3 série

a
3 SÉRIE
ENSINO MÉDIO
Volume 2
QUÍMICA
Ciências da Natureza
Nome:
Escola:
CADERNO DO PROFESSOR
GOVERNO DO ESTADO DE SÃO PAULO
SECRETARIA DA EDUCAÇÃO
MATERIAL DE APOIO AO
CURRÍCULO DO ESTADO DE SÃO PAULO
CADERNO DO PROFESSOR
QUÍMICA
ENSINO MÉDIO
3a SÉRIE
VOLUME 2
Nova edição
2014 - 2017
São Paulo
Governo do Estado de São Paulo
Governador
Geraldo Alckmin
Vice-Governador
Guilherme Afif Domingos
Secretário da Educação
Herman Voorwald
Secretária-Adjunta
Cleide Bauab Eid Bochixio
Chefe de Gabinete
Fernando Padula Novaes
Subsecretária de Articulação Regional
Rosania Morales Morroni
Coordenadora da Escola de Formação e
Aperfeiçoamento dos Professores – EFAP
Silvia Andrade da Cunha Galletta
Coordenadora de Gestão da
Educação Básica
Maria Elizabete da Costa
Coordenadora de Gestão de
Recursos Humanos
Cleide Bauab Eid Bochixio
Coordenadora de Informação,
Monitoramento e Avaliação
Educacional
Ione Cristina Ribeiro de Assunção
Coordenadora de Infraestrutura e
Serviços Escolares
Dione Whitehurst Di Pietro
Coordenadora de Orçamento e
Finanças
Claudia Chiaroni Afuso
Presidente da Fundação para o
Desenvolvimento da Educação – FDE
Barjas Negri
Senhoras e senhores docentes,
A Secretaria da Educação do Estado de São Paulo sente-se honrada em tê-los como colaboradores nesta nova edição do Caderno do Professor, realizada a partir dos estudos e análises que
permitiram consolidar a articulação do currículo proposto com aquele em ação nas salas de aula
de todo o Estado de São 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 analítico e crítico da abordagem dos materiais de apoio ao currículo. Essa ação, efetivada por meio do programa Educação
— Compromisso de São Paulo, é de fundamental importância para a Pasta, que despende, neste
programa, seus maiores esforços ao intensificar ações de avaliação e monitoramento da utilização
dos diferentes materiais de apoio à implementação do currículo e ao empregar o Caderno nas ações
de formação de professores e gestores da rede de ensino. Além disso, firma seu dever com a busca
por uma educação paulista de qualidade ao promover estudos sobre os impactos gerados pelo uso
do material do São Paulo Faz Escola nos resultados da rede, por meio do Saresp e do Ideb.
Enfim, o Caderno do Professor, criado pelo programa São Paulo Faz Escola, apresenta orientações didático-pedagógicas e traz como base o conteúdo do Currículo Oficial do Estado de São
Paulo, que pode ser utilizado como complemento à Matriz Curricular. Observem que as atividades
ora propostas podem ser complementadas por outras que julgarem pertinentes ou necessárias,
dependendo do seu planejamento e da adequação da proposta de ensino deste material à realidade
da sua escola e de seus alunos. O Caderno tem a proposição de apoiá-los no planejamento de suas
aulas para que explorem em seus alunos as competências e habilidades necessárias que comportam
a construção do saber e a apropriação dos conteúdos das disciplinas, além de permitir uma avaliação constante, por parte dos docentes, das práticas metodológicas em sala de aula, objetivando a
diversificação do ensino e a melhoria da qualidade do fazer pedagógico.
Revigoram-se assim os esforços desta Secretaria no sentido de apoiá-los e mobilizá-los em seu
trabalho e esperamos que o Caderno, ora apresentado, contribua para valorizar o ofício de ensinar
e elevar nossos discentes à categoria de protagonistas de sua história.
Contamos com nosso Magistério para a efetiva, contínua e renovada implementação do currículo.
Bom trabalho!
Herman Voorwald
Secretário da Educação do Estado de São Paulo
A NOVA EDIÇÃO
Os materiais de apoio à implementação
do Currículo do Estado de São Paulo
são oferecidos a gestores, professores e alunos
da rede estadual de ensino desde 2008, quando
foram originalmente editados os Cadernos
do Professor. Desde então, novos materiais
foram publicados, entre os quais os Cadernos
do Aluno, elaborados pela primeira vez
em 2009.
Na nova edição 2014-2017, os Cadernos do
Professor e do Aluno foram reestruturados para
atender às sugestões e demandas dos professores da rede estadual de ensino paulista, de modo
a ampliar as conexões entre as orientações oferecidas aos docentes e o conjunto de atividades
propostas aos estudantes. Agora organizados
em dois volumes semestrais para cada série/
ano do Ensino Fundamental – Anos Finais e
série do Ensino Médio, esses materiais foram revistos de modo a ampliar a autonomia docente
no planejamento do trabalho com os conteúdos
e habilidades propostos no Currículo Oficial
de São Paulo e contribuir ainda mais com as
ações em sala de aula, oferecendo novas orientações para o desenvolvimento das Situações de
Aprendizagem.
Para tanto, as diversas equipes curriculares da Coordenadoria de Gestão da Educação
Básica (CGEB) da Secretaria da Educação do
Estado de São Paulo reorganizaram os Cadernos do Professor, tendo em vista as seguintes
finalidades:
f incorporar todas as atividades presentes
nos Cadernos do Aluno, considerando
também os textos e imagens, sempre que
possível na mesma ordem;
f orientar possibilidades de extrapolação
dos conteúdos oferecidos nos Cadernos do
Aluno, inclusive com sugestão de novas atividades;
f apresentar as respostas ou expectativas
de aprendizagem para cada atividade presente nos Cadernos do Aluno – gabarito
que, nas demais edições, esteve disponível
somente na internet.
Esse processo de compatibilização buscou
respeitar as características e especificidades de
cada disciplina, a fim de preservar a identidade
de cada área do saber e o movimento metodológico proposto. Assim, além de reproduzir as
atividades conforme aparecem nos Cadernos
do Aluno, algumas disciplinas optaram por descrever a atividade e apresentar orientações mais
detalhadas para sua aplicação, como também incluir o ícone ou o nome da seção no Caderno do
Professor (uma estratégia editorial para facilitar
a identificação da orientação de cada atividade).
A incorporação das respostas também respeitou a natureza de cada disciplina. Por isso,
elas podem tanto ser apresentadas diretamente
após as atividades reproduzidas nos Cadernos
do Professor quanto ao final dos Cadernos, no
Gabarito. Quando incluídas junto das atividades, elas aparecem destacadas.
Além dessas alterações, os Cadernos do
Professor e do Aluno também foram analisados pelas equipes curriculares da CGEB
com o objetivo de atualizar dados, exemplos,
situações e imagens em todas as disciplinas,
possibilitando que os conteúdos do Currículo
continuem a ser abordados de maneira próxima ao cotidiano dos alunos e às necessidades
de aprendizagem colocadas pelo mundo contemporâneo.
Seções e ícones
Leitura e análise
Para começo de
conversa
Aprendendo a
aprender
Você aprendeu?
?
!
Lição de casa
Pesquisa individual
O que penso
sobre arte?
Situated learning
Pesquisa em grupo
Learn to learn
Homework
Roteiro de
experimentação
Ação expressiva
Pesquisa de
campo
Para saber mais
Apreciação
SUMÁRIO
Orientação sobre os conteúdos do volume
Situações de Aprendizagem
7
10
Situação de Aprendizagem 1 – A biosfera como fonte de materiais úteis
ao ser humano
10
Situação de Aprendizagem 2 – Composição, processamento e usos do petróleo,
do gás natural e do carvão mineral
12
Situação de Aprendizagem 3 – Composição, processamento e usos
da biomassa
41
Situação de Aprendizagem 4 – A biosfera como fonte de alimentos
para o ser humano
47
Situação de Aprendizagem 5 – Desequilíbrios ambientais causados pela introdução
de materiais na atmosfera 62
Situação de Aprendizagem 6 – Poluição das águas: conhecendo para
saber analisar e agir 81
Situação de Aprendizagem 7 – Perturbações na biosfera
96
Situação de Aprendizagem 8 – Contribuições para a diminuição da
poluição no planeta 111
Propostas de Situação de Recuperação
117
Recursos para ampliar a perspectiva do professor e do aluno para a
compreensão do tema
118
Considerações finais
121
Quadro de conteúdos do Ensino Médio 122
Química – 3a série – Volume 2
ORIENTAÇÃO SOBRE OS CONTEÚDOS DO VOLUME
Neste volume, o foco do estudo recairá
sobre a biosfera enquanto fonte de materiais
úteis para a sobrevivência do ser humano.
Biosfera é a região do planeta Terra onde existe vida. Dada a diversidade de materiais que o
ser humano extrai da biosfera (e considerando o tempo disponível nas aulas), optou-se
aqui por estudar o petróleo, o gás natural e
o carvão mineral – obtidos de vegetais e animais fossilizados –, a biomassa como fonte de
energia e os componentes principais da alimentação humana: proteínas, lipídios e carboidratos obtidos de vegetais e animais.
O estudo dos processos a que são submetidos o petróleo, o carvão mineral e o gás
natural retomará conhecimentos sobre as propriedades físicas dos compostos de carbono já
estudados na 2a série do Ensino Médio. Essas
propriedades serão usadas para diferenciar os
compostos e possibilitar a comparação entre
suas estruturas e nomes.
Pesquisas sobre a biomassa permitirão
aos alunos reconhecer transformações químicas envolvidas em processos alternativos de
obtenção de energia e refletir sobre as potencialidades desses recursos e suas aplicações
tecnológicas e de interesse social.
A análise de rótulos de diferentes alimentos industrializados permitirá o reconhecimento de diferenças nas suas composições,
relacionando-as, primeiro, com propriedades
organolépticas comuns presentes em cada um
dos grupos estudados (carboidratos, lipídios
e proteínas). Em um segundo momento, será
feito o estudo da estrutura dos compostos
pertencentes a cada um dos grupos e o reconhecimento de suas funções orgânicas.
Além disso, os alunos poderão usar os
conhecimentos químicos já aprendidos ao
longo das três séries do Ensino Médio para
entender melhor alguns problemas relacionados à poluição, causados pela intervenção do
ser humano no ambiente ao extrair recursos,
transformá-los, utilizá-los e descartar os resíduos. Essas ações afetam os equilíbrios biogeoquímicos que sustentam a vida no planeta.
São sugeridas, então, atividades que permitem a compreensão e a discussão de alguns
desequilíbrios ambientais.
Serão retomados e ampliados conhecimentos referentes a alguns desequilíbrios ambientais causados pela introdução dos gases SO2,
CO2 e NOx, seus tempos de permanência, suas
solubilidades e seus efeitos, bem como possíveis
mudanças climáticas a eles associadas. Serão
discutidas também as relações entre as concentrações de poluentes atmosféricos e os riscos à
saúde, a poluição das águas por esgotos domésticos e seu processo de tratamento e os efeitos
que os íons fosfato podem causar no meio aquático. Propõe-se, ainda, uma reflexão sobre o descarte de plásticos, assim como um estudo sobre
os problemas causados pelo uso de pesticidas.
7
Você pode se sentir livre para decidir
com que profundidade vai desenvolver cada
Situação de Aprendizagem com seus alunos. Explicações químicas mais detalhadas
são fornecidas para melhor subsidiar seu
trabalho.
f selecionar, organizar, relacionar e interpretar dados e informações de textos,
tabelas e infográficos sobre combustíveis
fósseis brutos – como o petróleo e o carvão
mineral – para compreender os processos
de separação e de refino;
As estratégias propostas ao longo das
Situações de Aprendizagem – pesquisas, análises de tabelas, leituras de textos e discussões,
entre outras – buscam permitir aos alunos
desenvolver competências e habilidades como:
f relacionar as propriedades das substâncias constituintes dos combustíveis fósseis
com seus usos e processos de separação,
retomando conhecimentos aprendidos em
outros momentos, tais como forças intermoleculares e destilação fracionada;
f entender que, com base na nomenclatura atualmente utilizada para representar
compostos orgânicos, é possível construir
suas estruturas moleculares e que estas
oferecem pistas sobre as propriedades –
tais como temperaturas de fusão e de ebulição – e as reatividades dos compostos em
questão;
f compreender que, na Química Orgânica,
fórmulas moleculares oferecem poucas
informações sobre os compostos, dada a
possibilidade de existência de isomeria;
f construir e aplicar conceitos da área da
Biologia – como metabolismo e nutrição
– e da área da Física – como ondas, polarização da luz e imagens reais – para reconhecer isômeros ópticos;
f aplicar conhecimentos das áreas da
Matemática e da Geografia para avaliar
a importância da jazida de petróleo e gás
natural da Bacia de Santos;
8
f relacionar as informações apresentadas em
rótulos de alimentos com as funções orgânicas e suas representações estruturais;
f recorrer aos conhecimentos adquiridos
sobre as transformações químicas envolvidas em processos atualmente utilizados
para a obtenção de combustíveis a partir da biomassa e, também, recorrer aos
conhecimentos pesquisados e discutidos
com os colegas sobre os impactos ambientais causados por esses processos para avaliar a importância dessa fonte de energia
na melhoria da qualidade de vida individual e coletiva;
f reconhecer a biosfera como fonte de materiais úteis ao ser humano;
f dominar o uso das linguagens química,
matemática e de outras áreas do conhecimento para obter informações e descrever
problemas relacionados com a extração, o
Química – 3a série – Volume 2
processamento, o uso e o descarte de substâncias, a fim de avaliar seus impactos na
atmosfera, na hidrosfera e na biosfera;
f construir e aplicar conceitos das várias
áreas do conhecimento para a compreensão de fenômenos decorrentes de processos
naturais e tecnológicos, discutindo possíveis alternativas de soluções para preservar
a vida no planeta;
f selecionar, organizar, relacionar e interpretar dados e informações contidos em
tabelas, gráficos e textos científicos para
enfrentar situações-problema, como a elaboração de uma proposta experimental de
separação de plásticos, usando para isso
dados relativos às densidades;
f relacionar informações e conhecimentos
disponíveis sobre poluição do ar, das águas
e do solo a processos naturais – tais como
alterações climáticas, efeito estufa, aquecimento global, destruição da camada de
ozônio e outros – para construir argumentações consistentes;
professor, o acompanhamento da aprendizagem de conteúdos específicos da Química e o
desenvolvimento do conjunto de competências e habilidades aqui descritas.
Metodologias e estratégias
Continuando com o propósito de favorecer a
participação efetiva dos estudantes na construção de seu conhecimento e no desenvolvimento
de competências relacionadas ao aprimoramento de sua cidadania, neste Caderno, como em
todos os outros, procurou-se desenvolver o estudo de maneira a organizar e valorizar o que eles
já conhecem do mundo físico. Para isso, foram
relembrados os ciclos do carbono, do oxigênio, do enxofre e da água, para que neles pudessem ser explicitados os impactos causados por
atividades humanas. Pesquisas sobre alguns
impactos já estudados anteriormente, tanto
em anotações de sala de aula quanto em livros
didáticos, são propostas como auxiliares na
organização e no aprofundamento dos conhecimentos. Aulas expositivo-dialogadas, discussões entre pares, em grupos e com toda a classe,
assim como seminários e simulações, são propostos para que os alunos desenvolvam competências relativas à comunicação e à expressão,
focalizando aspectos argumentativos.
f recorrer aos conhecimentos desenvolvidos
durante as aulas para saber fazer escolhas
de consumo conscientes, defendê-las e discuti-las na comunidade.
Avaliação
O desenvolvimento das Situações de
Aprendizagem apresenta questões abertas,
interpretação de textos, gráficos, tabelas e
representações químicas. As atividades realizadas ao longo do Caderno permitem a você,
Propõe-se que os alunos sejam avaliados
por sua participação em sala de aula, pela qualidade, consistência, clareza e objetividade de
seus argumentos e pela execução das tarefas
solicitadas.
9
SITUAÇÕES DE APRENDIZAGEM
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1
A BIOSFERA COMO FONTE DE MATERIAIS ÚTEIS
AO SER HUMANO
Esta primeira Situação de Aprendizagem
tem por objetivo problematizar o estudo da
biosfera enquanto fonte de materiais úteis ao
ser humano. Para tanto, procurou-se criar
situações que permitam aos alunos organizar os conhecimentos e as vivências que já
possuem sobre os produtos provenientes da
biosfera, que são utilizados por eles direta ou
indiretamente, e estabelecer uma ponte entre
esses conhecimentos e os que serão estudados neste volume. Os alunos terão a oportunidade de reconhecer que o ser humano extrai
materiais da biosfera e desenvolve processos
para utilizá-los, bem como observar a importância desses materiais na vida cotidiana. A
discussão pretende organizar as informações
que eles já possuem sobre os temas e iniciar o
estudo de algumas funções orgânicas.
Conteúdos e temas: materiais extraídos de recursos animais ou vegetais e de animais e vegetais
fossilizados.
Competências e habilidades: reconhecer e valorizar a biosfera como fonte de materiais úteis para
o ser humano; conhecer alguns usos cotidianos e algumas aplicações industriais desses materiais.
Sugestão de estratégias de ensino: discussão em grupos desencadeada por associação de palavras.
Sugestão de recursos: artigos de jornais ou revistas.
Sugestão de avaliação: participação e envolvimento nas atividades desenvolvidas.
Pode-se iniciar a organização das ideias dos
alunos por meio de uma atividade de associação de palavras. Para isso, pode-se escrever na
lousa cinco conjuntos de palavras, explicitando
os materiais extraídos diretamente da biosfera
(1), suas origens (2), seus derivados (3), seus processos de obtenção/extração (4) e suas aplicações
(5). Em grupos, os alunos podem ser solicitados
10
a associar essas palavras e a explicar as associações feitas. Outra possibilidade é pedir a eles que
criem frases usando uma palavra de cada grupo.
A cada associação discutida ou frase criada, você,
professor, pode apresentar informações sobre o
uso dos materiais envolvidos e sua procedência e
perguntar aos alunos se conhecem os processos
de separação ou transformações químicas envol-
Química – 3a série – Volume 2
f Saúde, vida, obesidade, fraqueza, frio,
fome, calor, transporte, eletricidade, alimentação, plásticos, aquecimento, energia,
açúcar, farinha de trigo, indústria siderúrgica, gorduras, combustível, vitaminas,
colesterol, produção de ferro-gusa, produção de cal virgem, roupas e garrafas PET
(polietileno tereftalato).
vidos em sua obtenção. As palavras sugeridas a
seguir estão presentes nos estudos a ser realizados neste volume. Você deve fazer uma seleção e
escolher as palavras que julgar adequadas.
f Carvão mineral, gás liquefeito de petróleo
(GLP), gás natural, petróleo, carvão vegetal, proteínas, carboidratos e lipídios.
f Recursos vegetais, recursos animais e
recursos de vegetais e animais fossilizados.
Um exemplo de frase que poderia ser composta pelos alunos é: “O petróleo foi formado a partir de animais e vegetais fossilizados e
fornece gasolina e diesel, usados no transporte de mercadorias e pessoas”.
f GLP, gasolina, álcool, diesel, hidrocarbonetos, nafta, querosene, ômega-3, gorduras
trans, açúcar, aminas, ácidos e aldeídos.
Associações esquemáticas podem também
aparecer como respostas. Veja uma possibilidade a seguir.
f Destilação fracionada, craqueamento e
poços de perfuração.
recursos
animais e
vegetais
fossilizados
A
petróleo
Para discutir a associação de palavras, ou
mesmo as frases, pode ser pedido inicialmente ao aluno que a formulou que a explique.
Depois, as ideias podem ser discutidas pelos
colegas. É interessante apontar que a gasolina
é um derivado do petróleo e perguntar aos alunos se reconhecem outros derivados do petróleo na lista de palavras. Eles podem também
ser questionados se conhecem outros materiais
obtidos de vegetais e animais fossilizados.
A
gasolina
A
transporte,
aquecimento,
energia e
combustível
Caso os alunos não façam referências às
palavras que indicam funções orgânicas, você
pode perguntar o que eles acham que significa a
palavra hidrocarboneto ou indagar sobre o porquê de a palavra hidrocarboneto estar na lousa.
Independentemente da resposta deles, pode-se
adiantar que a gasolina, por exemplo, é uma
mistura formada principalmente por hidrocarbonetos, isto é, por uma classe de compostos
constituídos somente de átomos de carbono e
11
átomos de hidrogênio, o que será estudado na
próxima Situação de Aprendizagem.
Grade de avaliação da Situação de
Aprendizagem 1
Caso seja possível, peça aos alunos que tragam artigos de jornais ou revistas nos quais
apareçam alguns dos termos apresentados na
atividade e que tratem também da importância
do petróleo – ou de outros combustíveis fósseis –
e da sua influência na economia brasileira. Esse
material pode ser exposto em um mural na sala
de aula para que todos tenham conhecimento
da importância de tais recursos. Uma discussão
mais detalhada sobre esses assuntos será proposta nas próximas Situações de Aprendizagem.
Esta Situação de Aprendizagem poderá ser
avaliada por meio da participação e do envolvimento dos alunos ao criarem e discutirem as frases solicitadas. Pode-se também pedir a eles que
registrem, no Caderno do Aluno, um resumo das
ideias discutidas. Não é esperado que eles conheçam os atributos de todas as palavras: o objetivo desta atividade é iniciar o estudo da biosfera
e organizar os conhecimentos que já possuem
sobre os conteúdos e temas a ser discutidos nas
Situações de Aprendizagem que seguem.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 2
COMPOSIÇÃO, PROCESSAMENTO E USOS DO PETRÓLEO,
DO GÁS NATURAL E DO CARVÃO MINERAL
Esta Situação de Aprendizagem vai, inicialmente, abordar o petróleo, o gás natural
e o carvão mineral como materiais utilizados
pelo ser humano, sua importância econômica
e formas de obtenção e refino. Essa discussão
servirá como contexto para aprofundar o estudo das estruturas dos compostos de carbono e
para relacioná-las com suas propriedades.
Conteúdos e temas: processos de obtenção e purificação do petróleo, do gás natural e do carvão mineral e seus derivados; utilização e importância econômica desses materiais; estrutura e
nomenclatura de hidrocarbonetos; isomeria em cadeias abertas e fechadas.
Competências e habilidades: interpretar e analisar textos referentes à descoberta e à exploração
de jazida de petróleo e gás natural; compreender os processos de transformação do petróleo,
do carvão mineral e do gás natural em materiais e substâncias utilizados no sistema produtivo
– refino do petróleo, destilação seca do carvão mineral e purificação do gás natural; estabelecer
relações entre a temperatura de ebulição, a estrutura e a nomenclatura de hidrocarbonetos por
meio de dados apresentados em tabelas; construir estruturas de hidrocarbonetos com base na
fórmula molecular para compreender o conceito de isomeria; analisar fluxograma dos produtos
obtidos do carvão mineral e reconhecer suas diversas aplicações.
12
Química – 3a série – Volume 2
Sugestão de estratégias de ensino: leitura e interpretação de textos, aulas expositivo-dialogadas
e pesquisas.
Sugestão de recursos: textos, artigos e livros.
Sugestão de avaliação: participação, consistência das informações pesquisadas e respostas aos
questionários.
Atividade 1 – Petróleo e gás natural
como fontes de materiais
em: <http://www.anp.gov.br>, acesso em: 6 jan. 2014), podem-se acessar links sobre as reservas brasileiras de petróleo e de gás natural, tanto as reconhecidas como as ainda
Você pode iniciar a atividade solicitando
aos alunos uma pesquisa.
não reconhecidas.
Os alunos devem ser orientados a buscar informações que
lhes forneçam subsídios para discutir a importância econô-
Busque notícias que relacionem as
jazidas de petróleo presentes no litoral brasileiro com a economia brasileira e registre as informações pesquisadas.
mica do petróleo na sociedade atual.
Após pesquisa e discussão promovida por
você, professor, proponha as seguintes questões.
Os alunos podem encontrar dados diferentes em jornais
e revistas. A validade das informações dependerá da atualidade da notícia e da fonte dos dados. Muitas vezes, as
notícias se baseiam em suposições de especialistas. Na
página da Agência Nacional do Petróleo, ANP (disponível
1. Qual é o volume calculado das reservas
brasileiras de petróleo? Em quanto se avalia que essas reservas tenham aumentado
com as recentes descobertas?
Petróleo
Milhões de
Milhões de m3
barris
Gás natural
Milhões de m3
Reservas totais do Brasil em 31/12/2013
4 106
25 829
696 193
Reservas (31/12/2013) ainda não formalmente reconhecidas pela ANP, segundo a Portaria no 9 de 21/1/2000, art. 4.
697
4 384
143 376
2 684
16 887
369 958
555
3 492
214 513
Reservas totais do Brasil em 31/12/2007
Reservas (31/12/2007) ainda não formalmente reconhecidas pela ANP, segundo a Portaria no 9 de 21/1/2000, art. 4.
Tabela 1.
Fonte: Agência Nacional de Petróleo. Disponível em: <http://www.anp.gov.br/?pg=42906>. Acesso em: 7 mar. 2014.
A análise desses dados permite observar que houve um au-
com as reservas de gás natural. Caso os alunos se interessem,
mento significativo nas estimativas de reservas de petróleo
podem pesquisar como reservas de petróleo e de gás são
brasileiras no período de 2007 a 2013. O mesmo ocorreu
calculadas.
13
2. O que é a camada pré-sal?
e ampliar seus conhecimentos em relação aos usos das dife-
Trata-se de uma camada que se localiza abaixo da camada
rentes frações desse produto. Em geral, conhecem a gasoli-
salina situada no fundo dos oceanos. Na costa sudeste bra-
na, o gás liquefeito de petróleo (GLP) e o óleo diesel. Reco-
sileira, na Bacia de Santos, foram encontradas, em 2006, as
nhecem também sua importância nos meios de transporte
primeiras jazidas de petróleo nessa camada.
(em motores a explosão) e em sistemas de aquecimento.
Apresentamos, a seguir, algumas informações.
3. A que profundidade se inicia a camada
pré-sal no litoral brasileiro? Qual é a estimativa de quanto deverá ser perfurado para
que se atinja a reserva de petróleo e gás?
t(ÈTOBUVSBMVTBEPDPNPDPNCVTUÓWFMFNBUÏSJBQSJNBOB
síntese de compostos orgânicos e na fabricação de plásticos.
t(-1 VTBEP DPNP DPNCVTUÓWFM DPNP HÈT QBSB DP[JOIBS
como matéria-prima na síntese de compostos orgânicos e
A camada pré-sal inicia-se entre 5 mil e 7 mil metros abaixo
na fabricação de borracha.
da superfície do mar; logo, as perfurações devem atingir pro-
t²UFSEFQFUSØMFPVTBEPFNMBWBHFOTBTFDPEFUFDJEPT
fundidades maiores que essas.
t#FO[JOBVTBEBDPNPTPMWFOUFPSHÉOJDP
t/BGUBPVMJHSPÓOBVTBEBDPNPTPMWFOUFFNBUÏSJBQSJNBOB
4. Posicione-se: Neste momento, no qual se
buscam fontes de energia alternativas e
menos poluentes, você investiria na exploração dessas reservas? Busque dados para
subsidiar sua posição.
Os alunos deverão expressar e discutir suas opiniões.
indústria petroquímica.
t(BTPMJOBVTBEBDPNPDPNCVTUÓWFMEFNPUPSFTBFYQMPTÍP
t2VFSPTFOFVTBEPQBSBJMVNJOBÎÍPDPNPTPMWFOUFDPNP
combustível doméstico e como combustível para aviões.
t»MFP EJFTFM VTBEP DPNP DPNCVTUÓWFM QBSB ÙOJCVT DBNJnhões e tratores.
t»MFPMVCSJmDBOUFVTBEPDPNPMVCSJmDBOUFEFNÈRVJOBTF
A pesquisa a seguir pode favorecer tanto
o estudo dos materiais derivados do petróleo
como o desenvolvimento de habilidades relativas à busca de informações.
motores.
t7BTFMJOBVTBEBDPNPMVCSJmDBOUFOBGBCSJDBÎÍPEFQPNBdas e cosméticos e na indústria alimentícia.
t1BSBmOB VTBEB OB GBCSJDBÎÍP EF WFMBT FN JOEÞTUSJBT EF
alimentos, de cosméticos, em impermeabilizações e como
A unidade de comercialização do
petróleo é o barril. Pesquise qual é
o volume de um barril de petróleo e
qual é a sua cotação e calcule o preço por litro
de petróleo. Pesquise, também, quais produtos são extraídos do petróleo, quais são seus
principais derivados, assim como algumas de
suas aplicações industriais e no dia a dia.
14
revestimento de papel.
t"TGBMUP VTBEP FN QBWJNFOUBÎÍP EF SVBT F DBMÎBEBT WFdação de encanamentos e paredes, impermeabilização de
cascos de embarcações e como revestimento antioxidante.
t$PRVFVTBEPFNVTJOBTTJEFSÞSHJDBToSFEVÎÍPEPGFSSPF
BRVFDJNFOUPEPTBMUPTGPSOPToOPSFWFTUJNFOUPEFGPSOPT
refratários, na obtenção do alumínio e como fonte de gás
de síntese.
Os alunos não deverão ter dificuldade para achar que um
Com relação ao preço, os alunos poderão encontrar duas
barril de petróleo equivale a 158,98 L. Por meio dessa pes-
cotações: para o petróleo Brent e para o petróleo WTI. Nes-
quisa, eles poderão conhecer alguns derivados do petróleo
te momento, é importante discutir que, como o petróleo é
Química – 3a série – Volume 2
uma mistura cuja composição depende do local de onde
EUA. Sua cotação é feita diariamente (mercado spot) e reflete
é extraído, é necessária uma referência para a sua comer-
o preço dos barris entregues em Cushing, Oklahoma, nos EUA.
cialização. A cotação é feita usando-se como referência os
Apresenta entre 38 e 40 graus API e teor de enxofre de 0,3%.
petróleos Brent e WTI. Também é interessante refletir sobre
Observações: grau API é uma escala usada para medir a den-
como e por quem são feitas as cotações diárias do barril de
sidade relativa de líquidos; varia inversamente à densidade re-
petróleo.
lativa, isto é, quanto maior a densidade relativa, menor o grau
t1FUSØMFP#SFOUSFGFSFTFBVNBNJTUVSBEFQFUSØMFPTQSP-
API. Mercado spot é a cotação de curto prazo e flutuante.
duzidos no Mar do Norte, oriundos dos sistemas petrolífeSPT#SFOUF/JOJBO²OFHPDJBEPFN-POESFTFTFSWFEFSFferência para os mercados de derivados da Europa e Ásia.
Quais processos estão envolvidos na
obtenção dos derivados do petróleo?
Apresenta 39,4 graus API e teor de enxofre de 0,34%. Sua
cotação diária é publicada no Platts Crude Oil Marketwire.
Essa cotação reflete o preço de cargas embarcadas de 7 a 17
dias após a data de fechamento do negócio, no terminal de
4VMMPN7PFOB*OHMBUFSSB
t85*ÏBTJHMBEF8FTU5FYBT*OUFSNFEJBUF1SPWFOJFOUFEBSFgião oeste do Texas, nos Estados Unidos, é negociado em Nova
Iorque e serve de referência para os mercados de derivados dos
Processos envolvidos na
obtenção dos derivados do
petróleo
Os alunos podem ler o texto a seguir e responder às questões propostas. Alguns termos
podem ser desconhecidos por eles (por exemplo: cadeia aberta, cadeia ramificada, cadeia
cíclica etc.), mas não é necessário que seus significados sejam explicados neste momento,
pois serão explorados nas próximas atividades.
sões e temperaturas. Nesses depósitos também havia sedimentos que, nessas condições,
formaram rochas chamadas sedimentares.
O petróleo é uma fonte de materiais muito
Acredita-se ainda que o petróleo não seja sem-
importante para a sociedade moderna por ser
pre encontrado na rocha em que foi formado,
utilizado na produção de inúmeras matérias-
pois, dependendo das características do sub-
-primas e de diversos combustíveis. O petró-
solo, pode se deslocar até encontrar um local
leo é uma mistura menos densa do que a água,
mais apropriado para acumular-se, formando
inflamável, de aspecto oleoso e de cor que pode
jazidas. Nesse local também pode ser encon-
variar desde o castanho até o preto, passando
trado gás natural.
pelo verde; sua cor depende de sua composição
e esta depende da sua região de origem.
O petróleo é uma mistura que contém
principalmente hidrocarbonetos (compos-
Acredita-se que o petróleo tenha sido for-
tos formados exclusivamente por carbono e
mado há milhões de anos pela decomposição
hidrogênio) e, em proporções bem menores,
de seres vivos acumulados em ambientes com
compostos nitrogenados, oxigenados e sul-
pouco gás oxigênio e submetidos a altas pres-
furados. Conforme a composição, o petróleo
15
pode ser classificado como petróleo de base
(ciclanos), como o metilciclopentano, o ciclo-
parafínica, de base naftênica e de base inter-
exano, o dimetilciclopentano etc. O terceiro é
mediária. O primeiro é constituído principal-
o petróleo cuja composição está entre os de
mente por hidrocarbonetos de cadeia aberta,
base parafínica e os de base naftênica.
ramificada ou não. O segundo é constituído
principalmente por hidrocarbonetos cíclicos
A composição da mistura varia de acordo
© Marcos Peron/Kino
com a formação geológica do terreno onde foi
formada. Conhecê-la é importante para que
sejam determinadas as condições específicas
em que ocorrerá o refino, o qual consiste em
uma série de processos sequenciais para transformar o petróleo bruto em seus derivados. A
primeira etapa desse processo é a destilação
fracionada, na qual são obtidos, entre outros,
a nafta, o gás liquefeito de petróleo (GLP),
o querosene e as principais frações que serão
© Claudio Ripinskas/R2 Criações
Figura 1.
utilizadas na produção da gasolina e do óleo
diesel.
Conforme foi visto no volume 1 da 3a série,
quanto menor a temperatura de ebulição de
Detalhe
do prato
uma substância, maior a tendência de que ela
se condense nas partes mais altas da coluna
de destilação. Dessa forma, os compostos de
menor massa molecular são recolhidos no
topo da coluna, enquanto os outros, de maior
massa molecular, vão sendo recolhidos nos
níveis mais baixos.
Os resíduos dessa destilação são redestilados mediante um processo a vácuo que possibilita a extração de outras frações, também
Figura 2. Esquema que representa o
funcionamento de uma torre de destilação de
petróleo.
Adaptado de: GEPEQ - Grupo de Pesquisa em
Educação Química. Interações e transformações
III. Química e sobrevivência: atmosfera, fonte
de materiais. São Paulo: Edusp, 2000. p. 54.
16
utilizadas na indústria petroquímica.
Dependendo do tipo de produto que se
deseja e do tipo de petróleo de que se dispõe,
alguns dos produtos obtidos nos processos de
Química – 3a série – Volume 2
destilação podem ser submetidos ao craqueamento, à reforma ou à alquilação.
Na reforma, moléculas de alta massa molecular são obtidas a partir de outras de baixa
massa molecular.
No craqueamento, as moléculas formadas
por um grande número de átomos (alta massa
Na alquilação, obtêm-se moléculas com um
molecular) e saturadas (só possuem ligações
número maior de ramificações. Isso é interessante
simples entre os átomos de carbono) são que-
especialmente no caso da produção da gasolina,
bradas em outras, com um número menor de
a qual, para ter uma adequada resistência à com-
átomos (baixa massa molecular) e insaturadas
pressão, deve conter em sua composição certa
(possuem ligações duplas e triplas entre os car-
quantidade de hidrocarbonetos ramificados.
bonos). As moléculas resultantes do processo de
craqueamento têm mais tendência a sofrer reações químicas do que as moléculas originais.
Questões para análise do texto
1. O que é petróleo? Por que ele é considerado
economicamente importante ?
O petróleo é uma mistura formada principalmente por hi-
Elaborado por Hebe Ribeiro da Cruz Peixoto, Isis
Valença de Sousa Santos e Maria Fernanda Penteado
Lamas especialmente para o São Paulo faz escola.
3. O petróleo é uma mistura? Justifique sua
resposta.
O petróleo é uma mistura pois é composto por várias substâncias. Por exemplo: metilciclopentano, cicloexano, dimetilciclopentano.
drocarbonetos. Estes são compostos formados unicamente
por átomos de carbono e de hidrogênio. O petróleo tem
4. O que é o refino do petróleo?
grande importância econômica por ser uma das principais
O refino pode ser descrito como uma série de operações
fontes de energia utilizadas atualmente e também por se
de beneficiamento do petróleo bruto para que se obte-
constituir em fonte de matéria-prima para vários produtos
nham produtos específicos. No refino, o petróleo bruto
da indústria.
é submetido à destilação fracionada e os resíduos são redestilados. Dependendo do que se deseja, alguns produ-
2. Quais explicações são dadas para o processo de formação do petróleo? Você diria que o petróleo faz parte da biosfera?
Explique.
tos obtidos nessas destilações podem ser submetidos aos
processos de craqueamento, alquilação e reforma.
Acredita-se que o petróleo tenha sido formado pela de-
5. Cite alguns materiais que podem ser obtidos a partir do refino do petróleo.
composição de seres vivos submetidos durante milhões de
Gás natural, GLP, gasolina, querosene, gasóleo, óleos com-
anos a altas pressões e temperaturas, na presença de pou-
bustíveis e lubrificantes, parafina, vaselina, asfalto, piche etc.
co ou nenhum oxigênio. O petróleo faz parte da biosfera
QPSRVF Ï GPSNBEP FN BNCJFOUFT POEF FYJTUF o PV FYJTUJV
oWJEB
6. No texto, são citados processos envolvidos
no refino do petróleo: destilação fracionada,
17
craqueamento, reforma e alquilação. Explique com suas palavras o que ocorre em cada
um deles e para que são utilizados.
e insaturadas. (3) Na reforma, moléculas de baixas massas mo-
O aluno vai explicar com suas palavras; o importante é ele
das. (5) Todos esses processos são realizados para obtenção de
perceber que: (1) A destilação fracionada é um processo de
produtos com diferentes especificações de consumo.
leculares são transformadas em outras com altas massas moleculares. (4) Na alquilação são obtidas moléculas mais ramifica-
separação de mistura de substâncias que apresentam temperaturas de ebulição próximas. Esse processo é usado para separar as principais frações do petróleo (as que dão origem à
gasolina, ao GLP, ao querosene). (2) No craqueamento, moléculas saturadas e com alta massa molecular são quebradas
e transformadas em outras com massas moleculares menores
A tabela a seguir, elaborada a partir de
dados do Centro de Ensino e Pesquisa Aplicada
do Instituto de Física da Universidade de São
Paulo (USP), apresenta alguns derivados do
petróleo e suas aplicações.
Alguns derivados do petróleo
Produto
18
Utilização
Produto
Utilização
Eteno
Matéria-prima para a
fabricação de polietileno,
polietileno tereftalato
(PET), inseticidas,
explosivos, plastificantes,
borracha sintética etc.
Lubrificantes
básicos
Motores, engrenagens,
freios e sistemas de
arrefecimento
Propeno
Matéria-prima para a
fabricação de polipropileno,
medicamentos, cosméticos,
anticongelantes, tintas etc.
Parafinas
Fabricação de velas;
indústria de alimentos
Butanos especiais
Propelentes
Óleos
combustíveis
Combustíveis industriais
Gás liquefeito de
petróleo (mistura
de butano
e propano)
Combustível doméstico
Asfalto
Pavimentação
Gasolinas
Combustível automotivo
Enxofre
Produção de ácido
sulfúrico
Química – 3a série – Volume 2
Hexano comercial
Solvente; utilizado
na extração de óleos
e gorduras
Benzeno
Solvente; antidetonante
em gasolina;
matéria-prima
na fabricação de
compostos orgânicos
Tolueno
Solvente para tintas
e revestimentos;
matéria-prima na
fabricação de benzeno
e fenol; utilizado
para elevar a octanagem
da gasolina
Xilenos
Solventes; matéria-prima
para a fabricação de
anidrido ftálico, gasolina
de aviação, corantes,
inseticidas etc.
Querosene de
aviação
Combustível para aviões
Óleo diesel
Combustível para
veículos automotores
Tabela 2.
Fonte: Centro de Ensino e Pesquisa Aplicada (Cepa). Disponível em: <http://www.cepa.if.usp.br/energia/energia1999/Grupo1A/refino.
html>. Acesso em: 7 mar. 2014.
O gás natural e sua purificação
O texto a seguir fornecerá mais informações a respeito do gás natural. Peça aos alunos que grifem as palavras desconhecidas
que, porventura, surjam no texto: seus sig-
O gás natural e sua purificação
nificados serão esclarecidos até o final desta
Situação de Aprendizagem. Antes da leitura, peça que vejam também as questões para
análise do texto e pensem em possíveis respostas. Após a leitura, eles devem responder
por escrito.
O principal constituinte do gás natural
é o gás metano (de 50% a 70%), mas outras
O gás natural é um combustível fós-
substâncias, como o butano, o propano, o
sil e, assim como o petróleo, foi for-
etano, o nitrogênio, o dióxido de carbono
mado pela decomposição de matéria
gasoso, a água e o sulfeto de hidrogênio,
orgânica durante milhões de anos. Ele
também podem estar presentes. Depois de
é encontrado em rochas porosas no
extraído da jazida, o gás natural precisa pas-
subsolo e, em geral, em uma camada acima
sar por um tratamento para se adequar ao
da reserva de petróleo. No entanto, as rochas
consumo, tratamento este feito nas unidades
porosas que armazenam o gás também
de processamento. Em uma primeira etapa,
podem estar em locais onde não se encontra
são retiradas as frações condensáveis (pro-
reserva de petróleo.
pano e butano), que têm interesse industrial.
19
Depois, é necessário retirar a água e o sulfeto
de hidrogênio (H2S), que, além de causar cor-
de hidrogênio antes de o gás ser enviado para
rosão nas linhas de transmissão, forma óxi-
as linhas de transmissão. Quando a água não
dos de enxofre gasosos (SO2 e SO3) quando
é retirada, as linhas de transmissão sofrem
queimado. Esses gases, se liberados para a
um intenso processo de corrosão. A remoção
atmosfera, reagem com águas de chuvas,
de água pode ser feita pela passagem do gás
aumentando-lhes a acidez.
por substâncias secantes como alumina, cloreto de cálcio, ácido sulfúrico etc. A legislação também exige a eliminação do gás sulfeto
Elaborado por Hebe Ribeiro da Cruz Peixoto, Isis
Valença de Sousa Santos e Maria Fernanda Penteado
Lamas especialmente para o São Paulo faz escola.
Questões para análise do texto
de transmissão? Por que se deve retirar o
vapor-d’água do gás natural?
1. Como foi formado o gás natural? Onde
pode ser encontrado? Você diria que o gás
natural faz parte da biosfera? Justifique.
Sim. Para evitar a corrosão das linhas de transmissão.
composição de matéria orgânica durante milhões de anos.
4. Que problema ambiental pode ser agravado se o sulfeto de hidrogênio presente no
gás natural não for eliminado?
Ele é encontrado em rochas porosas no subsolo e, em geral,
A combustão do sulfeto de hidrogênio forma óxidos de enxofre,
em uma camada acima da reserva de petróleo. No entanto,
poluentes atmosféricos que intensificam a acidez das chuvas.
O gás natural é um combustível fóssil e foi formado pela de-
as rochas porosas que armazenam o gás também podem estar em locais onde não se encontra reserva de petróleo. O
gás natural faz parte da biosfera, pois é encontrado na região
EPQMBOFUBPOEFFYJTUFoPVFYJTUJVoWJEB
5. Escreva dois parágrafos explicitando o processo de formação, a composição média,
os processos de separação e de purificação
e os usos do petróleo e do gás natural.
2. Quais são os principais constituintes do
gás natural?
Os alunos registrarão as ideias que lhes pareceram mais im-
O gás natural é constituído principalmente por metano (de
ral e sua purificação”. Professor, avalie as respostas dos alunos
50% a 70%), dióxido de carbono gasoso (de 20% a 25%) e,
com base nesse texto. Na correção, você pode observar se as
em pequena proporção, por água e outros gases, como o
expectativas de aprendizagem foram atingidas.
portantes. Os processos estão descritos no texto “O gás natu-
butano, o propano, o etano, o nitrogênio e o sulfeto de hidrogênio.
3. O gás natural precisa passar por um tratamento antes de ser enviado para as linhas
20
Grade de avaliação da atividade 1
A pesquisa de notícias sobre as jazidas brasileiras de petróleo e gás natural permite ava-
Química – 3a série – Volume 2
liar os alunos quanto à habilidade de localizar
informações em um texto, além de propiciar
o reconhecimento da importância econômica
do petróleo na economia atual.
As respostas às perguntas referentes aos
textos sobre o petróleo, o gás natural e seus
processos de refinamento podem ser obtidas diretamente nos textos. A leitura dirigida
busca permitir aos alunos que identifiquem
explicações referentes às composições desses
materiais e aos processos envolvidos nas separações de seus componentes e no seu refino.
Além de permitir o desenvolvimento de
habilidades leitoras e escritoras, a leitura e a
análise dos textos e tabelas possibilitam relacionar fatos e notícias atuais com o estudo a
ser desenvolvido, ou seja, a atividade visa à
contextualização do estudo dos compostos
orgânicos no sistema produtivo.
Atividade 2 – Relação entre
propriedades, estrutura e
nomenclatura de hidrocarbonetos
Nesta atividade, os hidrocarbonetos serão
estudados formalmente, retomando-se o que
foi tratado sobre a composição e o processamento do petróleo. Para iniciá-la, você pode
discutir o significado de alguns termos apresentados no texto da atividade 1, tais como
hidrocarbonetos de cadeia aberta ou fechada, hidrocarbonetos de cadeia ramificada e
compostos saturados ou insaturados. Você
pode ainda estabelecer relações entre as propriedades e as estruturas desses compostos,
considerando também os procedimentos e
as regras envolvidos na sua nomenclatura.
É importante frisar que esta atividade não
pretende detalhar tais regras, mas permitir
ao aluno compreender as bases das regras
da nomenclatura e associar diferentes estruturas a diferentes nomes. Dessa forma, não
se deve investir muito tempo em discussões
detalhadas das regras de nomenclatura de
compostos de carbono.
Neste momento, pode-se relembrar o que
foi visto na 2a série (volume 2) a respeito das
relações entre as diferentes temperaturas de
ebulição dos hidrocarbonetos não ramificados e os tamanhos de suas cadeias e de como
isso reflete na destilação fracionada do petróleo (como visto na atividade 1). Para introduzir
algumas regras de nomenclatura dos hidrocarbonetos, pode ser feita a análise da tabela a seguir (reproduzida também no Caderno
do Aluno), que apresenta algumas temperaturas de ebulição desses compostos. Para isso
são propostas algumas questões que permitem
aos alunos associar os prefixos met-, et-, prope but- ao número de carbonos que compõem a
cadeia. Caso ache interessante, mencione também os outros prefixos. As questões ainda permitirão aos alunos concluir que, nos diferentes
grupos de hidrocarbonetos (alcanos, alcenos e
alcinos), há regularidades envolvendo os números de átomos de carbono e hidrogênio. Elas
também possibilitam apresentar as definições
21
de alcanos, alcenos e alcinos: os alcanos podem
ser definidos como os compostos de carbono que apresentam somente ligações simples
entre carbonos e sua fórmula geral é CnH(2n+2);
os alcenos apresentam uma ligação dupla entre
carbonos e sua fórmula geral é CnH2n; os alcinos apresentam ligação tripla entre carbonos e
sua fórmula geral é CnH(2n2).
Temperaturas de ebulição e massas molares de alguns hidrocarbonetos
Temperatura de ebulição
a 1 atm (oC)
Massa molar
(g · mol1)
Metano (CH4)
– 161,5
16
Etano (C2H6)
– 88,6
30
Propano (C3H8)
– 42,1
44
Butano (C4H10)
– 0,48
58
Pentano (C5H12)
36,1
72
Hexano (C6H14)
68,7
86
Eteno (C2H4)
– 103,7
28
Propeno (C3H6)
– 47,7
42
But-1-eno (C4H8) (ou 1-buteno)
– 6,3
56
Pent-1-eno (C5H10) (ou 1-penteno)
30,0
70
Hex-1-eno (C6H12) (ou 1-hexeno)
63,5
84
Etino (C2H2)
– 84,0
26
Propino (C3H4)
– 23,2
40
But-1-ino (C4H6) (ou 1-butino)
8,1
54
Pent-1-ino (C5H8) (ou 1-pentino)
40,1
68
Hex-1-ino (C6H10) (ou 1-hexino)
71,3
82
Hidrocarboneto
Alcanos
Alcenos
Alcinos
Tabela 3.
Elaborado pelas autoras especialmente para o São Paulo faz escola.
Questões para a sala de aula
1. Ao comparar os compostos pertencentes
ao grupo dos alcanos, é possível relacionar o número de átomos que compõem as
22
moléculas e suas temperaturas de ebulição?
Justifique. Faça a mesma análise para os
alcenos e os alcinos.
2VBOUPNBJPSPOÞNFSPEFDBSCPOPTNBJPSBUFNQFSBUVSBEF
ebulição dos compostos. Pode-se mostrar exemplos numéricos.
Química – 3a série – Volume 2
Desafio!
No de
carbonos
Alcano
Alceno
Alcino
Usando o que estudou na 2a série sobre
2
Etano
Eteno
Etino
forças interpartículas, você saberia explicar
3
Propano
Propeno
Propino
as relações observadas entre o número de
4
Butano
Buteno
Butino
átomos que compõem as moléculas e suas
5
Pentano
Penteno
Pentino
6
Hexano
Hexeno
Hexino
temperaturas de ebulição?
Os alunos devem perceber que, aumentando o
Tabela 4.
tamanho da molécula (o número de carbonos em
uma cadeia aberta), aumenta também a tempera-
Todos os alcanos apresentam o sufixo -ano, todos os alcenos,
tura de ebulição. Isso pode ser explicado pela maior
o sufixo -eno e todos os alcinos, o sufixo -ino. Todos os com-
possibilidade de interações intermoleculares (for-
postos lineares com dois carbonos apresentam o prefixo et-;
ças de London) entre elas. Para que uma molécula
os com três carbonos, o prefixo prop-; os com quatro, o sufi-
passe a constituir o estado gasoso, essas forças de-
xo but-; os com cinco, o sufixo pent-; e os com seis, o sufixo
vem ser vencidas. Assim, quanto maiores as intera-
hex-. Professor, apesar de a Tabela Temperaturas de ebulição
ções entre as partículas, maior a energia necessária
e massas molares de alguns hidrocarbonetos mencionar a
para que elas sejam superadas e maior a tempera-
posição da insaturação na cadeia carbônica, sugerimos que
tura de ebulição.
você não se detenha em tal questão neste momento. Men-
Observação: até este momento, estamos traba-
cione que a posição é indicada por um número que repre-
lhando com cadeias lineares, o que deve ser apon-
senta determinado átomo de carbono, mas que essa discus-
tado para os alunos. Seria desejável sinalizar que, ao
são será realizada posteriormente.
trabalharmos com a Tabela Temperaturas de ebulição e massas molares de alguns hidrocarbonetos,
veremos que ramificações nas moléculas isômeras
também influenciam suas propriedades.
2. Cite os nomes do alcano, do alceno e do
alcino que possuem dois átomos de carbono em suas moléculas. Qual regularidade você observa em suas nomenclaturas (seus nomes)? Faça o mesmo para os
alcanos, alcenos e alcinos cujas moléculas possuem três, quatro, cinco e seis átomos de carbono.
3. É possível estabelecer alguma relação matemática entre os números de átomos de
carbono e de hidrogênio dos compostos
pertencentes ao grupo dos alcanos? Qual?
E para os alcenos e os alcinos?
Sim. Nos alcanos, o número de hidrogênios nas moléculas
é igual ao dobro do número de carbonos mais dois, ou seja,
sua fórmula genérica pode ser representada por CnH(2n2). Já
nos alcenos, o número de hidrogênios corresponde ao dobro do número de carbonos; podem ser representados por
CnH2n. Nos alcinos, o número de hidrogênios corresponde
ao dobro do número de carbonos menos dois; podem ser
representados por CnH(2n2).
23
A Tabela 3 mostra a nomenclatura segundo
as regras propostas pela União Internacional
de Química Pura e Aplicada (Iupac, em inglês),
em 1993, e também as formas utilizadas antes.
Como as regras antigas ainda são frequentemente aplicadas, é importante que os alu-
nos tenham acesso aos dois procedimentos.
Há mais detalhes em: RODRIGUES, José
Augusto R. Recomendações da Iupac para
a nomenclatura de moléculas orgânicas (disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/
qnesc13/>; acesso em: 19 nov. 2013).
Desafio!
1. Lembre-se de que o processo de craqueamento envolve a produção de compostos insaturados. Um exemplo é a estrutura a seguir:
H H H H H H H
H H
H C C C C C C C H ´
H
H C C C C H
H H H H H H H
+
H
H C C C H + H2
H H H
heptano
H H H
but-1-eno
propeno
Observe as estruturas do but-1-eno e do propeno. Como o seu professor já informou, esses
compostos são alcenos, pois contêm duplas ligações entre átomos de carbono. Procure explicar por que a fórmula genérica dos alcenos é CnH2n e a dos alcanos é CnH(2n+2).
Na formação de uma dupla ligação, dois átomos de hidrogênio são eliminados; logo, o número de hidrogênios diminui em dois,
o que é indicado na fórmula genérica CnH2n. Como os alcanos possuem dois hidrogênios a mais, apresentam a fórmula CnH(2n2).
2. Os alcinos apresentam a fórmula geral CnH(2n2). Tente então escrever as fórmulas estruturais dos seguintes alcinos:
C2H2 (etino)
H
C
C
H
C6H10 (hex-1-ino)
H
C
C
C6H10 (hex-2-ino)
H
H
H
H
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
H
C
H
C
C
H
H
H
C
C
C
H
H
H
H
Tabela 5.
Na correção do exercício, os alunos podem
ser informados de que a reatividade dos compostos que contêm ligações duplas ou triplas
(ou ambas) é diferente da reatividade dos com-
24
postos que só possuem ligações simples em sua
estrutura. Dependendo do tipo de ligação presente no hidrocarboneto, pode-se classificá-lo
como saturado ou insaturado. Podem ser tam-
Química – 3a série – Volume 2
bém apresentadas as estruturas que caracterizam os grupos dos alcanos, alcenos, alcinos
e alcadienos e a associação entre os sufixos
-ano, -eno, -ino e -dieno e as estruturas desses
hidrocarbonetos. É interessante apontar que os
compostos estudados até esta etapa podem ser
classificados como compostos de cadeia aberta (principais constituintes do petróleo de base
parafínica) e que também há os que podem
ser classificados como compostos de cadeia
fechada, chamados hidrocarbonetos cíclicos
(principais constituintes do petróleo de base
naftênica). Neste momento, é conveniente mostrar as estruturas que caracterizam os ciclanos,
os ciclenos e os compostos aromáticos.
Nome do composto
Os alunos podem ter dificuldade para
compreender a mudança de representação
que ocorre quando se deixa de usar a fórmula estrutural estendida dos compostos e
se passa a representar os átomos de hidrogênio de forma condensada. Para auxiliá-los, pode-se lançar mão de exercícios nos
quais seja feita essa passagem e, também, o
raciocínio inverso, como os apresentados a
seguir.
1. Observe as fórmulas estruturais
estendidas e condensadas do etano
e complete a tabela fornecendo as
fórmulas estruturais dos compostos.
Fórmula estrutural estendida
Fórmula estrutural condensada
H H
H C C H
Etano
H 3C
H H
Etino
H
C
C
C
C
H
H
H
H
C
C
C
H
H
H 3C
H
H
H
H
H
C
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
H
C
C
H
H
C
C
H
Pent-2-ino
H
C
H
C
C
H
C
C
H
H
H
C
C
H
H
CH
CH
CH2
CH3
H
H
H
CH
H
ou
Pent-2-eno
Hex-3-ino
HC
H
H
H
H
CH3
H
H
H 3C
CH2
H 3C
C
C
C
C
CH2
CH2
CH3
CH3
Tabela 6.
25
Observação: neste momento, o aluno ainda não estudou
isomeria cis-trans. Sugere-se retomar este exercício depois
da discussão sobre isomeria geométrica e perguntar aos alunos se mudariam algo nas estruturas que desenharam.
2. Analise as fórmulas moleculares das substâncias do exercício anterior. Observe os
átomos nelas presentes. Sabendo que são
denominadas hidrocarbonetos, como você
definiria um hidrocarboneto? Depois, pesquise em um livro didático e compare sua
definição com a do livro. São semelhantes?
Ao apresentar as respostas na sala de aula,
discuta-as com seus colegas e com seu professor para chegarem a um consenso.
Para responder a essa questão, os alunos deverão analisar as
estruturas e perceber que elas têm em comum o fato de ser
formadas unicamente por átomos de carbono e de hidrogê-
É extremamente importante que os alunos
compreendam que os átomos de hidrogênio
estão ligados aos átomos de carbono e que as
duas representações significam a mesma coisa. Pode-se pedir a eles que representem as
estruturas estendidas e condensadas de cada
um dos alcanos cujas propriedades foram
estudadas, explicitando seus nomes.
Para aprofundar o estudo sobre as estruturas dos hidrocarbonetos, sugere-se a discussão de um problema que envolva a
construção das diferentes estruturas possíveis para uma mesma fórmula molecular
(como a questão 4, a seguir). Desse modo,
podem ser trabalhados conceitos relacionados à nomenclatura e à existência de isomeria nos compostos de carbono.
nio. Assim, poderão concluir que hidrocarbonetos são substâncias formadas exclusivamente por átomos de carbono e
Questões para a sala de aula (continuação)
de hidrogênio. A definição pode ser encontrada em qualquer
livro didático de 3ª série. Caso os alunos não a encontrem,
poderão aprender por meio de discussões em sala de aula. O
objetivo é que analisem as estruturas dos compostos e percebam as semelhanças entre eles, pois a análise de estruturas é
essencial no estudo da química denominada orgânica.
4. Considerando que o átomo de carbono
faz quatro ligações covalentes e o átomo
de hidrogênio faz uma ligação covalente,
construa todas as estruturas possíveis para
o composto de fórmula C 4H8.
4
H
H3C
3
CH3
CH2
H
2
3
1
2
C
C
C
C
1
H
H
Trans-but-2-eno
4
CH3
H
But-1-eno
4
1
CH3
H
H
C
C
1
2
CH3
3
Metilpropeno
26
CH3
H3C
H
2
3
C
C
H
Cis-but-2-eno
Química – 3a série – Volume 2
O professor fornecerá os dados de algumas propriedades dos compostos cons-
truídos para o preenchimento da tabela
a seguir.
Temperatura de fusão
a 1 atm (oC)
Temperatura de
ebulição a 1 atm (oC)
Densidade a 25 oC
(g · mL –1)
But-1-eno
o
o
0,5951
Cis-but-2-eno
o
3,73
0,6213
Trans-but-2-eno
o
0,96
0,6042
Metilpropeno
o
o
0,5942
Composto
Tabela 7.
Os alunos podem resolver essa questão em
grupos e expor para a sala as estruturas encontradas. Possíveis dificuldades serão minimizadas se forem utilizados modelos tridimensionais
feitos com bolas de isopor (cerca de 15 cm de
diâmetro), que podem ser pintadas com tinta
guache de cores diferentes e montadas com palitos de churrasco para representar as ligações.
Os modelos podem ser construídos considerando-se aproximações dos ângulos esperados (ligações simples: 104,9o; ligações duplas: 120o;
ligações triplas: 180o).
São compostos desiguais, pois suas propriedades são diferenUFT²JNQPSUBOUFRVFMFWFNOPNFTEJTUJOUPTQBSBRVFQPTsam ser diferenciados.
6. Compare as estruturas do but-1-eno e do
cis-but-2-eno. Em seguida, compare as estruturas do but-1-eno e do trans-but-2-eno.
Por que foram utilizados os números 1 e 2
nesses nomes?
Foram utilizados números para indicar a posição da dupla
ligação na cadeia carbônica, isto é, onde os átomos de carbono estão unidos por ligação dupla.
Primeiro, você pode considerar os compostos de cadeia aberta que foram encontrados
pelos alunos. A nomenclatura dos compostos de cadeia fechada poderá ser discutida em
seguida.
7. Compare as estruturas do cis-but-2-eno e
do trans-but-2-eno. Sabendo que os termos
cis e trans vêm do latim e que cis significa
“do mesmo lado” e trans significa “do outro lado”, explique os nomes cis-but-2-eno
e trans-but-2-eno.
5. Considerando as estruturas encontradas,
você diria que elas representam compostos
diferentes? Justifique sua resposta com base
nas propriedades físicas desses compostos.
É importante que seus nomes sejam diferentes?
No cis-but-2-eno os hidrogênios e os grupos CH3 (grupos
metil) encontram-se do mesmo lado em relação à dupla ligação. No trans-but-2-eno encontram-se em lados opostos.
8. Observe as estruturas que você construiu na
questão 4. Procure justificar por que uma
27
delas é denominada metilpropeno. (Dica:
procure a maior sequência de carbonos que
contenha as ligações duplas em cada composto. Para isso, imagine uma linha que passa sobre os carbonos. Para traçar essa linha,
você não pode tirar o lápis do papel. Observe o número de carbonos que foi englobado
pela linha em cada um dos compostos.)
Na estrutura denominada metilpropeno a cadeia principal
pode ter no máximo três carbonos; portanto, seu nome deve
Podem ainda ser introduzidos os conceitos
de cadeia principal e de ramificações. A cadeia
principal pode ser considerada a maior sequência de carbonos que, no caso dos compostos insaturados, contenha as ligações duplas e triplas. Se
houver duas sequências com o mesmo número de
carbonos, a cadeia principal será a que contém o
maior número de ramificações (carbonos que não
fazem parte da cadeia principal). No caso dos compostos cíclicos, a cadeia principal será o ciclo.
se iniciar com o prefixo prop-.
4
H
H3C
CH3
2
3
C
C
1
H
Trans-but-2-eno
3
1
2
C
C
H
But-1-eno
4 carbonos
1
CH3
C
C
1
2
CH3
H
CH3
H
4 carbonos
H
4
CH2
H
3
4
CH3
H3C
2
3
C
C
H
H
Metilpropeno
Cis-but-2-eno
3 carbonos
4 carbonos
A construção de diferentes estruturas para
uma mesma fórmula molecular possibilita que
os alunos verifiquem a existência de isômeros.
Esse conceito deve ser formalizado.
É interessante também mostrar a eles que
os alcanos não apresentarão a isomeria cis-trans, pois as ligações simples permitem a
rotação dos átomos de carbono no próprio
eixo.
28
A resposta à questão 5 auxiliará os alunos
a compreender como se numera uma cadeia
principal. A numeração é iniciada, prioritariamente, pela extremidade mais próxima à dupla
ligação e deve ser feita de forma que as ramificações fiquem com os menores números possíveis.
Pode-se deixar claro que esse tipo de isomeria ocorre em dois casos:
f quando houver uma ligação dupla entre os
átomos de carbono e os ligantes de cada átomo de carbono forem diferentes entre si (não
pode existir isomeria geométrica quando qualquer dos átomos de carbono de ligação dupla
estiver ligado a grupos idênticos);
f quando os átomos de carbono formarem uma
cadeia fechada e pelo menos dois carbonos do
ciclo possuírem ligantes diferentes entre si.
Um exemplo do segundo caso é apresentado na questão a seguir.
9. Observe as estruturas dos compostos a seguir,
assim como a sua resposta para a questão 7.
Química – 3a série – Volume 2
H
H
CH3
H
H
H
H
H
H
CH3
CH3
H
H
H
H
H
composto 1
H
H
H
CH3
composto 2
a) Qual composto você diria que é o cis-1,2-dimetilciclopentano? Explique sua
resposta.
sor e com seus colegas até chegarem a um
consenso.
O composto 1 é o cis-1,2-dimetilciclopentano, pois os gru-
tante mencionarem que compostos isômeros são com-
pos metil (CH3) encontram-se do mesmo lado do anel; o
postos de mesma fórmula molecular e diferentes fórmulas
mesmo se dá com os hidrogênios.
estruturais.
b) Como você nomearia o outro composto?
O nome do composto 2 é trans-1,2-dimetilciclopentano.
10.Os compostos construídos a partir da fórmula C4H8 são ditos isômeros. Escreva
uma definição para compostos isômeros.
Depois, busque em um livro a definição de
isômero. A sua definição e a do livro são
coerentes? Se não, discuta com seu profes-
Alcano
0T BMVOPT FTDSFWFSÍP TVBT QSØQSJBT EFGJOJÎÜFT ² JNQPS-
11.Complete a tabela apresentando a fórmula molecular de cada um dos compostos.
Identifique também a cadeia principal e
as ramificações nas estruturas de cada um
dos compostos.
Estrutura
Na coluna “Estrutura” da tabela, a resposta é indicada pelos
traços azuis. Em alguns casos, há mais de uma maneira de
JEFOUJmDBSBDBEFJBQSJODJQBM²JNQPSUBOUFNPTUSBSBPTBMVnos que essa diferença de representação não significa diferença entre as estruturas.
Temperatura de
ebulição a 1 atm (oC)
Fórmula
molecular
69
C6H14
H H H H
Hexano
H3C C C C C CH3
H H H H
29
1
H
2
3
4
5
H3C C CH2 CH2 CH3
CH3
2-metilpentano
H
2
3
4
60
C6H14
63
C6H14
50
C6H14
5
H3C C CH2 CH2 CH3
1
CH3
1
3-metilpentano
2
4
3
5
H3C CH2 CH CH2 CH3
CH3
CH3
1
H3C C
2
3
CH2
4
CH3
CH3
1
CH3
2,2-dimetilbutano
2
H3C C
3
CH2
4
CH3
CH3
CH3
H3C C
2
CH2
3
CH3
1
30
CH3
4
Química – 3a série – Volume 2
CH3
H3C1 CH
CH
CH
3
2
3
4
CH3
CH3
H3C1 CH
CH
CH3
2
3
CH
3
4
2,3-dimetilbutano
58
1
CH3
2
3
C6H14
4
H3C CH CH CH3
CH3
1
CH3
2
3
H3C CH CH CH3
4
CH3
Tabela 8.
12. Sabendo que a ramificação -CH3 é chamada metil, explique a utilização dos nomes
2-metilpentano e 3-metilpentano. Existe a
necessidade desses números? Justifique.
que um deles é chamado de pentano e o
outro de butano, se ambos possuem seis
átomos de carbono.
Sim, os números são para indicar em qual carbono se loca-
o número de átomos de carbono da cadeia principal,
liza o radical metil.
chega-se a uma cadeia com, no máximo, cinco carbo-
No 2-metilpentano, de qualquer maneira que se conte
nos, e no 2,2-dimetilbutano, a maior cadeia é de quatro
13. Observe as estruturas dos compostos
2,2-dimetilbutano e 2,3-dimetilbutano.
Explique a necessidade do uso desses números e do prefixo di-.
O prefixo di- indica que há dois grupos metil no composto;
os números mostram a quais carbonos os grupos metil estão
ligados.
14. Observe as estruturas do 2-metilpentano e do 2,2-dimetilbutano. Explique por
carbonos.
15. Compare as temperaturas de ebulição
dos compostos sem ramificação com as
temperaturas de ebulição dos compostos
com uma ramificação e com duas ramificações. Que relação há entre o número de
ramificações e a temperatura de ebulição
desses isômeros? Como você explicaria
essa relação?
31
2VBOUPNFOPSPOÞNFSPEFSBNJmDBÎÜFTNBJPSBUFNQFSBUVSBEFFCVMJÎÍP²JNQPSUBOUFMFNCSBSRVFJTTPWBMFQBSB
Desafio!
compostos com o mesmo número de carbonos, pois, caso
Existe um composto de nome 4-metil-
fosse mudado o tamanho da cadeia, ter-se-ia mais de uma
pentano? E but-3-eno (ou 3-buteno)? E
variável a ser observada ao se comparar as temperaturas de
2-etilbutano? Explique.
ebulição e, consequentemente, não se poderia chegar a
Não se pode denominar um composto de 4-metil-
uma conclusão.
pentano, pois a numeração da cadeia principal, no
Os compostos em questão são apolares; portanto, as forças
caso dos alcanos, deve ser iniciada pelo carbono
interpartículas que aparecem entre eles são do tipo dipolo
mais próximo ao carbono mais ramificado. Não se
instantâneo. Compostos mais lineares são mais polarizáveis,
pode denominar um composto de but-3-eno (ou
além de apresentarem maiores superfícies de contato; as for-
3-buteno), pois a numeração da cadeia principal
ças atuantes entre eles são, portanto, maiores. Para que essas
deve ser iniciada pelo carbono mais próximo ao da
forças sejam vencidas é necessário mais energia; por isso, as
dupla ligação. Não se pode denominar um compos-
temperaturas de ebulição de compostos menos ramificados
to de 2-etilbutano, pois a cadeia principal deve ser a
são maiores.
maior possível e englobar o maior número possível
de carbonos ramificados. O nome do composto a
-
Em seguida, podem ser apresentadas
outras ramificações, como o etil (H3C-CH2-),
o propil (H 3C-CH 2-CH 2-) ou o isopropil
(H3C-CH-CH3).
Você pode explicitar também a importância de localizar as ramificações em relação aos
carbonos da cadeia principal, de modo que
sejam utilizados os menores números possíveis. Pode ser deduzido que isômeros apresentam a mesma fórmula molecular, porém,
são compostos diferentes e com propriedades diferentes (por exemplo, temperatura de
ebulição), e que suas estruturas podem ser
conhecidas por meio da nomenclatura.
Para finalizar a abordagem dos hidrocarbonetos, você pode ainda ressaltar alguns
pontos relativos à nomenclatura para melhorar a compreensão do processo de localização
e de numeração da cadeia principal.
que se faz referência deve ser 3-metilpentano.
Compostos cíclicos são formados por
átomos de carbono ligados em forma
de anel. Nesses compostos, os átomos
de carbono continuam fazendo quatro ligações.
Tente construir isômeros cíclicos do C4H8.
H
CH3
H
H
HH
H
H
H
H
H
H
metilciclopropano
H
ciclobutano
Neste momento, você pode falar da representação condensada dos compostos cíclicos
(exemplificada a seguir), explicando que os
vértices de cada figura representam os átomos
de carbono e os de hidrogênio ligados a ele.
CH3
metilciclopropano
32
H
ciclobutano
Química – 3a série – Volume 2
Grade de avaliação da atividade 2
Nas Questões para a sala de aula 1 a 3, os
alunos devem entender a relação entre tamanho das moléculas e propriedades como a temperatura de ebulição e saber como utilizar os
prefixos met-, et-, but- etc. e os sufixos -ano,
-eno e -ino com alcanos, alcenos e alcinos. Nas
questões 4 a 8, é construída a ideia de isomeria.
Espera-se que os alunos percebam que compostos com as mesmas fórmulas moleculares
podem apresentar estruturas diferentes, constituindo, portanto, compostos diferentes, com
propriedades distintas. As questões permitem
também que aprendam a identificar a cadeia
principal, numerá-la e localizar as posições das
ligações duplas e triplas. A questão 9 permite
que entendam o que são isômeros cis e trans.
Uma vez que os alunos costumam apresentar
dificuldades na visualização desse tipo de isomeria, pode-se sugerir a construção de modelos com bolas de isopor para que percebam a
O carvão mineral como fonte de
materiais
diferença entre os dois tipos de compostos. Nas
questões 11 a 14, os alunos aprendem a traduzir fórmulas estruturais em fórmulas moleculares, exercitam a identificação de cadeias
principais e verificam a necessidade de numerar a posição de radicais.
Atividade 3 – O carvão mineral como
fonte de materiais
É importante iniciar a atividade retomando
alguns conceitos discutidos no volume 1 da 1a série.
O texto a seguir fornece mais informações
a respeito do carvão mineral. Peça aos alunos que grifem as palavras desconhecidas que,
porventura, surjam no texto: seus significados
serão esclarecidos até o final desta Situação de
Aprendizagem. Peça também que, antes da leitura, vejam as questões para análise do texto e
pensem em possíveis respostas. Depois de lerem
o texto, eles devem respondê-las por escrito.
Quando o carvão sofre pirólise térmica (destilação destrutiva), converte-se em diversos produtos sólidos, líquidos e gasosos. Pirólise é a
O carvão mineral, além de ser um combustí-
degradação de qualquer material orgânico pelo
vel importante, divide com as substâncias petro-
calor na ausência parcial ou total de oxigênio.
químicas o fornecimento de matérias-primas
A falta de oxigênio tem como objetivo evitar a
utilizadas em indústrias de corantes, remédios,
combustão. Os produtos obtidos por esse pro-
pesticidas, elastômeros e plásticos, entre outras.
cesso dependem da temperatura e do tipo de
Por isso, considera-se que o carvão mineral
carvão utilizado. Normalmente, a pirólise do car-
constitui a maior reserva mundial de matéria-
vão é conduzida a temperaturas que variam de
-prima orgânica (compostos de carbono) con-
454 oC a 982 oC; nas temperaturas baixas,
centrada; é bom lembrar que, apesar de levar o
obtêm-se maiores quantidades de produ-
nome de mineral, trata-se de um fóssil.
tos líquidos, enquanto nas temperaturas mais
33
altas a quantidade de produtos gasosos é maior.
apresenta altos teores de cinzas e de enxofre, baixo
Os produtos líquidos são água, alcatrão e óleo cru
poder calorífico, que seu processo de beneficia-
leve. Os produtos gasosos são hidrogênio, metano,
mento é difícil e que os custos envolvidos na remo-
etileno, monóxido de carbono, dióxido de car-
ção de poluentes nele presentes são elevados, ele
bono, sulfeto de hidrogênio, amônia e nitrogênio.
não é explorado muito intensamente no Brasil.
As reservas de carvão brasileiras estão loca-
O fluxograma a seguir mostra os principais
lizadas principalmente no Rio Grande do Sul e
produtos que podem ser obtidos na pirólise do
em Santa Catarina. Visto que o carvão brasileiro
carvão mineral.
Carvão
Fração sólida
Coque
Fração líquida
Alcatrão
Fração gasosa
Óleo cru
Piches
Estireno
Naftaleno
Tolueno
Piridina
Benzeno
Fenol
Orto, meta e paraxileno
Gás combustível
Sulfato de amônia
Carvão de retorta
Figura 3.
Elaborado por Hebe Ribeiro da Cruz Peixoto, Isis Valença de Sousa Santos e Maria Fernanda Penteado Lamas
especialmente para o São Paulo faz escola.
Questões para análise do texto
Acredita-se que o carvão mineral seja produto da fossilização
de troncos, raízes, galhos e folhas de árvores gigantes que
1. Qual é a diferença entre carvão mineral e
carvão vegetal? Reveja o texto sobre o carvão estudado no volume 1 da 1a série.
cresceram há 250 milhões de anos em pântanos rasos. Após
Os dois são obtidos a partir da madeira. O carvão vegetal
OFTTFNBUFSJBMUSBOTGPSNBSBNOPFNVNBNBTTBOFHSBoBT
é obtido por meio da carbonização da madeira e o carvão
jazidas de carvão.
morrer, essas partes vegetais se depositaram no fundo lodoso
e ficaram encobertas. O tempo e a pressão da terra, ao agirem
mineral é formado pelo processo de fossilização da madeira
durante milhões de anos.
3. Cite algumas aplicações do carvão mineral.
Exemplos: uso como combustível e fonte de matérias-primas
2. Como é formado o carvão mineral na
natureza? Reveja o texto sobre o carvão
estudado no volume 1 da 1a série.
34
utilizadas em indústrias de corantes, remédios, pesticidas,
elastômeros e plásticos.
Química – 3a série – Volume 2
4. O que é pirólise térmica? Para que ela é utilizada?
Pirólise é a degradação de qualquer material orgânico pelo
calor, realizada na ausência parcial ou total de oxigênio (a falta de oxigênio tem como objetivo evitar a combustão). Ela é
utilizada para obtenção de materiais com melhores propriedades do que os componentes do carvão mineral, que podem ser empregados como matérias-primas em diferentes
setores industriais.
5. Por que o carvão mineral não é muito explorado no Brasil?
Porque o carvão mineral brasileiro apresenta altos teores de
cinzas e de enxofre, baixo poder calorífico, processo de beneficiamento difícil e elevados custos para remoção de poluentes.
6. Qual é a principal utilização do carvão mineral no Brasil? Por quê?
Como combustível. Seu uso como fonte de matérias-primas
se torna difícil por causa da sua baixa qualidade, o que torna
seu processo de beneficiamento difícil e caro.
O estudo pode ser completado solicitando-se uma pesquisa aos alunos. Eles podem ser
divididos em grupos, ficando cada grupo responsável por pesquisar a utilização de uma
substância orgânica obtida do carvão. Para
essa pesquisa, pode-se levar para a sala de aula
alguns livros, revistas, textos da internet etc. A
intenção, neste momento, não é que os alunos
se preocupem com as fórmulas ou nomes, mas
que se familiarizem com algumas substâncias
orgânicas e suas aplicações.
Tanto para a pesquisa quanto para a construção da tabela, pode ser realizada uma rápida atividade que enfatize o relacionamento
das aplicações das substâncias obtidas do
carvão mineral com materiais que os alunos
conhecem de seu cotidiano.
De acordo com as orientações de
seu professor, pesquise sobre a utilização das substâncias obtidas a
partir do carvão mineral. Essa pesquisa poderá ser realizada em livros, revistas, jornais e
textos da internet. Utilize a tabela a seguir
para organizar as informações obtidas.
Algumas substâncias obtidas a partir do carvão mineral e algumas de suas aplicações
Fração
Substância
Fórmula estrutural
Naftaleno
Fração
Piridina
líquida
N
Fórmula
molecular
Usos
C10H8
Matéria-prima para a produção de medicamentos, corantes, herbicidas, inseticidas,
fluidizantes e poliésteres
C5H5N
Matéria-prima para a síntese de fungicidas,
vitaminas e medicamentos; usada também
como solvente e como auxiliar para tingimento têxtil
C6H6O
Desinfetante; matéria-prima na produção
de medicamentos, tensoativos, defensivos
agrícolas, resinas sintéticas e corantes
OH
Fenol
35
Estireno
Tolueno
C8H8
Matéria-prima na fabricação de poliestireno, borracha sintética, resinas e poliésteres
C7H8
Solvente para tintas e revestimentos; matéria-prima na fabricação de benzeno e
fenol; utilizado para elevar a octanagem da
gasolina
C6H6
Solvente; antidetonante em gasolina; matéria-prima na fabricação de compostos
orgânicos
C8H10
Solvente para resinas; matéria-prima para a
fabricação de anidrido ftálico, gasolina de
aviação, corantes, inseticidas; constituinte
de asfalto e nafta
C8H10
Intermediário para corantes e sínteses orgânicas; solvente; inseticida
C8H10
Usado na fabricação de medicamentos e
de inseticidas, como matéria-prima para o
ácido tereftálico (usado na produção de corantes, sacarina, perfumes etc.) e na indústria de polímeros sintéticos e de poliésteres
CH3
Benzeno
CH3
Fração
líquida
H 3C
Ortoxileno
CH3
Xilenos
H 3C
Metaxileno
H3C
CH 3
Paraxileno
Coque
–
Carvão
de retorta
–
Fração
sólida
O componente principal
do carvão é o carbono.
A quantidade de carbono varia dependendo do
tempo de petrificação
(no caso do carvão mineral) ou de como a pirólise
é conduzida (no caso do
carvão vegetal). Costuma-se representar o carvão por C, mas ele não é
uma substância simples, e
sim uma mistura.
Usado na produção industrial do ferro e
como combustível
Usado na produção de eletrodos
Tabela 9.
Questões para a sala de aula
Observe a tabela da página seguinte, em
que estão explicitadas algumas propriedades
dos xilenos, e reveja algumas de suas aplicações discutidas anteriormente.
36
1. Pode-se dizer que o ortoxileno, o metaxileno e o paraxileno são a mesma substância?
Justifique sua resposta.
Os compostos têm a mesma fórmula molecular, mas possuem propriedades diferentes (e suas aplicações também o
são); portanto, devem ser substâncias diferentes.
Química – 3a série – Volume 2
Temperatura de
ebulição (oC)
Temperatura de
fusão (oC)
Densidade
(g · mL1)
Fórmula
molecular
Ortoxileno
144,4
– 25,5
0,880
C8H10
Metaxileno
139,1
– 47,9
0,864
C8H10
Paraxileno
138,3
13,3
0,861
C8H10
Nome
Tabela 10.
2. Exponha suas conclusões a respeito da isomeria quando uma molécula apresenta um
anel benzênico.
O aluno apresentará um texto próprio. Deve, entretanto,
mencionar que a mudança da posição do grupo metil ligado
ao anel faz que as propriedades dos compostos mudem, caracterizando compostos isômeros.
Seria interessante desenhar na lousa duas
estruturas que podem parecer diferentes, mas
que são iguais se considerarmos as posições
das ramificações em relação ao anel benzênico. Depois, pode-se perguntar aos alunos se
as estruturas são iguais ou diferentes e pedir a
eles que justifiquem as respostas.
Você pode explicar aos alunos que chamamos de composto orto aquele que possui duas ramificações ligadas em posições
consecutivas ou vizinhas no anel benzênico; de para aquele cujas duas ramificações
estão em posições opostas no anel benzênico; e de meta aquele que possui duas ramificações em posições que não são vizinhas
nem opostas no anel benzênico.
Essa discussão deve levá-los a perceber que
não existe a posição 1,5 porque esse composto é igual ao de posição 1,3 (meta), pois o anel
benzênico é um ciclo.
Com essa explicação, poderá ser retomada a ideia de que diferenças nas propriedades das substâncias podem ser resultantes
de diferenças nas posições das ramificações
em compostos que têm a mesma fórmula molecular. Assim, você poderá retomar
também o conceito de isomeria anteriormente estudado.
De acordo com a orientação de
seu professor, pesquise em um
livro a estrutura característica, a
solubilidade em água e a acidez ou a basicidade das soluções aquosas preparadas com
substâncias pertencentes a diferentes grupos
(funções orgânicas). Pesquise também alguns
usos dessas classes de compostos.
Dando continuidade à atividade, podem
ser sistematizados os grupos funcionais a que
pertencem os compostos de carbono, apresentando as estruturas que os caracterizam.
37
Nome da função
Estrutura do grupo
característico
Álcool
R
CH2
C
O
Os aldeídos que apresentam massas molares pequenas são solúveis
em água (as soluções assim formadas apresentarão caráter básico);
apresentam odores desagradáveis; são bastante reativos; são usados como solventes e como matéria-prima na fabricação de vários
materiais, como plásticos e resinas, na fabricação de espelhos, na
indústria de material fotográfico.
O
R
C
OH
R
R1
C
Cetona
O
O
Éster
R
C
O
R1
Éter
Amina
R
R
O
CH2
R
Tabela 11.
38
Os ésteres têm solubilidade mediana em água (os mais solúveis
possuem massa molecular baixa); podem ser utilizados como solventes; têm odores característicos; são importantes na indústria de
perfumaria e essências artificiais e são empregados na produção
de sabões.
NH2
As aminas têm solubilidade mediana em água e produzem soluções básicas; têm grande importância biológica, pois compostos
como a adrenalina, a noradrenalina, a mescalina e os aminoácidos
são aminas; são usadas na indústria para o preparo de várias substâncias sintéticas, a vulcanização da borracha e como tensoativos.
NH2
OH
As cetonas têm solubilidade mediana em água; sua principal aplicação é como solvente, mas também são usadas para a fabricação de
pólvora, medicamentos hipnóticos, na extração de óleo de gorduras e sementes; suas soluções aquosas apresentam caráter básico.
Os éteres são pouco solúveis em água e pouco reativos; são usados
principalmente como solventes.
C
Fenol
Os ácidos carboxílicos produzem soluções ácidas e reagem com alcoóis gerando ésteres; apresentam odor característico (os que têm
até 12 átomos de carbono possuem cheiro desagradável); podem
ser usados na indústria como matéria-prima para a fabricação de
polímeros, ésteres, fibras têxteis etc.
R1
O
Amida
Usos e
propriedades
OH
H
Ácido
carboxílico
Acidez ou
basicidade da
solução aquosa
A solubilidade dos alcoóis diminui com o aumento da cadeia carbônica (metanol e etanol são solúveis em qualquer proporção); podem
ser sólidos ou líquidos à temperatura ambiente dependendo do tamanho da cadeia carbônica; os alcoóis líquidos são usados como
solventes e aplicados em várias reações na indústria química.
R
Aldeído
Solubilidade
em água
As amidas produzem soluções praticamente neutras; são bastante
solúveis em água em decorrência de seu caráter polar, sendo muito utilizadas em sínteses em laboratórios, na produção de medicaNFOUPTFEPOÈJMPOoBVSFJBÏVNBEJBNJEB"NJEBTNPOPGVODJPnais com até cinco carbonos são solúveis em água.
Os fenóis são, em geral, pouco solúveis ou insolúveis em água; possuem cheiro forte e característico; formam soluções aquosas com
caráter ácido, mas são ácidos mais fracos do que os ácidos carboxílicos; são usados como desinfetantes e na produção de resinas e
polímeros.
Química – 3a série – Volume 2
É importante enfatizar que essa classificação permite um estudo mais aprofundado dos
diferentes grupos de substâncias e que os compostos que pertencem a cada um desses grupos
apresentam algumas propriedades comuns.
CH3
CH2 CH2
CH 2
OH
butan-1-ol
1. Dê a fórmula molecular de cada um dos
compostos.
Os dois compostos têm a mesma fórmula molecular: C4H10O.
2. Identifique a função orgânica presente nesses compostos.
Função álcool.
3. Esses compostos podem ser considerados
isômeros? Por quê?
Sim, pois possuem a mesma fórmula molecular, mas são
substâncias diferentes, visto que a mudança de posição do
Questões para a sala de aula
Considere os dois compostos representados a seguir e responda às questões.
CH3
CH2 CH CH3
OH
butan-2-ol
Essas questões recordam que compostos diferentes possuem nomes diferentes e
que a numeração das cadeias é iniciada pelo
carbono mais próximo ao grupo que caracteriza a função. Caso os alunos tenham dificuldade para perceber que, por exemplo, o
composto butan-3-ol é igual ao butan-2-ol
ou que o butan-4-ol é igual ao butan-1-ol,
pode-se recorrer aos modelos tridimensionais feitos com bolas de isopor. Quando
montarem as estruturas, eles perceberão
que os compostos são iguais.
grupo OH faz que esses compostos tenham propriedades
distintas.
4. Faria sentido nomear um composto como
butan-3-ol ou como butan-4-ol? Justifique.
Não. Pode-se perceber que o composto butan-3-ol é igual
ao composto butan-2-ol e o butan-4-ol é igual ao butanPM²JNQPSUBOUFOPUBSRVFTØGB[TFOUJEPFTDSFWFSOPNFT
distintos para compostos diferentes e, por convenção, usa-se
o nome no qual a numeração do grupo funcional é a menor
possível.
a
O álcool etílico (etanol) e o éter dimetílico (metoximetano) apresentam calores
de combustão diferentes; isso se deve ao
fato de os átomos estarem arranjados de
maneira diferente apesar de terem a mesma
quantidade de carbono, hidrogênio e oxigênioa. São, portanto, substâncias diferentes.
Os alunos podem ser solicitados a consultar seus livros e a responder às questões a
seguir.
Essas relações foram estudadas no volume 1 da 2a série.
39
5. A qual função orgânica pertence o etanol? E o
metoximetano? Eles são isômeros? Justifique.
Um álcool com dois ou mais átomos de carbono terá um éter
como isômero. Isso é possível, pois sempre se pode rearranjar
os átomos de maneira a formar um éter e vice-versa.
O etanol pertence à função orgânica álcool e o metoximetano pertence à função orgânica éter. Sim, eles são isômeros:
As respostas às questões mostrarão aos alunos possíveis isomerias de função entre alcoóis
e éteres e os ajudarão a perceber que um éter
tem sempre um álcool que é seu isômero. Para
que eles compreendam outras isomerias de
função, você pode fornecer uma lista contendo vários compostos orgânicos, como ácido
etanoico e metanoato de metila, propanona e
propanal. Na Lição de casa a seguir, será solicitado que os alunos construam a estrutura
desses compostos. Caso não consigam realizar
essa atividade em casa, pode-se recorrer aos
modelos tridimensionais com bolas de isopor,
já citados na atividade 2.
o etanol tem fórmula molecular (C2H6O) igual à do éter; no
entanto, são substâncias diferentes. Isso fica claro quando se
observa que eles pertencem a funções orgânicas diferentes.
6. Escreva a fórmula estrutural do propan-1-ol
e do metoxietano. A que funções orgânicas pertencem esses compostos? Eles
são isômeros? Justifique.
CH3CH2CH2OH
CH3OCH2CH3
propan-1-ol
metoxietano
álcool
éter
Os compostos são isômeros, pois possuem a mesma fórmula molecular (C3H8O), mas pertencem a funções orgânicas
diferentes.
1. Preencha a tabela a seguir, inserindo as estruturas de cada composto.
7. Discuta a afirmação: “um álcool sempre
tem um éter que é seu isômero e vice-versa”.
Isômeros
Fórmula molecular
Estrutura e função orgânica
Estrutura e função orgânica
Ácido etanoico
Metanoato de metila
O
C 2H 4O 2
H 3C
O
C
HC
OH
O
Função: ácido carboxílico
CH3
Função: éster
Propanona
Propanal
O
H
C 3H 6O
H3C
CH2
H3C
C
CH3
O
Função: aldeído
Tabela 12.
40
C
Função: cetona
Química – 3a série – Volume 2
2. Considere o composto butan-1-ol.
a) Escreva a estrutura e o nome do composto que é isômero desse álcool pela mudança na posição do grupo hidroxila.
moleculares em se tratando de Química
Orgânica.
0TBMVOPTSFEJHJSÍPTFVTQSØQSJPTUFYUPT²OFDFTTÈSJPQPrém, que abordem os seguintes conceitos: isômeros de
cadeia são aqueles compostos que apresentam a mesma
fórmula molecular e cadeias carbônicas diferentes; isôme-
H3C
CH2
CH2
OH
CH2
ros de posição diferem entre si apenas pela mudança de
posição de um grupo ligado à cadeia principal; isômeros de
função apresentam também a mesma fórmula molecular,
butan-1-ol
mas pertencem a funções orgânicas distintas. Professor, é
importante não exigir dos alunos uma resposta memori-
OH
H 3C
zada, mas estimulá-los a escrever com suas palavras essas
CH
CH2
CH3
butan-2-ol
b) Escreva a estrutura dos compostos que
são isômeros desse álcool, mas pertencem
a outra função da Química Orgânica.
CH3CH2CH2o0o$)3 (metoxipropano)
CH3CH2o0o$)2CH3 (etoxietano)
Defina isômeros de cadeia, de posição e de função e discuta as
limitações de fórmulas químicas
diferenças.
Grade de avaliação da atividade 3
O estudo dos compostos isômeros permite
aos alunos construir o conceito de que isômeros
são aqueles compostos que apresentam a mesma
fórmula molecular, porém diferentes propriedades, reatividades e fórmulas estruturais, podendo ou não pertencer à mesma função orgânica.
Também é importante que, após esta atividade,
eles saibam representar as fórmulas estruturais
com base na nomenclatura e vice-versa.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 3
COMPOSIÇÃO, PROCESSAMENTO E USOS DA BIOMASSA
Nesta Situação de Aprendizagem será
proposto o estudo da biomassa como
alternativa energética aos combustíveis
fósseis.
Conteúdos e temas: processos de transformação, usos sociais da biomassa e questões ambientais.
Competências e habilidades: reconhecer a biomassa (e exemplos de materiais a ela pertencentes)
como recurso alternativo ao uso de combustíveis fósseis; valorizar conhecimentos químicos como
41
instrumentos para a busca de alternativas energéticas; avaliar a biomassa como fonte de energia
alternativa; aplicar conceitos de nomenclatura orgânica para melhor entender as informações relativas à biomassa; desenvolver atitudes como saber ouvir, dialogar e argumentar.
Sugestão de estratégias de ensino: aulas expositivo-dialogadas; levantamento de ideias que os alunos
já possuem sobre biomassa; pesquisa orientada por perguntas; discussão de informações pesquisadas em roda de conversa.
Sugestão de recursos: livros, material de outras séries, jornais, revistas e internet.
Sugestão de avaliação: apresentação do material de pesquisa solicitado; apresentação dos resultados das pesquisas; síntese das informações pesquisadas; participação.
Tem sido amplamente divulgada na mídia
a necessidade de se usarem combustíveis que
não sejam derivados de materiais fósseis. Uma
dessas fontes – chamadas alternativas – para a
geração de energia é a biomassa. Esta Situação
de Aprendizagem propõe uma pesquisa sobre
esse tema e sua importância na sociedade atual.
Pode ser considerado biomassa todo
recurso renovável que provém de matéria
orgânica – de origem vegetal ou animal
– tendo por objetivo principal a produção de energia. A biomassa é uma forma
indireta de aproveitamento da luz solar:
ocorre a conversão da radiação solar em
A sensibilização pode ser feita pelo levantamento das ideias que os alunos já possuem
sobre biomassa.
energia química por meio da fotossíntese,
base dos processos biológicos de todos os
seres vivos.
MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE. Biomassa.
Disponível em: <http://www.mma.gov.br/clima/
energia/energias-renovaveis/biomassa>. Acesso em:
18 nov. 2013.
Questão para a sala de aula
1. Leia a definição de biomassa a seguir e forneça exemplos de materiais pertencentes à
biomassa e de combustíveis que deles podem ser obtidos.
A Tabela 13 traz exemplos de respostas possíveis.
Matérias-primas provenientes da biomassa
»MFPTWFHFUBJTFHPSEVSBTBOJNBJT
Biodiesel
Cana-de-açúcar, beterraba, uva; milho e outros cereais
Etanol ou bioálcool
.BUFSJBJTPSHÉOJDPTSFTUPTEFDVMUVSBTWFHFUBJTEFKFUPTBOJNBJTFIVNBOPToDPNPGF[FTF
VSJOBoFSFTÓEVPTPSHÉOJDPTEPNÏTUJDPT
Biogás
Tabela 13.
42
Biocombustíveis
Química – 3a série – Volume 2
Em seguida, pode ser solicitada uma pesquisa sobre a importância do uso da biomassa nas sociedades atuais, os possíveis materiais
que podem ser utilizados como biomassa, os
combustíveis que a biomassa pode fornecer e
as vantagens e desvantagens desse uso. Os alunos, divididos em grupos, pesquisarão diferentes temas. A pesquisa será realizada na internet
ou, se isso não for possível, será feita com
material e livros didáticos fornecidos por você
ou material solicitado em aula anterior. Nesse
caso, as questões orientadoras da pesquisa
devem ser apresentadas ao se fazer a solicitação do material.
Sob a orientação do seu professor,
vocês vão realizar uma pesquisa
sobre o tema “biomassa”. A seguir,
algumas sugestões de questões que podem
ajudá-los no desenvolvimento da pesquisa.
f Álcool combustível: Quais materiais da biomassa podem ser utilizados para a obtenção de álcool combustível? Quais produtos
são obtidos da cana-de-açúcar? Os processos de obtenção de açúcar e de álcool a
partir da cana-de-açúcar são os mesmos?
Quanto etanol é produzido da cana-de-açúcar no Brasil? Qual é o processo de
obtenção do etanol usado como combustível? Quais subprodutos são obtidos nesse processo? Quais são as vantagens e as
desvantagens do uso do etanol como combustível automotivo quando comparado à
gasolina e ao gás natural?
f Biogás: O que é um biodigestor? Quais
tipos de biomassa podem ser usados em
biodigestores? Quais são os produtos
obtidos no processo de biodigestão? Por
que se deve controlar o pH e a temperatura do meio reacional? Por que os resíduos sólidos da biodigestão podem ser
considerados bons fertilizantes? Analise o
processo de obtenção do biogás e aponte
as principais dificuldades que podem ser
encontradas. Os seguintes pontos podem
ser considerados: a) a possibilidade de
interrupção do processo; b) a possibilidade de armazenamento; c) a distância entre
os locais de produção e de consumo; d) o
tratamento de resíduos.
f Biodiesel: O que é biodiesel? Como é
obtido? Quais matérias-primas podem
ser utilizadas? Como podemos descrever
a obtenção de um biodiesel por meio de
equação química? Onde está sendo utilizado/consumido? Quais são os aspectos positivos e negativos que podem ser
apontados na produção e no uso do
biodiesel?
Vejam a seguir endereços de algumas páginas que contêm informações sobre o tema.
(Acessos em: 18 nov. 2013.)
f <http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/atlas/
pdf/05-Biomassa(2).pdf>;
f <http://cenbio.iee.usp.br>;
43
f <http://www.mme.gov.br/programas/
biodiesel>;
-prima utilizada no Brasil para esse fim, mas que em outros
países são bastante utilizados outros vegetais, como milho,
beterraba e batata-doce.
f <www.cetesb.sp.gov.br/biogas/biogas/
220-pagina-inicial>;
Os caules da cana-de-açúcar, após ser esmagados, fornecem
o caldo e o bagaço. No caldo há um grande teor de sacarose
(dímero da glicose e da frutose).
f <http://www.cepea.esalq.usp.br/especialagro/
EspecialAgroCepea_4.doc>;
As principais reações envolvidas na fermentação alcoólica são
a inversão da sacarose e a fermentação do monossacarídeo. As
equações adiante são representações simplificadas do proces-
f <http://www.inovacao.unicamp.br/report/
entre-cortez.shtml>.
so industrial de obtenção do álcool. A fermentação industrial
Com relação ao álcool combustível, é desejável que os alu-
envolvendo diferentes intermediários. A vinhaça (subproduto
nos aprendam que a cana-de-açúcar é a principal matéria-
na produção do álcool) pode ser usada como fertilizante.
C12H22O11
H2O
invertase
sacarose
(dissacarídeo)
C6H12O6
C6H12O6
d-glicose
(monossacarídeo)
zimase
monossacarídeo
44
é certamente mais complicada do que a representada a seguir,
2 C2H5OH
C6H12O6
d-frutose
(monossacarídeo)
2 CO2
etanol
Para a produção do açúcar, o caldo é coado e tratado com
melaço e pode ser usado como fonte de carboidratos e na
cal para retirar impurezas e corrigir o pH; depois, fosfato é
ração de gado. As tortas (resíduos) que ficam nos filtros usados
adicionado, para melhorar o processo de clarificação, e o
na filtração a vácuo do lodo são usadas como adubo. O baga-
caldo é aquecido com vapor-d’água a alta pressão. Ocorre
ço pode ser utilizado na fabricação de papel, compensado ou
então a decantação seguida de filtração a vácuo. O filtrado
material isolante e como combustível em usinas termoelétri-
é evaporado (contém aproximadamente 85% de água) até se
cas. O caldo da cana também pode ser consumido diretamen-
obter um xarope amarelado, que contenha cerca de 40% de
te como garapa. Como se pode perceber, praticamente todos
água. Esse xarope é novamente filtrado a vácuo até atingir
os resíduos da agroindústria canavieira são reaproveitados.
um estado de supersaturação. Adicionam-se núcleos de açú-
2VBOUPBPbiogás, é um combustível gasoso semelhante ao gás
car para que ocorra o crescimento dos cristais de açúcar. A
natural, constituído principalmente pelos gases metano (CH4) e
mistura de xarope e cristais é transferida para um cristalizador,
carbônico (CO2). Sua composição varia de acordo com o ma-
onde é colocada uma quantidade adicional de sacarose so-
terial orgânico utilizado como matéria-prima e com o tipo de
CSFPTDSJTUBJTKÈGPSNBEPTFBDSJTUBMJ[BÎÍPEPBÎÞDBSoMJHFJ-
tratamento anaeróbio a que é submetido. Pode conter, além
SBNFOUFBNBSFMBEPoTFDPNQMFUB0BÎÞDBSÏFOWJBEPQBSB
do metano (de 50% a 70%) e do gás carbônico (de 25% a 50%),
as usinas de refinamento. A massa é centrifugada para a re-
pequenas quantidades dos gases hidrogênio (H2), sulfídrico (ou
moção do xarope (que é reciclado para outras cristalizações).
sulfeto de hidrogênio gasoso, H2S), oxigênio (O2), nitrogênio
O líquido residual das reciclagens do açúcar é chamado de
(N2) e amônia (NH3).
Química – 3a série – Volume 2
O biogás é obtido pela digestão anaeróbica (realizada na au-
(indiano); no Brasil, o modelo contínuo foi o mais difundido
sência de oxigênio) de carboidratos, lipídios e proteínas en-
por sua simplicidade e funcionalidade.
contrados em materiais como fezes (humanas e de animais),
A biodigestão, além de oferecer o biogás como produto, vem
palhas, bagaço de vegetais e lixo orgânico.
sendo utilizada também para saneamento rural e como fonte
Esse processo é realizado por micro-organismos e pode
de biofertilizantes. Por se tratar de um processo anaeróbio, des-
ocorrer em regiões pantanosas, em aterros e em outras re-
trói organismos patogênicos e parasitas aeróbicos presentes nos
giões que apresentem condições adequadas à sobrevivência
resíduos orgânicos sem, entretanto, reduzir seu valor fertilizante.
e à atividade deles, tais como ausência de oxigênio, tempe-
Muitos biodigestores são construídos em zonas rurais com
raturas entre 15 °C e 45 °C, pH entre 6 e 8 (a faixa ideal está
o objetivo de aproveitar resíduos vegetais e animais para a
entre 7,0 e 7,2) e umidade do material entre 90% e 95% em
obtenção de gás e para sanear resíduos, obtendo-se assim
massa, além da presença de nutrientes. Esses parâmetros são
biofertilizantes limpos. Nessas regiões, porém, nem sempre
necessários tanto nos locais em que o processo ocorre de
a demanda de combustível é compatível com a produção
forma natural quanto nos equipamentos biodigestores; caso
do biogás. A distribuição e o armazenamento do biogás são
contrário, a biodigestão cessará por morte ou inatividade dos
processos caros e tais questões devem ser pensadas ao se
micro-organismos envolvidos.
planejar a construção de biodigestores. O biogás produzido
Pode-se conduzir esse processo em equipamentos chama-
em biodigestores construídos em aterros sanitários próximos
dos biodigestores, que são sistemas fechados e isolados com
a centros urbanos e em estações de tratamento de esgoto
aquecimento controlado, nos quais existem câmaras vedadas
não apresenta essas desvantagens.
para impedir a entrada de ar. Eles possuem agitadores que
Com relação ao biodiesel, é importante que os alunos per-
permitem melhor homogeneização do substrato, o que pro-
cebam que ele é obtido principalmente pela reação de tran-
picia maior contato deste com os micro-organismos, melhor
sesterificação de óleos ou gorduras. A transesterificação é a
distribuição do calor na biomassa e maior uniformidade dos
reação do óleo ou da gordura com um álcool, em geral, eta-
produtos intermediários e finais da biodigestão. Existem dois
nol ou metanol. Um exemplo dessa reação é representado
tipos principais de biodigestor: o de batelada e o contínuo
a seguir.
O
O
CH2
H3C
C
O
O
CH
H3C
C
O
C
O
CH2
O
+
C
3 CH3OH
3 H3C
biodiesel
O
CH3
+
HO
CH2
HO
CH
HO
CH2
H3C
Os óleos usados para a produção do biodiesel são obtidos
estacionários, como geradores de eletricidade e de calor. O
principalmente a partir de vegetais, como babaçu, palma, ma-
biodiesel pode substituir total ou parcialmente o óleo diesel
mona, girassol etc. O biodiesel atualmente é utilizado no Brasil
de petróleo.
como combustível para motores de caminhões, tratores, ca-
Não se espera que os alunos obtenham todas as informações
mionetes e automóveis, entre outros, e também em motores
que foram descritas aqui sobre álcool combustível, biogás e
45
biodiesel, mas você pode, com elas, enriquecer a discussão
em sala de aula.
Se for possível o acesso à internet, você,
professor, pode orientar a pesquisa, ajudando os alunos a realizar buscas mediante
palavras-chave, como biomassa, biocombustível, biodiesel, biodigestor e biogás, ou por
meio de combinações de palavras-chave para
refino da pesquisa, como álcool etílico fermentação processo usinas resíduos. É também desejável que os alunos sejam alertados
quanto ao fato de que nem todas as fontes
da internet são confiáveis e, por isso, devem
restringir a pesquisa a páginas ligadas a instituições, como agências de pesquisa, universidades, associações, jornais e revistas,
entre outras. Páginas pessoais, páginas em
que todos podem escrever suas opiniões e
páginas de perguntas e respostas não são
confiáveis. Uma sugestão útil seria consultar sempre mais de uma fonte e comparar as
informações obtidas.
Para que o objetivo dessa pesquisa seja
alcançado, os alunos podem também ser orientados a anotar as principais informações solici-
tadas sem se preocupar em escrever ou copiar
textos. Devem anotar o endereço eletrônico,
fornecendo inclusive a data do acesso. Caso
não haja disponibilidade de computadores
com acesso à internet, a pesquisa poderá ser
iniciada utilizando-se textos retirados da internet ou de outras fontes trazidos por você e
pelos alunos.
Esta Situação de Aprendizagem pode
ser finalizada com uma roda de conversa
em que cada grupo apresentará aos colegas as respostas pesquisadas. Sugere-se
também que as questões que envolvam
aspectos positivos e negativos, vantagens e
desvantagens da produção e uso das diferentes fontes de energia sejam discutidas
pela turma toda. Uma discussão bastante atual gira em torno de possíveis impactos no abastecimento mundial de alimentos
por causa da substituição de áreas antes
destinadas à produção de alimentos por
áreas de cultivo de vegetais que serão utilizados na produção de biocombustíveis. As
apresentações podem ser acompanhadas
por registros na lousa das principais ideias
pesquisadas.
Caso a escola permita, pode ser proposta uma intervenção na comunidade por meio da construção de um biodigestor. Essa construção, se acompanhada de relatos de experiências reais de
obtenção de gás combustível, pode permitir a revalorização da escola como espaço para aprendizagens úteis, além de promover condições para uma alfabetização científica em sua dimensão
prática.
46
Química – 3a série – Volume 2
Grade de avaliação da Situação de
Aprendizagem 3
Espera-se que, ao final dessas atividades,
os alunos sejam capazes de compreender a
importância da biomassa como fonte alter-
nativa de energia. É desejável que sejam estimuladas atitudes de tolerância e respeito a
opiniões alheias durante a roda de conversa.
Também é importante que se incentive a fundamentação das opiniões com base nas pesquisas realizadas.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 4
A BIOSFERA COMO FONTE DE ALIMENTOS
PARA O SER HUMANO
Nesta Situação de Aprendizagem serão
retomadas as noções de nutrição estudadas no
Caderno de Biologia da 3a série (volume 1), no
que se refere às necessidades energéticas diárias
de indivíduos com características diferentes. Os
alunos ainda identificarão e farão uma análise quantitativa dos valores energéticos dos
componentes presentes em diferentes alimentos. Serão identificadas algumas características
organolépticas comuns aos principais grupos
de alimentos (carboidratos, lipídios e proteí-
nas) e, além disso, serão estudadas as funções
orgânicas presentes nesses grupos de compostos, retomando o que foi visto nas Situações de
Aprendizagem anteriores.
Espera-se também que os alunos consigam
usar os conhecimentos referentes às funções
que esses nutrientes desempenham no organismo humano para fazer escolhas e tomar decisões de consumo mais conscientes em relação a
dietas alimentares.
Conteúdos e temas: componentes nutricionais dos alimentos; propriedades e funções orgânicas
encontradas em carboidratos, lipídios e proteínas; nutrição e saúde.
Competências e habilidades: reconhecer as funções orgânicas presentes nos diferentes grupos de alimentos; reconhecer polímeros, assim como os monômeros que os compõem.
Sugestão de estratégias de ensino: retomada da análise de rótulos de alimentos realizada em Biologia,
focalizando os valores energéticos de cada componente e sua relação com as respectivas estruturas;
discussões relacionadas às funções de cada grupo de alimentos na manutenção da vida.
Sugestão de recursos: questões; observação de estruturas; livro didático.
Sugestão de avaliação: participação em aula; realização das atividades; respostas aos exercícios.
47
Atividade 1 – Estudo da composição
de alimentos
A contextualização do estudo pode ser
feita com uma sondagem inicial, pedindo-se
aos alunos que citem alimentos ricos em
carboidratos, em proteínas e em lipídios.
Para a continuação da atividade, os alunos podem ser divididos em três grandes grupos (10 a 15 componentes), apenas para que
possam se organizar para trazer o material
necessário para a próxima aula. O primeiro
grupo estudará alimentos ricos em carboidratos; o segundo estudará alimentos ricos
em proteínas; e o terceiro estudará alimentos
ricos em lipídios. Portanto, você pode pedir
a cada aluno do primeiro grupo que traga
para a aula uma embalagem de um alimento
como farinha de trigo, açúcar, macarrão ou
arroz; a cada aluno do segundo grupo, que
traga uma embalagem de um alimento como
atum, peito de peru ou presunto magro; e a
cada aluno do terceiro grupo, que traga uma
embalagem de um alimento como óleo, azeite ou margarina.
Como nem sempre é fácil para os alunos
conseguirem rótulos de peito de peru ou de
presunto – produtos comprados geralmente
a granel –, segue a composição média desses
dois produtos.
Presunto de peru cozido: valor nutricional
Por unidade de peso médio, porção de 40 g (2 1/2 fatias), tal qual exposto à venda
VD*
Valor calórico
38 kcal = 160 kJ
2%
Carboidratos
0,5 g
0%
Proteínas
6,4 g
9%
Gorduras totais
1,2 g
2%
Gordura saturada
0,4 g
2%
Gordura monoinsaturada
0,5 mg
**
Gordura poli-insaturada
0,4 g
**
0g
**
17 mg
6%
0g
0%
433 mg
18%
Gordura trans
Colesterol
Fibra alimentar
Sódio
Tabela 14. Valores nutricionais de presunto de peru cozido. Elaborado especialmente para o São Paulo faz escola a partir de
rótulo de produto encontrado no mercado.
* % de valores diários (VD) com base em uma dieta de 2 000 kcal ou 8 400 kJ; seus valores diários podem ser maiores ou
menores, dependendo de suas necessidades energéticas.
** VD não estabelecido.
48
Química – 3a série – Volume 2
Presunto tipo tender: valor nutricional
Por unidade de peso médio, porção de 100 g (2 1/2 fatias), tal qual exposto à venda
VD*
Valor calórico
105 kcal = 441 kJ
5%
Carboidratos
0g
0%
Proteínas
23 g
31%
Gorduras totais
1,2 g
2%
Gordura saturada
0,4 g
2%
Gordura trans
0g
**
Colesterol
20 g
7%
Fibra alimentar
0g
0%
679 mg
28%
Sódio
Tabela 15. Valores nutricionais de presunto tipo tender. Elaborado especialmente para o São Paulo faz escola a partir de
rótulo de produto encontrado no mercado.
* % de valores diários (VD) com base em uma dieta de 2 000 kcal ou 8 400 kJ; seus valores diários podem ser maiores ou
menores, dependendo de suas necessidades energéticas.
** VD não estabelecido.
Na aula seguinte, os alunos podem ser separados em grupos de três ou quatro integrantes,
de forma que todos os membros de cada grupo
tenham trazido alimentos do mesmo tipo.
2. Quais são as porcentagens de carboidratos, proteínas e lipídios (gorduras totais)
presentes no alimento analisado por
você?
O aluno deve calcular a porcentagem dos macronutrientes
Questões para a sala de aula
a partir dos dados das embalagens. Em alguns rótulos, esses
valores já aparecem calculados.
1. Qual é o valor energético citado na embalagem que você trouxe? A qual massa de
alimento esse valor se refere? Qual é o valor energético de 100 g desse alimento?
Cálculo do valor energético:
3. Copie, na tabela a seguir, as informações
de alimentos pertencentes ao mesmo grupo
que você pesquisou, com base em diferentes rótulos de embalagens.
7BMPSDJUBEPOBFNCBMBHFNoNBTTBEFBMJNFOUP
YoHEFBMJNFOUP
O preenchimento da tabela dependerá dos alimentos pesquisados pelos alunos.
Alimentos com o mesmo componente predominante
Alimento
% do componente
predominante
Valor energético por 100 g
do alimento
Tabela 16.
49
4. Compare os valores nutricionais explicitados no rótulo do alimento que você trouxe
com os valores dos alimentos dos seus colegas que pesquisaram o mesmo grupo de
alimentos. São parecidos?
Quais são as diferenças nas composições dos
três grupos de alimentos estudados? Quais
são as semelhanças? Quais são os componentes predominantes em cada grupo?
Os alunos precisam perceber que os alimentos de um mes-
ferentes possuem sempre um componente em maior quan-
mo grupo apresentam determinado macronutriente em
tidade; por exemplo, o grupo dos alimentos de origem ani-
maior quantidade na sua composição; por exemplo, o grupo
mal tem as proteínas como componente predominante; no
da proteína terá a presença de proteína em maior quantida-
grupo das farinhas, esses componentes são os carboidratos;
de, embora possa apresentar certas quantidades de gorduras
e, no grupo dos óleos e das gorduras, os lipídios são predo-
e carboidratos.
minantes.
Depois de consultar os colegas que pesquisaram os outros dois grupos de alimentos,
os alunos podem responder a mais algumas
questões:
Os alunos terão de concluir que os alimentos de grupos di-
6. Complete a tabela a seguir com as informações obtidas.
Os alunos completarão a tabela com diferentes informações.
Dependendo do alimento, a porcentagem do componente
predominante pode variar, assim como o valor energético.
5. Compare as composições dos alimentos
pesquisados pelo seu grupo com as composições dos outros dois grupos de alimentos.
Espera-se, entretanto, que percebam alguma regularidade
nos valores energéticos, de acordo com o componente predominante (carboidrato, proteína ou lipídio).
Alimentos com componentes predominantes diferentes
Alimento rico em
% do componente predominante
Valor energético por 100 g
do alimento
Carboidratos
Proteínas
Lipídios
Tabela 17.
50
7. Em uma dieta para emagrecimento, que
tipos de nutriente devem ser evitados? Justifique.
de 9 kcal). Os alimentos ricos em carboidratos ou ricos em
Levando-se em conta somente a quantidade de calorias dos
aproximado de 4 kcal). Os alunos deverão concluir que todos
produtos pesquisados, deve-se evitar a ingestão excessiva de
os alimentos devem ser ingeridos em proporções adequadas
gorduras, pois alimentos mais ricos em gorduras são em geral
às necessidades diárias de cada indivíduo, considerando-se
mais calóricos (1 g de gordura tem valor calórico de cerca
massa corpórea, tipo de atividade, idade etc.
proteínas são menos energéticos do que os ricos em gorduras (1 g de carboidrato ou de proteína tem valor calórico
Química – 3a série – Volume 2
Você, professor, pode também propor aos
alunos a seguinte questão:
f Os diferentes tipos de alimentos têm diferentes funções na manutenção da vida.
Relacione o que você estudou no volume 1
de Biologia e busque em livros quais são as
principais funções no organismo de cada
grupo de alimentos pesquisados. Pode-se eliminar totalmente o consumo de algum dos
grupos de alimentos? Quais as recomendações para a ingestão de cada um deles?
A análise dos dados que foram utilizados
para preencher a segunda tabela permitirá
que os alunos percebam diferenças nas características dos alimentos e as relacionem com
sua classificação (o grupo cujo componente predominante são os carboidratos abrange
alimentos como cereais, pães, massas e açúcares; o grupo cujo componente predominante
são as proteínas abrange produtos de origem
animal; e o grupo cujo componente predominante são os lipídios abrange alimentos como
óleos e gorduras).
de servirem como fonte de energia, eles possuem outras funções, como proteção e isolamento (no caso das gorduras) ou constituição
e manutenção das estruturas celulares (no caso
das proteínas), conforme estudado no volume
2 de Biologia (3a série).
Observe os rótulos das embalagens
dos alimentos que você costuma
consumir quando faz um passeio
ou quando come fora de casa. Compare os
valores nutricionais com os valores calóricos. Você considera essa refeição (ou esse
lanche) adequada tanto em termos nutritivos como energéticos? Explique. O que você
poderia modificar nessa refeição para que
ela fosse nutritiva e não excessivamente
calórica?
Os alunos deverão buscar saber qual é a quantidade calórica aconselhada para seu peso e altura, dependendo das
atividades físicas desempenhadas. Devem compreender que
seu lanche faz parte do cardápio diário e avaliar se a quantidade calórica inferida nesse lanche é razoável. Nos rótulos
das embalagens geralmente há informações nutricionais e
os valores diários de referência de cada componente. Deverão também buscar conhecer as orientações para uma dieta
Além disso, perceberão que o valor energético dos alimentos ricos em gordura está em
torno de 9 kcal · g1 (37,6 kJ · g1) e que o
valor energético dos alimentos ricos em carboidratos ou em proteínas está em torno de
4 kcal · g1 (16,7 kJ · g1).
saudável e decidir se esse lanche contribui para essa dieta ou
OÍP²JNQPSUBOUFmDBSDMBSPRVFOÍPFYJTUFVNBSFDFJUBEF
dieta ideal, pois as pessoas são diferentes e suas necessidades
nutricionais também o são, e que há dietas que passam longe
de ser saudáveis.
O objetivo dessa atividade é conscientizar os alunos a respeito da alimentação saudável. Eles podem modificar suas dietas
É importante salientar que os diferentes
tipos de alimento têm diferentes funções na
manutenção da vida. Pode ser dito que, além
buscando consumir diferentes tipos de alimento, com diferentes valores nutricionais e quantidades calóricas adequadas
às suas necessidades específicas.
51
Atividade 2 – Estudo das estruturas
de lipídios, carboidratos e proteínas
Nesta atividade serão identificadas as funções orgânicas que podem ser encontradas
nos carboidratos, nos lipídios e nas proteínas
a partir da observação de suas estruturas.
O estudo pode ser iniciado com o grupo dos
carboidratos. Para tanto, sugere-se que os alunos
observem as estruturas da glicose e da frutose.
2. Identifique nas estruturas as funções orgânicas presentes. São as mesmas para as
duas substâncias? Justifique.
As duas estruturas possuem a função álcool; no entanto, uma
(a da glicose) possui a função aldeído e a outra (a da frutose)
possui a função cetona.
3. Comente a frase: “Cada substância pode
apresentar somente uma função orgânica”.
Observando-se a estrutura da glicose e da frutose percebe-se que cada uma delas possui duas funções orgânicas diferentes, o que mostra que uma substância pode apresentar
Questões para a sala de aula
mais de um grupo funcional em sua estrutura.
Observe a estrutura da glicose e a da frutose e responda às questões propostas.
O
H
C
H
HO
H
C
OH
C
O
HO
C
H
H
C OH
C H
H
C OH
H
C
OH
H
C OH
H
C
OH
H
C OH
H
C
OH
H
H
Glicose
(cadeia aberta)
Frutose
(cadeia aberta)
1. A que grupo de alimentos estudado pertencem a glicose e a frutose?
Grupo dos carboidratos.
52
4. Lembre-se do que foi estudado na 2a série
sobre interações intermoleculares. Você diria que esses compostos tendem a ser solúveis ou insolúveis em água? Justifique.
Esses compostos tendem a ser solúveis, pois apresentam grupos OH que podem formar ligações de hidrogênio com a
água, facilitando a solubilização.
Neste momento, pode ser introduzido o
conceito de polímero. Inicialmente, pode-se
perguntar aos alunos se já ouviram falar de
polímeros e se conhecem algum exemplo desse tipo de material.
5. “Polímero é um material de alta massa
molecular cuja estrutura consiste na repetição de unidades chamadas monômeros.”
Considerando essa definição e as estruturas a seguir, pode-se dizer que o amido
é um polímero? Justifique.
Química – 3a série – Volume 2
Questões para a sala de aula (continuação)
Amido
H
CH2 OH
OH
H H
OH
O
OH
6. Observe as estruturas a seguir e responda:
O
H OH
CH2 OH
H
H
OH
CH2 OH
OH
H
H
H
OH
C O CH2
H 3C
CH2
OH
H
H
OH
H H
OH
O
C O CH
H 3C
O
C O CH2
H 3C
OH
H OH
O
O
H OH
OH
Lipídio A:
trilaurato de glicerina ou
triundecanato de glicerina
H OH
Glicose
(cadeia fechada)
CH2 OH
H
H
O
H H
OH
OH
H
H 3C
H
H 3C
H
OH
H OH
H
H 3C
O
C O CH2
O
C O CH
O
C O CH2
Lipídio B:
α-cis-oleato β-trans-elaidiato
ν-estearato de glicerina
O amido é considerado um polímero, pois é formado pela
repetição de unidades de glicose.
O polietileno e o poliéster são
polímeros. Busque a estrutura desses compostos e reconheça os
monômeros que lhes dão origem.
Diversas informações podem ser obtidas nesta pesquisa. O
importante é que os alunos reconheçam que se trata de polímeros, ou seja, que há uma estrutura que se repete.
a
a) Qual é a função orgânica presente nesses lipídiosa?
Função éster.
b) Considerando o que foi estudado na 2a
série sobre interações intermoleculares,
os lipídios devem ser solúveis ou insolúveis em água? Justifique.
Esses lipídios são chamados de triacilgliceróis (ou triglicérides). Há também outros tipos de lipídios, como os glicerofosfolipídios
(ou fosfolipídios), os glicolipídios e os esteroides.
53
Os lipídios devem ser insolúveis, pois apresentam longas cadeias carbônicas − que são apolares − e, portanUPTFEJTTPMWFNQPVDPPVRVBTFOBEBFNÈHVBoRVF
é polar.
c) Observando as representações, você diria que o lipídio A é saturado ou insaturado? E o lipídio B? Justifique.
Se possível, faça o experimento da produção do sabão. Um procedimento é detalhado
no livro: SÃO PAULO (Estado). Secretaria da
Educação/Coordenadoria de Estudos e Normas
Pedagógicas. Subsídios para a implementação da
proposta curricular de Química para o 2o grau.
Coordenação Marcello de Moura Campos. São
Paulo: SE/CENP/Funbec, 1979.
O lipídio A é saturado, pois só possui ligações simples entre
carbonos; já o lipídio B é insaturado, pois possui ligações duplas entre carbonos.
A isomeria cis-trans pode ser relembrada
e relacionada à gordura trans, atualmente em
grande evidência.
a) Identifique as funções orgânicas presentes nos aminoácidos representados.
Amina e ácido carboxílico.
b) Com base na resposta anterior, procure
explicar o porquê do nome aminoácido.
Antes de prosseguir, pode-se dizer que as
proteínas são polímeros formados por centenas de aminoácidos.
7. Observe as estruturas a seguir e responda
às questões propostas.
peptídicas. Inicialmente, pode ser abordada a
formação de um peptídeo. Os alunos deverão
perceber que o grupo carboxila de um aminoácido interage com o grupo amino de outro
aminoácido, ocorrendo a eliminação de uma
molécula de água.
Os aminoácidos possuem esse nome porque neles sempre
estão presentes as funções amina e ácido carboxílico ligadas
a um mesmo carbono.
Para que os alunos construam o conhecimento de como os aminoácidos se ligam para
formar as proteínas, há de se discutir as ligações
54
Você pode apresentar a ligação peptídica
entre os aminoácidos alanina e lisina – antes de
generalizar a equação – e mostrar que o grupo carboxila da alanina pode interagir com o
grupo amino da lisina, formando uma ligação
peptídica com a eliminação de uma molécula
Química – 3a série – Volume 2
de água. Pode então apontar que é possível que
o grupo amino da alanina interaja com o grupo carboxila da lisina, também formando uma
ligação peptídica, e que o peptídeo formado
neste caso é diferente do anterior.
aminoácido que interage com o grupo amino de outro aminoácido, ocorrendo a eliminação de uma molécula de água.
As representações solicitadas são apresentadas a seguir.
8. Explique o que é uma ligação peptídica.
H
H 3N
+
C
C
CH3
+
O-
H 2O
H+
O
+
H 3N C
CH2
alanina
H 3N + C
O-
O H H
O
C
N
O-
H
O
C
–
ligação peptídica é a ligação de um grupo carboxila de um
Deve ser ressaltado que os peptídeos assim
formados apresentam em suas estruturas pelo
menos um grupo amino e um grupo ácido terminais, que podem, por sua vez, reagir com
outros aminoácidos e formar cadeias polipeptídicas contendo centenas ou mesmo milhares de aminoácidos, ou ainda, como ressaltam
os professores Marzzoco e Torresb, contendo
até milhares de resíduos de aminoácidos, visto
que, a cada ligação peptídica formada, uma
molécula de água é eliminada.
=
Os alunos explicarão com suas palavras. Precisam notar que
9. As ligações peptídicas ocorrem sempre
entre dois aminoácidos. Nesse tipo de ligação, o grupo amino ligado ao carbono
de um aminoácido reage com o grupo
carboxílico ligado ao carbono de outro
aminoácido liberando uma molécula de
água. Os aminoácidos alanina (Ala) e lisina (Lys) podem formar os compostos Ala-Lys e Lys-Ala, que diferem apenas quanto à ordem dos aminoácidos. Sabendo que
o grupo carboxílico do aminoácido escrito
em primeiro lugar liga-se ao grupo amino
do aminoácido escrito em segundo lugar,
escreva as equações que podem representar a formação dos compostos Ala-Lys e
Lys-Ala. As fórmulas da alanina e da lisina foram apresentadas na questão 7.
C C
CH2
CH3
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
+
ligação peptídica
N H3
+
N H3
lisina
H
+
H 3N
C
C
CH2
CH2
+
O-
H 2O
H
O
H 3N
+
C
O
C
CH3
O-
+
H 3N
H
O H H
C
C N C
CH2
O-
CH2
CH2
N H3
CH3
CH2
alanina
CH2
+
O
C
CH2
+
ligação peptídica
N H3
lisina
b
MARZZOCO, Anita; TORRES, Bayardo Baptista. Bioquímica básica. 3. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2007. p. 17.
55
Os alunos poderão então ser informados
de que as proteínas encontradas nos seres
vivos são formadas por uma ou mais cadeias
polipeptídicas que contêm diferentes combinações de 20 aminoácidos diferentes. Uma
molécula de proteína pode conter de 50 até
milhares de combinações distintas desses
20 aminoácidos. Esses 20 aminoácidos diferem entre si pela estrutura das cadeias late-
H
H
O
H
rais ligadas ao carbono , que é o carbono ao
qual se ligam o grupo amino e o grupo carboxila. Caso haja interesse, as estruturas dos 20
aminoácidos podem ser facilmente encontradas em livros didáticos de Biologia, em livros
de Bioquímica e em páginas da internet. As
funções e, consequentemente, a importância
das proteínas nos organismos vivos são estudadas em Biologia.
H 2O
O
H3 N+ C_ C O- + H N+ C_ C OR1
H
H
O
H3N + C_ C
R1
R2
H O
N
C _ C O-
H
R2
ligação peptídica
Seria também conveniente mostrar aos alunos que os grupos amino e carboxila ligados
ao carbono dos aminoácidos podem se apresentar protonados ou não, dependendo do
pH do meio. A síntese proteica ocorre em
COOH
+
NH3
C
R
ambientes com valores de pH por volta de
7,4. Os aminoácidos, nessas condições, apresentam-se como íons dipolares. Mais informações podem ser encontradas em livros de
Bioquímica.
-H+
+
H
+H
+
NH3
Desafio!
COO- -H+
C H
NH2
+
+H
R
COOC
H
R
aminoácidos que formam os peptídios, estes
Os polímeros formados no exercício 9 são
apresentam, em cada uma de suas extremida-
chamados dipeptídios, pois neles se encontram
des, um grupamento amino e um grupamento
dois aminoácidos ligados por ligação peptídica.
ácido livres. Proteínas são formadas por uma
Quando o número de aminoácidos de um pep-
ou mais cadeias polipeptídicas e desempenham
tídio é igual a três, dizemos que se trata de um
funções específicas no nosso organismo.
tripeptídio e assim por diante. Polipeptídios são
56
polímeros formados por vários aminoácidos.
Considere, como você estudou nas aulas de
Repare que, independentemente do número de
Biologia da 2a série (Situação de Aprendizagem
Química – 3a série – Volume 2
4 do volume 2), que as proteínas são sintetiza-
mas. A equação é apenas um esquema didático
das nos organismos vivos de acordo com um
para descrever a formação da ligação peptídica.”
código determinado pelos genes. Considere
também as equações que você escreveu na resposta à questão 9.
Agora, comente a frase dos professores
Anita Marzzoco e Bayardo Torres:
MARZZOCO, Anita; TORRES, Bayardo Baptista.
Bioquímica básica. 3. ed. Rio de Janeiro: Guanabara
Koogan, 2007. p. 17.
0TBMVOPTGBSÍPTFVTQSØQSJPTDPNFOUÈSJPT²JNQPSUBOUF
que percebam que a produção de proteína em um organismo vivo não acontece por reação direta entre aminoá-
“[...] Nos seres vivos, a união dos aminoáci-
cidos. Uma proteína só é produzida nos organismos vivos
dos por ligação peptídica não é feita por reação
por meio do processo de síntese proteica, que envolve
direta entre eles, mas através de um complexo
%/"3/"FSJCPTTPNPT²JNQPSUBOUFMFNCSBSRVFVNB
aparato de síntese proteica, que inclui ribosso-
proteína é uma estrutura muito mais complexa do que
mos, ácidos ribonucleicos, várias proteínas e enzi-
apenas ligações peptídicas entre aminoácidos.
Como atividade, você pode apresentar
algumas estruturas de diferentes compostos,
pertencentes a diferentes funções orgânicas,
e pedir aos alunos que as identifiquem e que
apontem os grupos funcionais característicos.
diferentes da alanina e da lisina. Escolha três
desses aminoácidos e escreva duas equações
químicas que representem possíveis interações entre eles que formem um peptídio. Não
se esqueça de colocar o nome dos aminoácidos que você escolheu.
Procure em livros de Biologia,
Bioquímica ou mesmo na internet a
estrutura de outros aminoácidos
Para responder a essa questão existem várias possibilidades,
tendo em vista a existência de 20 aminoácidos diferentes. Uma
das possibilidades está descrita a seguir, na forma não ionizada.
57
Para finalizar a Situação de Aprendizagem,
pode-se estimular os alunos a refletirem sobre
as pirâmides alimentares e as decisões relativas à nossa nutrição.
brio/noticias/ult263u4125.shtml>; acesso em:
18 nov. 2013.) O que precisamos conhecer
para tomar decisões relativas à nossa nutrição? Como tomar decisões sobre o consumo
de alimentos?
A professora Sonia Tucunduva
Philippi, do Departamento de Nutrição da Faculdade de Saúde
Pública da USP, é contra a pirâmide proposta
pela Universidade de Harvard, na qual as
gorduras estariam na base. O clínico-geral
Paulo Olzon Monteiro da Silva, chefe da clínica médica da Universidade Federal de São
Paulo (Unifesp), é a favor; e Marcio Mancini,
presidente da Sociedade Brasileira de
Endocrinologia e Metabologia, concorda em
termos com a posição dos especialistas de
Harvard. (Veja reportagem disponível em:
<http://www1.folha.uol.com.br/folha/equili
Esse tipo de discussão, quando baseada em informações,
permite aos alunos perceber que o conhecimento científico
é construído pelo ser humano, sofrendo, portanto, influências de sua cultura, do momento histórico em que vive, do
meio em que vive, do conhecimento disponível na época e
do que cada um acredita. Espera-se que este tipo de discussão permita aos alunos entender que o conhecimento científico não é sinônimo de conhecimento verdadeiro, absoluto
e imutável. Em face de situações-problema, cidadãos críticos
devem aplicar conhecimentos para julgar, fazer escolhas e
propor alternativas. Isso é feito em conjunto com outras pesTPBTFNTPDJFEBEF²OFDFTTÈSJPTBCFSPVWJSPVUSBTPQJOJÜFT
fundamentadas, por vezes, em conhecimentos conflitantes
com os nossos, mas que nem por isso têm menos valor.
Atividade optativa – Isomeria óptica
A compreensão desse tipo de isomeria nem sempre é fácil, pois exige certa habilidade de visualização espacial. Caso se decida por esse estudo, ele pode ser contextualizado a partir da informação
de que existem duas conformações do gliceraldeído e que, por algum motivo não muito bem esclarecido, somente uma delas, o D-gliceraldeído,
participa e intervém na composição e no meta1
bolismo das células de muitos seres vivos . Os
alunos podem ser informados de que as duas
conformações do gliceraldeído apresentam as
mesmas propriedades, como temperaturas de
H
O
H
C
H C
O
C
OH
CH2OH
HO
C
H
CH2OH
fusão e de ebulição, densidade, solubilidade etc.
Fica a pergunta: no que diferem?
1
58
D-gliceraldeído
L-gliceraldeído
Pode também ser lembrado o problema causado pelo medicamento talidomida. Esse fármaco foi comercializado nos anos
1960 com o objetivo de tratar náuseas, comuns no período inicial da gravidez. O medicamento era composto por uma
mistura dos dois isômeros ópticos em proporções iguais (mistura racêmica). O que não se sabia na época era que apenas um
dos isômeros (a conformação dextrógira) tinha as propriedades terapêuticas desejadas, e o outro (a conformação levógira)
era teratogênico, ou seja, causava má-formação em fetos. O uso da talidomida levou ao nascimento de milhares de crianças
com má-formação, principalmente em braços e pernas.
Tábuas formando
uma fenda
© André Salvatierra S. Santos
Química – 3a série – Volume 2
Pode-se mostrar que esses compostos são como
imagens um do outro em um espelho, não podendo
ser superpostas.
Para que entendam que os L isômeros desviam a
luz polarizada para a esquerda e que os D isômeros
a desviam para a direita, os alunos terão de entender o que é uma luz polarizada. Esse entendimento
pode ser concretizado por meio de uma demonstração usando duas ripas de madeira coladas de
maneira a formar uma fenda vertical não muito
larga (veja a figura ao lado) e um barbante ou cordinha com um diâmetro muito parecido com a largura
Barbante ou
cordinha
Figura 4.
da fenda. A cordinha deve ser colocada através da
fenda e balançada na mesma direção da abertura.
Os alunos poderão verificar que as ondas atraves-
sarão a fenda formada entre as ripas. A cordinha deve então ser balançada em outras direções,
para que se possa verificar que as ondas que não coincidem com a direção da fenda não passam
para o outro lado. Lembre-os de que a luz pode ser entendida como ondas e que fontes luminosas irradiam essas ondas em todas as direções; caso se deseje que as ondas se propaguem em uma
só direção, devem ser polarizadas. Figuras sobre polarímetros e representações de ondas luminosas incidindo sobre eles podem ser apresentadas; tais figuras são encontradas em muitos livros
de Física e de Química para o Ensino Médio.
Os alunos poderão entender que, ao se incidir uma luz polarizada no D-gliceraldeído, esse plano
é desviado para a direita. O L-gliceraldeído desvia o plano de luz polarizada para a esquerda.
Elaborado por Hebe Ribeiro da Cruz Peixoto, Isis Valença de Sousa Santos e
Maria Fernanda Penteado Lamas especialmente para o São Paulo faz escola.
Grade de avaliação da
Situação de Aprendizagem 4
É desejável que os alunos, realizando as
atividades propostas, consigam identificar
as funções orgânicas presentes nos compostos pertencentes aos grupos dos carboidratos,
das proteínas e das gorduras. As respostas das
questões propostas foram discutidas ao longo
do texto.
Neste momento do curso, podem-se retomar os assuntos já abordados, por meio dos
exercícios a seguir.
59
1. (Fuvest – 1991) Na vitamina K
(fórmula a seguir) reconhece-se o
grupo funcional:
O
CH3
O
a) ácido carboxílico.
b) aldeído.
maturação. Para isso, sintetizam substâncias voláteis que os atraem. Um exemplo
desse tipo de substâncias é o 3-penten-2-ol,
encontrado em algumas variedades de manga, morango, pêssego, maçã, alho, feno e até
mesmo em alguns tipos de queijo como, por
exemplo, o parmesão. Alguns dos seus isômeros atuam também como feromônios de
agregação de certos insetos. Sabendo que o
3-penten-2-ol apresenta isomeria cis-trans,
desenhe a fórmula estrutural da forma trans.
H
H 3C
C
C
OH
C
H
c) éter.
d) fenol.
CH
3
2. (Comvest/Vestibular Unicamp – 2005 –
adaptada) As plantas necessitam se comunicar com insetos e mesmo com animais
superiores na polinização, frutificação e
3. (Vunesp – 2005) As proteínas constituem a
maior parte dos componentes não aquosos
e apresentam uma variedade de funções nas
células. As ligações peptídicas possíveis entre os 20 aminoácidos são responsáveis pela
formação das proteínas. Esse tipo de ligação ocorre na reação química seguinte, que
representa a síntese de um dipeptídeo:
A estrutura que representa o aminoácido
valina é:
c) HOCH2(CH3)CHCH(NH2)COOH.
e) cetona.
60
H
a) (CH3)2CHCH2CH(NH2)COOH.
d) CH3CH(CH3)CHCH(NH2)COOH.
b) (CH3)2CHCH(NH2)COOH.
e) CH3CH(NH2)COOH.
Química – 3a série – Volume 2
4. (Enem – 2000) Para compreender o processo de exploração e o consumo dos recursos
petrolíferos, é fundamental conhecer a gênese e o processo de formação do petróleo
descritos no texto a seguir.
“O petróleo é um combustível fóssil, originado provavelmente de restos de vida
aquática acumulados no fundo dos oceanos primitivos e cobertos por sedimentos.
O tempo e a pressão do sedimento sobre
o material depositado no fundo do mar
transformaram esses restos em massas viscosas de coloração negra denominadas
jazidas de petróleo.”
as regiões, independentemente da sua
origem.
e) o petróleo é um recurso não renovável
em curto prazo, explorado em áreas
continentais de origem marinha ou em
áreas submarinas.
5. (Fuvest – 1980) Quantos compostos diferentes estão representados pelas seguintes
fórmulas estruturais?
Br
Br
Br
Br
Br
Br
Br
Br
Adaptado de: TUNDISI, Helena da Silva F. Usos de
Br
energia. São Paulo: Atual, 1991. p. 11.
Br
As informações do texto permitem afirmar
que:
Br
Br
Br
Br
Br
Br
a) o petróleo é um recurso energético renovável em curto prazo, em razão de sua
constante formação geológica.
b) a exploração de petróleo é realizada
apenas em áreas marinhas.
Br
Br
a) 6.
b) 5.
c) a extração e o aproveitamento do petróleo são atividades não poluentes dada
sua origem natural.
c) 4.
d) 3.
d) o petróleo é um recurso energético distribuído homogeneamente, em todas
e) 2.
61
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 5
DESEQUILÍBRIOS AMBIENTAIS CAUSADOS PELA INTRODUÇÃO
DE MATERIAIS NA ATMOSFERA
Nesta Situação de Aprendizagem serão
retomados e aprofundados conhecimentos
relativos aos impactos causados na atmosfera
por atividades humanas, já estudados em momentos anteriores. Consequências como a intensificação do efeito estufa, a chuva ácida e
a diminuição da espessura da camada de
ozônio serão relacionadas à introdução de
determinadas substâncias químicas na atmosfera. Algumas transformações químicas
envolvidas serão retomadas e outras serão
estudadas pela primeira vez. Destaca-se aqui
o papel ecológico do ar atmosférico como
distribuidor, para todos os recantos do planeta, dos componentes indispensáveis à vida:
o gás oxigênio, utilizado na respiração dos
seres vivos; o dióxido de carbono, utilizado
na fotossíntese; o nitrogênio, presente na
composição das proteínas; e a água, presente,
em seu ciclo natural, no ar atmosférico sob a
forma de vapor.
Com esse estudo, pretende-se subsidiar os estudantes com conhecimentos que os tornem aptos a ver, de uma nova óptica, a intervenção do
ser humano na natureza, em busca de seu bem-estar e de sua sobrevivência, levando em conta também os impactos ambientais decorrentes
dessa intervenção; mostrar a necessidade de mudança de estilo de vida e estimular a compreensão de que não se deve pensar somente no bem-estar e na sobrevivência da espécie humana,
mas também na sobrevivência do próprio planeta. Com isso, a intenção é alcançar certo grau
de conscientização que permita aos estudantes
avaliarem por si mesmos os diferentes problemas a ser enfrentados e a contribuição que cada
um pode e deve dar para as suas soluções.
Conteúdos e temas: ciclos biogeoquímicos; regiões da atmosfera e suas características; poluentes atmosféricos e tempo de residência – seus efeitos sobre o ambiente e sobre os seres vivos; transformações
químicas na atmosfera.
Competências e habilidades: buscar, selecionar e organizar informações em fontes diversas sobre problemas de poluição; aplicar conhecimentos sobre fontes de emissão de gases poluentes e problemas por eles
causados para promover ações solidárias.
Sugestão de estratégias de ensino: pesquisa de informações em periódicos, livros didáticos e paradidáticos; aulas expositivo-dialogadas.
Sugestão de recursos: livros didáticos e paradidáticos; materiais de outras séries.
Sugestão de avaliação: apresentação de tarefas; participação nas aulas.
62
Química – 3a série – Volume 2
Atividade 1 – Os ciclos da matéria e
a existência de vida no planeta
A figura a seguir ilustra o acoplamento dos
ciclos do carbono, do nitrogênio e da água.
Como se pode observar, não foram estabelecidas todas as relações, mas fez-se um recorte para que o ciclo do nitrogênio pudesse ser
mais bem compreendido.
Esta é uma atividade introdutória, cujo
objetivo é desenvolver ideias capazes de
oferecer aos alunos certo grau de conscientização que lhes permita compreender o importante papel do ar na troposfera (camada
da atmosfera mais próxima da superfície
terrestre) nos chamados ciclos biogeoquímicos – ciclos simultaneamente biológicos,
geológicos e químicos –, os quais formam
os pilares básicos da vida e da sobrevivência
do ser humano.
N2(g)
CO2(g)
CO2(g)
bactérias
bactérias
denitri¿cantes
GHVQLWUL¿FDQWHV
H 2O
transpiração
respiração
fotossíntese
bactérias
¿[adoras
H 2O
queimadas
© Claudio Ripinskas/R2 Criações
Com a intenção de criar condições para que
os alunos assumam o centro da atividade educativa, como agentes de seu aprendizado, pode-se
iniciar a discussão do que a figura representa,
propondo-lhes que a analisem e procurem correlacionar as informações ali fornecidas, respondendo às questões formuladas para esse fim.
transpiração
evaporação
calcário
respiração
uréia
ureia
organismos em
decomposição
fotossíntese
amônia
nitratos
amônia
nitritos
decompositores
petróleo
Figura 5. Acoplamento dos ciclos do carbono, do nitrogênio e da água.
63
A classe pode ser dividida em grupos e
cada um deles responderá a uma ou duas das
questões propostas, em um limite de tempo
estabelecido. Após esse tempo, você poderá
iniciar uma discussão, solicitando a cada grupo que apresente suas respostas e esclarecendo o que for necessário. A análise da figura e
a discussão das questões visam permitir que
os alunos organizem suas ideias a respeito de
alguns ciclos biogeoquímicos e que percebam
que eles se inter-relacionam, o que possibilitará melhor compreensão das consequências
da emissão de gases para o equilíbrio entre os
ciclos.
t TÍP SFNPWJEPT EB BUNPTGFSB P WBQPSEÈHVB QPS DPOdensação e precipitação na forma de chuva; o nitrogênio,
por fixação com o auxílio de bactérias fixadoras na forma de
nitratos, nitritos e amônia; e o CO2, pela fotossíntese e pela
formação e dissolução de rochas e sedimentos;
t TÍP JOUSPEV[JEPT OB BUNPTGFSB P $02, resultante da combustão de combustíveis fósseis, de emanações vulcânicas e
da respiração de animais e plantas; o N2, pela desnitrificação
da matéria orgânica; e o vapor-d’água, pela transpiração que
ocorre nas folhas dos vegetais e pela evaporação da água dos
diferentes corpos de água do planeta, formando nuvens.
Assim, a partir da análise feita, foi possível observar que os gases CO2, N2 e O2 e o vapor de H2O, formados pelos mesmos
átomos que constituem a matéria viva (C, H, N e O), são continuamente reciclados.
Questões para a sala de aula
1. A vida, pode-se dizer, está continuamente
sendo recriada a partir dos mesmos átomos – carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O) e nitrogênio (N) –, presentes nos
principais constituintes da matéria viva:
água, carboidratos, gorduras, proteínas e
ácidos nucleicos. Assim, esses átomos fazem parte de um ciclo permanente. Analise a Figura Acoplamento dos ciclos do
carbono, do nitrogênio e da água e identifique, observando o sentido das setas, os
materiais que são removidos da atmosfera
e os que são a ela reconduzidos. Identifique também as suas fontes e os processos
envolvidos. Nessas trocas, o que foi possível observar? Que espécies químicas constituem esses materiais?
A análise da ilustração mostra que:
64
2. Os processos mostrados na ilustração a
seguir podem ser inseridos na figura que
apresenta o acoplamento dos ciclos do
carbono, do nitrogênio e da água. Preencha adequadamente os retângulos em
branco, identificando os processos envolvidos. O que mostra essa ilustração? A
partir dela, descreva um dos processos de
transporte do dióxido de carbono (CO2) e
explique como ele é absorvido e reconduzido à atmosfera.
O ciclo esboçado a seguir refere-se a algumas das rotas do
CO2 na atmosfera. O dióxido de carbono presente na atmosfera é removido dela por meio da fotossíntese, que envolve
a sua interação com o vapor-d’água atmosférico e com a
energia solar absorvida pela clorofila, transformando-se em
carboidratos, como a glicose. No decorrer da respiração de
animais e plantas, a glicose é transformada, liberando energia
e CO2, que é reconduzido à atmosfera.
Dióxido de carbono na atmosfera
Respiração
animal
Chuva ácida e
fotossíntese
Respiração
vegetal
Chuva ácida
Combustão da
madeira
Formação de materiais
usados como combustíveis: madeira, carvão,
petróleo, gás natural
Decomposição
de matéria
orgânica
© Claudio Ripinskas/R2 Criações
Química – 3a série – Volume 2
Hidrosfera
Morte
Figura 6.
3. Quais processos naturais podem estar associados à produção de dióxido de carbono e podem contribuir para alterar a
concentração desse gás na atmosfera?
Que atividades humanas podem estar
associadas à emissão de CO2 e também
contribuir para alterar a composição da
atmosfera? Como? Utilize uma equação
química capaz de representar o processo
de produção desse gás.
Além das queimadas, outros processos naturais tendem a aumentar a concentração de CO2 na atmosfera, como as erupções
vulcânicas, que lançam na atmosfera gases tóxicos e partículas de
DJO[BTRVFQPEFNTFSUSBOTQPSUBEBTQFMPWFOUP2VBOUPËTBUJWJdades humanas associadas à emissão de CO2, os alunos podem
DJUBSBTDPNCVTUÜFToBRVFJNBEFDPNCVTUÓWFJTGØTTFJTVUJMJ[Bdos em motores automotivos e no aquecimento em indústrias e
4. Analisando a figura da questão 2, discuta
o que pode acontecer se forem destruídas
grandes áreas florestais. Como isso pode
afetar a composição da atmosfera?
A eliminação de árvores reduz a fotossíntese: menos CO2 será
removido da troposfera e, como consequência, sua concentração na atmosfera tende a aumentar.
5. Descargas elétricas na atmosfera fornecem a energia necessária para a ocorrência
de transformações químicas que resultam
na fixação do nitrogênio na forma de nitratos. Localize, na Figura Acoplamento
dos ciclos do carbono, do nitrogênio e da
água, esse trajeto do nitrogênio e represente, por equações químicas, as transformações envolvidas nesse processo.
em termoelétricas. Um exemplo é a queima da gasolina:
De acordo com a ilustração, bactérias fixadoras e descar-
2 C8H18(g) 25 O2(g) A 16 CO2(g) 18 H2O(g) energia.
gas elétricas fixam o nitrogênio atmosférico, formando
65
compostos nitrogenados. Após sua formação, esses compostos podem ser arrastados por correntes de ar, dissolver-se na água presente na atmosfera e atingir solos e águas
sob a forma de chuva ácida.
N2(g) O2(g) A 2 NO(g)
2 NO(g) O2(g) A 2 NO2(g)
2 NO2(g) H2O(l) A HNO2(aq) HNO3(aq)
6. O esquema a seguir representa uma das rotas
do elemento enxofre (S) na atmosfera. Descreva o trajeto do elemento enxofre, presente no composto sulfeto de hidrogênio (H2S),
quando ele é introduzido na atmosfera, sofre
transformações e é reconduzido ao solo. Utilize equações químicas quando necessário.
Atmosfera
H2S
H2S da
indústria
SO2
SO2 da
indústria
SO3
H2SO4
(NH4)2SO4
SO2
nas folhas
SO2
vulcânico
Decomposição de
matéria orgânica
SO2 na água
da chuva
H2SO4 na água
da chuva
(NH4)2SO4 na
água da chuva
Superfície terrestre
Figura 7.
Nota: O (NH4)2SO4 forma-se pela interação entre H2SO4 e NH3 presentes na atmosfera. As fontes de NH3 atmosférico são a
decomposição enzimática da ureia (urina, excrementos), a queima de biomassa e as perdas durante a aplicação e a produção de
fertilizantes.
Numa primeira etapa, o H2S proveniente da decomposição da ma-
SO3(g) + H2O(g) A H2SO4(aq)
(3)
téria orgânica ou de alguma indústria sofre transformação com a
H2SO4(aq)
(4)
+
2 NH3(g)
A
(NH4)2SO4(aq)
formação de SO2(g), que reage com o oxigênio, formando SO3(g).
2 H2S(g) 3 O2(g) A 2 SO2(g) 2 H2O(g)
(1)
2 SO2(g) O2(g) A 2 SO3(g)
(2)
O SO3, sendo muito solúvel em água, ao se dissolver, interage com o vapor-d’água, formando H2SO4 (equação 3),
que, por sua vez, interagindo com a amônia, proveniente da
decomposição da ureia (de urina e excrementos animais),
da queima de biomassa e de perdas durante a produção de
fertilizantes, forma o sulfato de amônio (equação 4), que é
reconduzido ao solo pela água da chuva.
66
É bem provável que os alunos tenham dificuldades em responder às questões. O que se
pretende é que eles percebam que a atmosfera,
em razão da concentração de gás oxigênio, é
um ambiente propício à ocorrência de transformações de oxidação, em que os gases nitrogênio, oxigênio e dióxido de carbono são produzidos e reconduzidos para lá. Ou seja, há uma
troca contínua das moléculas desses gases entre
Química – 3a série – Volume 2
a atmosfera, o solo, os oceanos e os organismos
vivos, porém essa troca ocorre de tal maneira
que as respectivas quantidades desses gases no
ar permanecem praticamente constantes.
Desafio!
Representando a transformação do H2S em SO2 pela sua
O gás natural pode conter pequena quanti-
equação, temos:
dade de gás sulfeto de hidrogênio (gás sulfídrico,
2 H2S(g) 3 O2(g) A 2 H2O(g) 2 SO2(g)
H2S). Este deve ser retirado antes de o gás ser dis-
1% de 48 000 m3 = 480 m3 de H2S ou 480 000 L de H2S.
tribuído, pois, além de acelerar a corrosão dos
Considerando que, a 25 oC e 1 atm, 1 mol de qualquer gás
tubos de distribuição, também produz dióxido
ocupa o volume de 24 L, tem-se: 480 000/24 = 20 000 mol
de enxofre (SO2) ao ser queimado. Considere
de H2S.
3
48 000 m de gás natural contendo 1% (em
Pela leitura da equação, 1 mol de H2S produz 1 mol de SO2.
volume) de H2S. Que volume de SO2 será liberado
Assim, será lançada na atmosfera uma quantidade de SO2
para a atmosfera na combustão total desse gás?
igual a 20 000 mol de SO2. Como o volume molar é o mes-
Escreva a equação química da queima do gás sul-
mo para todos os gases, nas mesmas condições de tempera-
fídrico. Leve em conta que, nas condições dessa
tura e pressão, 20 000 mol correspondem a 480 000 L de SO2
queima, 1 mol de gás ocupa 24 L.
ou 480 m3 desse gás.
Grade de avaliação da atividade 1
Nesta atividade é importante que o aluno
compreenda a troposfera como a camada atmosférica mais próxima da Terra, onde ocorrem os ciclos biogeoquímicos (do carbono,
do nitrogênio e da água), e que reconheça
os principais constituintes da matéria viva,
como a água, os carboidratos, as gorduras,
as proteínas e os ácidos nucleicos.
O ciclo esboçado na questão 2 corresponde
a algumas das rotas do CO2 na atmosfera. Os
alunos podem identificar na figura o processo
de respiração animal e vegetal, a combustão
da madeira e a decomposição da matéria orgânica, bem como associá-los aos ciclos biogeoquímicos. Para que a troca de moléculas na atmosfera seja bem compreendida, ao discutir a
questão, podem-se tomar a fotossíntese e a respiração como exemplos. Algumas informações
sobre esses processos encontram-se a seguir.
Fotossíntese e respiração
A fotossíntese é um processo celular realizado por algas, por plantas e por certas bactérias, o qual
consiste na obtenção de açúcares a partir de CO2 e H2O, usando a energia solar absorvida pela clorofila.
A equação da fotossíntese pode ser assim representada:
67
6 CO2(g) + 6 H2O(l)
luz solar
C6H12O6(aq) + 6 O2(g)
6H = +2 820 kJ mol1
Na fotossíntese ocorre uma transformação de oxidorredução, em que o carbono é reduzido e o oxigênio é oxidado a dióxido de carbono. Ela pode ser descrita pelas etapas:
Oxidação da água: 2 H2O(l) A O2(g) + 4 H+(aq) + 4 e
Redução do dióxido de carbono que não necessita de luz solar:
CO2(g) + 4 H+(aq) + 4 e A [CH2O](aq) + H2O(l)
Observação: [CH2O] representa a unidade básica do açúcar (exemplo: glicose = [CH2O]6).
A respiração dos animais e das plantas envolve a oxidação do açúcar, formando CO2 e H2O e liberando energia.
[CH2O]n(aq) + O2(g) A n CO2(g) + n H2O(l)
6H = 2 820 kJ mol1
Concluindo: o carbono é removido da troposfera, fazendo parte do CO2, e é transformado em açúcar
(por exemplo, a glicose: C6H12O6) no decorrer da fotossíntese. A glicose interage com o oxigênio na respiração, formando CO2 e H2O. O dióxido de carbono é reconduzido à atmosfera. Com a fotossíntese, portanto,
sua concentração tende a decrescer e, com a respiração, a aumentar. Esses processos, inversos em termos de
reagentes e de produtos, são biologicamente complementares: enquanto a fotossíntese consome CO2 e energia
e produz O2, a respiração consome O2 e produz CO2 e energia. Assim, por meio dessa discussão, podem-se
relacionar conhecimentos estudados em Biologia com conhecimentos químicos, ou seja, pode-se promover a
integração dos saberes disciplinares relativos ao entendimento e à preservação da vida no planeta.
Na questão 3, você pode, como exemplo, referir-se à erupção do vulcão Chaitén, na região
dos rios ao sul do Chile, ocorrida em maio de
2008. Naquele episódio, além de gases tóxicos,
foram lançadas para a atmosfera partículas de
cinzas. Houve contaminação da água potável,
algumas escolas foram fechadas e muitos casos
de irritação dos olhos e de problemas respirató-
68
rios foram relatados. Transportadas pelo vento,
as partículas de cinzas alcançaram a Argentina.
Atividade 2 – Atmosfera terrestre:
composição e regiões
Esta atividade tem por objetivo recuperar
conhecimentos que os alunos já possuem so-
Química – 3a série – Volume 2
bre a composição do ar atmosférico e ampliá-los, para que possam refletir sobre os impactos ambientais causados por ações humanas.
Os alunos devem relembrar a composição
atmosférica, já apresentada no volume 1 desta
série, e você pode acrescentar outros dados.
Questões para a sala de aula
1. Complete a tabela a seguir.
Se considerar necessário, recorra ao volume 1 desta série e pesquise qual é a composição do ar atmosférico.
Composição do ar atmosférico isento de vapor-d’água (seco)
Substâncias
Fórmulas
% em volume
Nitrogênio
N2
78,1
Oxigênio
O2
20,9
Argônio
Ar
9,34 101
Dióxido de
carbono
CO2
Neônio
Fórmulas
% em volume
Óxido de
dinitrogênio
N 2O
2,00 105
Hidrogênio
H2
5,00 105
Xenônio
Xe
8,00 106
3,14 102
Ozônio
O3
7,00 106
Ne
1,80 103
Amônia
NH3
–
Hélio
He
5,20 104
Dióxido de
enxofre
SO2
–
Metano
CH4
1,50 104
Monóxido de
carbono
CO
–
Kr
1,00 104
Criptônio
Substâncias
Tabela 18.
2. Elabore um texto sobre a composição atmosférica, resumindo as ideias discutidas
em aula.
animais em condições anaeróbias (ausência de oxigê-
O aluno deverá elaborar um texto próprio. Examinando
pestades. Alguns poderão saber que a porcentagem de
a tabela, pode, por exemplo, reconhecer que 99% do ar
vapor-d’água foi omitida da tabela porque ela depende
corresponde aos gases N2 e O2 (componentes em maiores
da temperatura e da taxa de evaporação. Na atmosfera
quantidades). O restante (1%) corresponde a outros gases,
existem materiais sólidos chamados particulados, de ori-
chamados componentes-traço. Pode mencionar que as
gem antropogênica ou de origens naturais, constituídos
espécies H2S, SO2 e CO provêm de atividades vulcânicas;
por partículas sólidas em suspensão, como partículas
que CH4, H2S e NH3 provêm da putrefação de plantas e
do solo levantadas pelo vento, carbono resultante das
nio); e que os óxidos de nitrogênio (NO, NO2 e N2O) são
produzidos por descargas elétricas no decorrer das tem-
69
combustões incompletas e metais pesados, como Fe, Mn e
Pb, provenientes de indústrias metalúrgicas, entre outras.
brasileira utilizam unidades como ppm, ppb
ou μg m3.
Podem ser apresentadas outras ideias relevantes sobre a
composição da atmosfera.
© Claudio Ripinskas/R2 Criações
Se achar conveniente, trabalhe a conversão de unidades, levando em consideração
que a Iupac recomenda a unidade mol L1
e que os meios de comunicação e a legislação
1. Observe a ilustração das regiões
que compõem a atmosfera. Quais
são as características das diferentes
regiões atmosféricas em relação à densidade, a temperaturas médias e a espécies químicas que apresentam?
Figura 8. Regiões da atmosfera.
Fonte: GEPEQ (Grupo de Pesquisa em Educação Química). Interações e transformações: Química para o Ensino Médio, v. III. Guia do
professor. Química e sobrevivência: atmosfera, fonte de materiais. São Paulo: Edusp, 2001.
70
Os alunos escreverão textos próprios, resultantes de suas
t%JTTPDJBÎÍP EF QBSUÓDVMBT 02 em átomos isolados sob a
pesquisas. O importante é que descrevam as característi-
BÎÍPEFSBEJBÎÜFTVMUSBWJPMFUB67
02(g)
cas das diferentes regiões da atmosfera (extensão, tem-
t*OUFSBÎÍPFOUSFPPYJHÐOJPBUÙNJDPFNPMÏDVMBTEF02, re-
peratura, pressão, densidade e outras) e observem que na
sultando em O3: O(g) + O2(g) A O3(g)
estratosfera se forma a camada de ozônio, que absorve a
t%FDPNQPTJÎÍPEPP[ÙOJPTPCBBÎÍPEFSBEJBÎÜFTVMUSB-
SBEJBÎÍPVMUSBWJPMFUB67
QSPUFHFOEPPTTFSFTWJWPTEPT
violeta, reconstituindo o O2: 2 O3(g)
efeitos dessa radiação. Descrição sobre a formação da
"TUSBOTGPSNBÎÜFToGPSNBÎÍPFEFDPNQPTJÎÍPEPP[ÙOJP
camada de ozônio:
oDPOTUJUVFNVNTJTUFNBFNFRVJMÓCSJPEJOÉNJDPFNRVF
hi
UV
2 O(g)
3 O2(g)
Química – 3a série – Volume 2
O2 e O3 coexistem em contínua interação e de maneira
Grade de avaliação da atividade 2
tal que suas concentrações se mantêm constantes na estratosfera.
Mais informações sobre as diferentes camadas podem
ser encontradas em livros didáticos e paradidáticos,
como: TOLENTINO, Mario; ROCHA-FILHO, Romeu C.;
4*-7" 3PCFSUP 3 EB A atmosfera terrestre. São Paulo:
Moderna, 2004.
2. De acordo com a orientação de seu professor, faça uma das seguintes pesquisas:
a) Na atmosfera existe também o chamado material particulado, isto é, partículas sólidas em suspensão que podem
acarretar contaminação ou poluição.
Pesquise o que são essas partículas e
quais são suas possíveis fontes.
Os alunos devem mencionar que materiais particulados são
materiais sólidos ou líquidos, de origem antropogênica ou
natural, em suspensão no ar. Podem citar várias fontes, entre
elas, as emanações vulcânicas; o vento que levanta partículas do solo ou transporta gotículas de água (spray marinho);
combustões incompletas em que ocorre a formação de partículas de carbono; e as indústrias metalúrgicas, que lançam
metais pesados, como Fe, Mn e Pb.
b) Pesquise em que região da atmosfera
ocorrem fenômenos meteorológicos,
como nuvens, ventos, chuvas, relâmpagos, tempestades, neblina, furacões etc.
Fenômenos meteorológicos, como nuvens, ventos, chuvas,
relâmpagos, tempestades, neblina, furacões etc., ocorrem
na troposfera, a região onde vivemos, mais próxima do solo,
com cerca de 18 km e que corresponde a aproximadamente
75% da massa atmosférica total.
A aula expositivo-dialogada introduz e retoma dados importantes sobre a atmosfera.
Podem-se avaliar competências relacionadas à
compreensão e à comunicação de ideias. Nesta atividade será importante o aluno compreender as características das diferentes regiões
da atmosfera, os materiais particulados encontrados em suspensão e também a ocorrência de fenômenos meteorológicos.
Atividade 3 – Poluentes atmosféricos:
tempo de permanência, solubilidade e
interações na atmosfera
Alguns problemas da poluição atmosférica já foram tratados anteriormente. Nesta
atividade, outros aspectos serão abordados
com a intenção de contribuir para a ampliação e o aprofundamento dos conhecimentos
dos alunos, visando subsidiar suas decisões
sobre os problemas ambientais. Você pode
iniciar questionando: Quais são os poluentes
atmosféricos que vocês conhecem? Por que são
chamados poluentes?
O objetivo das perguntas é conhecer as
ideias que eles têm sobre um problema frequentemente abordado pelos meios de comunicação: a agressão ao meio ambiente causada pelo lançamento de poluentes. As questões
apresentadas dão abertura para contextualizar o tema desta atividade e iniciar o estudo
de alguns problemas que afetam os seres humanos, os materiais, a vegetação, a economia;
enfim, a vida no planeta.
71
Embora a composição média da atmosfera tenha se mantido constante desde os
primórdios da humanidade, ela vem sofrendo alterações significativas em decorrência
de atividades humanas (atividades antropogênicas), como o lançamento de materiais gasosos e particulados em quantidades
consideráveis – monóxido de carbono (CO),
dióxido de carbono (CO2), óxidos de nitrogênio (NOx), óxidos de enxofre (SO2 e SO3),
ozônio (O3) e componentes voláteis orgâAno
Local
nicos (hidrocarbonetos, HC) –, impondo
ameaças à saúde humana e degradando o
meio ambiente.
Você pode discutir quais são, de maneira
geral, as fontes de emissão desses materiais,
lembrando as atividades produtivas, a queima de combustíveis etc. Se julgar conveniente,
pode apresentar alguns exemplos de episódios
agudos provocados pela contaminação do ar,
como os citados a seguir.
Histórico
1930
Bélgica –
Em uma região com numerosas indústrias, a alta concentração
Vale do
de poluentes provocou congestão de vias respiratórias,
Rio Meuse especialmente em crianças e pessoas idosas.
60
1948
Estados
Unidos –
Donnora
Em uma região com muitas indústrias metalúrgicas, a alta
concentração de poluentes provocou congestão de vias
respiratórias.
17
1950
México –
Poza Rica
A concentração de compostos de enxofre na região provocou
a internação de 320 pessoas acometidas por problemas
respiratórios e nervosos.
32
1952
Brasil –
Bauru
Doenças respiratórias agudas em 150 pessoas causadas por
alergia ao pó da semente de mamona, usada na fabricação de
óleo.
9
1957
Inglaterra
Smog (mistura de fumaça com neblina)
1000
1960
Inglaterra
Smog
800
1962
Inglaterra
Smog
700
Tabela 19.
Fonte: DERISIO, J. C. Introdução ao controle de poluição ambiental. 4. ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2012. p. 115.
72
No de
mortes
Química – 3a série – Volume 2
Você pode comentar que os diversos materiais
diretamente lançados na atmosfera (chamados
de poluentes primários) podem ser transportados a diferentes regiões, com velocidades que variam de acordo com a topografia, com os ventos,
com a temperatura e com a pressão; esses fatores
tempo de residência na atmosfera =
influem no chamado tempo de residência.
Questões para a sala de aula
1. O tempo de residência pode ser estimado
pela equação:
concentração de determinada espécie química
velocidade com que a espécie é removida
Defina tempo de residência.
O tempo de residência pode ser entendido como o tempo
médio em que uma espécie permanece na atmosfera até ser
SFNPWJEB²FYQSFTTPQFMBSFMBÎÍPFOUSFBDPODFOUSBÎÍPEF
determinada espécie química na atmosfera e a velocidade
com que é removida.
É importante conhecer o tempo de residên-
cia de um poluente porque esse tempo permite
conhecer seu raio de ação, tomando-se por base
o local onde ocorreu sua emissão. Deve ser considerado que o tempo de residência é um valor
médio de referência que pode mudar de acordo
com as condições ambientais. Em seguida, você
pode mostrar à turma o resumo de uma notícia
veiculada na mídia, apresentado a seguir.
Imagens de satélite mostram que o monóxi-
mosas pela pureza de seus ares, não estão livres
do de carbono expelido na cidade de São Paulo
de poluentes atmosféricos. Em São Francisco
pode, dependendo da direção dos ventos, avan-
Xavier, povoado turístico na Serra da Man-
çar rumo ao interior por cerca de 600 km ou
tiqueira, foram realizados testes com plantas
ir para o litoral. Dessa maneira, poluentes pro-
usadas para monitorar a poluição do ar e foram
duzidos na região metropolitana de São Paulo
verificadas alterações similares às observadas
afetam regiões distantes, mesmo áreas rurais, o
somente em centros urbanos. Os pesquisadores
que pode explicar parte da nota ruim dada pela
sugerem que uma das possíveis causas para essa
Cetesb ao ar de cidades do interior, pois, além
alteração é o transporte de poluição produzida
dos poluentes que produzem, elas recebem a
pelos dois maiores centros urbanos do país: as re-
poluição da capital.
giões metropolitanas de São Paulo e do Rio de
Janeiro.
Segundo dados de pesquisas realizadas pelo
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, mesmo pequenas comunidades da Mantiqueira, fa-
Texto adaptado de: CREDENDIO, José Ernesto;
BALAZINA, Afra. Poluição de SP “viaja” mais de
600 km. Folha de S.Paulo, 2 mar. 2009.
73
2. Utilizando o conceito de tempo de residência, seus conhecimentos sobre solubilidade
de gases e as informações das tabelas a seguir, procure explicar os diferentes tempos
de residência de alguns desses poluentes.
que o vento conseguir transportá-los durante esse período. O
O exame das tabelas mostra uma regularidade: os poluentes mais
em água (3,5 cm3 100 cmo de água), é mais solúvel do que o
solúveis em água são os que apresentam menor tempo de resi-
CO2. Em vista disso, seu tempo de residência é menor (1 a 4 me-
dência na atmosfera e, portanto, menor raio de ação. Assim, por
ses) e, portanto, seu raio de ação também será menor do que o
exemplo, os óxidos de nitrogênio, cujo tempo de residência é de
do CO2. Os clorofluorcarbonos são praticamente insolúveis em
4 dias, quando emitidos, podem atuar somente nas regiões em
água e pouco reativos, com tempo de residência muito alto.
CO2, cujo tempo de residência é de aproximadamente 4 anos,
poderá, em função desse longo tempo, espalhar-se por toda a
atmosfera do planeta, seja qual for o local onde ocorreu a sua
emissão. Por outro lado, o CO, embora também pouco solúvel
Alguns poluentes, possíveis fontes e tempos de residência na atmosfera
Material
Fonte antropogênica
Tempo de
residência
Dióxido de carbono
(CO2)
Queima de combustíveis
Degradação de matéria
orgânica, respiração
4 anos
Monóxido de carbono
(CO)
Veículos motorizados,
combustões incompletas
Incêndios florestais
1 a 4 meses
Hidrocarbonetos
Veículos motorizados,
evaporação de solventes,
indústrias, combustão
Processos biológicos
3 a 16 anos
Dióxido de enxofre (SO2)
Queima de combustível fóssil,
centrais termoelétricas, fábricas
de ácido sulfúrico
Erupções vulcânicas
3 a 7 dias
Metano (CH4)
Agricultura, indústria e
mineração
Decomposição
bacteriana, jazidas de
hulha, gás natural e
petróleo
8 a 10 anos
Sulfeto de hidrogênio
(H2S)
Indústria química
Erupções vulcânicas,
processos biológicos
2 dias
Óxidos de nitrogênio
Combustão, processos
industriais, incêndios florestais
etc.
Processos biológicos,
decomposição de
compostos nitrogenados
4 dias
CFC-11 e CFC-12
(clorofluorcarbonetos)
Aerossóis, refrigeradores,
solventes
Tabela 20.
Elaborado especialmente para o São Paulo faz escola.
74
Fonte natural
CFC-11,
65 anos;
CFC-12,
130 anos
Química – 3a série – Volume 2
Solubilidade de gases em cm3 100 cm3 de água em determinada temperatura
Poluentes
Temperatura
Solubilidade
NH3 (amônia)
15 ºC
727
CO2 (dióxido de carbono)
25 ºC
0,003
CO (monóxido de carbono)
25 ºC
3,5
SO2 (dióxido de enxofre)
0 ºC
47
SO3 (trióxido de enxofre)
–
Muito solúvel, forma H2SO4
NO (monóxido de nitrogênio)
0 ºC
7,34
N2O3 (trióxido de dinitrogênio)
–
Muito solúvel, forma HNO3
CH4 (gás metano)
17 ºC
3,5
H2S (sulfeto de hidrogênio)
0 ºC
437
CFC-11 (triclorofluormetano)
–
Insolúvel
CFC-12
(diclorodifluormetano)
–
Insolúvel
Tabela 21.
Elaborado especialmente para o São Paulo faz escola.
Você pode pedir aos alunos que tentem explicar o tempo de residência de alguns poluentes. Como já sabem que os óxidos de nitrogênio
e enxofre, por exemplo, sofrem transformações
(formando a chuva ácida), eles podem atribuir
o baixo tempo de residência a essas interações.
Assim, você pode sintetizar, informando-os
de que esse tempo de residência depende das
interações e transformações químicas que os
materiais podem sofrer durante o seu transporte e da sua absorção por sorvedouros, isto
é, processos de consumo desses materiais, como
a chuva que dissolve os gases solúveis, o vento
que arrasta os poluentes em direção ao solo ou,
ainda, um sorvedouro em que o material sofre
transformação química, ocorrendo a formação
de outras espécies (poluente secundário) etc.
3. De acordo com o que foi discutido em aula
e com outras informações que você possui,
descreva o que poderá acontecer com os
materiais lançados na atmosfera.
Os materiais podem:
tEJTTPMWFSFNTFOBTÈHVBTEBTDIVWBTDPNPPTØYJEPTEFFOYPfre e de nitrogênio, ou simplesmente ser arrastados por elas, retornando à superfície terrestre, como os materiais particulados;
tQBSUJDJQBSEFJOUFSBÎÜFTOBBUNPTGFSBRVFMFWBNËGPSNBção de poluentes secundários, como o ozônio;
tQFSNBOFDFSOBUSPQPTGFSBTFNQBSUJDJQBSEFJOUFSBÎÜFTPV
subir à estratosfera.
4. Analise a figura que representa alguns
danos causados pela precipitação ácida.
Quais danos correspondem às letras A, B,
C, D, E e F?
75
© Claudio Ripinskas/R2 Criações
A
B
E
D
A
C
F
Figura 9.
"oFNJTTÍPEFHBTFT402, NO2, CO e CO2) provenientes da
envolvem a participação de radicais livres − agrupamentos
queima de combustíveis na indústria e no transporte.
EFÈUPNPTDPNFMÏUSPOTMJWSFTOÍPDPNQBSUJMIBEPT
oPRVF
#oSFUPSOPEPTQPMVFOUFTËTVQFSGÓDJFUFSSFTUSFFNGPSNBEF
torna essas espécies químicas altamente reativas.
ácidos dissolvidos na água de chuva.
O texto “Ozônio na troposfera”, apresentado adiante, oferece
$F%oBDJEJmDBÎÍPEFÈHVBTEFMBHPTFSFTFSWBUØSJPTQP-
informações mais detalhadas sobre o assunto.
dendo causar a morte de seres aquáticos e comprometer a
qualidade da água para abastecimento.
&oDPSSPTÍPEFFTUÈUVBTFNPOVNFOUPT
'oNPSUFEFÈSWPSFTFQMBOUBÎÜFTFNEFDPSSÐODJBEBBDJEF[
das chuvas.
Procure saber por que o ozônio
(O3) e o PAN (nitrato de peroxiacetila) são considerados poluentes secundários e como eles são formados.
Utilize seu caderno ou uma folha avulsa para
registrar sua pesquisa.
76
A Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental do Estado de
São Paulo (Cetesb) estabelece parâmetros para medir a qualidade do ar em nosso
Estado. No site <http://sistemasinter.cetesb.
sp.gov.br/Ar/php/ar_resumo_hora.php>
(acesso em: 7 mar. 2014), você pode encontrar
as condições diárias da qualidade do ar. Tente
interpretar essa qualidade em termos de concentração de poluentes, de acordo com os parâmetros estabelecidos pela Cetesb.
Os alunos produzirão textos próprios.
Trabalho realizado pelo aluno para avaliar a qualidade do
O ozônio e o PAN (nitrato de peroxiacetila) são considera-
ar de uma região de sua cidade. A Cetesb mede a quan-
dos poluentes secundários porque resultam de interações de
tidade de material particulado inalável de tamanhos infe-
poluentes primários na atmosfera. Algumas dessas interações
riores a 10 μm (MP10), SO2, CO, NO2 e O3.
Química – 3a série – Volume 2
Classificação da qualidade do ar
Índice
MP10
(μg m3)
SO2
(μg m3)
O3
(μg m3)
CO
(ppm)
NO2
(μg m3)
Boa
0 – 40
0 – 50
0 – 20
0 – 100
0–9
0 – 200
Moderada
41 – 80
> 50 – 100
> 20 – 40
> 100 – 130
> 9 – 11
> 200 – 240
Ruim
81 – 120
> 100 – 150
> 40 – 365
> 130 – 160
> 11 – 13
> 240 – 320
Muito ruim 121 – 200 > 150 – 250
> 365 – 800
> 160 – 200
> 13 – 15
> 320 – 1130
> 200
> 800
> 200
> 15
> 1130
Qualidade
Péssima
> 250
Tabela 22.
Fonte: Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental do Estado de São Paulo (Cetesb). Disponível em: <http://www.cetesb.
sp.gov.br/ar/Informações-Básicas/22->. Acesso em: 7 mar. 2014.
Qualidade do ar e efeitos à saúde
Qualidade
Índice
Significado
Boa
0 – 40
Moderada
41 – 80
Ruim
Toda a população pode apresentar sintomas como tosse seca, cansaço, ardor
nos olhos, nariz e garganta. Pessoas de grupos sensíveis (crianças, idosos e
81 – 120
pessoas com doenças respiratórias e cardíacas) podem apresentar efeitos mais
sérios.
Pessoas de grupos sensíveis (crianças, idosos e pessoas com doenças
respiratórias e cardíacas) podem apresentar sintomas como tosse seca e
cansaço. A população, em geral, não é afetada.
Toda a população pode apresentar agravamento dos sintomas como tosse
seca, cansaço, ardor nos olhos, nariz e garganta e ainda falta de ar e respiração
Muito ruim 121 – 200
ofegante. Efeitos ainda mais graves à saúde de grupos sensíveis (crianças,
idosos e pessoas com doenças respiratórias e cardíacas).
Péssima
> 200
Toda a população pode apresentar sérios riscos de manifestações de doenças
respiratórias e cardiovasculares. Aumento de mortes prematuras em pessoas de
grupos sensíveis.
Tabela 23.
Fonte: Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental do Estado de São Paulo (Cetesb). Disponível em: <http://www.cetesb.
sp.gov.br/ar/Informações-Básicas/22->. Acesso em: 7 mar. 2014.
As informações a seguir estão bastante detalhadas e foram escritas para facilitar o seu
trabalho, caso queira aprofundar o estudo da
formação do ozônio na troposfera.
77
Ozônio na troposfera
A concentração de ozônio permanece consO ozônio na troposfera pode agravar sintomas
tante, pois o NO formado na primeira etapa reage
de doenças respiratórias, além de provocar na popu-
com o ozônio formado na segunda, regenerando
lação em geral ardência nos olhos, nariz e garganta,
NO2. Isso está descrito na equação a seguir.
dores de cabeça, tosse seca e cansaço. Segundo a
Cetesb, em 2007, as concentrações de ozônio ultra-
NO(g) + O3(g) A NO2(g) + O2(g)
passaram os níveis aceitáveis na Grande São Paulo
por 72 vezes, 56% a mais do que em 2006. Outras
O acúmulo de ozônio na troposfera pode ocorrer
regiões do Estado também apresentaram níveis de
se esse equilíbrio for perturbado, e isso pode aconte-
concentração de ozônio considerados sérios, entre
cer por meio da reação do NO com peróxidos.
elas São José dos Campos e Paulínia; outras ainda
foram classificadas com nível de ozônio moderado,
como Americana, Ribeirão Preto e Sorocaba.
NO + RO2% A NO2 + RO%
RO2% ou ROO% = radical peróxido
O ozônio detectado na troposfera pode advir
Esses peróxidos podem ser formados por
da estratosfera, de onde é transportado por con-
meio de reações entre compostos orgânicos vo-
vecção ou por fortes correntes de ar causadas por
láteis (conhecidos como COV) e oxidantes.
frentes frias, pela transformação fotoquímica de
hidrocarbonetos emitidos pela vegetação e tam-
Hidrocarbonetos olefínicos, como o propeno,
bém por ações antropogênicas, como a queima
reagem com o oxigênio e com o NO2 por meio
de combustíveis fósseis, principalmente em zonas
de uma série de transformações, acontecendo a
urbanas, e a queima de biomassa nas zonas rurais.
formação do nitrato de peroxiacetila (PAN). Um
mecanismo possível para a formação do PAN
está descrito nas etapas a seguir.
1: R – CH = CH – R + O3 A R – C
inglês, da contração das palavras smoke (fumaça) e
2: R – C
NO2(g) + luz A NO(g) + O(g)
O(g) + O2(g) A O3(g)
78
3: R – C%
H
O
+ RO%
HCO%
O
+ O+luz AR – C% + OH%
O
+ O2 AR – C – O – O%
O
O
4: R – C – O – O%
TV2 AR – C – O – O – TV2
=
formação pode ser descrita pelas equações a seguir.
=
fog (neblina). Nesse smog, encontra-se o ozônio, cuja
O
H
=
=
causar o smog fotoquímico. Esse termo provém do
O
=
trializadas, a queima de combustíveis fósseis pode
=
assim explicada: em centros urbanos e zonas indus-
=
A formação do ozônio na troposfera pode ser
Elaborado por Hebe Ribeiro da Cruz Peixoto, Maria
Eunice Ribeiro Marcondes e Yvone Mussa Esperidião
especialmente para o São Paulo faz escola.
Química – 3a série – Volume 2
Para que os alunos possam entender melhor
os problemas causados pelo aumento da concentração de CO, são sugeridas algumas atividades.
Para iniciá-las, pode-se retomar o texto adaptado da matéria “Poluição de SP ‘viaja’ mais de
600 km” e propor um desafio aos alunos.
Desafio!
Quais são as consequências da presença
do monóxido de carbono (CO) no ar que
respiramos?
Considerando-se o equilíbrio 1, se a concentração de
O2 tornar-se muito baixa, a reação inversa será favorecida, o que causará aumento na quantidade de O2 livre
e diminuição da concentração de HbO2, desfavorecen-
Para responder a essa pergunta, resolva
as questões1 a seguir.
do a função da hemoglobina como transportadora de
1. O transporte de oxigênio (O2) dos pulmões às células do organismo dos vertebrados é uma das principais funções da
hemoglobina do sangue. Esse transporte
é feito por meio da interação da hemoglobina (Hb) com o O2 do ar inspirado. A
hemoglobina forma com o oxigênio um
complexo, a oxi-hemoglobina (HbO2).
2. Pessoas podem morrer envenenadas se existir CO em elevada concentração no ar (700 a
800 ppm), pois esse gás forma com a hemoglobina a carboxi-hemoglobina (HbCO).
Hb + O2
HbO2
(equilíbrio 1)
hemoglobina
oxi-hemoglobina
(vermelho-arroxeado) (vermelho)
Chegando às células do organismo, o oxigênio é liberado e o sangue arterial (vermelho) transforma-se em venoso (vermelho-arroxeado). A hemoglobina livre pode
ser reutilizada no transporte de oxigênio.
Considerando o equilíbrio 1, que efeito
será causado em um indivíduo se a concentração de O2 tornar-se muito baixa?
Justifique.
1
oxigênio.
Hb + CO
HbCO
(equilíbrio 2)
Essa transformação tem maior tendência
a ocorrer do que a do O2 com a Hb. Sendo assim, como a formação de HbCO
(equilíbrio 2) pode interferir no processo
respiratório e na concentração de HbO2 a
ponto de levar o indivíduo à morte?
Se no ar existir CO em elevada concentração (700 a
800 ppm), haverá no sangue uma competição entre o
CO e o O2 pelas moléculas de hemoglobina.
Sendo maior a tendência de a hemoglobina reagir com
o CO do que com o O2, o equilíbrio 2 será favorecido e a
hemoglobina perderá a sua função de transportadora do
O2. Por causa dessa interferência na concentração de O2,
as células ficarão com menos oxigênio do que o necessário e o indivíduo poderá morrer.
GEPEQ (Grupo de Pesquisa em Educação Química). Interações e transformações: Química para o Ensino
Médio, v. II. Livro do aluno. Reelaborando conceitos sobre transformações químicas: cinética e equilíbrio. São
Paulo: Edusp, 2005. p. 129.
79
3. A formação de HbCO pode ser desfavorecida quando se injeta azul de
metileno diretamente na corrente sanguínea do indivíduo. Essa substância
tem maior afinidade com o CO do que
com a hemoglobina. De que modo o
azul de metileno poderá interferir nos
equilíbrios 1 e 2, impedindo a morte
do indivíduo?
Com a presença do azul de metileno, haverá competi-
Porcentagem
de hemoglobina
desativada
com as moléculas de CO. Como o azul de metileno tem
mais tendência a interagir com o CO do que a hemoglobina, a formação de HbCO será desfavorecida, deixando
a hemoglobina livre para formar HbO2 e transportar o
oxigênio às células, impedindo, dessa forma, a morte do
indivíduo.
4. Considere as informações apresentadas
a seguir:
Sintomas
0 – 1,9
Nenhum
2 – 7,9
Diminuição da
capacidade visual
8 – 13,9
Dor de cabeça
14 – 26,9
Tontura, fraqueza
muscular
27 – 32,9
Vômito
33 – 64,9
Inconsciência
Acima de 65
ção entre essa substância e a hemoglobina pela interação
Morte
Tabela 24. Relação entre a porcentagem de hemoglobina desativada e os sintomas apresentados por seres
humanos.
Figura 10. Relação entre a porcentagem de hemoglobina
desativada e a concentração de CO.
Fonte: GEPEQ (Grupo de Pesquisa em Educação Química). Interações e transformações: Química para o Ensino Médio,
v. III. Guia do professor. Química e sobrevivência: atmosfera, fonte de materiais. São Paulo: Edusp, 2001. p. 33.
Relacione as concentrações de CO a
possíveis sintomas apresentados pelos seres
humanos e responda: Qual é a porcentagem
de hemoglobina desativada quando a concentração de CO no ar for igual a 250 ppm?
Que sintomas deve apresentar uma pessoa
que respira esse ar?
80
Correlacionando a quantidade de CO com a porcentagem
de hemoglobina desativada e utilizando os dados da tabela,
pode-se concluir que, quando a concentração de CO for
de 250 ppm, a de hemoglobina desativada será de aproximadamente 33%. Nessa situação, o indivíduo que respirar
esse ar poderá apresentar inconsciência, vômito, tontura,
fraqueza, dor de cabeça e diminuição da capacidade visual.
Química – 3a série – Volume 2
Grade de avaliação da atividade 3
Espera-se que os alunos reconheçam os
poluentes lançados na atmosfera, seu tempo de permanência e as fontes poluidoras.
É importante analisar os efeitos causados à
saúde humana, à vegetação, à economia, ou
seja, à vida no planeta. Entre esses efeitos,
destaca-se que os poluentes presentes na atmosfera podem acidificar a água da chuva
e tornar os rios e reservatórios mais ácidos,
comprometendo a vida de seres aquáticos e
possivelmente levando árvores e plantações à
morte. Outro fator considerado é a corrosão
do mármore que constitui as estátuas. É importante que os alunos organizem os conhecimentos adquiridos e proponham ações que
visem minimizar ou solucionar esses desequilíbrios ambientais causados pelos poluentes.
Quanto à solubilidade dos poluentes em
água, os alunos deverão perceber que os gases
mais solúveis são o NH3, o SO3, o N2O3 e o H2S
e que os menos solúveis são CO, CO2 e CH4.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 6
POLUIÇÃO DAS ÁGUAS: CONHECENDO PARA SABER
ANALISAR E AGIR
Esta Situação de Aprendizagem tem como
objetivo ampliar os conhecimentos dos alunos
sobre problemas de poluição da água, dando subsídios para que possam avaliá-los, construir suas
próprias opiniões e refletir sobre formas de ações
individuais e coletivas para a busca de soluções ou
a mitigação de tais problemas. Lembre-os de que
a questão da qualidade da água foi abordada no
volume 1 da 2a série, tendo sido enfatizados os parâmetros que definem a água potável e os aspectos da legislação brasileira sobre os tipos de água
e os respectivos padrões de qualidade. Na 3a série,
outras informações serão apresentadas e discutidas, ampliando os conhecimentos dos alunos.
Conteúdos e temas: poluição das águas; tratamento de esgotos domésticos; DBO; fosfatos em águas;
ciclo da água.
Competências e habilidades: reconhecer como as atividades humanas podem contribuir para a poluição
das águas; reconhecer a importância da coleta e do tratamento de esgotos para a qualidade das águas;
avaliar as consequências do uso de materiais que introduzem fosfato nas águas; buscar informações,
interpretá-las e tirar suas próprias conclusões sobre aspectos da poluição das águas.
Sugestão de estratégias de ensino: aulas expositivo-dialogadas; trabalho em grupo; elaboração de painéis.
Sugestão de recursos: textos; pesquisa bibliográfica.
Sugestão de avaliação: respostas às questões; elaboração de texto.
81
Atividade 1 – Perturbações no ciclo
da água
Os conhecimentos que os alunos já têm sobre
problemas ambientais que alteram a qualidade
da água serão recuperados e ampliados, de maneira que possam construir uma visão mais integrada, baseada em conhecimentos científicos,
e refletir sobre possíveis formas de intervenção
para enfrentar tais problemas. Propõe-se que
essa construção se inicie pelo ciclo da água, já estudado por eles, analisando-se agora como esse
ciclo é afetado pela presença de certos materiais.
© Claudio Ripinskas/R2 Criações
Para retomar o ciclo da água, você pode utilizar um quadro ilustrativo (como um mapa, se
a escola dispuser de um), desenhá-lo na lousa
ou pedir aos alunos que o elaborem. Pode, se
preferir, fazer apenas um esquema contendo as
etapas que o constituem. É importante que na
ilustração feita sejam focalizadas uma região
urbana e uma rural. Para despertar a atenção
dos alunos e a evocação de seus conhecimenFertilizantes
tos, peça que descrevam e localizem na figura
as etapas de evaporação, precipitação, condensação e transpiração. A seguir, você pode
problematizar, questionando-os sobre como as
atividades que a sociedade realiza hoje introduzem no ambiente materiais que podem interagir com a água, modificando suas propriedades. Para organizar as possíveis sugestões
apresentadas pelos alunos, você pode focar,
inicialmente, as cidades, apontando materiais
que são introduzidos na água, provenientes de
atividades realizadas em centros urbanos. Em
seguida, pode focar as áreas rurais, questionando quais são os materiais envolvidos nas atividades agrícolas e pecuárias que podem perturbar o ambiente aquático. No desenho feito na
lousa, peça aos alunos que anotem suas sugestões, considerando as zonas urbana e rural.
Questões para a sala de aula
Você já pensou como as atividades que a sociedade realiza podem poluir o meio aquático?
Fuligem, gás
carbônico
Dejetos
industriais
Dejetos animais
Agrotóxicos
Lixo doméstico
Embalagens
Chuva ácida
Esgotos
domésticos
Plásticos, restos de
construções, lixo
Detergentes,
produtos de
limpeza
Figura 11.
1. Aponte materiais que são introduzidos
no ambiente e que interagem com a água,
provenientes de atividades domésticas, de
82
transporte, industriais, agrícolas e outras.
Aponte, também, possíveis problemas decorrentes dessas interações.
Química – 3a série – Volume 2
Materiais introduzidos no ambiente
Possíveis problemas
t%JTTPMVÎÍPOBÈHVBEF402 e de óxidos de nitrogênio, provenientes da queima de combustíveis fósseis.
t%FTQFKPOPTPMPEFNBUFSJBJTOÍPTPMÞWFJTFNÈHVBFRVFQPEFN
ser por ela transportados.
t%JTTPMVÎÍPEFNBUFSJBJTTPMÞWFJTEFUFSHFOUFTÈHVBTBOJUÈSJBCFbidas, íons metálicos etc.) na água de abastecimento.
t%FTQFKPEFNBUFSJBJTQPVDPTPMÞWFJTFNÈHVBØMFPDPNFTUÓWFM
gorduras, restos de alimentos, dejetos etc.) na água de abastecimento.
t'PSNBÎÍPEFDIVWBÈDJEB
t"VNFOUPEBBDJEF[EFMBHPTFSFTFSWBUØSJPT
t"VNFOUPEBiBDJEF[EPTPMPwEBÈHVBDPOUJEBOPTPMP
t"MBHBNFOUPTQPSFOUVQJNFOUPT
t$POUBNJOBÎÍPEPTPMPFEBÈHVB
t"DÞNVMPEFDFSUPTNBUFSJBJTRVFBQSFTFOUBNUFNQPMPOHPEF
degradação (plásticos, metais, inseticidas).
t"VNFOUPEB%#0EFNBOEBCJPRVÓNJDBEFPYJHÐOJPRVBO
tidade de oxigênio requerida por uma população mista de micro-organismos para a oxidação dos compostos orgânicos contidos
em uma amostra de água) de rios e de reservatórios naturais.
t7BSJBÎÍPEFQ)EBÈHVBEFSJPT
t"VNFOUPEBDPODFOUSBÎÍPEFTTBTFTQÏDJFTRVÓNJDBTQPEFOEP
ultrapassar o limite permitido por lei. Isso pode ocasionar problemas de saúde e desequilíbrios ecológicos.
t7BSJBÎÍPEBUFOTÍPTVQFSmDJBMEBÈHVB
t"VNFOUPEB%#0EBÈHVBEFSJPT
t7BSJBÎÍPEFQ)EBÈHVBEFSJPT
t1SFTFOÎBEFNJDSPPSHBOJTNPTOBÈHVB
Tabela 25.
Não se esperam respostas completas, mas,
com base em conhecimentos anteriormente discutidos (1a e 2a séries), é possível mencionar a possibilidade de que vários desses materiais se dissolvam e interajam com a água presente no solo;
além disso, espera-se que os alunos reconheçam
que os materiais não dissolvidos podem ficar na
superfície de rios e lagos ou afundar e também
que pode ocorrer diminuição da quantidade de
oxigênio dissolvida na água etc., podendo levar
ao comprometimento de sua qualidade. O esquema apresentado a seguir, que pode ser elaborado em diálogo com os alunos, representa uma
síntese sobre os materiais presentes nas águas.
Materiais que podem estar contidos na água
Como?
Quais?
Quais?
ESTADOS
FÍSICOS
Sólidos
Líquidos
ESPÉCIES
QUÍMICAS
Gases
Substâncias
inorgânicas
ESPÉCIES
BIOLÓGICAS
Substâncias
orgânicas
Animais
Seres vivos
Suspensos
Solúveis
Dissolvidos
Pouco solúveis
Matéria em
decomposição
Vegetais
Protistas
Figura 12.
Adaptado de: VON SPERLING, Marcos. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. In: Princípios do tratamento
biológico de águas residuárias. Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental/UFMG, 1995. v. 1, p. 22.
83
2. Tendo em vista os problemas discutidos,
elabore um texto, em colaboração com
seus colegas, mostrando como suas ações
podem contribuir para a manutenção desses problemas e as possíveis consequências
na qualidade da água.
Texto próprio do aluno ou de um grupo. A elaboração desta
resposta é uma atividade importante de reflexão, podendo
levar a questionamentos das ações individuais e coletivas em
relação ao ambiente.
A situação atual das bacias hidrográficas de São Paulo tem sido alvo de
preocupações ambientais: a demanda hídrica é maior do que a oferta e ocorre
excesso de poluição industrial e residencial. Um
dos casos mais graves de poluição da água é o
da Bacia do Alto Tietê, onde se localiza a região
metropolitana de São Paulo. Os rios Tietê e
Pinheiros estão muito poluídos, o que compromete o uso da água pela população. Avalie se as
ações apresentadas a seguir são adequadas para
se reduzir a poluição desses rios.
I. Investir em mecanismos de reciclagem da
água utilizada nos processos industriais.
II. Investir em obras que viabilizem a transposição de águas de mananciais adjacentes
para os rios poluídos.
III. Implementar obras de saneamento básico e construir estações de tratamento de
esgotos.
Das ações apresentadas, a I e a III podem contribuir para a
redução da poluição dos rios, uma vez que ela é causada por
resíduos industriais e domésticos.
84
Grade de avaliação da atividade 1
Esta atividade tem como função sensibilizar os alunos e mobilizar conhecimentos já
consolidados. Assim, a avaliação deve considerar, sobretudo, a participação do aluno no
desenvolvimento da atividade. O texto produzido pode ser avaliado quanto ao envolvimento demonstrado a partir das situações por eles
apresentadas e à sua coerência com as discussões realizadas em sala de aula. Com relação
à Lição de casa, espera-se que eles apresentem
argumentos coerentes.
Atividade 2 – Esgotos domésticos:
tratamento e qualidade da água
O objetivo desta atividade é problematizar e ampliar os conhecimentos dos alunos
sobre o tratamento das águas servidas nas
cidades, em particular as de uso doméstico.
Um dos grandes problemas ambientais é a
poluição causada pelo despejo de dejetos
humanos e animais provenientes do esgoto
nos diferentes corpos d’água do Estado de
São Paulo. Muito se discute também sobre
o uso de detergentes de limpeza, que, segundo alguns pesquisadores, contribuem para
o aumento da concentração de íons fosfato (PO43-) nas águas. Como os compostos de
fósforo são nutrientes, podem causar o crescimento excessivo de algas nos reservatórios, lagos e rios. Além disso, os detergentes
causam diminuição da tensão superficial da
água, dificultando a manutenção na superfície de espécies da flora e da fauna que ali
vivem.
Química – 3a série – Volume 2
Em pesquisa realizada em 2008, o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE)
constatou que 99,8% dos municípios do Estado
de São Paulo possuíam rede coletora de esgoto
e 78,4% realizavam o tratamento de esgoto.
saneamento> e <http://saladeimprensa.ibge.
gov.br/noticias?view=noticia&id=1&busca=1
&idnoticia=1691>; acessos em: 19 nov. 2013).
Para introduzir a atividade 2, seria interessante apresentar o ciclo de uso da água
nas regiões urbanas. Os alunos, às vezes, não
relacionam as informações sobre a captação
e o despejo da água para uso doméstico. Assim, tal ciclo poderia ser construído com eles.
As estações de tratamento de água e de esgoto
poderiam ser adicionadas ao esquema. A necessidade de tratar as águas servidas poderia
ser discutida com base em informações sobre a
composição dos esgotos domésticos. O esquema a seguir apresenta alguns dados.
Em relação ao total do volume de esgoto
gerado em todo o Estado de São Paulo, obteve-se um índice de tratamento de 41%. No
Estado de São Paulo, 82,1% dos domicílios
possuíam acesso à rede geral de esgotos (dados disponíveis em: <http://www.ibge.gov.br/
home/estatistica/populacao/condicaodevida/
pnsb2008/PNSB_2008.pdf>, <http://www.ce
tesb.sp.gov.br/tecnologia-ambiental/cas-ematividade/54-camara-ambiental-do-setor-de-
Esgoto doméstico
99,9 %
0,1 %
ÁGUA
SÓLIDOS
70 %
MICRO-ORGANISMOS
30 %
ORGÂNICOS
INORGÂNICOS
BACTÉRIAS
FUNGOS
PROTEÍNAS
AREIA
PROTOZOÁRIOS
CARBOIDRATOS
SAIS
VÍRUS
LIPÍDIOS
METAIS
Figura 13.
Adaptado de: MELO, Wanderley José; MARQUES, Marcos Omir. Potencial do lodo de esgoto como fonte de nutrientes para as
plantas. In: BETTIOL, W.; CAMARGO, O. A. Impacto ambiental do uso agrícola do lodo de esgoto. Jaguariúna: Embrapa Meio
Ambiente, 2000. p. 109-141.
85
Questão para a sala de aula
1. Levando em conta seus conhecimentos
sobre a demanda bioquímica de oxigênio
(DBO) e considerando que os esgotos domésticos contêm grandes quantidades de
substâncias orgânicas, quais seriam as consequências do lançamento desses esgotos
sem tratamento nas águas dos rios?
As substâncias orgânicas presentes nos esgotos lançados nos
lembrando que conhecimentos sobre esse assunto fazem parte do Currículo de Biologia e
são abordados no volume 2 da 1a série dessa
disciplina.
Uma maneira de discutir o tratamento de
esgoto consiste em retomar os diferentes materiais nele presentes, lembrando que alguns são
sólidos e outros estão dissolvidos. Assim, você
pode propor a seguinte Pesquisa individual.
rios interagem com o oxigênio dissolvido na água, causando,
por exemplo, a diminuição da quantidade de O2 disponível
para a respiração de peixes e de outros seres aquáticos.
Também pode-se discutir a presença de
micro-organismos patogênicos nessas águas,
Tratamento
preliminar
Tratamento
primário
Numa estação de tratamento de
esgoto (ETE), o tratamento é feito
em várias etapas, conforme o esquema a seguir. Cada etapa tem uma finalidade específica.
Tratamento
secundário
Tratamento
terciário
Figura 14.
f Busque informações (em livros ou fazendo
uma visita a uma ETE) sobre as etapas do
tratamento de esgoto.
f Anote as fontes de informação que você
consultou. Utilize seu caderno ou uma
folha avulsa.
Os alunos poderão encontrar informações sobre o tratamento de esgoto no Estado de São Paulo no portal da Sabesp: no
item “Esgotos” há o subitem “Tratamento de esgotos”, que
contém informações e animações sobre o tratamento das
águas servidas, as estações e as regiões que abrange. (Dis-
86
ponível em: <http://site.sabesp.com.br/site/>. Acesso em: 19
nov. 2013.)
Com relação ao tratamento secundário, em
que as substâncias orgânicas são transformadas,
é provável que os alunos tenham muitas dúvidas sobre os processos utilizados, pois, embora
já tenham as ferramentas para compreender
as transformações envolvidas, não estão familiarizados com a linguagem específica. Assim,
é conveniente e necessário esclarecer, em uma
aula dialogada, as informações por eles apre-
Química – 3a série – Volume 2
sentadas e expor outras que considerar necessárias. O principal é que o aluno perceba que
essa etapa tem a função de remover, por meio de
transformações químicas, a matéria orgânica em
suspensão na água não removida nos tratamentos anteriores. Essas transformações necessitam
da presença de micro-organismos para acontecer. Os alunos, certamente, vão verificar que
a degradação das substâncias orgânicas pode
ocorrer por um processo aeróbio ou anaeróbio.
Assim, você pode retomar esses conceitos. O
tratamento de esgoto pode ser abordado de maneira mais superficial ou podem ser discutidas
as transformações químicas que nele ocorrem.
Alguns aspectos que podem orientar essa aula
C6H12O6(aq) + 6 O2(g)
dialogada são discutidos a seguir, explicitando-se detalhadamente as transformações químicas
envolvidas. Cabe a você decidir com que profundidade desenvolverá o estudo.
f Transformação das substâncias por processo aeróbio no esgoto
Provavelmente, os alunos já estudaram em
Biologia o que é um processo aeróbio. Relembrando: certos micro-organismos, em presença de oxigênio, que permite a respiração deles,
decompõem a matéria orgânica, promovendo
a emissão de CO2. Pode-se representar tal processo para a glicose:
micro-organismo
6 CO2(g) + 6 H2O(l)
Outras substâncias orgânicas, como proteínas e gorduras, sofrem transformações semelhantes, gerando água e gás carbônico. Como proteínas contêm nitrogênio, em sua decomposição forma-se amônia:
N (orgânico)
bactérias
NH3(aq)
nitrosômonas
Pode-se escrever uma equação química geral para descrever o processo aeróbio de transformação de substâncias orgânicas:
CxHyOz(aq) + ¼ (4x + y 2z) O2(g)
xCO2(g) + ½y H2O(l)
A amônia formada, por sua vez, também pode sofrer ação de determinados micro-organismos,
gerando nitritos:
2 NH3(aq) + 3 O2(g)
2 NO2 (aq) + 2 H+(aq) + 2 H2O(l)
87
Compostos como nitritos e sais de amônia também podem ser decompostos nesse processo, na
presença de certos micro-organismos:
2 NO2– (aq) + O2(g)
NH+4 (aq) + 2 O2(g)
gênero Nitrosomonas)
2 NO3– (aq) (na presença de bactérias do gênero Nitrobacter)
NO3–(aq) + 2 H+(aq) + H2O(l) (na presença de bactérias do
Você deve chamar a atenção dos alunos
para o fato de que o oxigênio consumido no
processo está dissolvido na fase líquida, sendo
necessária sua reposição. Também pode questionar se o processo de degradação da matéria orgânica ocorreria naturalmente em um
rio, lago ou reservatório, ou seja, se os processos que ocorrem na estação de tratamento
de esgoto imitam os que ocorrem na natureza. Pode, ainda, problematizar a formação de
nitrato, que, como os alunos já sabem, é um
nutriente cujo excesso pode contribuir para o
crescimento exagerado de plantas nas águas.
f Remoção do nitrato
Os nitratos podem ser removidos também
por ação de micro-organismos, transformando-se em gás nitrogênio na presença de substâncias orgânicas. Para citar um exemplo, na
presença de metanol o processo pode ser representado pela seguinte equação:
6 NO3–(aq) + 5 CH3OH(aq) + 6 H+(aq) micro-organismo 3 N2(g) + 5 CO2(aq) + 13 H2O(l)
88
f Reposição do oxigênio de maneira a garantir a eficiência do processo
f Transformação das substâncias por processo anaeróbio no esgoto
Na pesquisa sobre os diferentes métodos
empregados nas ETEs para o tratamento secundário, os alunos possivelmente verificaram que um deles, chamado de lodo ativado,
faz uso de agitação contínua do material, pela
introdução de ar atmosférico no sistema. Eles
também podem se referir às lagoas de estabilização em que o tratamento é feito. São lagoas
de baixa profundidade (menos de 2 m) onde
algas que fazem fotossíntese se desenvolvem na
presença de luz e de matéria orgânica. Como já
é do conhecimento dos alunos, na reação de
fotossíntese há formação de oxigênio; em virtude disso, a aeração da lagoa é mantida.
Os alunos já sabem que, em processos
anaeróbios, micro-organismos decompõem
substâncias orgânicas na ausência de oxigênio (por exemplo, a digestão de lixo orgânico
e de dejetos animais), ocorrendo a formação
de metano. Da mesma maneira, a decomposição de carboidratos, proteínas, gorduras
e outras substâncias orgânicas presentes no
esgoto doméstico pode ocorrer por processos anaeróbios, com a formação de metano
e gás carbônico. Você pode explicar que o
processo ocorre em várias etapas, envolvendo diferentes micro-organismos. Em um primeiro estágio, as substâncias, na presença de
Química – 3a série – Volume 2
micro-organismos, sofrem transformações em
que se obtêm substâncias orgânicas de menor
massa molar, como ácidos carboxílicos, aminoácidos e açúcares. Essas, na presença de outros micro-organismos, sofrem decomposição,
obtendo-se principalmente o ácido acético e
os gases hidrogênio e dióxido de carbono. Na
presença de micro-organismos metanogêni-
cos, essas substâncias sofrem reações, havendo formação de metano.
CH3COOH(l) micro-organismo CH4(g) + CO2 (g)
4H2(g) + CO2(g) micro-organismo CH4(g) + 2H2O(l)
O diagrama a seguir pode auxiliar na visão
geral do processo anaeróbio.
Águas residuárias domésticas com material
orgânico em suspensão
PROTEÍNAS
CARBOIDRATOS
LIPÍDIOS
Hidrólise
ÁCIDOS GRAXOS
Fermentação
metanogênica
Acidificação
AMINOÁCIDOS, AÇÚCARES
Acidogênese
PRODUTOS INTERMEDIÁRIOS,
PROPIONATO, BUTIRATO ETC.
Acetogênese
HIDROGÊNIO
ACETATO
Metanogênese
METANO
Figura 15. Sequência de processos na digestão anaeróbia de substâncias orgânicas.
FERNANDES, Carlos. Digestão anaeróbia. Disponível em: <http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/DigeAnae.html>. Acesso em: 19
nov. 2013.
Com relação ao tratamento terciário, pouco aplicado nas ETEs, você pode sintetizar as
informações que os alunos coletarem. De maneira geral, o tratamento terciário inclui um
ou vários dos seguintes processos:
f remoção de compostos orgânicos dissolvidos por adsorção em carvão ativado;
f remoção de metais pesados pela adição de
hidróxidos ou sulfetos, com a formação
de hidróxidos e sulfetos pouco solúveis
em água;
f remoção de fosfatos pela adição de hidróxido de cálcio, com a formação do sal pouco solúvel em água Ca5(PO4)3OH.
89
Questões para a sala de aula
1. Explique quais são as finalidades do tratamento preliminar.
acordo com as pesquisas feitas por você e
seus colegas. Discuta por que esses processos muitas vezes não são realizados.
As respostas dependerão das informações obtidas nas pesquisas
Espera-se que os alunos apontem que o tratamento preliminar
realizadas. Espera-se que os alunos mencionem que o tratamento
do esgoto tem a finalidade de remover materiais sólidos grossei-
terciário tem por objetivo a remoção de poluentes específicos e,
ros, areia e materiais que se encontram em sua superfície com
principalmente, de substâncias que contêm nitrogênio e fósforo.
a utilização de uma grade e de uma caixa que retém a areia.
2. Explique quais são as finalidades do tratamento primário e como é feito.
Os alunos devem apontar que sua finalidade é a remoção de sólidos de menores dimensões do que os retirados no tratamento
1. Indique e justifique a sequência
em que ocorrem os acontecimentos
1 a 5, causados pelo lançamento,
numa represa, de grande quantidade de esgoto com resíduos orgânicos:
preliminar, presentes na água. São utilizados tanques de decantação, nos quais parte desses sólidos se deposita no fundo dos
(1) proliferação de seres anaeróbios;
tanques (lodo primário) e o líquido é decantado, seguindo o
tratamento. Podem mencionar também outros processos em-
(2) proliferação intensa de micro-organismos;
pregados no tratamento primário, como a floculação, utilizada
para a remoção de sólidos de menores dimensões. Para que
(3) aumento de matéria orgânica disponível;
esse processo ocorra, são adicionados ao tanque de decantação
sais de alumínio ou de ferro (mesmo princípio da floculação no
tratamento da água de abastecimento).
3. Descreva os processos envolvidos no tratamento secundário do esgoto, apontando
suas finalidades.
(4) diminuição da quantidade de oxigênio disponível na água;
(5) morte dos seres aeróbios.
Sequência: (3), (2), (4), (5) e (1). Com o lançamento de grande
quantidade de esgoto com resíduos orgânicos, ocorre aumento
Os alunos deverão apresentar uma síntese das aulas e de suas
da matéria orgânica disponível (3) e proliferação intensa de micro-
pesquisas. O principal é que percebam que essa etapa tem a
-organismos (2). A destruição desse material orgânico consome
função de remover, por meio de transformações químicas, a
oxigênio, o que causa redução na quantidade de oxigênio disponí-
matéria orgânica em suspensão na água que não foi removida
vel (4), morte de seres aquáticos (5) e proliferação de seres anaeró-
nos tratamentos anteriores. Essas transformações necessitam
bicos (1), que não necessitam de oxigênio para se manter vivos.
da presença de micro-organismos. A degradação das substâncias orgânicas pode se dar por um processo aeróbio ou
anaeróbio. Caso você, professor, tenha apresentado as equações químicas em sala de aula, os alunos podem escrevê-las.
4. Apresente alguns dos processos que fazem
parte do tratamento terciário do esgoto, de
90
2. Três afirmações foram feitas sobre a consequência do despejo de esgotos sem tratamento em rios e lagoas:
I. A quantidade de nutrientes orgânicos
diminui.
Química – 3a série – Volume 2
II. A taxa de fosfato e nitrato dos rios e
lagoas aumenta.
c) II e III estão corretas.
d) apenas I está correta.
III. As águas podem ser contaminadas por
organismos patogênicos.
Dessas afirmações:
e) as três estão corretas.
b) I e III estão corretas.
Para que os alunos possam aplicar os
conceitos construídos e conhecer suas próprias realidades, pode-se propor a realização de algumas tarefas, como as descritas a
seguir.
Desafio!
2. Esgotos e DBO
a) I e II estão corretas.
A partir de uma visita a uma estação de
tratamento de esgoto e seguindo as orientações de seu professor, selecione uma das
situações apresentadas e faça o que se pede.
1. Conhecendo o saneamento básico na
cidade
Procure conhecer a situação de sua cidade com relação aos seguintes aspectos:
f quantidade de domicílios atendidos pela
rede coletora;
f condições de descarte do esgoto
coletado;
f existência de estação de tratamento e
processos utilizados.
Procure relacionar o lançamento de esgotos domésticos tratados e não tratados
com a demanda bioquímica de oxigênio
(DBO). Em caso de dúvida, veja o Caderno do Aluno da 2a série, volume 1. Se
existem rios em sua região, procure coletar dados referentes a eles.
Você pode elaborar esquemas e gráficos
que representem a variação da concentração de oxigênio dissolvido na água do rio
desde o lançamento do esgoto até diferentes regiões mais afastadas desse ponto.
Elabore um painel com o tema “Morte e
vida de um rio”, mostrando como um rio
pode morrer e como poderia se autodepurar ou, metaforicamente, renascer.
Espera-se que os alunos correlacionem o lançamento de
esgotos em um corpo d’água com o consumo de oxigênio
Elabore um relatório para apresentar à
classe.
dissolvido nessas águas, mencionando que a remoção de
substâncias orgânicas pelo tratamento do esgoto diminuirá
a DBO. Os gráficos podem ser semelhantes às Figuras 16 a 18.
91
© Claudio Ripinskas/R2 Criações
© Claudio Ripinskas/R2 Criações
Figura 16. Variação da concentração de oxigênio dissolvido
e da quantidade de matéria orgânica em águas com o tempo.
DE ÁGUA
Cs – Concentração máxima de O2 (g) em água nas
condições ambientais.
Co – Concentração de O 2 (g) na água.
© Claudio Ripinskas/R2 Criações
Figura 17. Variação da concentração de oxigênio em um
curso de água ao longo do percurso, com o lançamento de
esgoto doméstico.
Figura 18. Comparação da variação da concentração de oxigênio em um curso de água com o
lançamento de esgoto tratado e não tratado.
92
Química – 3a série – Volume 2
Grade de avaliação da atividade 2
Espera-se que os alunos reconheçam a importância do tratamento e as etapas de separação do
esgoto, que devem ser pesquisadas e discutidas
nas aulas dialogadas. É interessante salientar a
identificação de materiais poluentes, principalmente os que contêm íons fosfato, responsáveis
pelo crescimento excessivo de algas em reservatórios e rios. Outro fator importante é a DBO,
que relaciona a quantidade de oxigênio dissolvido na água com a preservação da vida aquática
e a presença de micro-organismos patogênicos.
Rios sem espumas – Resolução
Conama determina redução de
fósforo de sabão e detergente
Atividade 3 – A presença de íons
fosfato na água
Nesta atividade, pretende-se que os alunos
conheçam alguns dos problemas de poluição
causados pelo aumento da quantidade de íons
fosfato nas águas, o que pode causar a eutrofização de lagos, mananciais e rios. A presença
de fosfatos nas águas pode decorrer da decomposição de substâncias orgânicas que contêm
fósforo, de adubos e de detergentes para lavagem de roupas (sabão em pó). Uma sugestão é
iniciar com a leitura do texto a seguir.
vegação. “A Resolução vai impedir que ocorram,
por exemplo, problemas como o que vimos em
São Paulo, em 2003”, disse o diretor do Conama,
Os fabricantes de sabões e detergentes em pó
Nilo Diniz, ao lembrar a espuma que se formou no
terão três anos para reduzir em 1,5% a concen-
Rio Tietê e invadiu a cidade de Pirapora do Bom
tração de fósforo na fórmula de seus produtos.
Jesus, em decorrência da grande concentração de
A medida, aprovada no Conama – Conselho
poluentes na água.
Nacional do Meio Ambiente, no dia 29/03/2005,
visa reduzir a quantidade dessa substância nos
O fósforo (bem como o nitrogênio), encon-
rios brasileiros, de uma média de 64 toneladas
trado nos agrotóxicos e nas fezes despejados
por dia para 46 toneladas por dia, para melho-
sem tratamento nos rios pelos esgotos domés-
rar a qualidade da água. [...]
ticos, é um dos principais responsáveis pela poluição dos rios brasileiros. A redução do fósfo-
O fósforo limita os processos ecológicos. Em
ro nas fórmulas de sabões e detergentes em pó é
excesso, pode levar à eutrofização, ou seja, provo-
um primeiro passo no sentido de minimizar os
ca o enriquecimento da água com nutrientes que
efeitos dessa poluição. [...]
favorecem a proliferação de algas tóxicas. Além de
servir de criadouros para vetores de doenças, dar
gosto ruim e mudar a coloração da água, essas
plantas afetam turbinas, hélices de motores e a na-
Fonte: Ministério do Meio Ambiente. Disponível em:
<http://www.mma.gov.br/informma/item/2471-resolu
cao-determina-reducao-do-fosforo-no-sabao-em-po>.
Acesso em: 18 nov. 2013.
93
Para o entendimento do texto, você pode
pedir aos alunos que sublinhem as palavras
cujo significado não conhecem e discutam-nas
em classe. As questões a seguir servem para
guiar a leitura e a compreensão do texto.
so podem afetar turbinas e hélices de motores e atrapalhar
a navegação.
6. Quais são as possíveis fontes do elemento
nitrogênio nas águas?
Agrotóxicos e fezes.
Questões para análise do texto
7. O que é eutrofização?
1. Quais são as principais fontes de compostos de fósforo nos rios brasileiros?
Processo em que a água é enriquecida com nutrientes que
favorecem a proliferação de algas.
Os agrotóxicos e as fezes despejados nos rios pelos esgotos
domésticos sem tratamento. Os detergentes também contribuem para o aumento da quantidade de fósforo nas águas.
2. Qual é a quantidade do elemento fósforo
lançada nos rios brasileiros anualmente?
8. Escreva o nome e a fórmula da substância
que contém fósforo, geralmente utilizada nos
detergentes empregados para lavar roupa.
Tripolifosfato de sódio.
O
64 toneladas/dia · 365 dias = 23 360 toneladas.
ONa
3. Qual é a medida proposta pelo Conama
visando controlar o lançamento de fósforo
nos rios?
Redução da concentração de fósforo em 1,5% na fórmula
dos sabões e detergentes em pó.
4. Qual é a porcentagem de redução do elemento fósforo esperada com a adoção da
medida?
Redução de 64 toneladas para 46 toneladas/dia. Em um ano,
redução de 23 360 toneladas para 16 790 toneladas.
5. Que efeitos o elemento fósforo pode causar
nas águas?
O fósforo em excesso pode levar à eutrofização. Além de servir de criadouros para vetores de doenças, dar gosto ruim e
mudar a coloração da água, as algas originadas nesse proces5P3O10
(aq) + 2 H2O (l)
94
P
O
O
ONa
P
O
O
ONa
P
ONa
ONa
Você pode sugerir aos alunos que, individualmente ou em duplas, leiam o texto e
respondam às questões propostas para entendimento, discutindo-as em seguida. Deve
informá-los de que os fosfatos são adicionados
aos detergentes em pó com o objetivo de reagir
com os íons responsáveis pela dureza das águas
– como o Ca2+ e o Mg2+ –, facilitando a ação de
limpeza, e que o elemento fósforo está presente
nas águas na forma de fosfatos (PO43-).
O excesso de tripolifosfato proveniente das
águas de lavagem alcança os corpos d’água,
reagindo lentamente com a água e formando
íons fosfato, como é mostrado na equação:
3 PO43- (aq) + 4 H+ (aq)
Química – 3a série – Volume 2
Aproveitando ainda o texto, pode-se pedir aos alunos que procurem explicar a última frase: “A redução do fósforo nas fórmulas de sabões e detergentes em pó é um
primeiro passo no sentido de minimizar os
efeitos dessa poluição [dos rios]”. Pode-se ainda questionar o que acontece com as
substâncias orgânicas presentes nesses materiais quando alcançam as águas de rios,
relembrando a decomposição da matéria orgânica. Para ampliar os conhecimentos dos
alunos, pode-se sugerir que busquem informações sobre a substituição do fosfato nos
sabões e detergentes em pó por outras substâncias menos agressivas.
Grade de avaliação da atividade 3
Espera-se que os alunos, ao discutirem
a parte final do texto, apontem que a redução da quantidade de fosfato é um primeiro
passo, mas que não resolverá o problema
de poluição das águas por esse material,
pois sua carga nos detergentes não foi totalmente eliminada, além do fato de que
há outras fontes introdutoras de fosfato
nas águas, como os fertilizantes e os esgotos domésticos – mesmo quando tratados.
Espera-se, ainda, que os alunos mencionem
que a eutrofização também é causada pelos
nitratos presentes nas águas provenientes
da decomposição das substâncias orgânicas advindas de esgotos domésticos e de
fertilizantes.
Atividade 4 – Outros aspectos da
poluição das águas: sugestões de
temas para estudo
A poluição das águas é um tema bastante
amplo, não se esgotando nas sugestões apresentadas nas Situações de Aprendizagem anteriores. Assim, pode-se solicitar que os alunos complementem os estudos por meio de pesquisas.
Para ampliar seus conhecimentos
sobre a poluição das águas, são sugeridos alguns temas para que você
procure informações e discuta com seus colegas. Seguindo as orientações de seu professor,
prepare um trabalho escrito sobre um dos temas sugeridos a seguir. Você pode, também,
sugerir outro tema relacionado ao estudo da
poluição das águas que você gostaria de estudar. Consulte seu professor sobre a conveniência de pesquisar tal tema.
Temas sugeridos:
f Contaminação das águas por defensivos
agrícolas.
f Contaminação das águas por metais pesados.
f Derramamento de petróleo nos mares.
²JNQPSUBOUFRVFPBMVOPFMBCPSFVNUFYUPQSØQSJPTPCSFP
tema escolhido. Pode-se orientá-lo a, primeiro, caracterizar
o contaminante que pesquisou e, em seguida, descrever seus
principais danos e possíveis medidas para minimizá-los.
95
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 7
PERTURBAÇÕES NA BIOSFERA
Muitos são os impactos causados por atividades humanas na biosfera. Nesta Situação de Aprendizagem, optou-se por discutir
as perturbações causadas pelo uso de pesticidas e pelo acúmulo de plásticos no meio
ambiente.
Conteúdos e temas: bioacumulação de pesticidas (DDT); síntese do DDT; pesticidas organofosforados
e carbamatos; diferentes plásticos: PET, PEAD, PVC, PEBD, PS e outros.
Competências e habilidades: reconhecer o DDT como agente poluidor da biosfera; aplicar conceitos de
concentração em ppm, de solubilidade, de estrutura molecular e de equilíbrio químico para entender a bioacumulação de pesticidas ao longo da cadeia alimentar e a síntese do DDT; aplicar conceitos de densidade
e de concentração para elaborar um procedimento visando à identificação e à separação de plásticos para
a reciclagem; reconhecer plásticos como lixo sólido poluente.
Sugestão de estratégias de ensino: análise de esquemas e tabelas; aulas expositivo-dialogadas; entrevistas;
pesquisas; discussões; planejamento de prática experimental.
Sugestão de recursos: livros; materiais de outras séries.
Sugestão de avaliação: apresentação da proposta experimental; tarefa solicitada; participação; apresentação de material solicitado.
Atividade 1 – Pesticidas e
bioacumulação
Nesta atividade, os alunos são convidados a aprofundar o estudo da bioacumulação do pesticida DDT, abordada no Caderno de Biologia da 1a série (volume 1). Eles
aplicarão conhecimentos sobre equilíbrio
químico e solubilidade em água para entender a produção do pesticida. Poderão também explicar a bioacumulação em seres vivos, relacionando a estrutura do DDT com
sua alta solubilidade em gorduras e sua baixa solubilidade em água. A atividade permite também que utilizem conceitos já estudados em Biologia para julgar a importância
96
de fazer escolhas corretas de consumo e de
conhecer Química para saber avaliar riscos
ambientais e sociais. Como o tema já foi estudado em Biologia, fica a seu critério aprofundar os aspectos químicos e atitudinais
aqui propostos.
A problematização do estudo pode ser feita por meio de perguntas que busquem estabelecer conexões entre pesticidas e o que os
alunos já conhecem:
f O que significa dedetizar uma casa? (Provavelmente, os alunos responderão que é
colocar veneno em uma casa para matar
baratas, formigas e insetos.)
Química – 3a série – Volume 2
Questões para a sala de aula
1. Observe a figura a seguir. Como se dá a
bioacumulação do DDT nos diversos níveis tróficos?
© Claudio Ripinskas/R2 Criações
f Que tipo de veneno é utilizado no processo?
(Provavelmente, eles não saberão ou talvez
citem marcas de inseticidas existentes no
mercado.)
Lançamento aéreo de DDT para matar larvas de
insetos que atacam as lavouras.
A população de mergulhões
diminuiu 97% em 10 anos.
DDT/ppm
1. Água
2. Fitoplâncton e
vegetais aquáticos
3. Peixes
herbívoros
4. Peixes
carnívoros
5. Mergulhões
0,00005
0,04
0,2 – 1,2
1–2
3 – 76
Figura 19.
As plantas, ao absorverem nutrientes do meio, absorvem
DDT, que é bioacumulativo. Os animais que se alimentam
EFTTBT QMBOUBT JOHFSFN P %%5 OFMBT BDVNVMBEP 2VBOUP
mais plantas forem ingeridas, mais DDT esses animais vão
ingerir e acumular. Um animal carnívoro, ao se alimentar de
animais herbívoros contaminados com DDT, ingerirá quantidades ainda maiores de DDT e o acumulará. Dessa maneira, a concentração de DDT aumenta a cada nível trófico.
A figura também mostra que, na pulverização aérea do DDT, parte do produto
destinado às plantações acaba caindo em
outros locais. Por se tratar de sólido finamente dividido (pó), o pesticida permanece algum tempo no ar e, dependendo dos
ventos, pode cair em locais inapropriados,
como na água.
97
Em seguida, para se entender melhor a
bioacumulação, pode se iniciar o estudo
químico dos pesticidas por meio de aula
expositivo-dialogada conduzida por algumas perguntas.
2. Você acha que, quando se fala em dedetizar uma residência, o pesticida a ser usado
será o DDT?
Talvez os alunos achem que sim.
3. Agora, leia a informação a seguir e responda novamente à questão 2:
A Lei no 11.936, de 14 de maio de 2009,
em seu art. 1o, proíbe, em todo o território nacional, a fabricação, a importação,
a exportação, a manutenção em estoque,
a comercialização e o uso do diclorodifeniltricloroetano (DDT). Em seu art. 2o,
determina que todos os estoques de produtos contendo DDT, existentes no país
à data de publicação desta lei, devem ser
incinerados no prazo de 30 (trinta) dias,
tomadas as devidas cautelas para impedir a poluição do ambiente e riscos para a
saúde humana e animal. (Disponível em:
<http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/
_Ato2007-2010/2009/Lei/L11936.htm>.
Acesso em: 18 nov. 2013.)
98
ginou um verbo (dedetizar) que, até hoje, é utilizado para
designar a aplicação de pesticida.
Você pode então apresentar a fórmula
estrutural do DDT (paradiclorodifeniltricloroetano) e discutir com os alunos a sua
polaridade.
Assim como o DDT, as moléculas de
gordura apresentam baixa solubilidade em água. Com base nessa informação, procure explicar por que quanto maior o
nível em que o organismo se situa na cadeia alimentar (nível trófico), maiores as concentrações
de DDT que nele podem ser encontradas.
Cl
Cl — C — Cl
Cl —
—C—
— Cl
H
Após concluírem que a molécula é pouco polarizada, os
alunos poderão inferir que o DDT é bastante solúvel em
gordura e pouco solúvel em água. Por isso, animais que se
alimentam de plantas contaminadas com o DDT o bioacu-
Espera-se que, após terem acesso a essa informação, os
mulam em sua gordura. Um carnívoro, ao se alimentar de
alunos respondam que o DDT não deve ser utilizado em
animais herbívoros contaminados com DDT, ingerirá o DDT
dedetizações domésticas, pelo menos no Brasil. Eles podem
neles acumulado e também o bioacumulará. Dessa manei-
ser informados de que esse pesticida foi utilizado durante
ra, pode-se explicar a razão de as concentrações de DDT
muito tempo para acabar com pragas em residências, em
encontradas em animais que ocupam as posições mais altas
hospitais e na agricultura. Por esse motivo, seu nome ori-
da cadeia alimentar serem maiores.
Química – 3a série – Volume 2
Neste momento, é importante explicitar
que foram usados diversos conceitos aprendidos ao longo das aulas de Química para entender e explicar a reatividade e o comportamento de substâncias em diferentes situações.
Os alunos deverão compreender que nem
sempre são necessários saberes químicos muito sofisticados para fazer previsões e propor
processos de transformação.
Você pode então informá-los de que o
DDT, no ambiente, sofre transformações na
presença da luz solar, ocorrendo a formação
do DDE. Certos organismos – inclusive o ser
humano – conseguem metabolizar o DDT
transformando-o em DDE, que é muito mais
difícil de ser eliminado e é inócuo no combate a pragas (sua estrutura está baseada em
uma unidade planar ( C=C ) que não permite a
reação com as estruturas dos canais nervosos dos insetos). O DDT pode ser metabolizado em DDE e DDD (diclorodifenildicloroetano). Neste último, um átomo de cloro
do carbono não aromático é substituído por
hidrogênio. O DDD ainda é ativo como praguicida, pois sua estrutura é espiralada e semelhante à do DDT. Existem ainda outros
metabólitos do DDT. Ainda não foi comprovado, mas estudos indicam que o DDE apresenta propriedades carcinogênicas.
Cl
H
luz
Cl —
—C—
— Cl
C
CCl2 + HCl
CCl3
Cl
DDT ou diclorodifeniltricloroetano
ou paradiclorodifeniltricloroetano
QRPHQFODWXUDR¿FLDO
Para continuar o estudo, você pode fornecer informações sobre o DDT e solicitar aos
alunos que avaliem se o seu uso foi positivo ou
negativo. O que se pretende com esta atividade
é permitir que eles percebam que, ao se optar
pelo uso ou não uso de pesticidas, há custos
e benefícios sociais, econômicos e ambientais.
Ao final, podem-se deixar no ar as seguintes questões: É fácil julgar a proibição ou
o emprego de determinado produto? Se você
DDE ou diclorodifenildicloroetileno
ou paradiclorodifenildicloroetileno
QRPHQFODWXUD,XSDF
tiver em sua casa uma praga (formigas ou
baratas, por exemplo), o que fará? Espera-se
que os alunos concordem que nem sempre é
fácil tomar decisões proibitivas (mais difícil
ainda é garantir seu cumprimento), que muitos efeitos nocivos somente são detectáveis a
longo prazo e que nem sempre se sabe qual é
esse prazo. Isso implica a permissão de uso
e a comercialização de pesticidas que, com
o tempo, podem se mostrar prejudiciais ao
meio ambiente e aos seres vivos.
99
Desafio!
A equação a seguir descreve a obtenção
do DDT. Lembre que a dupla seta (duas seCl –
missetas) indica que se trata de transformação em equilíbrio químico dinâmico.
HO
–H
Cl –
calor
CH – CCl3
+
Cl –
HO
–H
clorobenzeno
CH – CCl3 + 2H2O
H2SO4
Cl –
cloral hidratado
ou 2,2,2-tricloro-1-1-etanodiol
Os dados da tabela informam que o
DDT e o clorobenzeno são praticamente
insolúveis em água. Considerando essa informação e as outras propriedades das subs-
DDT
ou paradiclorodifeniltricloroetano
tâncias envolvidas na obtenção do DDT, o
que se pode fazer para separar o DDT das
outras espécies que coexistem no equilíbrio
químico descrito?
Substância
TF
(oC)
TE a
1 atm
(oC)
Densidade a
25 ºC
(g · cm3)
Clorobenzeno
– 45
131
1,11
Muito pouco solúvel em água
DDT
106,5
260
1,60
Solúvel em clorobenzeno,
muito pouco solúvel em água
Água
0
100
1,00
Muito pouco solúvel em clorobenzeno
Cloral hidratado
57
98
1,91
Muito solúvel em água
Ácido sulfúrico
10,3
337
1,83
Muito solúvel em água
Solubilidade a 25 oC
Tabela 26.
O DDT está solubilizado no clorobenzeno e as demais
Industrialmente, a fase orgânica é lavada várias vezes e a
substâncias (ácido sulfúrico e cloral hidratado) estão solu-
destilação do clorobenzeno é feita por arraste a vapor.
bilizadas na água. Pode-se adicionar mais água para separar
melhor as duas fases líquidas imiscíveis entre si: a camada su-
Tomando posição
perior, a aquosa, pois apresenta menor densidade, contém
principalmente a água, o ácido sulfúrico e o cloral hidratado; a outra fase é formada principalmente pelo DDT dissol-
Leia as informações relativas ao DDT
fornecidas a seguir.
vido no clorobenzeno. Após a separação das fases, a mistura
clorobenzeno e DDT pode ser destilada, pois as substâncias
apresentam temperaturas de ebulição bastante diferentes.
100
1. A síntese do DDT é simples e sua produção é barata.
Química – 3a série – Volume 2
2. Quando seu uso foi iniciado, o DDT
não apresentou efeitos em populações
humanas, parecendo matar somente
insetos.
3. A Organização Mundial da Saúde
(OMS) recomenda o uso de DDT para
matar o mosquito-da-malária.
4. O DDT é bastante resistente no ambiente e sua degradação é muito lenta. Isso
significa que, mesmo após a aplicação,
continua agindo por ação residual, não
necessitando de outras reaplicações durante um longo período.
5. O DDT bioacumula-se ao longo da cadeia alimentar.
9. Há países onde o uso do DDT é ilegal;
alguns desses países, entretanto, são fabricantes e exportadores desse pesticida.
10.O DDT não foi banido em muitos países, principalmente nos subdesenvolvidos e tropicais, onde a incidência de malária, tifo e febre amarela é grande.
11.Sem o uso de agrotóxicos, a produção de alimentos requerida para suprir
as necessidades humanas atuais está
comprometida.
12.Reações alérgicas na pele, câncer no
fígado e efeito mutagênico são consequências comprovadas do DDT em seres humanos.
6. Algumas populações de insetos tornaram-se resistentes ao DDT. Algumas
espécies de moscas sofreram mutações,
produzindo enzimas que catalisam a
transformação do DDT em DDE (diclorodifenildicloroetileno).
Levando em conta essas informações,
você:
7. Ao longo do tempo, a eficácia de diversos
pesticidas, entre eles o DDT, diminui.
2. Seria contra ou a favor da produção de
DDT em seu país, caso o produto fosse
destinado unicamente à exportação?
8. A pulverização por aviões faz que o pesticida permaneça no ar por determinado
tempo e – dependendo das condições climáticas, da forma de aplicação, da altura
em que é aplicado e da velocidade de pulverização – até 50% pode cair em outros
locais, inclusive em corpos d’água.
Os alunos poderão apresentar diferentes pontos de vista
1. Permitiria o uso de DDT para o combate à malária em países onde a incidência
dessa doença é alta?
com base nas informações relativas ao DDT. Essa atividade permite que os alunos debatam os prós e os contras
do uso do DDT e que tomem uma posição. (Professor,
caso você considere adequado, os alunos podem pesquisar mais sobre o assunto, procurando conhecer possíveis
alternativas para o combate à malária.)
101
O DDT faz parte da classe de pesticidas chamados de organoclorados.
Há outras classes de pesticidas: os
organofosforados e os carbamatos. Para ampliar
seus conhecimentos sobre pesticidas, procure informações sobre eles. Consulte seu professor sobre a conveniência de pesquisar tal tema. Utilize
seu caderno ou uma folha avulsa.
Os alunos deverão reconhecer que pesticidas da classe dos organofosforados e dos carbamatos, também solúveis em gorduras,
dade de uma molécula de DDT para explicar
sua solubilidade em gorduras e sua bioacumulação ao longo dos níveis tróficos. Deverão também saber explicar a relação entre sua
baixa solubilidade em água e sua persistência
em ambientes abertos e em organismos vivos.
É desejável ainda que se conscientizem de que
podem aplicar conhecimentos que já possuem
para entender problemas ambientais e para
avaliar os riscos da utilização de pesticidas.
não se bioacumulam, pois se decompõem mais rapidamente que
os organoclorados. Por serem pouco solúveis em água, os organofosforados acabam por ficar nos locais onde caíram ao ser aplicados (apresentam pequena mobilidade, o que é uma vantagem),
Atividade 2 – Uso e reconhecimento
de plásticos
sendo pouco carregados para lençóis freáticos, rios, lagoas e mares. Por outro lado, são inseticidas muito agressivos, que exigem
vários cuidados durante sua aplicação e nos períodos em que se
mantêm ativos, o que ocasiona desequilíbrios ecológicos agudos.
Grade de avaliação da atividade 1
Os alunos deverão saber analisar a polari-
Governo pretende reduzir uso de
sacolas plásticas
Nesta atividade, os alunos deverão refletir
sobre o problema da poluição causada por
plásticos. Você pode iniciar a aula apresentando à turma, em uma roda de conversa, um
artigo publicado em 22 de abril de 2013 acerca
das discussões sobre o uso de sacolas plásticas,
que envolveu vários segmentos da sociedade.
há um consenso: indústria e comércio têm
posições divergentes. Integrantes da sociedade
civil organizada defendem, por sua vez, fór-
O governo Dilma Rousseff deu início a discussões com a indústria, o comércio e entida-
mulas que não gerem maiores custos aos consumidores. [...]
des que representam os consumidores para
102
tentar frear o consumo de sacolas plásticas no
Além da falta de um marco regulatório
país. Devido à falta de uma legislação especí-
nacional e da existência de leis estaduais e
fica sobre o assunto, o Executivo busca obter
municipais divergentes sobre o assunto, não há
nesses debates subsídios para o “disciplina-
estatísticas oficiais sobre a situação do setor de
mento normativo” do uso sustentável do pro-
sacolas plásticas no país. Segundo dados apre-
duto. Pelo menos por ora, as reuniões não
sentados pelos representantes da indústria no
ocorrem em clima de embate. Mas tampouco
grupo de trabalho, o número de unidades con-
Química – 3a série – Volume 2
sumidas pela população brasileira em 2012 foi
dro, o setor estima que o consumo chegaria a
de aproximadamente 12 bilhões, ou 0,2% dos
16,5 bilhões de sacolas em 2015. A conta consi-
resíduos sólidos do país. Em 2011, o consumo
dera uma expectativa de crescimento de vendas
teria sido de 13,2 bilhões de sacolas.
de 2% ao ano.
Em contraste, a Associação Brasileira
Para neutralizar os argumentos das redes
de Supermercados (Abras) estimou em
varejistas, a indústria tem ponderado que as
13,9 bilhões de unidades o consumo de sacolas
bases da discussão devem se dar a partir do
plásticas no Brasil em 2011. Segundo relatos
lema “reduzir, reutilizar e reciclar”. O setor
de participantes dos encontros, alguns repre-
produtivo argumenta que o problema é o des-
sentantes do comércio chegaram a defender o
carte inadequado, acrescentando que o desafio
fim da distribuição gratuita das sacolas plás-
do país é criar as normas técnicas necessárias
ticas. Representantes de redes varejistas argu-
ao aumento da capacidade de transporte des-
mentaram que as sacolas produzidas no Brasil
sas embalagens. A ideia é que os clientes do
são mais caras que as importadas. Ressaltaram
comércio varejista não precisem usar mais de
também que os consumidores precisam se
uma sacola para carregar os produtos adquiri-
conscientizar que usar sacolas plásticas de
dos, iniciativa que reduziria o desperdício. Para
material não reciclado para embalar lixo repre-
a indústria, as sacolas reutilizáveis feitas de
senta um desperdício. Integrantes do colegiado
pano são menos higiênicas para o transporte
relataram ainda que, segundo os representantes
de alimentos, argumento refutado pelos comer-
do comércio, a simples cobrança pelas sacolas
ciantes e ambientalistas.
mudaria os hábitos de consumo no Brasil.
A indústria de embalagens plásticas fle“O primeiro passo é a conscientização”,
xíveis argumenta ainda que a produção de
disse ao Valor Adriano Manoel dos Santos,
sacolas consome menos energia que a de emba-
diretor da Abras e coordenador do comitê de
lagens de alumínio, aço e vidro, além de não
sustentabilidade da entidade. “A Abras é a
produzir desmatamento. Os industriais susten-
favor de uma distribuição que não prejudique
tam que as sacolas plásticas são “inertes”. Ou
o meio ambiente, mas não é a favor de abolir
seja: só acabam em locais indevidos e prejudi-
as sacolas.”
cam o meio ambiente se o descarte for inadequado. Além disso, alertam os porta-vozes do
Um acordo fechado entre a Abras e o
setor produtivo no grupo de trabalho, o even-
Ministério do Meio Ambiente busca a redução
tual banimento das sacolas plásticas eliminaria
do consumo de sacolas plásticas em até 40%
uma cadeia importante da indústria nacional.
entre 2010 e 2015. Em 2010, tal consumo nos
supermercados foi de 14,9 bilhões de unidades.
“É interessante a gente ter a possibilidade de
Sem medida alguma para atenuar esse qua-
discutir um marco legal”, ponderou Wanderley
103
Baptista, especialista de política e indústria da
de sacolas sem custos adicionais aos consumi-
Gerência de Meio Ambiente da Confederação
dores, proibir o seu fornecimento por estabele-
Nacional da Indústria (CNI), lembrando que
cimentos comerciais ou substituir esse tipo de
hoje há leis diferentes em Estados e municípios
embalagem por produtos ecológicos.
sobre o assunto. “Isso cria uma insegurança
para a indústria.”
Enquanto isso, as entidades de defesa dos
direitos dos consumidores acompanham a
Todos os lados envolvidos citam a Política
pauta com o objetivo de evitar maiores pre-
Nacional de Resíduos Sólidos como um avanço
juízos ao usuário final. Segundo João Paulo
na chamada “logística reversa” do lixo produ-
Amaral, pesquisador do Instituto Brasileiro de
zido no país. Mesmo assim, a destinação desse
Defesa do Consumidor (Idec), a cobrança pelo
tipo de embalagem continua sendo uma preo-
uso de sacolas nos supermercados não fere a
cupação do Ministério do Meio Ambiente.
legislação. Por outro lado, essa cobrança pre-
A pasta considera a sacola plástica um pro-
cisa ser devidamente divulgada e os clientes
blema por seu papel como “fator agravador
não podem ser surpreendidos ao chegarem aos
de enchentes”, na morte de animais aquáticos,
caixas. Uma proposta interessante, diz Amaral,
na poluição visual das cidades e por dificultar
é a concessão de descontos aos clientes que não
a degradação de resíduos úmidos e orgânicos
demandarem as sacolas na hora de embalar as
descartados pela população.
suas compras. “O que deve ser considerado no
grupo de trabalho é um modelo de cobrança
O Congresso também debate o assunto.
Tramitam na Câmara e no Senado diversos
projetos que buscam assegurar a distribuição
A conversa pode ser desencadeada pelas
perguntas:
f Qual é a importância dessas discussões?
Há consenso sobre a não utilização de sacolas plásticas como embalagens em estabelecimentos comerciais? Quais soluções os
diferentes segmentos que participam das discussões apresentam para o problema? Qual
delas você acha mais viável?
104
justo”, disse o pesquisador do Idec.
EXMAN, Fernando. Governo pretende reduzir uso de
sacolas plásticas. Valor Econômico, 22 abr. 2013.
Provavelmente os alunos vão dizer que essa
discussão é importante porque o plástico polui
o ambiente. Alguns talvez arrisquem dizer que o
plástico não é biodegradável. Sugere-se um exame mais minucioso das respostas que utilizam
palavras-chave, pois estas, muitas vezes, são dadas sem que haja uma real compreensão por parte dos alunos. Deve ficar claro que ainda não há
consenso sobre a retirada das sacolas plásticas
de circulação. Pode-se ressaltar o alto consumo
Química – 3a série – Volume 2
de sacolas plásticas no Brasil e chamar a atenção para as diferentes soluções apontadas: uso
de sacolas de pano, fabricação de sacolas que
comportem maior volume de produtos, descontos para clientes que levem suas próprias embalagens, substituição da matéria-prima utilizada
nas sacolas etc. Os alunos devem perceber que
todas as soluções vão gerar desconforto para um
ou mais segmentos da cadeia produtiva.
Poucos alunos terão uma ideia do volume contido em 1 671 m3,
mas todos, certamente, já viram uma caixa-d’água com capacidade de 1 000 L, que corresponde a 1 m3. Logo, 1 671 m3
corresponderão a 1 671 caixas-d’água com capacidade de
1 000 L cheias de plásticos que levarão mais de 100 anos para
ser degradados.
No final de um ano, esse número chega a 609 915 caixas-d’água (de 1 000 L) cheias de plásticos (1 671 caixas-d’água de 1 000 L · 365 dias). Considerando agora que
uma piscina olímpica (de 50 m de comprimento) tem ca-
Questões para a sala de aula
pacidade de 2 500 m3 de água, a quantidade de plásticos
jogados no lixo por ano, somente na cidade de São Paulo,
1. O plástico representa em média 18% do
lixo total, e a cidade de São Paulo gerou,
em 2006, cerca de 13 mil toneladas de lixo
domiciliar e comercial por dia (além de
lixo industrial, resíduos de construção, lixo
de estabelecimentos de saúde, lixo tecnológico e outros), o que significa 2340 toneladas de plástico, que demorarão mais de
100 anos para se degradar. A densidade
dos plásticos gira entre 0,9 e 1,4 g · cm3.
Calcule o volume mínimo, em metro cúbico, que essa massa de plástico pode representar nos lixões e aterros.
Para calcular o volume mínimo que o plástico pode representar, usa-se o maior valor da densidade, ou seja, 1,4 g · cm3.
Como a massa de plástico é de 2 340 toneladas e a densidade
corresponde a aproximadamente 244 piscinas olímpicas
cheias de plásticos.
Continuando o estudo, você pode arrazoar:
f Os plásticos, se misturados ao lixo orgânico, vão para lixões, aterros sanitários
ou aterros controlados e podem levar, no
mínimo, 30 anos (podendo chegar a 450
anos) para se degradar. Por quanto tempo conseguiremos dispor de espaços para
aterros e lixões?
Muitos dos plásticos acabam indo para rios,
lagos e mares. Você pode também informar os
alunos sobre o tempo de degradação de alguns
plásticos:
é dada em g · cm3, pode-se transformar tonelada em grama:
1 t = 106 g
O volume correspondente a essa massa é:
7mínimo =
2340 106 g
1,4 g cm3
= 1671 106 cm3 = 1671 m3
f garrafas PET, sacos e sacolas plásticas:
mais de 100 anos;
f outros plásticos: até 450 anos;
105
f pneus, isopor e esponjas: tempo indeterminado.
2. Os plásticos, quando separados, podem ser
reciclados ou incinerados. O lixo hospitalar
deve ser incinerado. Alguns tipos de plástico, como polietileno tereftalato (PET),
polietileno de alta densidade (PEAD), polietileno de baixa densidade (PEBD), policloreto de vinila (PVC), polipropileno (PP)
e poliestireno (PS), podem ser reciclados.
Quais são as vantagens e as desvantagens
da incineração?
Há quem defenda a incineração. Ela diminui o volume de lixo
e pode ser usada como fonte de energia, mas também libera
água e manutenção de autoclavesa)? E qual
é o custo ambiental da queima do material
plástico?
É importante que os alunos percebam que
não é necessário haver consenso, mas que as
opiniões expressas devem ser fundamentadas
e consistentes. Nem sempre a melhor solução
para determinada população é a melhor para
outra. Por exemplo: em uma situação de calamidade pública (após furacões, terremotos,
maremotos etc.), seria possível a esterilização
de seringas? Uma informação: o vírus da hepatite C só pode ser eliminado em autoclave;
uma simples fervura não o inviabiliza.
o gás CO2, que, como já foi estudado, contribui para a intensificação do efeito estufa e da acidez de chuvas. Gases tóxicos também são liberados pela queima de alguns plásticos,
DPNPP17$RVFBPTFSRVFJNBEPMJCFSBEJPYJOBTTVCTUÉOcias tidas como mutagênicas, além do cloreto de hidrogênio
Em outra etapa, os alunos deverão propor
um procedimento experimental que permita
a separação de plásticos de acordo com suas
densidades específicas.
(HCl), um gás corrosivo. Lixo hospitalar, entretanto, deve ser
incinerado.
As seguintes questões podem ser debatidas
com a turma:
f Vocês defendem a utilização de material descartável para uso hospitalar, como
seringas, bolsas para sangue e para soro,
luvas cirúrgicas? Quais materiais são, na
sua opinião, absolutamente indispensáveis?
Cirurgiões usam instrumentos (separadores,
pinças etc.) de plástico? Esses instrumentos podem ser esterilizados? Qual é o custo
financeiro dessa esterilização (aquecimento,
a
106
O pré-laboratório pode ser assim conduzido:
f Que tipos de plástico vocês conhecem?
Provavelmente, vão aparecer respostas como:
sacos de lixo, garrafas PET, canos de PVC etc.
Os alunos serão informados de que, para
reciclar plásticos, é preciso separá-los com
base no polímero de origem. Logo, para que
plásticos provenientes de lixos domésticos
possam ser reciclados, eles devem ser separados. Quanto melhor a separação e a limpeza,
maior será seu reaproveitamento. Contudo,
Autoclave é um equipamento que utiliza vapor a alta pressão e alta temperatura para esterilização.
Química – 3a série – Volume 2
Com essas informações os alunos deverão
propor um procedimento experimental que
permita a separação de plásticos produzidos
com diferentes materiais: polipropileno (PP),
polietileno de alta densidade (PEAD), poliestireno (PS) e polietileno tereftalato (PET).
Embalagens de margarina são normalmente
de PP (está escrito no fundo da embalagem);
copinhos descartáveis são feitos de PS; garrafas
de refrigerantes de 2 litros são de PET; e embalagens de iogurte líquido são geralmente de
PEAD. Nessa etapa do Ensino Médio, espera-se que os alunos já consigam utilizar conceitos
químicos para resolver problemas. Caso você
ache que eles não são capazes de fazê-lo, pode
ajudá-los, induzindo a discussão por meio de
perguntas:
O tempo de degradação de plásticos varia bastante: garrafas PET,
sacos e sacolas plásticas levam, em
geral, mais de 100 anos para se degradar;
objetos feitos com isopor e esponjas plásticas não têm tempo determinado para se degradar. A reciclagem e a reutilização são
alternativas para lixos plásticos. Para ser
reciclados, os plásticos devem ser separados
com base no polímero de origem. Muitas
empresas de reciclagem trabalham apenas
com resíduos industriais, pois estes apresentam qualidade garantida em relação à homogeneidade e à contaminação por outros
plásticos ou materiais.
Muitos materiais plásticos já apresentam,
no rótulo ou no próprio artefato, o código internacional que indica o polímero usado ou o
polímero preponderante.
f O que acontece quando colocamos, em uma
vasilha cheia de água, um material não solúvel
em água, com densidadeb maior do que a dela?
Caso os alunos não consigam responder
à questão, você pode colocar um pedaço de
cano de PVC em uma vasilha contendo água
e perguntar:
PEAD
PEBD
f Por que o pedaço de cano de PVC afundou?
Figura 20. Código internacional para a identificação de
plásticos.
Espera-se que os alunos respondam que o
cano afundou porque é mais denso do que a água.
Como separar plásticos que não apresentem identificação?
b
© Claudio Ripinskas/R2 Criações
essa separação tem-se mostrado problemática
e tem restringido a reciclagem, pois muitos artefatos são fabricados com mais de um tipo de
material, o que impossibilita sua separação.
Deve ser lembrado que o conceito de densidade foi abordado na 1a série (volume 1), tendo sido sugerida uma
atividade experimental.
107
Com base nas informações das tabelas a
seguir, você deve, com seu grupo, propor um
procedimento que permita a separação e a
identificação de quatro tipos de plástico, formados por PET, PP, PEAD e PS.
De acordo com as orientações de seu professor e com as condições materiais disponíveis, você e seu grupo poderão testar se o
procedimento proposto permite a separação
desses plásticos.
Densidades de materiais plásticos a 25 oC
Plástico
Sigla
PP
PEBD
PEAD
Água
PS
PC
PET
PVC
Densidade (g · cm–3)
Nome
Polipropileno
Polietileno de baixa densidade
Polietileno de alta densidade
0,900 – 0,910
0,910 – 0,930
0,940 – 0,960
1,000
1,040 – 1,080
1,200
1,220 – 1,400
1,220 – 1,400
Poliestireno
Policarbonato
Polietileno tereftalato
Policloreto de vinila
Tabela 27.
Densidade de soluções a 25 oC
Etanol
C2H5OH
(% em massa)
11
24
36
48
58
Densidade da solução
aquosa de etanol
(g · cm3)
0,98
0,96
0,94
0,92
0,90
Cloreto de sódio
NaCl
(% em massa)
4
8
12
16
20
Densidade da solução
aquosa de cloreto de sódio
(g · cm3)
1,025
1,054
1,083
1,114
1,145
Tabela 28.
108
Os alunos devem entregar uma cópia da proposta no final
tenha uma densidade intermediária entre as deles, como uma
da atividade para que o professor possa avaliar se eles conse-
mistura de etanol e água. Para separar PET e PS, deve-se utilizar
guem organizar e aplicar conhecimentos para resolver situa-
um líquido cuja densidade seja um valor intermediário entre a
ções-problema. Eles podem propor vários procedimentos. O
desses dois plásticos, como uma solução de NaCl.
importante é perceberem que têm de utilizar a diferença de
Os alunos podem colocar as amostras de plástico em três re-
densidade que os plásticos apresentam, colocando-os em lí-
cipientes de vidro (com capacidade de 250 mL), contendo
quidos de diferentes densidades em que não sejam solúveis.
líquidos de diferentes densidades:
Como há dois materiais que apresentam densidade menor do
t3FDJQJFOUFDPMPDBSN-EFÈHVBEHrDN3); adi-
que a da água (PP e PEAD), pode-se separá-los utilizando esse
cionar as amostras dos quatro plásticos a ser identificados.
líquido. Para diferenciá-los, deve-se escolher um líquido que
Deverão flutuar somente aqueles que apresentarem densi-
Química – 3a série – Volume 2
Para concluir o estudo, você pode questionar:
dades menores do que a da água, ou seja, o PP e o PEAD.
t3FDJQJFOUFDPMPDBSVNBTPMVÎÍPEFÈHVBFÈMDPPMDPOUFOdo uma quantidade de aproximadamente 38 a 48 g de álcool
e água suficiente para que a massa total seja 100 g. A solução
preparada apresentará uma densidade entre 0,92 g · cm3 e
0,94 g · cm3. Deverá flutuar somente o plástico cuja densidade é menor do que 0,92 g · cm3, ou seja, o PP.
t 3FDJQJFOUF DPMPDBS VNB TPMVÎÍP BRVPTB EF DMPSFUP EF
sódio, contendo entre 16 e 20 g de sal e água suficiente para
f Todos os plásticos podem ser separados,
com certeza, pelo método que você propôs?
Por quê? Esse método é adequado para usinas de reciclagem? E em casa? É importante que as embalagens plásticas sejam
codificadas com o tipo de material usado
em sua composição?
se obter uma massa de 100 g. A solução apresentará densidade entre 1,11 g · cm3 e 1,15 g · cm3. Colocar nessa solução
os dois plásticos que afundaram na solução do recipiente 1.
Deverá afundar somente o PET.
Caso não se tenha uma balança, sugere-se ao professor que,
aos poucos, coloque álcool no recipiente 1, deixando os alunos perceberem que, em determinado momento, o PEAD
afundará. Nesse momento, pode-se apontar para os alunos
que a densidade da solução deve ser menor do que a densidade do PEAD. Pode-se fazer o mesmo com o sal. Sugere-se
preparar pelo menos 200 g de cada solução para que se possa
Você pode comentar que plásticos feitos a partir de misturas de diferentes monômeros podem
não ser eficientemente separados por métodos
baseados na densidade. Os alunos devem entender também que nem sempre um método usado
em laboratório é adequado para ser utilizado em
grande escala. Pode-se ainda reforçar a importância da separação do lixo (limpo) para que
possa ser reciclado e da existência de uma codificação internacional para os plásticos.
observar melhor a flutuação. Os pedaços de plástico devem
1. Pesquise os monômeros de origem dos diferentes plásticos descritos e, no seu caderno, escreva as
equações químicas que descrevem suas reações de polimerização.
ser pequenos, porém, bem visíveis.
Ao término da atividade, os grupos deverão apresentar suas
propostas para que sejam discutidas pela classe. Nessa discussão, todos terão a oportunidade de se defrontar com diversas
maneiras de solucionar problemas.
PS
PEAD e PEBD
peróxidos
n CH2 — CH2
n
O2 , calor, pressão
CH2 — CH2
n
H
HC
C
CH2
C
n
H
H
17$
PP
n HC
CH3
CH2
cat.
calor, pressão
H
H
C
C
CH3
H
n H 2C
n
CH
Cl
peróxidos
H2C
CH
n
Cl
109
PET
O
n
O
C
n HO
C
HO
O
C
C
alta temperatura
CH2
CH2
OH
OH
ácido tereftálico
O
H2O
O
CH2
CH2
O
n
etilenoglicol
2. Pesquise os aspectos visuais, algumas aplicações e o comportamento desses polímeros quanto à inflamabilidade. Anote os resultados da pesquisa no seu caderno.
sua estrutura e suas aplicações. Analisando o comporta-
Algumas propriedades podem auxiliar na identificação de
Informações sobre os diferentes plásticos estão organiza-
plásticos, assim como possibilitam compreender melhor
das a seguir para subsidiar o trabalho do professor.
mento do plástico, os alunos poderão verificar que a queima é uma alternativa para sua identificação, porém, se a
intenção for a reciclagem, a queima está fora de questão.
Propriedades, aplicações, estruturas e comportamentos de diferentes plásticos
Tipo de
plástico
Aspecto
visual
Aplicações
principais
Comportamento
quanto à
inflamabilidade
Estrutura
PEAD
Incolor,
opaco
Tampas, vasilhames,
utilidades domésticas e
frascos para produtos de
limpeza
2VFJNBMFOUBDIBNBBNBSFMB
com odor de vela
CH2
CH2
PEBD
Incolor, translúcido
a opaco
Sacos de lixo e
embalagens flexíveis
2VFJNBMFOUBDIBNBBNarela,
com odor forte de vela
CH2
CH2
PP
PS
17$
Incolor,
opaco
Incolor,
transparente
Incolor,
transparente
Autopeças
(para-choques), potes
2VFJNBMFOUBDIBNBBNBSFla,
com odor forte de vela
Embalagens
2VFJNBSÈQJEBDIBNB
amarelo-alaranjada, com odor
duras, brinquedos,
indústria eletroeletrônica1 de estireno
2VFJNBEJGÓDJMDPN
Tubos e conexões, frascos
carbonização e chama
de água mineral
amarelada, com toques verdes
n
H
H
C
C
H
CH3 n
H
C
C
H
H
n
CH
Cl
110
n
CH2
n
Química – 3a série – Volume 2
PET
Incolor,
transparente a
opaco
Fibras têxteis, frascos de
refrigerantes, mantas de
impermeabilização
2VFJNBSB[PBWFMNFOUFSÈQJEB
com chama
amarela fuliginosa
O
C
O
O
CH2
C
O
CH2
Tabela 29.
1
O poliestireno expandido, conhecido mundialmente pela marca Isopor®, é obtido pela polimerização do poliestireno
por meio do emprego de um gás de expansão.
Grade de avaliação da atividade 2
A avaliação dessa atividade pode ser feita pela correção dos exercícios e atividades
realizados pelos alunos, pela participação
deles nas discussões e, também, pela atenção e pela contribuição prestadas às propostas dos colegas.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 8
CONTRIBUIÇÕES PARA A DIMINUIÇÃO DA POLUIÇÃO NO
PLANETA
Nesta Situação de Aprendizagem serão
apresentadas algumas situações para que os
alunos as avaliem e proponham intervenções
solidárias que resultem em contribuições para
a diminuição da poluição no planeta. Você
poderá escolher, entre os temas e as sugestões
a seguir, aqueles que considerar mais pertinentes e adequados à sua realidade escolar.
Conteúdos e temas: tipos de poluição e intervenção do homem na natureza.
Competências e habilidades: organizar conhecimentos e aplicá-los para avaliar situações-problema e propor ações que busquem minimizá-las ou solucioná-las.
Sugestão de estratégias de ensino: trabalhos em grupo.
Sugestão de recursos: livros; materiais de outras séries; internet.
Sugestão de avaliação: apresentação da tarefa solicitada; participação; apresentação do material
solicitado.
111
Pode-se solicitar aos alunos que busquem
informações, em fontes diversas, sobre problemas de poluição já estudados e que, após uma
rápida síntese, proponham possíveis alternativas
para que eles sejam minorados ou solucionados.
Posteriormente, as alternativas encontradas devem ser apresentadas para o restante da classe.
Você deve orientar a pesquisa levando em conta
a autonomia relativa à busca de informações que
cada classe apresenta. Para alunos menos autônomos, podem ser sugeridos textos previamente
selecionados nos livros didáticos e paradidáticos
disponíveis, em páginas da internet, em periódicos e até mesmo em anotações de aulas de
séries anteriores. A pesquisa pode também ser
mais bem orientada por meio de perguntas. Os
relatos devem ser objetivos, para que se prestem
ao papel de sintetizadores de informações. A socialização dos dados também poderá ser feita
por meio de cartazes ou pela construção de página na internet ou de blog, em que cada equipe
publica suas ideias e as coloca em discussão.
váveis da atual intensificação do efeito estufa? Há consenso sobre as relações entre
o aquecimento global e a emissão de gases
estufa? O que se pode fazer, individual ou
coletivamente, para reverter esse quadro?
(Consultar a Agenda 21, o Protocolo de
Kyoto e artigos com opiniões diferentes sobre o aquecimento global.)
f O que é a camada de ozônio na estratosfera? Qual é sua importância? Quais são
as prováveis causas para a sua destruição? Quais são os efeitos da diminuição
dessa camada para a saúde dos seres vivos? O que se pode fazer para minimizar
esses efeitos?
f O que é a chuva ácida? Quais são as causas
e os efeitos no meio ambiente do aumento
da acidez da chuva? O que se pode fazer
para reduzir a acidez das chuvas?
Os termos sugeridos são facilmente encontrados em livros
didáticos e na internet. As soluções ou ações para tentar re-
Seguindo as orientações de seu
professor, selecione uma das situações apresentadas a seguir para
procurar informações e respostas.
1 – Poluição atmosférica: causas, efeitos e intervenções sociais
112
solver ou minimizar os problemas nem sempre constam nos
livros didáticos, mas é sempre possível encontrar material na
internet. As soluções que os alunos apresentarem poderão
ser discutidas em sala de aula.
2 – Pesticidas
f O que é o smog fotoquímico e o que podemos fazer para diminuir esse problema nas
grandes cidades?
Pesquise no que consistem as ações descritas a seguir e avalie vantagens e desvantagens
de seus usos como substitutos à utilização de
pesticidas sintéticos.
f O que é o efeito estufa? Poderia haver vida
na Terra sem ele? Quais são as causas pro-
f Substituição de adubo químico por adubação orgânica. (Dica para o professor:
Química – 3a série – Volume 2
você pode sugerir que os alunos relacionem a adubação orgânica com os ciclos
do carbono e do nitrogênio anteriormente
estudados.)
f Uso de plantas atraentes, repelentes e companheiras e controle de pragas por substâncias sexo-atrativas.
f Introdução de espécies predadoras de
pragas, incluindo parasitas, e espécies
patogênicas (discussão controversa, pois
essa introdução pode causar desequilíbrios futuros).
uma estimativa da porcentagem de materiais plásticos nesse lixo. Elabore propostas
concretas para diminuir o volume de lixo.
f Procure informações sobre os custos e benefícios da incineração e da deposição do lixo
em aterros sanitários. Procure saber também
quais são os problemas causados por lixões.
f Discuta as vantagens da instalação de biodigestores em aterros sanitários.
Ter informações sobre a quantidade de lixo do município e
sobre sua destinação pode ser um importante instrumento
de cidadania, pois a situação do município ou da região e as
ações individuais e coletivas que buscam solucionar os possí-
f Uso de sementes geneticamente modificadas, resistentes às pragas que normalmente
ocorrem na região do cultivo (discussão
controversa, pois essas plantas concorrem
com as espécies nativas, podendo chegar a
exterminá-las).
Informações sobre pesticidas podem ser obtidas também
mediante entrevistas com especialistas nos referidos assuntos. Os livros didáticos de Biologia podem conter informações úteis aos alunos. O objetivo dessa pesquisa é eles
perceberem que há vantagens e desvantagens nas soluções
propostas para os problemas ambientais, às vezes de natureza
tecnocientífica, às vezes decorrentes de interesses de grupos.
3 – Lixo e poluição: o que se pode fazer
f Busque informações sobre a quantidade
anual de lixo produzida no seu município
e sobre o local em que esse lixo é depositado ou incinerado. Procure conhecer a diferença entre aterro sanitário e lixão. Faça
veis problemas podem ser discutidas em sala de aula.
4 – Poluição do Rio Tietê: analisando a situação atual e propondo soluções
f Pesquise sobre as fontes de poluição do Rio
Tietê, em vários municípios por onde passa,
e discuta propostas de melhoria da qualidade da água, como o aumento da calha; a floculação; a fiscalização de despejo de esgotos
clandestinos e de efluentes industriais não
tratados; o aumento de estações de tratamento de esgoto etc.
f Caso sua cidade seja cortada por um rio,
discuta a viabilidade da implantação das
propostas citadas em seu município. Como
a comunidade poderia participar?
Informações podem ser obtidas na internet, em órgãos responsáveis pelo tratamento de água, como a Cetesb, e nas
Secretarias de Estado do Meio Ambiente.
113
Grade de avaliação da Situação de
Aprendizagem 8
As concentrações de fósforo nas amostras 1 e 3 são iguais
(0,014 mg L1). A concentração de fósforo na amostra 2 é
de 0,125 mg L1 e está fora do limite previsto pela legislação.
Levando em conta que esta é uma Situação de Aprendizagem de fechamento
das aulas e que seu objetivo maior é permitir que os alunos apliquem conhecimentos
construídos ao longo do ano para avaliar situações-problema e propor ações para solucioná-las, sugere-se que eles sejam avaliados
de acordo com esses objetivos. Você deverá
escolher os instrumentos de avaliação que
achar mais adequados às atividades que optou por desenvolver.
Para retomar com os alunos os assuntos
abordados ao longo das últimas quatro Situações de Aprendizagem, podem-se utilizar os
exercícios a seguir.
1. A quantidade máxima de fósforo (P) permitida em águas doces
destinadas ao abastecimento para
consumo humano é de 0,020 mg · L1.
Considere os dados a seguir, relativos à
análise de amostras de água de três reservatórios diferentes, e aponte quais das
amostras obedecem à legislação para o
fósforo.
Amostra
Volume da
amostra (mL)
Quantidade de
fósforo (mg)
1
100
1,4 103
2
200
2,5 102
3
50
0,7 103
Tabela 30.
114
2. (Enem – 2008) A Lei Federal no 11.097/2005
dispõe sobre a introdução do biodiesel na
matriz energética brasileira e fixa em 5%,
em volume, o percentual mínimo obrigatório a ser adicionado ao óleo diesel vendido ao consumidor. De acordo com essa
lei, o biocombustível é “derivado de biomassa renovável para uso em motores a
combustão interna com ignição por compressão ou, conforme regulamento, para
geração de outro tipo de energia, que possa substituir parcial ou totalmente combustíveis de origem fóssil”. A introdução
de biocombustíveis na matriz energética
brasileira:
a) colabora na redução dos efeitos da degradação ambiental global produzida
pelo uso de combustíveis fósseis, como
os derivados do petróleo.
b) provoca uma redução de 5% na quantidade de carbono emitido pelos veículos
automotores e colabora no controle do
desmatamento.
c) incentiva o setor econômico brasileiro a se adaptar ao uso de uma fonte
de energia derivada de uma biomassa
inesgotável.
d) aponta para pequena possibilidade de
expansão do uso de biocombustíveis,
Química – 3a série – Volume 2
fixado, por lei, em 5% do consumo de
derivados do petróleo.
e) diversifica o uso de fontes alternativas
de energia que reduzem os impactos da
produção do etanol por meio da monocultura da cana-de-açúcar.
3. (Enem – 1998) Um dos índices de qualidade do ar diz respeito à concentração de
monóxido de carbono (CO), pois esse gás
pode causar vários danos à saúde. A tabela
a seguir mostra a relação entre a qualidade
do ar e a concentração de CO.
Suponha que você tenha lido em um jornal que, na cidade de São Paulo, foi atingido um péssimo nível de qualidade do
ar. Uma pessoa que estivesse nessa área
poderia:
a) não apresentar nenhum sintoma.
b) ter sua capacidade visual alterada.
c) apresentar fraqueza muscular e tontura.
d) ficar inconsciente.
e) morrer.
Qualidade
do ar
Concentração de CO – ppm1
(média de 8 h)
Inadequada
15 a 30
Péssima
30 a 40
Crítica
Acima de 40
Tabela 31.
ppm (parte por milhão) = 1 micrograma de CO por
grama de ar (10–6 g)
Para analisar os efeitos do CO sobre os seres
humanos, dispõe-se dos seguintes dados:
Concentração
de CO (ppm)
Sintomas em seres humanos
10
Nenhum
15
Diminuição da capacidade
visual
60
Dor de cabeça
100
Tontura, fraqueza muscular
270
Inconsciência
800
Morte
Tabela 32.
© Hudson Calasans
1
4. (Comvest – Vestibular Unicamp – 1999)
Em um aterro sanitário, o lixo urbano é
enterrado e isolado da atmosfera por uma
camada de argila, conforme vem esquematizado na figura a seguir. Nessas condições,
micro-organismos decompõem o lixo proporcionando, entre outras coisas, o aparecimento de produtos gasosos. O gráfico a
seguir ilustra a composição dos gases emanados em função do tempo.
Figura 21.
115
© Hudson Calasans
4
Figura 22.
a) Em que instante do processo a composição do gás coletado corresponde à do
ar atmosférico?
desses polímeros, utilizou o seguinte método
de separação: jogou a mistura em um tanque
contendo água (densidade = 1,00 g · cm3) separando, então, a fração que flutuou (fração A)
daquela que foi ao fundo (fração B). A seguir,
recolheu a fração B, secou-a e jogou-a em outro
tanque contendo solução salina (densidade =
= 1,10 g · cm3), separando o material que flutuou (fração C) daquele que afundou (fração D).
Fórmula do polímero
CH2 — CH2
n
Densidade
(g cm3)
0,91 – 0,98
(polietileno, PE)
No instante zero e bem próximo a ele.
CH — CH2
b) Em que intervalo de tempo prevalece a atividade microbiológica anaeróbica? Justifique.
A atividade anaeróbica prevalece no intervalo de 1,2 a 10,5
n
C 6H 5
(poliestireno, PS)
porque a produção de CO2 e CH4 diminui bruscamente e a
CH — CH2
produção de O2 e N2 recomeça.
n
Cl
c) Se você quisesse aproveitar, como combustível, o gás emanado, qual seria o
melhor intervalo de tempo para fazer
isso? Justifique sua resposta e escreva a
equação química da reação utilizada na
obtenção de energia térmica.
Tabela 33.
As frações A, C e D eram, respectivamente:
a) PE, PS e PVC.
b) PS, PE e PVC.
CH4(g) + 2 O2(g) A CO2(g) 2 H2O(g) energia.
c) PVC, PS e PE.
5. (Fuvest – 1997) Em uma indústria um operário misturou, inadvertidamente, polietileno
(PE), policloreto de vinila (PVC) e poliestireno
(PS), limpos e moídos. Para recuperar cada um
116
1,35 – 1,42
(policloreto de vinila, PVC)
O melhor intervalo de tempo seria entre 5 e 10, quando ocorre a maior produção de gás metano. A equação é:
1,04 – 1,06
d) PS, PVC e PE.
e) PE, PVC e PS.
Química – 3a série – Volume 2
PROPOSTAS DE SITUAÇÃO DE RECUPERAÇÃO
Você pode pedir aos alunos que consultem
seus cadernos ou outras fontes de pesquisa e,
a partir disso, escrevam pequenos resumos
orientados. A seguir, algumas questões que
podem nortear esta atividade.
2. Quais os processos envolvidos no refino do
petróleo?
5. Considere os grupos carboidratos, lipídios
e proteínas. Para cada um deles, cite uma
função orgânica que pode ser encontrada
em suas estruturas. Dê cinco exemplos de
alimentos em que possam ser encontrados, majoritariamente, cada um desses
grupos.
3. Discuta a importância econômica da confirmação da descoberta de grande reserva
de petróleo e gás na Bacia de Santos.
6. O que são isômeros? Dê dois exemplos de
compostos isômeros.
4. Discuta por que a biomassa é uma fonte de combustíveis muito valorizada. Dê
7. Analise o ciclo do enxofre e das suas perturbações, usando o seguinte roteiro:
H2S/SO2 /SO42
emissões
vulcânicas
SO42
compostos
reduzidos
S
SO2 /SO42
spray
marinho
emissões
biogênicas
oceanos
oceano
SO42
deposição
sedimento
magma
SO2 /SO42
compostos
reduzidos
S
SO2
SO2 /SO42
combustíveis fósseis,
vapores etc.
emissões
biogênicas
costeiras
chuva e outras
decomposições
Terra
transporte
oceano
chuva
compostos
reduzidos
S
emissões
biogênicas
vegetais
© Claudio Ripinskas/R2 Criações
1. Dê exemplos de derivados do petróleo e de
derivados do carvão mineral.
exemplos de alguns combustíveis provenientes da biomassa atualmente utilizados no Brasil e aponte os processos envolvidos em sua obtenção.
deposição seca
rios
rochas
sedimentares
rochas ígneas
Figura 23. Ciclo do enxofre.
Adaptado de: GEPEQ (Grupo de Pesquisa em Educação Química). Interações e transformações: Química para o Ensino Médio, v. I: Guia
do professor: elaborando conceitos sobre transformações químicas. São Paulo: Edusp, 1982.
117
a) Examinando a ilustração, identifique
algumas das diferentes fontes de compostos de enxofre remetidos e depois
removidos da atmosfera.
b) Elabore um esquema que mostre que o
dióxido de enxofre presente na atmosfera provém tanto da indústria quanto da
oxidação de gases como o gás sulfídrico
(H2S).
c) Explique, por meio de equações químicas, a formação da chuva ácida a partir
da combustão do enxofre e/ou da combustão do gás sulfídrico.
d) O ácido sulfúrico pode interagir com o
NH3, formando sulfato de amônio. Represente essa transformação por uma
equação. Represente também por equação química a corrosão do mármore de
fachadas de edifícios, causada pela chuva ácida.
e) São lançados, anualmente, 130 milhões
de toneladas de SO2 na atmosfera. Sabe-se que, na atmosfera, esse gás sofre interações, transformando-se em SO3 e,
depois, em H2SO4. Quantas toneladas
de ácido sulfúrico dissolvido na água da
chuva são remetidas à superfície terrestre?
8. Refaça as questões propostas durante as
aulas, explicando os erros cometidos por
você anteriormente.
Outra possibilidade de situação de recuperação envolve o livro Água hoje e sempre:
consumo sustentável, publicado pela SEE-SP,
em 2004, e disponível em todas as escolas.
Nele há uma atividade, na página 179, que
questiona por que o mar ou o rio não são
capazes de absorver naturalmente o esgoto,
sendo necessário o seu tratamento. Os alunos podem ser orientados a fazer a leitura
do texto, elaborar uma síntese e responder às
questões propostas.
RECURSOS PARA AMPLIAR A PERSPECTIVA DO PROFESSOR E
DO ALUNO PARA A COMPREENSÃO DO TEMA
Livros
BAIRD, Colin. Química ambiental. 2. ed.
Porto Alegre: Bookman, 2002. Traz uma discussão sobre a Química e o ambiente, dando
subsídios para a compreensão de temas atuais
como o agravamento do efeito estufa, o gerenciamento de resíduos e o tratamento de águas
subterrâneas e residuais, entre outros.
118
BOYD, R.; MORRISON, R. Química Orgânica. 6. ed. Lisboa: Calouste Gulbekian, s/d.
O livro contém informações sobre compostos
orgânicos, funções e reatividade em geral.
CANTO, Eduardo L. Plástico: bem supérfluo ou mal necessário? São Paulo: Moderna,
1995. (Coleção Polêmica). Oferece a estudantes e leigos subsídios que possibilitam enten-
Química – 3a série – Volume 2
der a polêmica a respeito do uso de materiais
plásticos apesar de serem agentes poluidores.
MARZZOCO, A.; TORRES, B. B. Bioquímica básica. 3. ed. Rio de Janeiro: Guanabara
Koogan, 2007. Este livro apresenta um texto conciso que privilegia conceitos básicos de
Bioquímica e as vias metabólicas principais. A
leitura do livro na íntegra permite a construção de uma visão sistêmica da Bioquímica, que
poderá servir de ponto de partida para que os
professores desenvolvam estudos temáticos e
interdisciplinares, projetos e atividades adaptadas para o nível médio.
TOLENTINO, M.; ROCHA-FILHO, R. C.;
SILVA, R. R. O azul do planeta: um retrato da
atmosfera terrestre. 5. ed. São Paulo: Moderna,
1997. Elucida temas que estão diretamente relacionados com a poluição atmosférica, como
a intensificação do efeito estufa, o aumento da
acidez das chuvas, o depauperamento da camada de ozônio, a formação de ciclones, o efeito el niño, as neblinas químicas e as inversões
térmicas, entre outros.
USBERCO, J.; SALVADOR, E.; BENABOU,
J. E. A composição dos alimentos. São Paulo:
Saraiva, 2004. (Química no corpo humano). O
livro discute a alimentação e o balanço energético, a composição dos diferentes alimentos
e as substâncias essenciais na alimentação,
considerando aspectos químicos, biológicos e
sociais.
WOLKE, R. L. O que Einstein disse a seu cozinheiro. Trad.: M. I. D. Estrada. Rio de Janei-
ro: Jorge Zahar, 2005. v. 1. Esse livro contém
mais de cem perguntas e respostas que podem
ser consultadas independentemente e procuram explicar os conceitos científicos envolvidos na cozinha.
Artigos de revista
FIORUCCI, A. R.; SOARES, M. H. F. B.;
CAVALHEIRO, E. T. G. Ácidos orgânicos:
dos primórdios da química experimental à
sua presença em nosso cotidiano. Química
Nova na Escola, p. 6-10, 15 maio 2002. Esse
trabalho evidencia a importância dos ácidos
orgânicos no cotidiano, assim como a relação
da descoberta de tais ácidos com o próprio desenvolvimento da Química.
GUIMARÃES, José R.; NOUR, Edson A.
A. Tratando nossos esgotos: processos que
imitam a natureza. Caderno Temático de
Química Nova na Escola, n. 1, p. 19-30, maio
2001. Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.
br/online/cadernos/01/>. Acesso em: 19 nov.
2013. Esse caderno trata de Química Ambiental e traz outros artigos que podem interessar ao professor.
MARIA, L. C. S. et al. Petróleo: um tema
para o ensino de Química. Química Nova na
Escola, p. 19-23, 15 maio 2002. O artigo traz
um relato de como associar os tópicos de Química Orgânica às informações sobre petróleo,
além de sugerir atividades experimentais.
RODRIGUES, J. R. et al. Uma abordagem
alternativa para o ensino da função álcool.
119
Química Nova na Escola, p. 20-23, 12 nov.
2000. Relato de uma experiência em sala de
aula desenvolvida em uma 3a série do Ensino Médio, na qual o estudo da função
álcool foi desencadeado pela discussão do
alcoolismo.
RODRIGUES, J. A. R. Recomendações da
Iupac para a nomenclatura de moléculas orgânicas. Química Nova na Escola, p. 22-28, 13
maio 2001. As recomendações atuais da Iupac
para a nomenclatura de moléculas orgânicas
são apresentadas em formato condensado.
VIEIRA, K. R. C. F.; BAZZO, W. A. Discussões acerca do aquecimento global: uma
proposta CTS para abordar esse tema controverso em sala de aula. Ciência & Ensino,
v. 1, número especial, nov. 2007. Disponível
em: <http://prc.ifsp.edu.br/ojs/index.php/cien
ciaeensino/issue/view/15>. Acesso em: 7 mar.
2014. Esse artigo apresenta sequência didática
para discussão do aquecimento global.
Sites
Centro de Ensino e Pesquisa Aplicada
(Cepa). Apresenta informações sobre os
combustíveis biomassa, petróleo e álcool.
Disponível em: <http://www.cepa.if.usp.br/
120
energia/energia1999/Grupo1B/ebiomassa.
html>; <http://cepa.if.usp.br/energia/energia
1999/Grupo1A/origem.html> e <http://www.
cepa.if.usp.br/energia/energia1999/Grupo1
B/talcooll.html>. Acessos em: 6 jan. 2014.
Companhia Ambiental do Estado de São
Paulo (Cetesb). Variáveis de qualidade das
águas e dos sedimentos. Informações sobre
as variáveis de qualidade das águas. Disponível em: <http://www.cetesb.sp.gov.br/
agua/aguas-superficiais/125-variaveis-dequalidade-das-aguas-e-dos-sedimentos>.
Acesso em: 19 nov. 2013.
No site da Cetesb podem-se, ainda, encontrar
amplas informações relativas à água, ao ar,
aos solos, à tecnologia e ao saneamento e controle de qualidade ambiental. Disponível em:
<http://www.cetesb.sp.gov.br>. Acesso em: 19
nov. 2013.
Petrobras. Apresenta informações sobre a
Bacia de Santos, o Campo de Tupi e a camada pré-sal. Disponível em: <http://www.
petrobras.com.br/pt/quem-somos/perfil/ati
vidades/exploracao-producao-petroleo-gas/>
e <http://www.petrobras.com.br/pt/energiae-tecnologia/fontes-de-energia/petroleo/pre
sal>. Acessos em: 6 jan. 2014.
Química – 3a série – Volume 2
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Neste Caderno, pretende-se que os alunos apliquem os conhecimentos adquiridos
no decorrer das aulas para entender e avaliar
os processos de obtenção e purificação do
petróleo, do gás natural e de seus derivados;
a utilização e a importância econômica desses materiais; a estrutura e a nomenclatura
de hidrocarbonetos; e a isomeria em cadeias
abertas e fechadas. A utilização indiscriminada desses materiais é uma das causas das
mudanças e desequilíbrios ambientais atualmente em curso. É importante, portanto, que
os alunos reconheçam a biomassa como fonte
de energia alternativa.
Espera-se que eles sejam capazes de identificar as funções orgânicas presentes nos diferentes grupos de alimentos.
Nosso intuito é que as atividades os capacitem e os incentivem a intervir e contribuir
para um desenvolvimento sustentável, levando
em conta a qualidade de vida e a sobrevivência
das espécies a longo prazo. Espera-se formar
alunos que saibam fazer escolhas de consumo
mais conscientes, que se disponham a intervir
em suas comunidades, que saibam avaliar decisões tomadas por instâncias superiores e que
saibam expor e defender seus pontos de vista
de maneira consistente, usando conhecimentos
químicos. Propõe-se uma reflexão sobre o que
pode ser feito individualmente ou em comunidade e o que depende de decisões de instâncias
maiores (governos municipais, estaduais, federal e entre os países do mundo), na esperança
de que os alunos possam defender suas posições, buscar maneiras de ser ouvidos, enfim,
atuarem como cidadãos do mundo.
121
Volume 1
QUADRO DE CONTEÚDOS DO ENSINO MÉDIO
122
1a série
2a série
3a série
Transformações químicas no dia a
dia: evidências; tempo envolvido;
energia envolvida; revertibilidade
Descrição das transformações
em diferentes linguagens e
representações
Diferentes intervalos de
tempo para a ocorrência das
transformações
Reações endotérmicas e
exotérmicas
Transformações que ocorrem na
natureza e em diferentes sistemas
produtivos
Transformações que podem ser
revertidas
Alguns materiais usados no dia a
dia: caracterização de reagentes
e produtos das transformações
em termos de suas propriedades;
separação e identificação das
substâncias
Propriedade das substâncias,
como temperatura de fusão e de
ebulição, densidade, solubilidade
Separação de substâncias por
filtração, flotação, destilação,
sublimação, recristalização
Métodos de separação no sistema
produtivo
Combustíveis: transformação
química, massas envolvidas e
produção de energia; reagentes
e produtos: relações em massa e
energia; reações de combustão;
aspectos quantitativos nas
transformações químicas; poder
calorífico dos combustíveis
Conservação da massa e
proporção entre as massas
de reagentes e produtos nas
transformações químicas
Relação entre massas de reagentes
e produtos e a energia nas
transformações químicas
Formação de ácidos e outras
implicações socioambientais da
produção e do uso de diferentes
combustíveis
Água e seu consumo pela
sociedade; propriedades da água
para consumo humano; água
pura e água potável; dissolução
de materiais em água e mudança
de propriedades; concentração de
soluções
Concentração de soluções em
massa e em quantidade de matéria
(g · L-1, mol · L -1, ppm, % em
massa)
Alguns parâmetros de qualidade
da água: concentração de
materiais dissolvidos
Relações quantitativas envolvidas
nas transformações químicas em
soluções; relações estequiométricas;
solubilidade de gases em água;
potabilidade da água para consumo
humano
Relações quantitativas de massa
e de quantidade de matéria (mol)
nas transformações químicas
em solução, de acordo com suas
concentrações
Determinação da quantidade
de oxigênio dissolvido nas
águas (Demanda Bioquímica de
Oxigênio – DBO)
Uso e preservação da água no
mundo
Fontes causadoras da poluição
da água
Tratamento de água por filtração,
flotação, cloração e correção de
pH
O comportamento dos materiais e
os modelos de átomo; as limitações
das ideias de Dalton para explicar
o comportamento dos materiais;
o modelo de Rutherford-Bohr;
ligações químicas iônicas, covalentes
e metálicas; energia de ligação das
transformações químicas
Condutibilidade elétrica e
radiatividade natural dos
elementos
O modelo de Rutherford e a
natureza elétrica dos materiais
Extração de materiais úteis da
atmosfera; produção da amônia
e estudos sobre a rapidez e a
extensão das transformações
químicas; compreensão da extensão
das transformações químicas; o
nitrogênio como matéria-prima
para produzir alguns materiais
Liquefação e destilação
fracionada do ar para obtenção
de matérias-primas (oxigênio,
nitrogênio e gases nobres)
Variáveis que podem interferir
na rapidez das transformações
(concentração, temperatura,
pressão, estado de agregação e
catalisador)
Modelos explicativos da
velocidade das transformações
químicas
Estado de equilíbrio químico:
coexistência de reagentes
e produtos em certas
transformações químicas
Processos químicos em sistemas
naturais e produtivos que utilizam
nitrogênio: avaliação de produção,
consumo e utilização social
Extração de materiais úteis da
atmosfera; acidez e alcalinidade
de águas naturais – conceito de
Arrhenius; força de ácidos e de
bases – significado da constante
de equilíbrio; perturbação do
equilíbrio químico; reação de
neutralização
Composição das águas naturais
Processos industriais que
permitem a obtenção de produtos
a partir da água do mar
Acidez e basicidade das águas e
alguns de seus efeitos no meio
natural e no sistema produtivo
Conceito de dissociação iônica
e de ionização e a extensão
das transformações químicas:
equilíbrio químico
Volume 2
Volume 1
Química – 3a série – Volume 2
Primeiras ideias sobre a
constituição da matéria: modelo
de Dalton sobre a constituição da
matéria
Conceitos de átomo e de elemento
segundo Dalton
Suas ideias para explicar
transformações e relações de
massa
Modelos explicativos como
construções humanas em
diferentes contextos sociais
O modelo de Bohr e a
constituição da matéria
O uso do número atômico como
critério para organizar a tabela
periódica
Ligações químicas em termos
de forças elétricas de atração e
repulsão
Transformações químicas como
resultantes de quebra e formação
de ligações
Previsões sobre tipos de ligação
dos elementos a partir da posição
na tabela periódica
Cálculo da entalpia de reação pelo
balanço energético resultante da
formação e ruptura de ligações
Diagramas de energia em
transformações endotérmicas e
exotérmicas
Constante de equilíbrio para
expressar a relação entre as
concentrações de reagentes e
produtos numa transformação
química
Influência da temperatura, da
concentração e da pressão em
sistemas em equilíbrio químico
Equilíbrios químicos envolvidos
no sistema CO2/H2O na natureza
Transformações ácido-base e sua
utilização no controle do pH de
soluções aquosas
Metais – processos de obtenção;
representação de transformações
químicas; processos de obtenção
de ferro e de cobre; linguagem
simbólica da Química; tabela
periódica; balanceamento e
interpretação das transformações
químicas; equação química –
relação entre massa, número de
partículas e energia
Transformações químicas na
produção de ferro e de cobre
Símbolos dos elementos e
equações químicas
Balanceamento das equações
químicas
Organização dos elementos de
acordo com suas massas atômicas
na tabela periódica
Equações químicas dos processos
de produção de ferro e de cobre
Importância do ferro e do cobre
na sociedade atual
Metais – processos de obtenção
e relações quantitativas;
relações quantitativas envolvidas
na transformação química;
estequiometria; impactos ambientais
na produção do ferro e do cobre
Massa molar e quantidade de
matéria (mol)
O comportamento dos materiais;
relações entre propriedades das
substâncias e suas estruturas;
interações interpartículas
e intrapartículas e algumas
propriedades dos materiais
Polaridade das ligações covalentes
e das moléculas
Forças de interação entre as
partículas – átomos, íons e
moléculas – nos estados sólido,
líquido e gasoso
Interações inter e intrapartículas
para explicar as propriedades das
substâncias, como temperatura de
fusão e de ebulição, solubilidade e
condutibilidade elétrica
Dependência da temperatura
de ebulição dos materiais com a
pressão atmosférica
Metais e sua utilização em pilhas
e na galvanização; relação entre
a energia elétrica e as estruturas
das substâncias em transformações
químicas; reatividade de metais;
explicações qualitativas sobre
as transformações químicas que
produzem ou demandam corrente
elétrica; conceito de reações de
oxirredução
Extração de materiais úteis
da biosfera; recursos vegetais
para a sobrevivência humana –
carboidratos, lipídios e vitaminas;
recursos animais para a
sobrevivência humana – proteínas
e lipídios; recursos fossilizados
para a sobrevivência humana – gás
natural, carvão mineral e petróleo
Os componentes principais dos
alimentos (carboidratos, lipídios
e proteínas), suas propriedades e
funções no organismo
Biomassa como fonte de materiais
combustíveis
Arranjos atômicos e moleculares
para explicar a formação de
cadeias, ligações, funções
orgânicas e isomeria
Processos de transformação do
petróleo, carvão mineral e gás
natural em materiais e substâncias
utilizados no sistema produtivo:
refino do petróleo, destilação seca
do carvão e purificação do gás
Produção e uso social dos
combustíveis fósseis
123
Volume 2
Cálculo estequiométrico: massas,
quantidades de matéria e energia
nas transformações
Cálculos estequiométricos na
produção do ferro e do cobre
124
Reatividade dos metais em reações
com ácidos e íons metálicos
Transformações que envolvem
energia elétrica: processos de
oxidação e de redução
As ideias de estrutura da
matéria para explicar
oxidação e redução
Transformações químicas na
geração industrial de energia
Implicações socioambientais das
transformações químicas que
envolvem eletricidade
Diferentes usos sociais dos metais
Poluição, perturbações da
biosfera, ciclos biogeoquímicos
e desenvolvimento sustentável;
poluição atmosférica; poluição
das águas por efluentes urbanos,
domésticos, industriais e
agropecuários; perturbação da
biosfera pela produção, uso e
descarte de materiais e sua relação
com a sobrevivência das espécies
vivas; ciclos biogeoquímicos e
desenvolvimento sustentável
Desequilíbrios ambientais pela
introdução de gases na atmosfera,
como SO2, CO2, NO2 e outros
óxidos de nitrogênio
Chuva ácida, aumento do efeito
estufa e redução da camada de
ozônio: causas e consequências
Poluição das águas por detergentes,
praguicidas, metais pesados e outras
causas e contaminação por agentes
patogênicos
Perturbações na biosfera por pragas,
desmatamentos, uso de combustíveis
fósseis, indústrias, rupturas das teias
alimentares e outras causas
Ciclos da água, do nitrogênio, do
oxigênio e do gás carbônico e suas
inter-relações
Impactos ambientais na óptica do
desenvolvimento sustentável
Ações corretivas e preventivas e busca
de alternativas para a sobrevivência
no planeta
CONCEPÇÃO E COORDENAÇÃO GERAL
NOVA EDIÇÃO 2014-2017
COORDENADORIA DE GESTÃO DA
EDUCAÇÃO BÁSICA – CGEB
Coordenadora
Maria Elizabete da Costa
Diretor do Departamento de Desenvolvimento
Curricular de Gestão da Educação Básica
João Freitas da Silva
Diretora do Centro de Ensino Fundamental
dos Anos Finais, Ensino Médio e Educação
Profissional – CEFAF
Valéria Tarantello de Georgel
Coordenadora Geral do Programa São Paulo
faz escola
Valéria Tarantello de Georgel
Coordenação Técnica
Roberto Canossa
Roberto Liberato
Suely Cristina de Albuquerque BomÅm
EQUIPES CURRICULARES
Área de Linguagens
Arte: Ana Cristina dos Santos Siqueira, Carlos
Eduardo Povinha, Kátia Lucila Bueno e Roseli
Ventrella.
Educação Física: Marcelo Ortega Amorim, Maria
Elisa Kobs Zacarias, Mirna Leia Violin Brandt,
Rosângela Aparecida de Paiva e Sergio Roberto
Silveira.
Língua Estrangeira Moderna (Inglês e
Espanhol): Ana Beatriz Pereira Franco, Ana Paula
de Oliveira Lopes, Marina Tsunokawa Shimabukuro
e Neide Ferreira Gaspar.
Língua Portuguesa e Literatura: Angela Maria
Baltieri Souza, Claricia Akemi Eguti, Idê Moraes dos
Santos, João Mário Santana, Kátia Regina Pessoa,
Mara Lúcia David, Marcos Rodrigues Ferreira, Roseli
Cordeiro Cardoso e Rozeli Frasca Bueno Alves.
Área de Matemática
Matemática: Carlos Tadeu da Graça Barros,
Ivan Castilho, João dos Santos, Otavio Yoshio
Yamanaka, Rosana Jorge Monteiro, Sandra Maira
Zen Zacarias e Vanderley Aparecido Cornatione.
Área de Ciências da Natureza
Biologia: Aparecida Kida Sanches, Elizabeth
Reymi Rodrigues, Juliana Pavani de Paula Bueno e
Rodrigo Ponce.
Ciências: Eleuza Vania Maria Lagos Guazzelli,
Gisele Nanini Mathias, Herbert Gomes da Silva e
Maria da Graça de Jesus Mendes.
Física: Anderson Jacomini Brandão, Carolina dos
Santos Batista, Fábio Bresighello Beig, Renata
Cristina de Andrade Oliveira e Tatiana Souza da
Luz Stroeymeyte.
Química: Ana Joaquina Simões S. de Mattos
Carvalho, Jeronimo da Silva Barbosa Filho, João
Batista Santos Junior, Natalina de Fátima Mateus e
Roseli Gomes de Araujo da Silva.
Área de Ciências Humanas
Filosofia: Emerson Costa, Tânia Gonçalves e
Teônia de Abreu Ferreira.
Geografia: Andréia Cristina Barroso Cardoso,
Débora Regina Aversan e Sérgio Luiz Damiati.
História: Cynthia Moreira Marcucci, Maria
Margarete dos Santos Benedicto e Walter Nicolas
Otheguy Fernandez.
Sociologia: Alan Vitor Corrêa, Carlos Fernando de
Almeida e Tony Shigueki Nakatani.
PROFESSORES COORDENADORES DO NÚCLEO
PEDAGÓGICO
Área de Linguagens
Educação Física: Ana Lucia Steidle, Eliana Cristine
Budiski de Lima, Fabiana Oliveira da Silva, Isabel
Cristina Albergoni, Karina Xavier, Katia Mendes
e Silva, Liliane Renata Tank Gullo, Marcia Magali
Rodrigues dos Santos, Mônica Antonia Cucatto da
Silva, Patrícia Pinto Santiago, Regina Maria Lopes,
Sandra Pereira Mendes, Sebastiana Gonçalves
Ferreira Viscardi, Silvana Alves Muniz.
Língua Estrangeira Moderna (Inglês): Célia
Regina Teixeira da Costa, Cleide Antunes Silva,
Ednéa Boso, Edney Couto de Souza, Elana
Simone Schiavo Caramano, Eliane Graciela
dos Santos Santana, Elisabeth Pacheco Lomba
Kozokoski, Fabiola Maciel Saldão, Isabel Cristina
dos Santos Dias, Juliana Munhoz dos Santos,
Kátia Vitorian Gellers, Lídia Maria Batista
BomÅm, Lindomar Alves de Oliveira, Lúcia
Aparecida Arantes, Mauro Celso de Souza,
Neusa A. Abrunhosa Tápias, Patrícia Helena
Passos, Renata Motta Chicoli Belchior, Renato
José de Souza, Sandra Regina Teixeira Batista de
Campos e Silmara Santade Masiero.
Língua Portuguesa: Andrea Righeto, Edilene
Bachega R. Viveiros, Eliane Cristina Gonçalves
Ramos, Graciana B. Ignacio Cunha, Letícia M.
de Barros L. Viviani, Luciana de Paula Diniz,
Márcia Regina Xavier Gardenal, Maria Cristina
Cunha Riondet Costa, Maria José de Miranda
Nascimento, Maria Márcia Zamprônio Pedroso,
Patrícia Fernanda Morande Roveri, Ronaldo Cesar
Alexandre Formici, Selma Rodrigues e
Sílvia Regina Peres.
Área de Matemática
Matemática: Carlos Alexandre Emídio, Clóvis
Antonio de Lima, Delizabeth Evanir Malavazzi,
Edinei Pereira de Sousa, Eduardo Granado Garcia,
Evaristo Glória, Everaldo José Machado de Lima,
Fabio Augusto Trevisan, Inês Chiarelli Dias, Ivan
Castilho, José Maria Sales Júnior, Luciana Moraes
Funada, Luciana Vanessa de Almeida Buranello,
Mário José Pagotto, Paula Pereira Guanais, Regina
Helena de Oliveira Rodrigues, Robson Rossi,
Rodrigo Soares de Sá, Rosana Jorge Monteiro,
Rosângela Teodoro Gonçalves, Roseli Soares
Jacomini, Silvia Ignês Peruquetti Bortolatto e Zilda
Meira de Aguiar Gomes.
Área de Ciências da Natureza
Biologia: Aureli Martins Sartori de Toledo, Evandro
Rodrigues Vargas Silvério, Fernanda Rezende
Pedroza, Regiani Braguim Chioderoli e Rosimara
Santana da Silva Alves.
Ciências: Davi Andrade Pacheco, Franklin Julio
de Melo, Liamara P. Rocha da Silva, Marceline
de Lima, Paulo Garcez Fernandes, Paulo Roberto
Orlandi Valdastri, Rosimeire da Cunha e Wilson
Luís Prati.
Física: Ana Claudia Cossini Martins, Ana Paula
Vieira Costa, André Henrique GhelÅ RuÅno,
Cristiane Gislene Bezerra, Fabiana Hernandes
M. Garcia, Leandro dos Reis Marques, Marcio
Bortoletto Fessel, Marta Ferreira Mafra, Rafael
Plana Simões e Rui Buosi.
Química: Armenak Bolean, Cátia Lunardi, Cirila
Tacconi, Daniel B. Nascimento, Elizandra C. S.
Lopes, Gerson N. Silva, Idma A. C. Ferreira, Laura
C. A. Xavier, Marcos Antônio Gimenes, Massuko
S. Warigoda, Roza K. Morikawa, Sílvia H. M.
Fernandes, Valdir P. Berti e Willian G. Jesus.
Área de Ciências Humanas
Filosofia: Álex Roberto Genelhu Soares, Anderson
Gomes de Paiva, Anderson Luiz Pereira, Claudio
Nitsch Medeiros e José Aparecido Vidal.
Geografia: Ana Helena Veneziani Vitor, Célio
Batista da Silva, Edison Luiz Barbosa de Souza,
Edivaldo Bezerra Viana, Elizete Buranello Perez,
Márcio Luiz Verni, Milton Paulo dos Santos,
Mônica Estevan, Regina Célia Batista, Rita de
Cássia Araujo, Rosinei Aparecida Ribeiro Libório,
Sandra Raquel Scassola Dias, Selma Marli Trivellato
e Sonia Maria M. Romano.
História: Aparecida de Fátima dos Santos
Pereira, Carla Flaitt Valentini, Claudia Elisabete
Silva, Cristiane Gonçalves de Campos, Cristina
de Lima Cardoso Leme, Ellen Claudia Cardoso
Doretto, Ester Galesi Gryga, Karin Sant’Ana
Kossling, Marcia Aparecida Ferrari Salgado de
Barros, Mercia Albertina de Lima Camargo,
Priscila Lourenço, Rogerio Sicchieri, Sandra Maria
Fodra e Walter Garcia de Carvalho Vilas Boas.
Sociologia: Anselmo Luis Fernandes Gonçalves,
Celso Francisco do Ó, Lucila Conceição Pereira e
Tânia Fetchir.
Apoio:
Fundação para o Desenvolvimento da Educação
- FDE
CTP, Impressão e acabamento
Log Print GráÅca e Logística S. A.
GESTÃO DO PROCESSO DE PRODUÇÃO
EDITORIAL 2014-2017
FUNDAÇÃO CARLOS ALBERTO VANZOLINI
Presidente da Diretoria Executiva
Mauro de Mesquita Spínola
GESTÃO DE TECNOLOGIAS APLICADAS
À EDUCAÇÃO
Direção da Área
Guilherme Ary Plonski
Coordenação Executiva do Projeto
Angela Sprenger e Beatriz Scavazza
Gestão Editorial
Denise Blanes
Equipe de Produção
Editorial: Amarilis L. Maciel, Ana Paula S. Bezerra,
Angélica dos Santos Angelo, Bóris Fatigati da Silva,
Bruno Reis, Carina Carvalho, Carolina H. Mestriner,
Carolina Pedro Soares, Cíntia Leitão, Eloiza Lopes,
Érika Domingues do Nascimento, Flávia Medeiros,
Giovanna Petrólio Marcondes, Gisele Manoel,
Jean Xavier, Karinna Alessandra Carvalho Taddeo,
Leslie Sandes, Mainã Greeb Vicente, Maíra de
Freitas Bechtold, Marina Murphy, Michelangelo
Russo, Natália S. Moreira, Olivia Frade Zambone,
Paula Felix Palma, Pietro Ferrari, Priscila Risso,
Regiane Monteiro Pimentel Barboza, Renata
Regina Buset, Rodolfo Marinho, Stella Assumpção
Mendes Mesquita, Tatiana F. Souza e Tiago Jonas
de Almeida.
CONCEPÇÃO DO PROGRAMA E ELABORAÇÃO DOS
CONTEÚDOS ORIGINAIS
Filosofia: Paulo Miceli, Luiza Christov, Adilton Luís
Martins e Renê José Trentin Silveira.
COORDENAÇÃO DO DESENVOLVIMENTO
DOS CONTEÚDOS PROGRAMÁTICOS DOS
CADERNOS DOS PROFESSORES E DOS
CADERNOS DOS ALUNOS
Ghisleine Trigo Silveira
Geografia: Angela Corrêa da Silva, Jaime Tadeu
Oliva, Raul Borges Guimarães, Regina Araujo e
Sérgio Adas.
CONCEPÇÃO
Guiomar Namo de Mello, Lino de Macedo,
Luis Carlos de Menezes, Maria Inês Fini
coordenadora! e Ruy Berger em memória!.
AUTORES
Linguagens
Coordenador de área: Alice Vieira.
Arte: Gisa Picosque, Mirian Celeste Martins,
Geraldo de Oliveira Suzigan, Jéssica Mami
Makino e Sayonara Pereira.
Educação Física: Adalberto dos Santos Souza,
Carla de Meira Leite, Jocimar Daolio, Luciana
Venâncio, Luiz Sanches Neto, Mauro Betti,
Renata Elsa Stark e Sérgio Roberto Silveira.
LEM – Inglês: Adriana Ranelli Weigel Borges,
Alzira da Silva Shimoura, Lívia de Araújo Donnini
Rodrigues, Priscila Mayumi Hayama e Sueli Salles
Fidalgo.
LEM – Espanhol: Ana Maria López Ramírez, Isabel
Gretel María Eres Fernández, Ivan Rodrigues
Martin, Margareth dos Santos e Neide T. Maia
González.
História: Paulo Miceli, Diego López Silva,
Glaydson José da Silva, Mônica Lungov Bugelli e
Raquel dos Santos Funari.
Sociologia: Heloisa Helena Teixeira de Souza
Martins, Marcelo Santos Masset Lacombe,
Melissa de Mattos Pimenta e Stella Christina
Schrijnemaekers.
Ciências da Natureza
Coordenador de área: Luis Carlos de Menezes.
Biologia: Ghisleine Trigo Silveira, Fabíola Bovo
Mendonça, Felipe Bandoni de Oliveira, Lucilene
Aparecida Esperante Limp, Maria Augusta
Querubim Rodrigues Pereira, Olga Aguilar Santana,
Paulo Roberto da Cunha, Rodrigo Venturoso
Mendes da Silveira e Solange Soares de Camargo.
Ciências: Ghisleine Trigo Silveira, Cristina Leite,
João Carlos Miguel Tomaz Micheletti Neto,
Julio Cézar Foschini Lisbôa, Lucilene Aparecida
Esperante Limp, Maíra Batistoni e Silva, Maria
Augusta Querubim Rodrigues Pereira, Paulo
Rogério Miranda Correia, Renata Alves Ribeiro,
Ricardo Rechi Aguiar, Rosana dos Santos Jordão,
Simone Jaconetti Ydi e Yassuko Hosoume.
Língua Portuguesa: Alice Vieira, Débora Mallet
Pezarim de Angelo, Eliane Aparecida de Aguiar,
José Luís Marques López Landeira e João
Henrique Nogueira Mateos.
Física: Luis Carlos de Menezes, Estevam Rouxinol,
Guilherme Brockington, Ivã Gurgel, Luís Paulo
de Carvalho Piassi, Marcelo de Carvalho Bonetti,
Maurício Pietrocola Pinto de Oliveira, Maxwell
Roger da PuriÅcação Siqueira, Sonia Salem e
Yassuko Hosoume.
Direitos autorais e iconografia: Beatriz Fonseca
Micsik, Dayse de Castro Novaes Bueno, Érica
Marques, José Carlos Augusto, Juliana Prado da
Silva, Marcus Ecclissi, Maria Aparecida Acunzo
Forli, Maria Magalhães de Alencastro, Vanessa
Bianco e Vanessa Leite Rios.
Matemática
Coordenador de área: Nílson José Machado.
Matemática: Nílson José Machado, Carlos
Eduardo de Souza Campos Granja, José Luiz
Pastore Mello, Roberto Perides Moisés, Rogério
Ferreira da Fonseca, Ruy César Pietropaolo e
Walter Spinelli.
Química: Maria Eunice Ribeiro Marcondes, Denilse
Morais Zambom, Fabio Luiz de Souza, Hebe
Ribeiro da Cruz Peixoto, Isis Valença de Sousa
Santos, Luciane Hiromi Akahoshi, Maria Fernanda
Penteado Lamas e Yvone Mussa Esperidião.
Edição e Produção editorial: Jairo Souza Design
GráÅco e Occy Design projeto gráÅco!.
Ciências Humanas
Coordenador de área: Paulo Miceli.
Caderno do Gestor
Lino de Macedo, Maria Eliza Fini e Zuleika de
Felice Murrie.
Catalogação na Fonte: Centro de Referência em Educação Mario Covas
* Nos Cadernos do Programa São Paulo faz escola são
indicados sites para o aprofundamento de conhecimentos, como fonte de consulta dos conteúdos apresentados
e como referências bibliográficas. Todos esses endereços
eletrônicos foram checados. No entanto, como a internet é
um meio dinâmico e sujeito a mudanças, a Secretaria da
Educação do Estado de São Paulo não garante que os sites
indicados permaneçam acessíveis ou inalterados.
* Os mapas reproduzidos no material são de autoria de
terceiros e mantêm as características dos originais, no que
diz respeito à grafia adotada e à inclusão e composição dos
elementos cartográficos (escala, legenda e rosa dos ventos).
* Os ícones do Caderno do Aluno são reproduzidos no
Caderno do Professor para apoiar na identificação das
atividades.
S2+1m
São Paulo (Estado) Secretaria da Educação.
Material de apoio ao currículo do Estado de São Paulo: caderno do professor; química, ensino médio, 3a
série / Secretaria da Educação; coordenação geral, Maria Inês Fini; equipe, Denilse Morais Zambom, Fabio Luiz
de Souza, Hebe Ribeiro da Cruz Peixoto, Isis Valença de Sousa Santos, Luciane Hiromi Akahoshi, Maria Eunice
Ribeiro Marcondes, Maria Fernanda Penteado Lamas, Yvone Mussa Esperidião. – São Paulo: SE, 2014.
v. 2, 128 p.
Edição atualizada pela equipe curricular do Centro de Ensino Fundamental dos Anos Finais, Ensino
Médio e Educação Profissional – CEFAF, da Coordenadoria de Gestão da Educação Básica – CGEB.
ISBN 978-85-7849-678-4
1. Ensino médio 2. Química 3. Atividade pedagógica I. Fini, Maria Inês. II. Zambom, Denilse
Morais. III. Souza, Fabio Luiz de. IV. Peixoto, Hebe Ribeiro da Cruz. V. Santos, Isis Valença de Sousa. VI.
Akahoshi, Luciane Hiromi. VII. Marcondes, Maria Eunice Ribeiro. VIII. Lamas, Maria Fernanda Penteado. IX.
Esperidião, Yvone Mussa. X. Título.
CDU: 371.3:806.90
Validade: 2014 – 2017