
alcalinos
são
os
elementos
do
grupo
1A
ou
1: ...........................................................................................................................
•
Família dos metais alcalinos terrosos são os elementos do grupo 2A ou
2: ...........................................................................................................................
•
Família
dos
halogêneos
são
os
elementos
do
grupo
7A
ou
17: .........................................................................................................................
•
Você deverá localizar no texto:
Um metal alcalino:.................................................................................................
Um metal alcalino terroso: ....................................................................................
Um halogênio: .......................................................................................................
Conclusão da 4º UA
Vocês deverão se reunir em grupos de no máximo 5 alunos, para
desenvolver o seguinte passatempo.
É o jogo de super trunfo relacionando nome do elemento químico,
símbolo químico, número atômico, número de massa e eletronegatividade.
5º UA - (1aula de 45 min.) – Avaliando a aprendizagem
Nesta unidade mostraremos aos alunos que os elementos químicos
são encontrados em outros contextos daquele estudado no organizador introdutório.
Os elementos químicos encontrados no sedimento do rio podem
estar presentes em outro material?
Você já pensou em analisar uma bula de medicamento ou de um
suplemento de vitamina?
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Estes materiais também contêm vários elementos químicos em sua
composição.
Bula de medicamento
Centrum é um suplemento de vitaminas e minerais, completo de A a
Zinco. Sua fórmula foi desenvolvida sob medida para atender as necessidades
específicas do brasileiro, ajudando a completar a dieta com as vitaminas e minerais
essenciais que podem faltar na alimentação, alcançando assim os níveis mínimos
recomendados diariamente. Todo medicamento deve ser administrado seguindo
orientações do médico. (CENTRUM, 2010)
Figura 3Fonte: (CENTRUM, 2010)
Composição adaptada:
162 mg Cálcio, 18 mg ferro, 109 mg fósforo, 150 mcg Iodo, 100 mg Magnésio,
15 mg Zinco, 20 mcg Selênio, 2 mg Cobre, 2mg Manganês, 20 mcg Crômio,
75 mcg Molibdênio, 72 mg Cloro e 80 mg potássio.
Atividades a serem desenvolvidas:
1. Selecionar os símbolos dos elementos químicos citados no texto e escrever ao
lado do símbolo, o nome do elemento químico.
2. Identificar o número atômico dos elementos químicos citados.
3. Definir número atômico.
4. Diferenciar os metais representativos e os metais de transição. Qual o critério
utilizado?
5. No texto foi citado algum gás nobre? Quais são os gases nobres? São elementos
representativos? Qual a posição dos gases nobres na tabela periódica?
6. O texto fez referência a algum não metal?
7. Você poderia citar 5 exemplos de não metais ?
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8. Identificar no texto:
Os metais alcalinos:...................................................................................................
Os metais alcalinos terrosos:.....................................................................................
Os halogênios ...........................................................................................................
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4 CRONOGRAMA DAS AÇÕES
AGOSTO DE 2010
Desenvolvimento das
aprendizagem 1 e 2.
unidades
de
SETEMBRO DE 2010
Desenvolvimento das unidades 3, 4 e 5.
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REFERÊNCIAS
BARRETO, Sônia Regina Giancoli. Elevada quantidade de chumbo e cromo é
encontrada em sedimentos. Londrina, 2010. Digitado.
CENTRUM. Carbonic. Disponível em: <www.carbonic.com.br>. Acesso em: 5 jun.
2010.
SILVA, Heloisa Alves. Seminário na FCT-Presidente Prudente discute
conservação e desenvolvimento sustentável do rio Paraná. Disponível em:
<http://proex.reitoria.unesp.br/informativo/WebHelp/2004/edi__o52/edi52_arq14.htm
>. Acesso em: 5 jun. 2010.