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Nome:
Escola:
2a
SÉRIE
ENSINO MÉDIO
Volume2
QUÍMICA
Ciências da Natureza
CADERNO DO ALUNO
MATERIAL DE APOIO AO
CURRÍCULO DO ESTADO DE SÃO PAULO
CADERNO DO ALUNO
QUÍMICA
ENSINO MÉDIO
2a
SÉRIE
VOLUME 2
Nova edição
2014-2017
GOVERNO DO ESTADO DE SÃO PAULO
SECRETARIA DA EDUCAÇÃO
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
Caro(a) aluno(a),
Neste Caderno, você vai estudar as propriedades dos sólidos iônicos, elaborando modelos expli-
cativos a partir da ideia de interações eletrostáticas entre íons de cargas opostas, forças de dispersão
dipolo-dipolo, ligações de hidrogênio e ligações interatômicas.
Além disso, o estudo de propriedades como temperaturas de fusão e de ebulição, condutibilidade
elétrica, solubilidade e estruturas lhe possibilitará explicar, em termos microscópicos, os diferentes
comportamentos das substâncias. Dessa maneira, você entenderá as ligações de hidrogênio e as pro-
priedades peculiares da espécie química água, fundamental para a vida na Terra.
Serão apresentadas também as propriedades de algumas substâncias macromoleculares, para que,
compreendendo bem essas propriedades, você entenda as relações entre elas e o uso de algumas
substâncias comuns em nosso dia a dia.
Por fim, você vai utilizar os conhecimentos adquiridos para estudar as transformações químicas
que envolvem eletricidade e terá oportunidade de verificar algumas aplicações dessas transforma-
ções, analisando pilhas, baterias e processos de eletrólise. Verá ainda que a energia elétrica pode
gerar transformações químicas (eletrólise) e que existem transformações químicas que podem gerar
energia elétrica (pilha).
Por meio da compreensão do funcionamento de dispositivos e das reações que eles envolvem,
você poderá refletir sobre as implicações tecnológicas e os aspectos ambientais relacionados aos dife-
rentes processos abordados neste Caderno.
Bom estudo!
Equipe Curricular de Química
Área de Ciências da Natureza
Coordenadoria de Gestão da Educação Básica – CGEB
Secretaria da Educação do Estado de São Paulo
!
?
Nesta Situação de Aprendizagem, vamos analisar como propriedades físicas, tais como estado
físico, temperaturas de fusão e de ebulição e condutibilidade elétrica, estão relacionadas à natureza
das partículas que constituem as substâncias e à intensidade das forças de interação (atrações e
repulsões entre átomos, moléculas e íons) que mantêm essas partículas unidas.
Atividade 1 – Leitura de texto
Nesta atividade, vamos considerar a possibilidade da existência de interações não somente entre
os átomos de H e O que constituem as partículas de H2
O (assunto discutido no Caderno do Aluno
do volume 1), mas também entre as próprias partículas de H2
O.
Leia o texto que segue e responda ao que se pede.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1
FORÇAS DE INTERAÇÃO ENTRE PARTÍCULAS
QUE COMPÕEM OS ESTADOS SÓLIDO, LÍQUIDO E GASOSO
Leitura e análise de texto
Em nosso planeta, a água encontra-se nos estados sólido, líquido e gasoso. A água doce
disponível (no máximo 0,3% de toda a água do planeta) já teria sido totalmente consumi-
da se não fosse o ciclo hidrológico, que envolve, sob a ação da energia solar, o movimento
contínuo das águas, distribuindo-as em diferentes regiões do planeta: estado sólido nas ge-
leiras e calotas polares; estado líquido nos oceanos, mares, rios, lençóis freáticos etc.; estado
gasoso (vapor-d'água) na atmosfera. Esse movimento se dá por meio de transformações,
algumas envolvendo mudanças de fase – como a evaporação, a transpiração e a condensa-
ção – que culminam com a precipitação da água, na forma de chuva, e sua infiltração nas
camadas subterrâneas do solo. Esses processos estão representados a seguir:
Elaborado por Maria Eunice Ribeiro Marcondes e Yvone Mussa Esperidião especialmente para o São Paulo faz escola.
+ energia + energia
H2
O(1) H2
O(g)H2
O(s)
– energia – energia
Química – 2a
série – Volume 2
5
Questões para análise do texto
1. Represente por meio de um desenho o chamado ciclo hidrológico, ilustrando todas as transfor-
mações citadas no texto.
2. Considerando que a água quimicamente pura, esteja ela nos estados sólido, líquido ou gasoso,
é constituída unicamente de partículas de H2
O, como explicar, em nível microscópico, o que
ocorre para que a água possa existir nesses três estados físicos? Represente com desenhos, expli-
cando-os brevemente.
Química – 2a
série – Volume 2
6
Atividade 2 – Forças de interação entre íons: explicando propriedades
de sólidos iônicos
1. Veja a lista de substâncias a seguir: cloreto de sódio (NaCl), brometo de sódio (NaBr), cloreto
de magnésio (MgCl2
), cloreto de bário (BaCl2
), óxido de sódio (Na2
O), óxido de cálcio (CaO),
óxido de bário (BaO), óxido de magnésio (MgO), butano (C4
H10
) e octano (C8
H18
). Busque,
de acordo com a orientação do professor, informações sobre propriedades dessas substâncias,
completando os espaços da tabela seguinte.
Substância
Estado
físico a
25 ºC
Temperatura
de fusão (ºC)
Temperatura
de ebulição
a 1 atm (ºC)
Condutibilidade
elétrica Solubilidade
em água
Caráter
predomi-
nante da
ligaçãoSólido Líquido
Cloreto de
sódio (NaCl)
Brometo de
sódio (NaBr)
Cloreto de
magnésio
(MgCl2
)
Cloreto de
bário (BaCl2
)
Óxido de
sódio(Na2
O)
Óxido de
cálcio (CaO)
Óxido de
bário (BaO)
Óxido de
magnésio
(MgO)
Butano
(C4
H10
)
Octano
(C8
H18
)
Química – 2a
série – Volume 2
7
2. Analise as propriedades das substâncias e identifique o tipo de ligação que pode estar ocor-
rendo entre as partículas que as constituem.
3. Como você explicaria as temperaturas de fusão e de ebulição das substâncias, considerando
as interações entre as partículas que as constituem?
ROTEIRO DE EXPERIMENTAÇÃO
Como os íons Na+
e Cl–
interagem para formar o sólido NaCl?
Modelo para cristais de cloreto de sódio
Por menor que seja um cristal de substância iônica, ele é constituído por trilhões de
cátions e ânions. Como esses íons se distribuem para formar os cristais?
Para buscar a resposta a essa questão, você e seus colegas de grupo, com a orien-
tação do professor, construirão um modelo de cristal de cloreto de sódio (NaCl)
tridimensional.
Materiais
metro e as outras três com o dobro do diâmetro das primeiras (sugerimos 3 cm e
6 cm de diâmetro, respectivamente);
Química – 2a
série – Volume 2
8
Procedimento
Para construir o modelo, baseie-se na seguinte informação: o raio do íon Cl–
é pratica-
mente o dobro do raio do íon Na+
(observe as representações a seguir).
Discuta com seus colegas do grupo uma forma de unir as seis esferas de isopor (ou de
massa de modelar) de modo a obter um modelo que represente três agregados NaCl unidos
entre si.
Extraído de: AMBROGI, Angélica; VERSOLATO, Elena F.; LISBÔA, Júlio César Foschini. Unidades modulares de Química. CECISP
(Centro de Ensino de Ciências de São Paulo). São Paulo: Hamburg, 1987. p. 26-27.
Na+
Cl–
Questões para a sala de aula
1. O que levou seu grupo a decidir sobre a distribuição das esferas no modelo?
2. Sob orientação do seu professor, reúna-se aos colegas dos demais grupos e, juntos, utilizando
todos os conjuntos construídos, montem um “edifício” de íons, ou seja, um cristal de NaCl.
3. Descreva como os cátions Na+
e os ânions Cl–
estão dispostos no modelo elaborado.
4. As faces de um cristal de NaCl formam entre si ângulos de 90º. Isso é resultado do arranjo dos
íons que constituem o cristal. Compare o modelo que foi construído aos cristais de cloreto de
sódio apresentados por seu professor. Em ambos, as faces formam entre si ângulos de 90º?
Química – 2a
série – Volume 2
9
Desafio!
1. Procure explicar por que sólidos iônicos como, por exemplo, o cloreto de sódio não
conduzem corrente elétrica.
6. Proponha uma explicação para o fato de os íons Na+
e Cl–
se manterem unidos no cristal.
5. Faça um desenho que represente os íons em um cristal de NaCl.
Química – 2a
série – Volume 2
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2. Considerando o modelo de interações eletrostáticas entre íons, como você explicaria as
altas temperaturas de fusão e de ebulição que os sólidos iônicos apresentam?
(Fuvest – 1998 – adaptada) A tabela a seguir apresenta propriedades de três amostras de sólidos
brancos: I, II e III. Sabendo-se que os três sólidos devem ser naftaleno (C10
H18
), nitrato de sódio
(NaNO3
) ou ácido benzoico (C7
H6
O2
), qual dos compostos pode ser o nitrato de sódio? Justifique.
Para responder, leve em conta as propriedades indicadas na tabela.
I II III
Temperatura de
fusão (ºC)
306 80 122
Solubilidade em
água
Muito solúvel Insolúvel Pouco solúvel
Química – 2a
série – Volume 2
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Estado físico
a 25 ºC
Temperatura de
ebulição a 1 atm (ºC)
Temperatura de
fusão (ºC)
Butano (C4
H10
) Gasoso –0,48 –135
2. Represente, por meio de desenhos, as moléculas que compõem o butano no estado gasoso e no
estado líquido. Em que diferem as representações?
1. Levando-se em conta que os valores de eletronegatividade dos átomos de C e H são bem próxi-
mos (C = 2,5; H = 2,2), que tipo de ligação deve existir entre esses átomos no butano? Explique.
Atividade 3 – Forças de interação e substâncias moleculares: que forças de inte-
ração mantêm as moléculas unidas?
Questões para a sala de aula
Considere os dados fornecidos a seguir sobre o butano:
Química – 2a
série – Volume 2
12
3. Proponha ideias que expliquem o que mantém as moléculas do butano mais próximas umas das
outras quando este se encontra no estado líquido.
4. Explique, com suas palavras, o tipo de interação entre as moléculas de butano, chamado “forças
de dispersão de London”.
5. Comparando a intensidade das interações intermoleculares do tipo “forças de dispersão de
London” com a das interações eletrostáticas que dão origem à ligação covalente, quais devem
ser mais fortes, ou seja, quais interações precisam de mais energia para ser superadas? Justifique.
Química – 2a
série – Volume 2
13
7. Utilize as ideias estudadas sobre forças de interação interpartículas para explicar o estado físi-
co do gás hidrogênio à temperatura ambiente e à temperatura de –255 ºC, lembrando que sua
temperatura de ebulição é –252,8 ºC e a de fusão é –259,2 ºC, bem próximas do zero absoluto
(zero absoluto: 0 K = –273 ºC). Faça desenhos para representar as interações entre as moléculas
nas duas temperaturas.
6. Utilizando seus conhecimentos sobre as forças de interação entre as moléculas, como você ex-
plicaria o que acontece quando o butano líquido é aquecido até a ebulição?
Química – 2a
série – Volume 2
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8. Como estudado no volume 1, admite-se que a ligação entre os átomos de H e de Cl na molécula
de HCl envolve uma distribuição assimétrica de elétrons, favorecendo a formação de um dipolo
permanente na molécula. Levando isso em conta, tente prever que tipo de interação ocorre en-
tre as moléculas de HCl. Faça um desenho que represente essas interações.
9. Considerando o valor da temperatura de ebulição do HCl (–85 o
C), quais devem ser mais for-
tes: as ligações covalentes existentes entre os átomos de H e de Cl na molécula de HCl ou as
interações chamadas dipolo-dipolo entre as moléculas de HCl? Justifique.
Química – 2a
série – Volume 2
15
Substância
Temperatura
de ebulição a 1 atm
(°C)
Polaridade da
molécula
Ligações
intermoleculares
Fluoreto de
hidrogênio (HF)
19 Polar
Cloreto de
hidrogênio (HCl)
–85 Polar
Metano (CH4
) –164 Apolar
Neônio (Ne) –196 Apolar
Argônio (Ar) –186 Apolar
Amônia (NH3
) –33 Polar
1. Leia o texto que segue e considere os dados da tabela.
Para melhor aproveitamento do combustível, a formulação da gasolina automotiva
utilizada em locais de clima mais quente difere daquela empregada em regiões mais frias.
No primeiro caso, a gasolina contém uma mistura de hidrocarbonetos (substâncias forma-
das somente por átomos de hidrogênio e carbono) com menores quantidades de compostos
de baixa massa molar, como butanos e pentanos. Isso ocorre porque, quando comparamos
hidrocarbonetos de diferentes massas molares, verificamos que aqueles que possuem cadeias
com maior número de carbonos apresentam temperaturas de ebulição maiores e, portanto,
são menos voláteis (têm mais dificuldade de passar para o estado gasoso) e sofrem menor perda
de material para o ambiente.
Elaborado por Maria Fernanda Penteado Lamas especialmente para o São Paulo faz escola.
PARA SABER MAIS
Quais são as possíveis ligações intermoleculares de cada uma das espécies químicas apresentadas
na tabela a seguir?
Química – 2a
série – Volume 2
16
Alcanos
Massa molar
(g · mol–1
)
Temperatura de ebulição
a 1 atm (o
C)
CH4
(metano) 16 –161,5
C2
H6
(etano) 30 –88,6
C3
H8
(propano) 44 –42,1
C4
H10
(butano) 58 –0,48
C5
H12
(pentano) 72 36,1
C6
H14
(hexano) 86 68,7
C8
H18
(octano) 114 126
C16
H34
(hexadecano) 226 288
C20
H42
(eicosano) 282 345
a) Quais dessas substâncias são gases à temperatura ambiente a 1 atm?
b) Com os dados da tabela, construa um gráfico relacionando temperaturas de ebuli-
ção e massas molares dos alcanos.
Química – 2a
série – Volume 2
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d) Procure relacionar a informação contida no texto com as respectivas temperaturas de
ebulição, massas molares e estados físicos dos alcanos da tabela. Levando em conta que
os alcanos são apolares, quais forças estão envolvidas na vaporização dessas substâncias?
2. Os alcanos pentano, metilbutano e dimetilpropano apresentam a mesma fórmula mo-
lecular, C5
H12
, e, consequentemente, a mesma massa molar. São mostradas, em segui-
da, diferentes representações desses alcanos e suas respectivas temperaturas de ebulição.
As representações da primeira linha da tabela permitem visualizar como os átomos se li-
gam nas moléculas e também as interações inter e intramoleculares.
pentano
TE (1 atm) = 36,1 °C
metilbutano
TE (1 atm) = 28 °C
dimetilpropano
TE (1 atm) = 9,5 °C
CH3
CH3
CH3
CH3
C
CH3
CH3
CH3
CHCH2
H H H H H H
HHHH
H H
C
C C
C C
C
H
H C C
C
C
H
H H H H
H H
H
H
H
C C
H H
H
H H
H
H
H
H
H
H
C
H
C
C
c) A curva obtida no gráfico mostra que existe uma relação entre as grandezas conside-
radas? Se sim, como você explica tal relação?
Química – 2a
série – Volume 2
18
Considerando a disposição espacial dos átomos nessas moléculas, proponha ideias so-
bre como os fatores estruturais podem influenciar a temperatura de ebulição e a vo-
latilidade desses alcanos. Lembre-se de que a temperatura de ebulição é função das
interações intermoleculares.
Atividade 4 – Ligações de hidrogênio e propriedades peculiares da água
Nesta atividade, considerando as interações intermoleculares, vamos procurar entender algu-
mas das propriedades físicas que a água apresenta. Você vai precisar da tabela periódica que consta
no final do Caderno para responder às questões.
Questões para a sala de aula
1. O gráfico a seguir relaciona as temperaturas de ebulição com as massas molares de algumas
substâncias formadas por hidrogênio e elementos do grupo do carbono e por hidrogênio e ele-
mentos do grupo do oxigênio.
0 50
-100
0
100
100 150
H O
H S
H Se
H Te
SnH
GeH
SiH
CH
2
2
2
2
4
4
4
4
Massa molar (g · mol–1
)
Temperaturadeebuliçãoa1atm(o
C)
Química – 2a
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2. Analisando o gráfico, descreva cada uma das curvas considerando a variação da temperatura de
ebulição em função da variação da massa molar das substâncias. Existe alguma regularidade?
3. A água, em relação à temperatura de ebulição, tem um comportamento semelhante ao das ou-
tras substâncias do mesmo grupo do oxigênio? Justifique.
4. As forças de atração entre as moléculas de H2
O são de mesma intensidade que as forças de atra-
ção entre as moléculas de H2
S, de H2
Se e de H2
Te? Justifique.
a) Localize na tabela periódica os grupos citados.
b) As ligações entre os átomos que formam essas substâncias são do mesmo tipo? Justifique.
Química – 2a
série – Volume 2
20
5. Como você imagina a atração que ocorre entre as moléculas de água? Para responder à questão,
considere as interações eletrostáticas entre as moléculas. Que tipo de interação as mantém unidas?
6. Faça um esquema que represente suas ideias. Lembre-se de que a água é polar, podendo ser re-
presentada pela fórmula a seguir, em que +
corresponde à região de carga positiva da molécula
H2
O e –
corresponde à região de carga negativa.
7. Utilizando a ideia de “ligação de hidrogênio”, represente a água no estado líquido e no estado
sólido. Utilize suas representações para explicar o menor valor de densidade da água no esta-
do sólido, quando comparado com o líquido, e o valor da temperatura de ebulição.
Química – 2a
série – Volume 2
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Desafio!
Considerando seus conhecimentos sobre os modelos de ligação que explicam as pro-
priedades de uma substância iônica e as da H2
O, proponha ideias que expliquem, em nível
microscópico, a dissolução da substância iônica em água. Procure representar suas ideias
com um desenho. Tome como exemplo a dissolução do NaCl em água.
Química – 2a
série – Volume 2
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1. Analise o gráfico a seguir, que contém informações sobre as temperaturas de ebulição de com-
postos de hidrogênio com elementos dos grupos 15 (do nitrogênio) e 17 (dos halogênios) da
tabela periódica.
a) Descreva o que você observa em relação às temperaturas de ebulição desses compostos.
Período
Temperaturadeebuliçãoa1atm(o
C)
H2
O
H2
S
HCl
PH3
SiH4
GeH4
AsH3
SbH3
H2
Se HI
H2
TeHF
100
0
-100
-50
50
-150
NH3
32 4 5
CH4
SnH4
HBr
Química – 2a
série – Volume 2
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2. Como já foi discutido, o ciclo hidrológico é de grande importância para o planeta, pois é um
meio de transporte de água e de energia. Explique, em nível microscópico, as transformações
envolvidas nesse ciclo.
b) Como explicar as temperaturas de ebulição tão diferentes do HF e do NH3
? O modelo
de ligações de hidrogênio que explica o comportamento da H2
O em relação à temperatu-
ra de ebulição seria útil, também, para explicar as temperaturas de ebulição do HF e do
NH3
? Represente com um desenho como as moléculas de HF e de NH3
se manteriam uni-
das segundo esse modelo.
Química – 2a
série – Volume 2
24
Forças de interação
Faça uma previsão do tipo de interação que poderia ocorrer entre as moléculas de
substâncias que fazem parte de seu dia a dia, como o etanol, o ácido acético, o propano
(presente no gás liquefeito de petróleo – GLP), o gás nitrogênio e o gás oxigênio
(componentes do ar atmosférico).
APRENDENDO A APRENDER
Forças intermoleculares e solubilidade
Você explicou, com os conhecimentos adquiridos, a solubilidade do cloreto de sódio, um
composto iônico, em água, considerando as interações entre os íons e as moléculas de água.
Como explicar, em nível microscópico, que algumas substâncias formadas por ligações cova-
lentes se dissolvem em água enquanto outras não?
Questões para a sala de aula
1. Faça uma síntese do que você aprendeu sobre as interações entre moléculas polares e a água, de
modo a explicar a dissolução dessas moléculas, em maior ou menor grau, na água.
A tabela a seguir apresenta a solubilidade de várias substâncias em água e em hexano à tempera-
tura ambiente (25 ºC). Considere as informações nela contidas e seus próprios conhecimentos para
responder às questões apresentadas.
Substância Solubilidade em água
Solubilidade em hexano
(C6
H14
)
Metanol (CH3
OH) Solúvel em qualquer proporção Pouco solúvel
Etanol (C2
H5
OH) Solúvel em qualquer proporção Pouco solúvel
Butanol (C4
H9
OH) Pouco solúvel Solúvel
Pentano (C5
H12
) Praticamente insolúvel Solúvel
Gasolina (mistura de
hidrocarbonetos)
Praticamente insolúvel Solúvel
Química – 2a
série – Volume 2
25
Faça previsões a respeito da solubilidade em água das seguintes substâncias: glicose, glicerina,
ácido láurico e ácido fórmico (componente do óleo de coco). Explique suas previsões utilizando
ideias sobre interações intermoleculares.
3. Como você explicaria, em termos das interações intermoleculares, o fato de o etanol ser pouco
solúvel em hexano (C6
H14
)?
2. Faça uma síntese do que você aprendeu sobre a solubilidade de substâncias apolares em água e
em outras substâncias apolares.
Química – 2a
série – Volume 2
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H
C
O
CH OH
HCHO
CH OH
H
C OHH
C OHH
Glicose Ácido láurico
CH3
(CH2
)10
C
O
OH
Glicerina
H
H
H OH
H OH
H OH
C
C
C
Ácido fórmico
O
C
OHH
Química – 2a
série – Volume 2
27
Roteiro de trabalho
a sociedade faz, fontes de obtenção, aspectos econômicos e impactos ambientais relativos à
produção ou à extração desses materiais.
aos colegas, conforme a orientação do seu professor.
Material selecionado:
Levando em consideração o que você aprendeu sobre as ligações químicas e as interações entre
as partículas, elabore uma tabela, de acordo com as orientações de seu professor, relacionando as
interações entre os átomos que resultam nas ligações químicas e nas interações intermoleculares ou
entre íons na formação de substâncias.
!
? SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 2
FORÇAS DE INTERAÇÃO ENTRE PARTÍCULAS
E SUBSTÂNCIAS MACROMOLECULARES
Conhecendo as propriedades e a estrutura de outros materiais
Seguindo a orientação de seu professor, selecione um dos materiais sugeridos para estudo e faça
uma pesquisa sobre suas propriedades e sua estrutura molecular.
Química – 2a
série – Volume 2
28
Química – 2a
série – Volume 2
29
A variação da temperatura de ebulição de uma substância com a pressão atmosférica tam-
bém pode ser objeto de reflexão, considerando alguns dos modelos explicativos apresentados neste
Caderno. Seu estudo amplia a compreensão do mundo físico e possibilita o entendimento de mais
um fenômeno natural, bem como a aplicação desse conhecimento no sistema produtivo. Vamos
estudar como a pressão altera as temperaturas de ebulição.
Pressão atmosférica ϫ altitude
Questões para a sala de aula
1. Analisando a tabela apresentada a seguir, estabeleça uma relação entre a pressão atmosférica, a
altitude e as temperaturas de ebulição da água. Se achar conveniente, ou se seu professor suge-
rir, construa um gráfico da altitude em função da pressão atmosférica e outro que relacione a
pressão atmosférica com a temperatura de ebulição.
!
? SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 3
A PRESSÃO ATMOSFÉRICA E SUA INFLUÊNCIA
NA TEMPERATURA DE EBULIÇÃO DAS SUBSTÂNCIAS
Localidade
Altitude em relação
ao nível do mar (m)
Pressão
atmosférica1
(mmHg)
Temperatura
aproximada de
ebulição da água (ºC)
Rio de Janeiro 0 760 100
Santos 0 760 100
São Paulo 750 700 97
Campos do Jordão 1628 610 95
Cidade do México 2240 570 92
La Paz 3636 510 88
Monte Quilimanjaro 5895 400 82
Monte Everest 8848 230 72
1
Valores aproximados.
Adaptado de CHEMELLO, Emiliano. Ebuliometria e café, alguma coisa a ver? Disponível em: <http://www.quimica.net/emiliano/
ebuliometria.html>. Acesso em: 12 nov. 2013.
Química – 2a
série – Volume 2
30
Gráfico 1
Gráfico 2
Química – 2a
série – Volume 2
31
4. Explique, com base em seus conhecimentos, o fato de um líquido entrar em ebulição a uma
dada temperatura e a uma dada pressão atmosférica.
1. Considere dois frascos iguais contendo quantidades iguais dos líquidos água e álcool etílico (eta-
nol) e os valores de pressão máxima de vapor desses líquidos à mesma temperatura (20 o
C).
Pressão máxima de vapor a 20 ºC
Álcool etílico (etanol) 44,0 mmHg
Água 18,0 mmHg
Explique por que o álcool etílico (etanol) é mais volátil que a água.
2. Procure localizar em mapas as cidades e os montes citados e compare os valores da pressão (P)
e da temperatura de ebulição (TE) em função da altitude.
3. Explique, com suas palavras, o significado de pressão de vapor.
Química – 2a
série – Volume 2
32
Álcool etílico Água
35
760
380
78 100
Pressãodevapor(mmHg)
Temperatura (o
C)
2. O gráfico a seguir mostra a variação da pressão de vapor com a temperatura para os dois líqui-
dos: água e álcool etílico.
a) Descreva as informações que podem ser extraídas a partir da análise desse gráfico.
b) O gráfico mostra que o etanol entra em ebulição a 78 o
C à pressão externa de 760 mmHg.
Observando o gráfico, procure relacionar pressão de vapor do líquido com temperatura de
ebulição e pressão atmosférica, explicando por que o álcool etílico entra em ebulição quando
aquecido a 78 o
C. Suas explicações podem ser aplicadas a outros líquidos?
Química – 2a
série – Volume 2
33
1. As forças intermoleculares entre as moléculas do dimetilpropano e do etanol explicam
a ordem de grandeza das suas temperaturas de ebulição? Justifique.
2. Qual das duas substâncias é mais volátil? Justifique.
São fornecidos, a seguir, os valores das temperaturas de ebulição e os tipos de forças
interpartículas do dimetilpropano e do etanol (álcool etílico).
PARA SABER MAIS
Temperatura de ebulição (760 mmHg): 9,5 ºC. As atrações entre
as moléculas são fracas (a molécula é apolar).
Temperatura de ebulição (760 mmHg): 78,5 ºC. As atrações
entre as moléculas se dão por ligações de hidrogênio (presença do
grupo OH).
C
CH3
CH3
H3
C CH3
Dimetilpropano
C C
H
H
OHH
H
H
Etanol
Química – 2a
série – Volume 2
34
1. A figura a seguir apresenta a variação da pressão de vapor com a temperatura para o etanol e
para o éter dimetílico, líquidos à temperatura ambiente. Ambos têm a mesma composição quí-
mica, C2
H6
O, porém apresentam arranjos moleculares diferentes. Considere as interações que
podem ocorrer entre as moléculas de cada uma dessas substâncias e decida qual curva represen-
ta o éter dimetílico. Explique.
C C
H
H
OHH
H
H
Etanol
C O
H
H
H C H
H
H
Éter dimetílico
Temperatura (o
C)
Pressãodevapor(mmHg)
760
35 78
1 2
2. Em qual das cidades relacionadas na tabela a seguir a água vai ferver em temperatura mais baixa?
Explique.
Cidade Altitude (m)1
São Carlos (SP) 854
Piracicaba (SP) 526
Cananeia (SP) 8
Ouro Verde (SP) 350
1
A altitude é medida em relação ao nível do mar (altitude zero).
Química – 2a
série – Volume 2
35
c) Você considera que as forças com que as moléculas de acetona se atraem devem ser mais ou
menos intensas do que as forças de atração entre as moléculas da água? Explique.
Desafio!
Leia o texto a seguir e responda às questões.
Glicerol (glicerina)
Fórmula
estrutural
Glicerina
Fórmula molecular:
C3
H8
O3
Estado líquido
à temperatura de
25 o
C a 1 atm*
(PF: 18,1 o
C)
Temperatura de
ebulição a:
760 mmHg 290 o
C
100 mmHg 222,4 o
C
10 mmHg 166,1 o
C
4 mmHg 14,9 o
C
As interações intermoleculares se dão por ligações de hidrogênio.
H
H
H OH
H OH
H OH
C
C
C
*
1 atm ϭ 760 mmHg~
3. Verifique a altitude de sua cidade e calcule a temperatura em que a água entrará em ebulição.
4. A pressão de vapor da acetona, substância utilizada na indústria como solvente de esmaltes, ver-
nizes e tintas, é de 185 mmHg a 20 ºC.
a) Comparando com a pressão de vapor da água nessa temperatura (18 mmHg), qual dos dois
líquidos é mais volátil (tem mais facilidade de evaporar)? Explique.
b) Qual dos dois líquidos você espera que apresente maior temperatura de ebulição à mesma
pressão?
Química – 2a
série – Volume 2
36
Glicerol. Texto adaptado de: ÁVILA FILHO, Salvador; MACHADO, Alexandre dos Santos; SANTOS, Eduardo Pena. Purificação
da glicerina bruta vegetal. Disponível em: <http://www.mme.gov.br/programas/biodiesel/galerias/arquivos/publicacoes/I_Congresso/
artigos_tecnicos_cientificos/co_produtos/Purificacao4.pdf>. Acesso em: 18 nov. 2013.
1
Catalisador: substância usada para acelerar uma transformação química na qual não é consumida. Catálise:
aumento da velocidade da transformação química pelo uso de catalisador.
1. Qual é a vantagem para a indústria em reduzir a pressão do sistema para fazer a desti-
lação da glicerina?
2. Faça uma estimativa da temperatura de ebulição da glicerina à pressão em que é desti-
lada (60 mmHg). Para isso, sugere-se a construção de um gráfico com os dados forne-
cidos no início do texto.
“O glicerol é normalmente utilizado na preparação de diversos produtos, como re-
médios, produtos de higiene pessoal, comida, bebida, tabaco, resinas alquídicas, poliol,
poliéster, celofane e explosivos. Todavia, seu uso é condicionado ao seu grau de pureza, que
deve estar usualmente acima de 95%. Além disso, a glicerina bruta é cotada a R$ 1,40/kg, a
bidestilada a R$ 3,65/kg, enquanto a glicerina farmacêutica (≥ 99,5%) é vendida a valores
acima de R$ 564,00/kg.
A glicerina bruta vegetal apresenta cerca de 30% de impureza, o que evidencia a ne-
cessidade de purificá-la a fim de viabilizar seu emprego no setor industrial. As principais
impurezas presentes na glicerina oriunda do biodiesel são: catalisador, álcool e ácidos gra-
xos. Essas impurezas dependem da natureza da oleaginosa e do tipo de catálise empregada
na preparação do biodiesel1
.
A purificação da glicerina bruta é feita por destilação sob pressão reduzida (60 mmHg),
resultando em um produto límpido e transparente, denominado comercialmente de glice-
rina destilada ou bidestilada.”
Química – 2a
série – Volume 2
37
3. Busque informações sobre a destilação à pressão reduzida.
Química – 2a
série – Volume 2
38
Podemos representar de maneira análoga, ou de outra forma, relações entre os conceitos apren-
didos neste Caderno. Uma vantagem dessa representação é tornar evidentes as possíveis relações que
conseguimos estabelecer entre os vários conhecimentos que já possuímos.
Questão para a sala de aula
1. Apresenta-se, a seguir, um conjunto de palavras que têm significados específicos na Química, os
quais você já aprendeu. Apresenta-se, também, um texto que aponta algumas das relações entre
essas palavras. Leia o texto e construa em seu caderno um diagrama que represente tais relações.
Sólido Líquido Gasoso Pressão de vapor
Temperatura de ebulição Temperatura de fusão
Partículas Estrutura Interações interpartículas Estados físicos
Água pura
apresenta valor definido
de densidade
temperatura.
que varia com a
Podemos considerar que a matéria é constituída por partículas que se organizam em
certa estrutura, formando as diferentes substâncias. Essas estruturas determinam as forças
de interação entre elas e, consequentemente, o estado físico em que se apresentam – sólido,
líquido ou gasoso. Entre as partículas no estado sólido, as interações são mais fortes do que
no líquido e, neste, mais do que no gasoso. A pressão de vapor do líquido aumenta quando
ele recebe energia e, ao se igualar à pressão atmosférica, o líquido entra em ebulição, pas-
sando para o estado gasoso. O sólido, ao receber energia, pode alcançar sua temperatura de
fusão e passar ao estado líquido.
!
?
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 4
SÍNTESE DE IDEIAS SOBRE A TRANSFORMAÇÃO QUÍMICA
Podemos evidenciar relações entre ideias e conceitos utilizando algum tipo de representação
gráfica. Por exemplo, sabemos que a água pura apresenta um valor característico de densidade que
depende da temperatura em que se encontra. É possível mostrar essas relações por meio de um
diagrama como o apresentado a seguir.
Química – 2a
série – Volume 2
39
Considere o conjunto de palavras mostrado a seguir, que se refere a ideias sobre a transformação
química. De acordo com a orientação de seu professor, elabore um diagrama que evidencie como
tais palavras podem ser relacionadas.
Transformações químicas Reagentes Rearranjos de átomos
Conservação de massa Novas substâncias (produtos) Proporção entre as massas
Fórmulas químicas Propriedades características
Evidências Equações químicas Quebra e formação de ligações
Química – 2a
série – Volume 2
40
1. (Enem – 1999) A panela de pressão permite que os alimentos sejam cozidos em água muito
mais rapidamente do que em panelas convencionais. Sua tampa possui uma borracha de veda-
ção que não deixa o vapor escapar, a não ser através de um orifício central sobre o qual assen-
ta um peso que controla a pressão. Quando em uso, desenvolve-se uma pressão elevada no seu
interior. Para a sua operação segura, é necessário observar a limpeza do orifício central e a exis-
tência de uma válvula de segurança, normalmente situada na tampa. O esquema da panela de
pressão e um diagrama de fase da água são apresentados a seguir.
A vantagem do uso de panela de pressão é a rapidez para o cozimento de alimentos, e isso se deve:
a) à pressão no seu interior, que é igual à pressão externa.
b) à temperatura de seu interior, que está acima da temperatura de ebulição da água no local.
c) à quantidade de calor adicional que é transferida à panela.
d) à quantidade de vapor que está sendo liberada pela válvula.
e) à espessura da sua parede, que é maior que a das panelas comuns.
2. (Fuvest – 2002) Alguns alimentos são enriquecidos pela adição de vitaminas, que podem ser
solúveis em gordura ou em água. As vitaminas solúveis em gordura possuem uma estrutura
válvula de
segurança
vapor
aquecimento
líquido
©ClaudioRipinskas/R2Criações
0
0
1
2
3
4
5
20 40 60 80 100 120 140 160
Diagrama de fase da água
Temperatura (o
C)
Pressão(atm)
líquido
vapor
Química – 2a
série – Volume 2
41
Dentre elas, é adequado adicionar, respectivamente, a sucos de frutas puros e a margarinas,
as seguintes:
a) I e IV.
b) II e III.
c) III e IV.
d) III e I.
e) IV e II.
HO
OH
OH
OH
I
O O
OH
II
CH3
CH3
CH3
CH3
H3
C
CH3
CH3
CH3
CH3
O
O
III
CH3
CH3
CH3
HO COOH
OH
O
N
H
IV
CH3
molecular com poucos átomos de oxigênio, semelhante à de um hidrocarboneto de longa
cadeia, predominando o caráter apolar. Já as vitaminas solúveis em água têm estrutura com alta
proporção de átomos eletronegativos, como o oxigênio e o nitrogênio, que promovem forte
interação com a água. A seguir estão representadas quatro vitaminas:
Química – 2a
série – Volume 2
42
3. (Fuvest – 2001) Entre as figuras, a que melhor representa a distribuição das partículas de soluto
e de solvente, numa solução aquosa diluída de cloreto de sódio, é:
4. (Enem – 1998 – adaptada) Para que um líquido entre em ebulição, estando em um frasco aber-
to, a sua pressão de vapor tem de se igualar à pressão atmosférica local. Sabemos que a pressão
atmosférica em uma dada localidade varia com a altitude em relação ao nível do mar em que
essa localidade se encontra. O gráfico a seguir apresenta a variação de pressão de vapor da água
em função da temperatura e a tabela mostra a variação de pressão atmosférica com a altitude.
Altitude
(km)
Pressão
atmosférica (mmHg)
0 760
1 600
2 480
4 300
6 170
8 120
10 100 Temperatura (o
C)
Pressãodevapordaágua(mmHg)
800
700
600
500
400
300
200
100
0
0 20 40 60 80 120100
+ -
a)
+ -
c)
+ -
b)
+ +
+
-
- -
d)
+ -
e)
- Cl– + Na+
H2
O
Legenda
Analisando esses dados, um estudante considerou que a água entra em ebulição a uma tempera-
tura maior no Pico da Neblina do que em Campos do Jordão, enquanto outro considerou que
a água entra em ebulição a uma temperatura maior em Natal do que em Campos do Jordão.
Algum dos estudantes está correto?
Química – 2a
série – Volume 2
43
Comportamento quanto à condutibilidade elétrica
Substância Estado sólido Estado líquido
S1 Condutor Condutor
S2 Isolante Isolante
S3 Isolante Condutor
5. (Vunesp – 2005 – adaptada) S1, S2 e S3 são três substâncias distintas. Inicialmente, no estado
sólido, foram aquecidas independentemente até a fusão completa enquanto se determinavam
suas condutibilidades elétricas. Os resultados das observações estão resumidos na tabela.
S1, S2 e S3 correspondem, respectivamente, a compostos:
a) metálico, covalente e iônico.
b) metálico, iônico e covalente.
c) covalente, iônico e metálico.
d) iônico, metálico e covalente.
e) iônico, covalente e metálico.
6. Justifique a resposta da questão anterior.
Localidade Altitude
Natal (RN) Nível do mar
Campos do Jordão (SP) 1628 m
Pico da Neblina (RR) 3014 m
Química – 2a
série – Volume 2
44
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 5
APLICAÇÕES DAS TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS QUE
OCORREM COM O ENVOLVIMENTO DE ELETRICIDADE
Nas aulas de Química, você já estudou a energia envolvida nas transformações químicas sob a
forma de calor. Agora, vai estudar especificamente o envolvimento da energia elétrica em transfor-
mações químicas.
Atividade 1
1. Elabore duas frases usando pelo menos duas palavras ou expressões como “energia elétrica”,
“transformações químicas”, “pilhas”, “galvanoplastia”, “baterias”, “metais”, “meio ambiente”,
“reciclagem” ou outras que você, com seus colegas e sob a orientação de seu professor, achar
adequadas.
!
?
Transformações químicas e eletricidade
Em nosso dia a dia, presenciamos muitos fenômenos que ocorrem com o envolvimento
de eletricidade (os raios que caem em uma tempestade, o funcionamento de diversos eletrodo-
mésticos ou a atração dos nossos cabelos por um pente plástico, quando os penteamos em um
dia seco). Sabemos também que a corrente elétrica pode ser conduzida de diferentes formas
através de diversos materiais (condutibilidade iônica ou eletrônica). Agora, poderíamos nos
perguntar: Como é possível obter energia elétrica?
Há muitas formas de se obter energia elétrica; por exemplo, por meio de
pilhas e baterias. As baterias são usadas no funcionamento de celulares, computadores portá-
teis (laptops), automóveis, veículos elétricos, câmeras digitais, aparelhos auditivos, em aplicações
aeronáuticas e em edifícios, geralmente empregadas em iluminação de emergência ou como uni-
Atividade 2
Química – 2a
série – Volume 2
45
dades de potência auxiliar, caso do nobreak, dispositivo que fornece energia durante certo tempo
após a queda do fornecimento pela rede.
Nesses casos, a obtenção de corrente elétrica se dá pela ocorrência de transformações quími-
cas; para isso, normalmente são utilizados dois sólidos condutores associados a soluções aquosas
condutoras ou a pastas feitas com base em materiais iônicos.
Outra questão que poderia ser feita: Considerando que, nas pilhas, a corrente elétrica é
gerada a partir de transformações químicas, será que o contrário também ocorre, ou seja, será
que a corrente elétrica pode causar transformações químicas?
A resposta a essa questão pode ser encontrada quando se estudam os processos de obtenção
do alumínio, do cobre e da soda cáustica ou o revestimento de superfícies metálicas com outros
metais (galvanoplastia). Nesses casos, ocorre o que chamamos de eletrólise, ou seja, a passagem
de corrente elétrica causa transformações químicas.
Eletrólise, a obtenção de metais e a indústria cloro-álcali
O alumínio é obtido da bauxita – minério de alumínio composto principalmente de
óxidos de alumínio hidratados –, que, ao interagir com uma solução de soda cáustica, sofre
transformações químicas, produzindo a alumina (Al2
O3
). Esse material é, então, submetido à
eletrólise a altas temperaturas, produzindo o alumínio líquido, que é recolhido do fundo das
cubas eletrolíticas.
Esse processo foi patenteado em 1886 e chamado de Hall-Héroult. Nesse ano, Charles Hall
produziu alumínio pela primeira vez, a partir da eletrólise da alumina dissolvida em um ba-
nho de criolita fundida (Na3
AlF6
). Também nesse ano, Paul Héroult desenvolveu e patenteou um
processo semelhante a esse. Isso explica por que o processo recebeu o nome dos dois inventores.
Esquema de uma cuba de produção de alumínio.
©ClaudioRipinskas/R2Criações
Química – 2a
série – Volume 2
46
Os minérios mais comuns utilizados na obtenção de cobre são a calcopirita (CuFeS2
), a
calcosita (Cu2
S), a azurita (CuCO3
) e a cuprita (Cu2
O). Os minérios são triturados e passam
por processos de purificação; os produtos são submetidos a vários tratamentos térmicos para
que se obtenha uma mistura que contém aproximadamente 98% a 99% de cobre metálico. Essa
mistura pode ser, então, novamente purificada, utilizando-se um processo eletrolítico no qual se
formará cobre com 99,98% de pureza.
A soda cáustica é uma importante matéria-prima industrial empregada no refino de óleos,
na produção de sabões e detergentes etc. Para obtê-la, uma solução de água e sal (salmoura)
é submetida a um processo de eletrólise que produz soda cáustica, gás cloro (Cl2
) e gás
hidrogênio (H2
).
Impacto ambiental causado por pilhas e similares
Além da tecnologia envolvida nos processos de obtenção de energia elétrica, é importante
atentar aos aspectos ambientais que estão relacionados às transformações que ocorrem com os
materiais usados nesses processos.
Uma questão ambiental que tem sido bastante debatida é a do destino que se deve dar
a pilhas e baterias que não podem mais ser utilizadas. Alguns dos materiais metálicos que as
compõem são tóxicos (compostos de chumbo, cádmio e mercúrio) e podem contaminar o solo
e a água, causando problemas ao meio ambiente e, consequentemente, à saúde da população.
Para evitar esse tipo de problema, o Decreto no
99.274, de 6 de junho de 1990, obriga os
fabricantes de pilhas e baterias a recolhê-las após o uso e a providenciar a reciclagem de seus
componentes ou um descarte ambientalmente adequado. Para que essa medida seja mais efetiva,
é importante também que a população colabore não jogando pilhas usadas no lixo comum, mas
encaminhando-as a locais onde os fabricantes possam recolhê-las.
O custo energético para produzir metais
No que se refere à utilização industrial dos processos de eletrólise, questões ambientais im-
portantes estão relacionadas ao consumo de energia elétrica. No caso da produção de alumínio,
por exemplo, são necessários de 14 kWh a 16 kWh1
para se produzir 1 kg do metal. Para se ter
um parâmetro de comparação, 14 kW são suficientes para manter cerca de seis chuveiros elétri-
cos ligados durante uma hora. Esse elevado consumo pode exigir que as fontes de energia elétri-
ca de uma determinada região sejam diversificadas ou que o potencial de geração seja ampliado,
podendo causar impactos significativos nos ecossistemas e na vida da população da região.
1
O quilowatt-hora é uma unidade de energia que equivale a 3,6 и 106
joules ou 8,6 и 105
calorias.
Química – 2a
série – Volume 2
47
Conclusão
Percebe-se, então, que tanto os processos que geram eletricidade com base nas transfor-
mações químicas (pilhas e baterias) quanto aqueles em que a corrente elétrica é utilizada para
provocar transformações químicas (processos eletrolíticos) têm muitas aplicações tecnológicas
e envolvem uma complexa problemática ambiental. O estudo das transformações químicas
envolvidas nesses processos auxiliará na compreensão dessas questões e na reflexão sobre a im-
portância da adoção de posturas responsáveis relativas à preservação do meio ambiente.
Elaborado por Isis Valença de Sousa Santos e Maria Fernanda Penteado Lamas especialmente para o São Paulo faz escola.
Questões para análise do texto
1. Cite alguns dos usos de pilhas e baterias. Como a energia elétrica é obtida em pilhas e baterias?
2. Quais são os principais usos industriais dos processos eletrolíticos citados no texto? Por que o
fornecimento de corrente elétrica é importante para esses processos?
3. Cite algumas das questões ambientais referentes ao uso de pilhas e baterias mencionadas no
texto. Como a sociedade pode agir para minimizar esses problemas?
4. Cite algumas das questões ambientais relacionadas ao emprego industrial dos processos de ele-
trólise.
Química – 2a
série – Volume 2
48
Desafio!
Discuta com seus colegas e tente escrever uma definição para pilha, bateria e eletrólise.
Química – 2a
série – Volume 2
49
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 6
ESTUDANDO O PROCESSO DA ELETRÓLISE
Nesta Situação de Aprendizagem, você observará uma eletrólise e tentará explicar esse pro-
cesso usando seus conhecimentos sobre a constituição da matéria. Você poderá, então, refle-
tir sobre o que ocorreu com os elétrons durante um processo de oxidorredução. Caso não seja
possível a realização do experimento em sala de aula, depois que você responder à questão 1,
seu professor poderá desenhar a montagem do aparelho com a classe e apresentar os resultados que
deveriam ser observados.
Atividade 1 – Parte 1
1. O que você acha que ocorrerá se colocarmos um pedaço de palha de aço (constituída principal-
mente pelo metal ferro) em uma solução contendo sulfato de cobre, ou seja, em uma solução
contendo íons Cu2+
?
!
?
1
Materiais
edaço de palha de aço;
4
(sulfato de cobre), aproximadamente 0,5 mol · L–1
(2,5 colheres de chá para 100 mL de solução);
res.
Estudando a interação entre palha de aço e solução de sulfato de cobre
Atenção!
Não deixe a solução de sulfato de cobre entrar em contato com a pele ou mucosas,
pois ela pode provocar irritações.
Química – 2a
série – Volume 2
50
Procedimento
Coloque cerca de 50 mL de solução de CuSO4
em um copo (copo A). Observe sua cor e
reserve o sistema para futura comparação.
Coloque cerca de 50 mL de solução de CuSO4
em outro copo (copo B).
Divida o pedaço de palha de aço em duas partes.
Mergulhe, com o auxílio da colher, uma das partes da palha de aço na solução do copo B
por cerca de 2 minutos. Reserve a outra parte para futura comparação.
Com a colher, retire a palha de aço da solução de CuSO4
e coloque-a sobre um pires.
Compare as características da palha de aço que foi imersa na solução com o outro pedaço
que ficou reservado. Anote as mudanças observadas.
Compare a cor das soluções dos copos A e B. Anote suas observações.
Releia o procedimento experimental realizado em sala de aula, assim como suas anotações. Re-
presente por meio de desenhos o estado inicial e o estado final do sistema em estudo. Não se esqueça
de anotar quais reagentes foram utilizados e quais foram as modificações observadas.
Química – 2a
série – Volume 2
51
Questões para análise do experimento
1. Você diria que houve uma transformação química decorrente da interação entre a palha de aço
e a solução de CuSO4
? Explique.
2. Sabendo que a solução de CuSO4
tem uma coloração azulada por causa dos íons Cu2+
, relacione as
mudanças observadas na palha de aço com as que ocorrem na solução de CuSO4
. Uma mudança
pode explicar a outra? Como?
Atividade 1 – Parte 2
1. Se você mergulhar uma placa de cobre em uma solução de sulfato de cobre (CuSO4
), haverá
alguma transformação química? Justifique seu palpite.
Química – 2a
série – Volume 2
52
2
Estudando a interação entre placas de cobre e solução de CuSO4
sem o
fornecimento de corrente elétrica
Materiais
2 placas de cobre (aproximadamente 5 cm 5 cm);
1 béquer de 150 mL;
100 mL de solução de CuSO4
, aproximadamente 1 mol · L–1
(5 colheres de chá para
100 mL de solução);
palha de aço e detergente (polimento).
Procedimento
Limpe as placas de cobre com a palha de aço e o detergente. Observe suas características
iniciais e anote-as.
Coloque cerca de 100 mL de solução de CuSO4
no béquer. Observe suas características
e anote-as.
Mergulhe as duas placas de cobre na solução de sulfato de cobre por cerca de 2 minu-
tos.
Observe as características finais das placas de cobre e da solução de CuSO4
e anote-as.
Química – 2a
série – Volume 2
53
Releia o procedimento experimental e suas anotações e represente por meio de desenhos o es-
tado inicial e o estado final do sistema em estudo. Não se esqueça de anotar quais materiais foram
utilizados e se você observou alguma modificação.
Questão para análise do experimento
1. Você diria que houve uma transformação química decorrente da interação entre as placas de
cobre e a solução de CuSO4
? Por quê?
Química – 2a
série – Volume 2
54
Atividade 2
1. Leia o procedimento experimental a seguir. Quais são as semelhanças e as diferenças em relação
ao procedimento experimental realizado na atividade 1 desta Situação de Aprendizagem?
3
Estudando a interação entre placas de cobre e solução de CuSO4
com o
fornecimento de corrente elétrica
Materiais
2 placas de cobre (aproximadamente 5 cm 5 cm);
palha de aço e detergente (polimento);
100 mL de solução de CuSO4
, aproximadamente 1 mol · L–1
(5 colheres de chá para
100 mL de solução);
1 fonte de corrente contínua ou montagem com pilhas de 1,5 V em série;
2 béqueres (ou copos) de 150 mL;
fios elétricos para conexão;
2 conectores (jacarés).
©ClaudioRipinskas/R2Criações
pilhas lâmina de cobre
tubo de plástico aberto
Química – 2a
série – Volume 2
55
Procedimento
Limpe as placas de cobre com a palha de aço e o detergente. Observe suas características
iniciais e anote-as.
Coloque cerca de 100 mL de solução de CuSO4
no béquer. Observe suas características e
anote-as.
Coloque em outro béquer um pouco da solução aquosa original de CuSO4
e reserve-a
para comparar com as cores da solução após a realização do experimento.
Regule o valor de tensão da fonte para o menor valor disponível.
Prenda cada placa a um dos conectores (jacarés) de um dos polos da fonte (ou pilha).
Identifique os polos da fonte para saber qual das placas está ligada ao polo negativo (–) e
qual está ligada ao polo positivo (+) da pilha ou bateria (fonte).
Mergulhe as duas placas de cobre na solução de CuSO4
por cerca de 2 minutos.
Química – 2a
série – Volume 2
56
Questões para análise do experimento
1. Você diria que houve transformações químicas decorrentes da interação entre as placas de cobre
e a solução de CuSO4
quando o sistema foi submetido à passagem de corrente elétrica? Por quê?
Fonte
Placas de cobre
Solução aquosa de sulfato
de cobre (CuSO4
)
©ClaudioRipinskas/R2Criações
Descreva as alterações que você observou nas placas. Caso ache conveniente, aponte-as
no desenho anterior.
Química – 2a
série – Volume 2
57
2. Retome as explicações dadas para os resultados obtidos no Experimento 1 desta Situação de
Aprendizagem e proponha uma explicação para o que ocorreu com a placa de cobre conectada
ao polo negativo da fonte.
3. Descreva o que ocorreu com a placa de cobre conectada ao polo positivo da fonte.
4. Descreva o que ocorreu com a coloração da solução de CuSO4
.
5. Após a explicação de seu professor, tente escrever as equações químicas das transformações que
ocorreram nas placas ligadas aos polos positivo e negativo da fonte.
6. Defina cátodo e ânodo e identifique-os no esquema presente no Roteiro de experimentação 3.
Química – 2a
série – Volume 2
58
Procure saber como se dá um banho de prata em bijuterias, talheres etc. e conhecer tam-
bém quais cuidados tomar e o que se deve controlar para que as bijuterias não “descasquem”
facilmente.
Desafio!
1. Tente explicar por que a cor da solução de sulfato de cobre não se altera.
2. A massa da placa que está ligada ao polo positivo deve aumentar ou diminuir? Justifique sua
resposta.
Química – 2a
série – Volume 2
59
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 7
COMO FUNCIONAM AS PILHAS
Atividade 1
Nesta atividade, vamos construir uma pilha e pesquisar informações sobre seu funciona-
mento. Caso não seja possível a realização do experimento em sala de aula, seu professor poderá
desenhar a montagem do aparelho com a classe e apresentar os resultados que deveriam ser
observados.
!
?
1
Construção de uma pilha de Daniel
Materiais e reagentes
100 mL de solução de sulfato de cobre pentaidratado (CuSO4
и 5 H2
O), aproximadamen-
te 1,0 mol и L–1
(5 colheres de chá para 100 mL de solução);
100 mL de solução de sulfato de zinco heptaidratado (ZnSO4
и 7 H2
O), aproximadamen-
te 1,0 mol и L–1
(6 colheres de chá para 100 mL de solução);
palha de aço, água e sabão para limpar as placas de cobre e de zinco;
placa de cobre;
placa de zinco;
dois pedaços de aproximadamente 20 cm de fio de cobre;
pinça e algodão cortado no tamanho das placas de zinco e de cobre;
cartão musical sem a bateria.
Procedimento
Parte 1
Limpe as placas de cobre e de zinco com palha de aço, água e sabão.
Química – 2a
série – Volume 2
60
Prenda um fio na placa de cobre e outro na placa de zinco.
Conecte o fio ligado na placa de zinco ao polo negativo do cartão musical e o fio ligado
na placa de cobre ao polo positivo. Coloque as placas de zinco e de cobre em contato.
Descreva suas observações.
Parte 2
Com uma pinça, pegue um pedaço de algodão para curativos e mergulhe-o na solu-
ção de sulfato de cobre. Pegue outro pedaço de algodão e mergulhe-o na solução de
sulfato de zinco.
Monte o sistema conforme mostra a figura a seguir, usando as placas limpas utilizadas
na Parte 1.
conector
fio
zinco
algodão umedecido em sulfato de zinco
algodão umedecido em sulfato de cobre
cobre
Legenda
fio
circuito de cartão musical
©ClaudioRipinskas/R2Editorial
Atenção!
Cuidado para não deixar as placas metálicas diretamente encostadas.
Represente por meio de desenhos o estado inicial e o estado final do sistema em estudo.
Não se esqueça de anotar quais reagentes foram utilizados e se você observou alguma
modificação.
Química – 2a
série – Volume 2
61
Coloração Brilho Massa (g)
Inicial Final Inicial Final Inicial Final
Placa de
cobre (Cu)
Placa de
zinco (Zn)
Questões para análise do experimento
1. Ao terminar a Parte 1 do experimento, foi observada alguma evidência de transformação
química?
2. Para que o cartão musical toque, é necessário energia. Como ela foi obtida? Você diria que ocor-
reu transformação química durante a realização da Parte 2 do experimento? Explique.
Observações
Metal
Química – 2a
série – Volume 2
62
3. Retome o texto lido na Situação de Aprendizagem 5 e tente explicar como a energia elétrica foi
obtida.
4. Compare os resultados obtidos na Parte 2 do experimento com o que você observou no experi-
mento de eletrólise da solução de CuSO4
(Situação de Aprendizagem 6, Experimento 3). Quais
semelhanças e quais diferenças podem ser observadas?
Desafio!
Releia sua resposta ao Desafio! proposto na atividade 2 da Situação de Aprendizagem 5 e
defina novamente pilha e eletrólise.
Questões para a sala de aula
1. Faça um desenho que represente os íons cobre na solução de CuSO4
e os átomos de cobre me-
tálico na placa. Discuta semelhanças e diferenças entre essas duas espécies.
Química – 2a
série – Volume 2
63
2. Medindo a massa da placa de cobre antes do experimento e depois dele (Parte 2), percebe-se
que nela ocorre um aumento de massa. Com base nesse dado e na sua resposta à questão 1, você
acredita que os íons cobre se transformaram em cobre metálico ou o contrário? Represente essa
transformação por meio de uma equação química. Justifique.
3. De acordo com o que você estudou na Situação de Aprendizagem 6, a reação que ocorreu na
placa de cobre foi de redução ou de oxidação? Justifique.
4. Lembrando que é chamado de cátodo o eletrodo onde ocorre a reação de redução e de ânodo o
eletrodo onde ocorre a reação de oxidação, a região da placa de cobre seria o cátodo ou o ânodo
da pilha?
Química – 2a
série – Volume 2
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5. No experimento, o fio ligado à placa de cobre estava em contato com o polo positivo ou nega-
tivo da pilha?
6. Observando a placa de zinco antes e depois do experimento, você diria que ela sofreu aumento
de massa ou desgaste? Justifique.
7. Qual é a diferença entre Zn2+
e Zn? Na placa de zinco, encontra-se qual das duas formas de
zinco? E na solução de ZnSO4
?
8. Considerando que a massa da placa de zinco diminuiu após o funcionamento da pilha, você
diria que o Zn2+
se transformou em Zn ou o contrário? Represente essa transformação por meio
de uma equação química.
9. Na transformação considerada na questão anterior, o zinco perdeu ou ganhou elétrons? Ele so-
freu redução ou oxidação? Justifique.
A região da placa de zinco seria o cátodo ou o ânodo da pilha? Justifique.10.
Química – 2a
série – Volume 2
65
11. No experimento, o fio ligado à placa de zinco estava em contato com o polo positivo ou nega-
tivo da pilha?
Desafio!
Observe o esquema a seguir e explique como os elétrons foram transferidos da placa de
zinco para a placa de cobre e como os íons se movimentam no sistema. Considere a condução
da corrente elétrica nos fios, nas soluções e a função da ponte salina.
1. Comente a frase: “Quando ocorre uma reação de redução, sempre deve acontecer outra reação
que seja de oxidação”.
2. Com base nas equações de oxidação e redução, escreva a equação que representa a reação global
ocorrida com as pilhas:
a) Cu2+
(aq) + 2e–
Cu(s) (semirreação de redução)
Zn(s) – 2e–
Zn2+
(aq) ou Zn(s) Zn2+
(aq) + 2e–
(semirreação de oxidação)
b) H2
(g) 2 H+
(aq) + 2e–
Ag+
(aq) + e–
Ag(s)
Química – 2a
série – Volume 2
66
Atividade 2
Na atividade 1, estudamos uma pilha formada pelos metais cobre e zinco, mas será que qual-
quer associação de metais pode formar uma pilha? Nesta atividade, vamos procurar responder a essa
questão. Mas, antes disso, responda ao que se pede.
1. Dê exemplos de pilhas e baterias que você conhece. Com que metais elas são fabricadas?
2
Analisando a reatividade de alguns metais em presença de soluções que contêm
cátions desses metais
Materiais
cobre (um pedaço de fio ou raspas);
magnésio (um pedaço de fita ou aparas);
solução de CuSO4
1 mol · L-1
solução de ZnSO4
1 mol · L-1
cátodo
ânodo
NaCl + H2
O
ponte salina
chumaços
de algodão
©ClaudioRipinskas/R2Editorial
Química – 2a
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ferro (prego ou raspas);
soluções de aproximadamente 1 mol и L–1
de sulfato de ferro II (aproximadamente
3 colheres de chá para 100 mL de solução), sulfato de magnésio (aproximadamente 3
colheres de chá para 100 mL de solução) e sulfato de cobre (aproximadamente 5 colheres
de chá para 100 mL de solução);
9 tubos de ensaio numerados;
uma proveta de 10 mL.
Procedimento
Em três tubos de ensaio (1, 2 e 3), coloque aproximadamente 2 mL de solução de
FeSO4
. Adicione ferro no tubo 1, cobre no tubo 2 e magnésio no tubo 3. Observe.
Em outros três tubos de ensaio (4, 5 e 6), coloque aproximadamente 2 mL de solução
de CuSO4
. Adicione ferro no tubo 4, cobre no tubo 5 e magnésio no tubo 6. Observe.
Em outros três tubos de ensaio (7, 8 e 9), coloque aproximadamente 2 mL de solução
de MgSO4
. Adicione ferro no tubo 7, cobre no tubo 8 e magnésio no tubo 9. Observe.
Represente, por meio de desenhos, o estado inicial e o estado final de cada sistema em
estudo (tubo). Não se esqueça de anotar quais reagentes foram utilizados e se você ob-
servou alguma modificação.
Química – 2a
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68
Questões para análise do experimento
1. Construa uma tabela com os dados obtidos no experimento. Como sugestão para elaborar a
tabela, você pode colocar em diferentes linhas os metais testados e nas colunas as soluções utili-
zadas (ou vice-versa).
2. Observando os dados da tabela, você diria que as reatividades dos metais com essas soluções são
as mesmas? É possível estabelecer uma ordem de reatividade?
3. Os resultados obtidos no tubo 4 sugerem que há formação de um depósito de cobre metálico
sobre o ferro. Nesse caso, os íons Cu2+
da solução sofreram oxidação ou redução? Justifique sua
resposta e escreva a equação química que representa essa semirreação.
Química – 2a
série – Volume 2
69
4. Levando em conta sua resposta à questão anterior, o ferro deve ter sofrido oxidação ou redução?
Como você chegou a essa conclusão? Escreva a equação que representa essa semirreação.
5. Explique os resultados obtidos nos tubos 3 e 6. Escreva as equações que representam as duas
semirreações observadas em cada caso.
6. Levando em consideração a ordem de reatividade que você estabeleceu e as respostas às outras
questões, é possível afirmar que o metal mais reativo é aquele que tem maior tendência a sofrer
oxidação ou redução? Qual é a tendência dos cátions dos metais menos reativos?
7. Se pudéssemos fazer experimentos semelhantes a esse utilizando outros metais e soluções dos
seus respectivos cátions, poderíamos ampliar a série de reatividade construída? Justifique.
Química – 2a
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70
8. Descreva um experimento que possibilite comparar o níquel e o ferro, considerando sua rea-
tividade.
Desafio!
A seguir, temos uma série de reatividade com alguns metais em ordem crescente de
tendência de oxidação.
Ouro < platina < prata < mercúrio < cobre < chumbo < estanho < níquel < cobalto < ferro
< cromo < zinco < manganês < alumínio < magnésio < sódio < cálcio < potássio.
1. Reescreva essa série utilizando os símbolos dos elementos químicos.
2. Escolha dois desses metais que, associados, possam formar uma pilha e construa um esque-
ma (semelhante ao da atividade 1) de como essa pilha poderia ser montada. Não se esqueça
de identificar os polos onde ocorrerá a redução e onde ocorrerá a oxidação.
Química – 2a
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71
envoltório de aço + papelão + plástico
Identifique, nas reações das pilhas esquematizadasa
a seguir, o cátodo, o ânodo, a reação que
ocorre no polo positivo e a que ocorre no polo negativo.
a
Ilustrações adaptadas de: GEPEQ (Grupo de Pesquisa em Educação Química). Interações e transformações III:
Química e sobrevivência – atmosfera: Livro do aluno. São Paulo: Edusp, 1998. p. 74-76.
©ClaudioRipinskas/R2Editorial©ClaudioRipinskas/R2Editorial
placa de chumbo
recoberta com PbO2
placas de chumbo
recobertas com
chumbo
esponjoso
H2
SO4
(aq)
placas de chumbo
recobertas com PbO2
solução de ácido sulfúrico
voltímetro
Pilha seca comum
Bateria de chumbo-ácido
Zn(s) – 2e–
Zn2+
(aq)
MnO2
(s) + 2 H2
O(l) + 2e–
Mn(OH)2
(s) + 2 OH–
(aq)
Zn(s) + MnO2
(s) + 2 H2
O(l) Zn2+
(aq)+Mn(OH)2
(s) + 2 OH–
(aq)
Pb(s) + HSO4
(aq) – 2e- PbSO4
(s) + H+
(aq)
PbO2
(s) + HSO4
(aq) + 3 H+
(aq) + 2e- PbSO4
(s) + 2 H2
O(l)
Pb(s) + PbO2
(s) + 2 HSO4
(aq) + 2 H+
(aq) 2 PbSO4
(s) + 2 H2
O(l)
-
-
-
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©ClaudioRipinskas/R2Editorial©ClaudioRipinskas/R2Editorial
separador
voltímetro
placa negativa eletrodos porosos
placa
positiva
e–
e–
absorvente
com KOH(aq)
HgO
passagem de ar
Pilha de níquel-cádmio (recarregável)
Pilha de mercúrio
Cd(s) + 2 OH-(aq) – 2e- Cd(OH)2
(s)
NiO2
(s) + 2 H2
O(l) + 2e- Ni(OH)2
(s) + 2 OH-(aq)
Cd(s) + NiO2
(s) + 2 H2
O(l) Cd(OH)2
(s) + Ni(OH)2
(s)
Zn(s) + 2 OH-(aq) – 2e- Zn(OH)2
(s)
HgO(s) + H2
O(l) + 2e- Hg(l) + 2 OH-(aq)
Zn(s) + HgO(s) + H2
O(l) Zn(OH)2
(s) + Hg(l)
Química – 2a
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73
Procure observar, em situações do cotidiano, metais que estão em contato entre si, como
um parafuso de ferro usado em uma janela de alumínio. Essas associações de metais também
formam pilhas? Se formarem pilhas, um desses metais vai se desgastar (corrosão)? Por quê?
Caso ocorra esse desgaste, o que poderia ser feito para evitá-lo?
A bateria de automóvel é um dispositivo que envolve reações químicas que produzem energia
elétrica. Pesquise se a bateria pode ser considerada uma pilha e por que tem esse nome.
Química – 2a
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74
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 8
IMPACTOS AMBIENTAIS RELACIONADOS AO USO DE
PILHAS E BATERIAS E AO PROCESSO DE ELETRÓLISE
Nesta Situação de Aprendizagem, vamos discutir os impactos ambientais que podem ser causa-
dos pelo uso de pilhas e baterias e pelo processo de eletrólise.
Atividade 1
!
?
Existe uma bateria ideal?
Há muitos aspectos que podem ser considerados ao analisar os pontos positivos e nega-
tivos de uma bateria. Durabilidade, quantidade de energia fornecida em relação à massa da
bateria, custo, portabilidade, segurança e impactos ambientais associados ao seu descarte e à
sua produção são alguns deles.
Por muito tempo, a bateria mais utilizada em aparelhos portáteis continha os metais níquel
e cádmio. Porém, no início da década de 1990, surgiu uma bateria que apresentou vantagens
sobre ela: a bateria de íon lítio.
Nela são utilizados compostos que contêm íons lítio e soluções condutoras não aquosas,
constituídas por substâncias orgânicas, em recipientes selados. Tem-se, então, um sistema que
possibilita uma recarga segura da bateria, associado a um fornecimento de energia considerado
vantajoso. Os materiais utilizados possuem baixa densidade, o que possibilita uma relação
energia/massa que é o dobro daquela apresentada por uma bateria de níquel-cádmio.
Em 1991, foi comercializada a primeira bateria de íon lítio. Avalia-se hoje que essas baterias
não necessitam de manutenção frequente e não possuem o chamado “efeito memória” (como
acontece com a bateria de níquel-cádmio), o que quer dizer que seu bom funcionamento não
está condicionado ao fato de que a bateria precisa estar totalmente descarregada antes de ser
submetida ao recarregamento.
Os custos ambientais relacionados ao seu descarte não são considerados altos, pois esse tipo
de bateria não utiliza metais pesados, que são prejudiciais ao meio ambiente, como mercúrio,
cádmio e chumbo.
Porém, há aspectos negativos que devem ser apontados. A corrosão do invólucro externo
libera o solvente empregado, que é inflamável e tóxico, e, se o descarte da bateria não for feito
Química – 2a
série – Volume 2
75
de forma correta, pode ocasionar a contaminação do solo e da água. O custo dessa bateria
ainda é considerado alto (cerca de 40% a mais do que o das baterias de níquel-cádmio).
Podemos concluir, então, que a escolha de qual bateria utilizar para cada aplicação deve
ser orientada tanto por aspectos técnicos e econômicos quanto por questões relacionadas aos
impactos ambientais decorrentes desses usos.
Elaborado por Isis Valença de Sousa Santos e Maria Fernanda Penteado Lamas especialmente para o São Paulo faz escola.
©ClaudioRipinskas/R2Editorial
Representação de uma pilha de lítio.
Questões para análise do texto
1. Quais aspectos podem ser considerados para avaliar as vantagens e as desvantagens associadas ao
uso de diferentes tipos de bateria?
2. Quais são os componentes de uma bateria de íon lítio? Quais são as vantagens e as desvantagens
associadas ao uso desse tipo de bateria?
Química – 2a
série – Volume 2
76
3. Em sua opinião, considerando os impactos ambientais decorrentes da utilização de baterias,
existe uma bateria ideal? Por quê?
4. Você acredita que hoje é possível sobreviver sem o uso de pilhas e baterias?
Com a orientação do professor, seu grupo poderá pesquisar sobre um ou mais temas sugeridos a
seguir. Registre sua pesquisa e anote também um resumo das pesquisas dos outros grupos da sua classe.
1. Existe uma legislação que defina como deve ser feito o descarte de pilhas e baterias? Qual é essa
legislação? Que dificuldades podem ocorrer para que essa lei seja cumprida?
Química – 2a
série – Volume 2
77
2. Que destino se pode dar às pilhas? Existem formas de reciclagem para pilhas? Quais?
3. Quais problemas podem ser causados se as pilhas e baterias forem jogadas no lixo comum e
encaminhadas a um aterro sanitário?
Faça entrevistas com algumas pessoas da sua família e do seu bairro perguntando como
fazem o descarte de pilhas e baterias. Entreviste também algum comerciante de seu bairro que
venda pilhas e/ou baterias para saber se ele recolhe esse material usado e o que faz com ele.
Escreva a entrevista no seu caderno ou em uma folha avulsa.
Química – 2a
série – Volume 2
78
Atividade 2
Escreva um resumo sobre a discussão feita em aula a respeito dos impactos ambientais relacio-
nados ao grande consumo de energia elétrica pelos processos eletrolíticos.
1. A pilha de níquel-cádmio é recarregável e pode substituir as pilhas comuns, que são descartáveis.
Nessa pilha acontecem as seguintes reações:
a) O cádmio metálico, que está em meio básico (íons OH–
(aq)), reage formando hidróxido de
cádmio II, que é insolúvel.
b) O hidróxido de níquel III, que é insolúvel, reage formando hidróxido de níquel II, que tam-
bém é insolúvel. Esses dois compostos estão em meio básico (íons OH–
(aq)).
Escreva as semirreações que ocorrem no ânodo e no cátodo e a reação global de uma pilha de
níquel-cádmio.
Química – 2a
série – Volume 2
79
c) Identifique no esquema o cátodo, o ânodo, o polo positivo, o polo negativo e o sentido do
fluxo de elétrons.
d) Identifique o eletrodo que sofrerá corrosão e o que sofrerá aumento de massa.
3. Pilhas geram corrente elétrica a partir de transformações químicas. Observe o esquema a seguir
e analise as afirmações:
I. As reações que ocorrem no cátodo e no ânodo podem ser representadas, respectivamente,
por Cu2+
(aq) + 2 e–
Cu(s) e Mg(s) Mg2+
(aq) + 2 e–
.
II. O fluxo de elétrons ocorrerá do eletrodo de magnésio para o eletrodo de cobre.
III. Os ânions irão da ponte salina para o eletrodo de magnésio.
IV. Conforme a pilha funciona, a concentração de íons Cu2+
(aq) aumenta.
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2. Observe a seguinte reação global de uma pilha:
Mg(s) + Fe2+
(aq) Fe(s) + Mg2+
(aq)
a) Escreva as semirreações de oxidação e de redução dessa pilha.
b) Desenhe um esquema que represente a pilha.
Química – 2a
série – Volume 2
80
Dados: Uma placa de magnésio fica recoberta com cobre metálico quando é mergulhada em
uma solução contendo íons Cu2+
. Uma placa de cobre não fica recoberta com magnésio quando
é mergulhada em uma solução contendo íons Mg2+
.
São corretas apenas as afirmações:
a) I, II e III. b) I e II. c) I, III e IV.
d) II e IV. e) Todas.
4. A reciclagem de latas de alumínio reduz gastos de energia elétrica, contribuindo para a preserva-
ção do meio ambiente. O alumínio é produzido a partir da bauxita por um processo de eletrólise
ígnea, isto é, uma eletrólise realizada com as matérias-primas fundidas. As reações envolvidas
nesse processo podem ser representadas por três equações:
I. 2 Al2
O3
4 Al3+
+ 6 O2–
II. 4 Al3+
+ 12 e–
4 Al
III. 6 O2–
12 e–
+ 3 O2
Assinale a alternativa correta:
a) O alumínio metálico é formado no ânodo.
b) A eletrólise poderia ocorrer com a bauxita no estado sólido.
c) No polo negativo ocorre a formação de alumínio metálico.
d) A dissociação iônica do Al2
O3
(equação l) é uma reação de oxidorredução.
5. Na indústria cloro-álcali, a soda cáustica (NaOH(aq)) e o cloro gasoso são obtidos através da
eletrólise de:
a) solução aquosa de cloreto de sódio.
b) tetracloreto de carbono.
c) óxido de ferro fundido.
d) solução aquosa de sulfato de cobre.
e) solução aquosa de cloreto de potássio.
Química – 2a
série – Volume 2
81
Revistas
BOCCHI, N.; FERRACIN, L. C.; BIAGGIO, S. R. Pilhas e baterias: funcionamento e impac-
to ambiental. Química Nova na Escola, São Paulo, n. 11, p. 3-9, maio 2000. O artigo apresenta o
funcionamento de alguns tipos de pilha e bateria comumente usados e discute a importância de
adotar posturas corretas no descarte das pilhas para minimizar problemas ambientais.
CURI, D. Polímeros e interações intermoleculares. Química Nova na Escola, São Paulo, n. 23,
p. 19-22, maio 2006. O artigo aborda o conceito de interações intermoleculares – interações
de van der Waals, interação dipolo-dipolo, ligação de hidrogênio, interação molécula-íon
– apresentando uma possibilidade de trabalhar esse conceito por meio de experimentos sim-
ples, empregando-se materiais poliméricos como papel, sacola de plástico, gel para plantas e
fraldas descartáveis.
PALMA, M. H. C.; TIERA, V. A. O. Oxidação de metais. Química Nova na Escola,
São Paulo, n. 18, p. 52-54, nov. 2003. O artigo relata um experimento simples que pode
ser usado no estudo dos processos de oxidação dos metais. As atividades desenvolvidas
permitem a abordagem do conceito de oxidorredução por meio da criação de quadros e
possibilitam também discussões sobre diferenças nas reatividades dos metais.
TOLENTINO, M.; ROCHA-FILHO, R. C. O bicentenário da invenção da pilha elétri-
ca. Química Nova na Escola, São Paulo, n. 11, p. 35-39, maio 2000. O trabalho apresenta
o contexto da invenção da pilha elétrica no final do século XVIII.
VILLULLAS, M. H.; TICIANELLI, E. A.; GONZÁLEZ, E. R. Células a combustível:
energia limpa a partir de fontes renováveis. Química Nova na Escola, São Paulo, n. 15,
p. 28-34, maio 2002. O artigo apresenta as células a combustível e discute seus princípios
de funcionamento e alguns progressos recentes em suas aplicações.
Observação: todos os artigos da revista Química Nova na Escola estão disponíveis no site
<http://qnesc.sbq.org.br>. Acesso em: 12 nov. 2013.
Sites
ASSOCIAÇÃO Brasileira do Alumínio (Abal). Disponível em: <http://www.abal.
org.br/aluminio/cadeia-primaria/>. Acesso em: 17 dez. 2013. Traz informações sobre
obtenção, aplicação e importância desse metal.
Química – 2a
série – Volume 2
82
ESPAÇO Sustentável. Disponível em: <http://www.espacosustentavel.com/pdf/inatomi_
tahi_impactos_ambientais.pdf>. Acesso em: 18 nov. 2013. Disponibiliza texto que discute
os impactos ambientais relativos à geração de energia por meio de diferentes fontes.
LABORATÓRIOdeQuímicadoestadosólido.Disponívelem:<http://lqes.iqm.unicamp.
br/canal_cientifico/lqes_responde/lqes_responde_pilhas_descarte.html>. Acesso em:
12 nov. 2013. Traz a resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente (Conama) sobre
o descarte de pilhas e baterias.
LABVIRT – Simulações. Disponível em: <http://www.labvirt.fe.usp.br>. Acesso em: 11
nov. 2013. Apresenta várias simulações, feitas por estudantes, sobre a estrutura da matéria,
ligações químicas e interações intermoleculares.
SCIELO. Disponível em: <http://www.scielo.br/pdf/csp/v17n2/4186.pdf>. Acesso em:
18 nov. 2013. Disponibiliza artigo que discute os impactos da geração e da distribuição de
energia nas comunidades indígenas, principalmente da região Norte do país.
UNIVERSIDADE de São Paulo, Biblioteca digital de teses e dissertações. Disponível em:
<http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/85/85134/tde-14052007-224500/>. Acesso
em: 12 nov. 2013. Disponibiliza uma análise ambiental das diferentes formas de geração
de energia elétrica.
UNIVERSIDADE Estadual de Londrina, XI Semana da Física. Disponível em: <http://
www.fisica.uel.br/sefis/xisefis/arquivos/resumos/r44.pdf>. Acesso em: 18 nov. 2013.
Disponibiliza uma descrição resumida do funcionamento de uma bateria de lítio.
UNIVERSIDADE Federal do Paraná, Departamento de Engenharia Elétrica. Disponível
em: <http://www.eletrica.ufpr.br/piazza/materiais/CarlosRojas.pdf>. Acesso em: 18 nov.
2013. Disponibiliza artigo que trata da obtenção do cobre metálico e das propriedades e
aplicações desse metal.
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83
Tabela periódica
©ClaudioRipinskas/R2Editorial
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Química – 2a
série – Volume 2
85
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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 Bom m
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
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Silva, Patrícia Pinto Santiago, Regina Maria Lopes,
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Campos e Silmara Santade Masiero.
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Cássia Araujo, Rosinei Aparecida Ribeiro Libório,
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Ciências Humanas
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  • 2. MATERIAL DE APOIO AO CURRÍCULO DO ESTADO DE SÃO PAULO CADERNO DO ALUNO QUÍMICA ENSINO MÉDIO 2a SÉRIE VOLUME 2 Nova edição 2014-2017 GOVERNO DO ESTADO DE SÃO PAULO SECRETARIA DA EDUCAÇÃO São Paulo
  • 3. 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
  • 4. Caro(a) aluno(a), Neste Caderno, você vai estudar as propriedades dos sólidos iônicos, elaborando modelos expli- cativos a partir da ideia de interações eletrostáticas entre íons de cargas opostas, forças de dispersão dipolo-dipolo, ligações de hidrogênio e ligações interatômicas. Além disso, o estudo de propriedades como temperaturas de fusão e de ebulição, condutibilidade elétrica, solubilidade e estruturas lhe possibilitará explicar, em termos microscópicos, os diferentes comportamentos das substâncias. Dessa maneira, você entenderá as ligações de hidrogênio e as pro- priedades peculiares da espécie química água, fundamental para a vida na Terra. Serão apresentadas também as propriedades de algumas substâncias macromoleculares, para que, compreendendo bem essas propriedades, você entenda as relações entre elas e o uso de algumas substâncias comuns em nosso dia a dia. Por fim, você vai utilizar os conhecimentos adquiridos para estudar as transformações químicas que envolvem eletricidade e terá oportunidade de verificar algumas aplicações dessas transforma- ções, analisando pilhas, baterias e processos de eletrólise. Verá ainda que a energia elétrica pode gerar transformações químicas (eletrólise) e que existem transformações químicas que podem gerar energia elétrica (pilha). Por meio da compreensão do funcionamento de dispositivos e das reações que eles envolvem, você poderá refletir sobre as implicações tecnológicas e os aspectos ambientais relacionados aos dife- rentes processos abordados neste Caderno. Bom estudo! Equipe Curricular de Química Área de Ciências da Natureza Coordenadoria de Gestão da Educação Básica – CGEB Secretaria da Educação do Estado de São Paulo
  • 5.
  • 6. ! ? Nesta Situação de Aprendizagem, vamos analisar como propriedades físicas, tais como estado físico, temperaturas de fusão e de ebulição e condutibilidade elétrica, estão relacionadas à natureza das partículas que constituem as substâncias e à intensidade das forças de interação (atrações e repulsões entre átomos, moléculas e íons) que mantêm essas partículas unidas. Atividade 1 – Leitura de texto Nesta atividade, vamos considerar a possibilidade da existência de interações não somente entre os átomos de H e O que constituem as partículas de H2 O (assunto discutido no Caderno do Aluno do volume 1), mas também entre as próprias partículas de H2 O. Leia o texto que segue e responda ao que se pede. SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1 FORÇAS DE INTERAÇÃO ENTRE PARTÍCULAS QUE COMPÕEM OS ESTADOS SÓLIDO, LÍQUIDO E GASOSO Leitura e análise de texto Em nosso planeta, a água encontra-se nos estados sólido, líquido e gasoso. A água doce disponível (no máximo 0,3% de toda a água do planeta) já teria sido totalmente consumi- da se não fosse o ciclo hidrológico, que envolve, sob a ação da energia solar, o movimento contínuo das águas, distribuindo-as em diferentes regiões do planeta: estado sólido nas ge- leiras e calotas polares; estado líquido nos oceanos, mares, rios, lençóis freáticos etc.; estado gasoso (vapor-d'água) na atmosfera. Esse movimento se dá por meio de transformações, algumas envolvendo mudanças de fase – como a evaporação, a transpiração e a condensa- ção – que culminam com a precipitação da água, na forma de chuva, e sua infiltração nas camadas subterrâneas do solo. Esses processos estão representados a seguir: Elaborado por Maria Eunice Ribeiro Marcondes e Yvone Mussa Esperidião especialmente para o São Paulo faz escola. + energia + energia H2 O(1) H2 O(g)H2 O(s) – energia – energia Química – 2a série – Volume 2 5
  • 7. Questões para análise do texto 1. Represente por meio de um desenho o chamado ciclo hidrológico, ilustrando todas as transfor- mações citadas no texto. 2. Considerando que a água quimicamente pura, esteja ela nos estados sólido, líquido ou gasoso, é constituída unicamente de partículas de H2 O, como explicar, em nível microscópico, o que ocorre para que a água possa existir nesses três estados físicos? Represente com desenhos, expli- cando-os brevemente. Química – 2a série – Volume 2 6
  • 8. Atividade 2 – Forças de interação entre íons: explicando propriedades de sólidos iônicos 1. Veja a lista de substâncias a seguir: cloreto de sódio (NaCl), brometo de sódio (NaBr), cloreto de magnésio (MgCl2 ), cloreto de bário (BaCl2 ), óxido de sódio (Na2 O), óxido de cálcio (CaO), óxido de bário (BaO), óxido de magnésio (MgO), butano (C4 H10 ) e octano (C8 H18 ). Busque, de acordo com a orientação do professor, informações sobre propriedades dessas substâncias, completando os espaços da tabela seguinte. Substância Estado físico a 25 ºC Temperatura de fusão (ºC) Temperatura de ebulição a 1 atm (ºC) Condutibilidade elétrica Solubilidade em água Caráter predomi- nante da ligaçãoSólido Líquido Cloreto de sódio (NaCl) Brometo de sódio (NaBr) Cloreto de magnésio (MgCl2 ) Cloreto de bário (BaCl2 ) Óxido de sódio(Na2 O) Óxido de cálcio (CaO) Óxido de bário (BaO) Óxido de magnésio (MgO) Butano (C4 H10 ) Octano (C8 H18 ) Química – 2a série – Volume 2 7
  • 9. 2. Analise as propriedades das substâncias e identifique o tipo de ligação que pode estar ocor- rendo entre as partículas que as constituem. 3. Como você explicaria as temperaturas de fusão e de ebulição das substâncias, considerando as interações entre as partículas que as constituem? ROTEIRO DE EXPERIMENTAÇÃO Como os íons Na+ e Cl– interagem para formar o sólido NaCl? Modelo para cristais de cloreto de sódio Por menor que seja um cristal de substância iônica, ele é constituído por trilhões de cátions e ânions. Como esses íons se distribuem para formar os cristais? Para buscar a resposta a essa questão, você e seus colegas de grupo, com a orien- tação do professor, construirão um modelo de cristal de cloreto de sódio (NaCl) tridimensional. Materiais metro e as outras três com o dobro do diâmetro das primeiras (sugerimos 3 cm e 6 cm de diâmetro, respectivamente); Química – 2a série – Volume 2 8
  • 10. Procedimento Para construir o modelo, baseie-se na seguinte informação: o raio do íon Cl– é pratica- mente o dobro do raio do íon Na+ (observe as representações a seguir). Discuta com seus colegas do grupo uma forma de unir as seis esferas de isopor (ou de massa de modelar) de modo a obter um modelo que represente três agregados NaCl unidos entre si. Extraído de: AMBROGI, Angélica; VERSOLATO, Elena F.; LISBÔA, Júlio César Foschini. Unidades modulares de Química. CECISP (Centro de Ensino de Ciências de São Paulo). São Paulo: Hamburg, 1987. p. 26-27. Na+ Cl– Questões para a sala de aula 1. O que levou seu grupo a decidir sobre a distribuição das esferas no modelo? 2. Sob orientação do seu professor, reúna-se aos colegas dos demais grupos e, juntos, utilizando todos os conjuntos construídos, montem um “edifício” de íons, ou seja, um cristal de NaCl. 3. Descreva como os cátions Na+ e os ânions Cl– estão dispostos no modelo elaborado. 4. As faces de um cristal de NaCl formam entre si ângulos de 90º. Isso é resultado do arranjo dos íons que constituem o cristal. Compare o modelo que foi construído aos cristais de cloreto de sódio apresentados por seu professor. Em ambos, as faces formam entre si ângulos de 90º? Química – 2a série – Volume 2 9
  • 11. Desafio! 1. Procure explicar por que sólidos iônicos como, por exemplo, o cloreto de sódio não conduzem corrente elétrica. 6. Proponha uma explicação para o fato de os íons Na+ e Cl– se manterem unidos no cristal. 5. Faça um desenho que represente os íons em um cristal de NaCl. Química – 2a série – Volume 2 10
  • 12. 2. Considerando o modelo de interações eletrostáticas entre íons, como você explicaria as altas temperaturas de fusão e de ebulição que os sólidos iônicos apresentam? (Fuvest – 1998 – adaptada) A tabela a seguir apresenta propriedades de três amostras de sólidos brancos: I, II e III. Sabendo-se que os três sólidos devem ser naftaleno (C10 H18 ), nitrato de sódio (NaNO3 ) ou ácido benzoico (C7 H6 O2 ), qual dos compostos pode ser o nitrato de sódio? Justifique. Para responder, leve em conta as propriedades indicadas na tabela. I II III Temperatura de fusão (ºC) 306 80 122 Solubilidade em água Muito solúvel Insolúvel Pouco solúvel Química – 2a série – Volume 2 11
  • 13. Estado físico a 25 ºC Temperatura de ebulição a 1 atm (ºC) Temperatura de fusão (ºC) Butano (C4 H10 ) Gasoso –0,48 –135 2. Represente, por meio de desenhos, as moléculas que compõem o butano no estado gasoso e no estado líquido. Em que diferem as representações? 1. Levando-se em conta que os valores de eletronegatividade dos átomos de C e H são bem próxi- mos (C = 2,5; H = 2,2), que tipo de ligação deve existir entre esses átomos no butano? Explique. Atividade 3 – Forças de interação e substâncias moleculares: que forças de inte- ração mantêm as moléculas unidas? Questões para a sala de aula Considere os dados fornecidos a seguir sobre o butano: Química – 2a série – Volume 2 12
  • 14. 3. Proponha ideias que expliquem o que mantém as moléculas do butano mais próximas umas das outras quando este se encontra no estado líquido. 4. Explique, com suas palavras, o tipo de interação entre as moléculas de butano, chamado “forças de dispersão de London”. 5. Comparando a intensidade das interações intermoleculares do tipo “forças de dispersão de London” com a das interações eletrostáticas que dão origem à ligação covalente, quais devem ser mais fortes, ou seja, quais interações precisam de mais energia para ser superadas? Justifique. Química – 2a série – Volume 2 13
  • 15. 7. Utilize as ideias estudadas sobre forças de interação interpartículas para explicar o estado físi- co do gás hidrogênio à temperatura ambiente e à temperatura de –255 ºC, lembrando que sua temperatura de ebulição é –252,8 ºC e a de fusão é –259,2 ºC, bem próximas do zero absoluto (zero absoluto: 0 K = –273 ºC). Faça desenhos para representar as interações entre as moléculas nas duas temperaturas. 6. Utilizando seus conhecimentos sobre as forças de interação entre as moléculas, como você ex- plicaria o que acontece quando o butano líquido é aquecido até a ebulição? Química – 2a série – Volume 2 14
  • 16. 8. Como estudado no volume 1, admite-se que a ligação entre os átomos de H e de Cl na molécula de HCl envolve uma distribuição assimétrica de elétrons, favorecendo a formação de um dipolo permanente na molécula. Levando isso em conta, tente prever que tipo de interação ocorre en- tre as moléculas de HCl. Faça um desenho que represente essas interações. 9. Considerando o valor da temperatura de ebulição do HCl (–85 o C), quais devem ser mais for- tes: as ligações covalentes existentes entre os átomos de H e de Cl na molécula de HCl ou as interações chamadas dipolo-dipolo entre as moléculas de HCl? Justifique. Química – 2a série – Volume 2 15
  • 17. Substância Temperatura de ebulição a 1 atm (°C) Polaridade da molécula Ligações intermoleculares Fluoreto de hidrogênio (HF) 19 Polar Cloreto de hidrogênio (HCl) –85 Polar Metano (CH4 ) –164 Apolar Neônio (Ne) –196 Apolar Argônio (Ar) –186 Apolar Amônia (NH3 ) –33 Polar 1. Leia o texto que segue e considere os dados da tabela. Para melhor aproveitamento do combustível, a formulação da gasolina automotiva utilizada em locais de clima mais quente difere daquela empregada em regiões mais frias. No primeiro caso, a gasolina contém uma mistura de hidrocarbonetos (substâncias forma- das somente por átomos de hidrogênio e carbono) com menores quantidades de compostos de baixa massa molar, como butanos e pentanos. Isso ocorre porque, quando comparamos hidrocarbonetos de diferentes massas molares, verificamos que aqueles que possuem cadeias com maior número de carbonos apresentam temperaturas de ebulição maiores e, portanto, são menos voláteis (têm mais dificuldade de passar para o estado gasoso) e sofrem menor perda de material para o ambiente. Elaborado por Maria Fernanda Penteado Lamas especialmente para o São Paulo faz escola. PARA SABER MAIS Quais são as possíveis ligações intermoleculares de cada uma das espécies químicas apresentadas na tabela a seguir? Química – 2a série – Volume 2 16
  • 18. Alcanos Massa molar (g · mol–1 ) Temperatura de ebulição a 1 atm (o C) CH4 (metano) 16 –161,5 C2 H6 (etano) 30 –88,6 C3 H8 (propano) 44 –42,1 C4 H10 (butano) 58 –0,48 C5 H12 (pentano) 72 36,1 C6 H14 (hexano) 86 68,7 C8 H18 (octano) 114 126 C16 H34 (hexadecano) 226 288 C20 H42 (eicosano) 282 345 a) Quais dessas substâncias são gases à temperatura ambiente a 1 atm? b) Com os dados da tabela, construa um gráfico relacionando temperaturas de ebuli- ção e massas molares dos alcanos. Química – 2a série – Volume 2 17
  • 19. d) Procure relacionar a informação contida no texto com as respectivas temperaturas de ebulição, massas molares e estados físicos dos alcanos da tabela. Levando em conta que os alcanos são apolares, quais forças estão envolvidas na vaporização dessas substâncias? 2. Os alcanos pentano, metilbutano e dimetilpropano apresentam a mesma fórmula mo- lecular, C5 H12 , e, consequentemente, a mesma massa molar. São mostradas, em segui- da, diferentes representações desses alcanos e suas respectivas temperaturas de ebulição. As representações da primeira linha da tabela permitem visualizar como os átomos se li- gam nas moléculas e também as interações inter e intramoleculares. pentano TE (1 atm) = 36,1 °C metilbutano TE (1 atm) = 28 °C dimetilpropano TE (1 atm) = 9,5 °C CH3 CH3 CH3 CH3 C CH3 CH3 CH3 CHCH2 H H H H H H HHHH H H C C C C C C H H C C C C H H H H H H H H H H C C H H H H H H H H H H H C H C C c) A curva obtida no gráfico mostra que existe uma relação entre as grandezas conside- radas? Se sim, como você explica tal relação? Química – 2a série – Volume 2 18
  • 20. Considerando a disposição espacial dos átomos nessas moléculas, proponha ideias so- bre como os fatores estruturais podem influenciar a temperatura de ebulição e a vo- latilidade desses alcanos. Lembre-se de que a temperatura de ebulição é função das interações intermoleculares. Atividade 4 – Ligações de hidrogênio e propriedades peculiares da água Nesta atividade, considerando as interações intermoleculares, vamos procurar entender algu- mas das propriedades físicas que a água apresenta. Você vai precisar da tabela periódica que consta no final do Caderno para responder às questões. Questões para a sala de aula 1. O gráfico a seguir relaciona as temperaturas de ebulição com as massas molares de algumas substâncias formadas por hidrogênio e elementos do grupo do carbono e por hidrogênio e ele- mentos do grupo do oxigênio. 0 50 -100 0 100 100 150 H O H S H Se H Te SnH GeH SiH CH 2 2 2 2 4 4 4 4 Massa molar (g · mol–1 ) Temperaturadeebuliçãoa1atm(o C) Química – 2a série – Volume 2 19
  • 21. 2. Analisando o gráfico, descreva cada uma das curvas considerando a variação da temperatura de ebulição em função da variação da massa molar das substâncias. Existe alguma regularidade? 3. A água, em relação à temperatura de ebulição, tem um comportamento semelhante ao das ou- tras substâncias do mesmo grupo do oxigênio? Justifique. 4. As forças de atração entre as moléculas de H2 O são de mesma intensidade que as forças de atra- ção entre as moléculas de H2 S, de H2 Se e de H2 Te? Justifique. a) Localize na tabela periódica os grupos citados. b) As ligações entre os átomos que formam essas substâncias são do mesmo tipo? Justifique. Química – 2a série – Volume 2 20
  • 22. 5. Como você imagina a atração que ocorre entre as moléculas de água? Para responder à questão, considere as interações eletrostáticas entre as moléculas. Que tipo de interação as mantém unidas? 6. Faça um esquema que represente suas ideias. Lembre-se de que a água é polar, podendo ser re- presentada pela fórmula a seguir, em que + corresponde à região de carga positiva da molécula H2 O e – corresponde à região de carga negativa. 7. Utilizando a ideia de “ligação de hidrogênio”, represente a água no estado líquido e no estado sólido. Utilize suas representações para explicar o menor valor de densidade da água no esta- do sólido, quando comparado com o líquido, e o valor da temperatura de ebulição. Química – 2a série – Volume 2 21
  • 23. Desafio! Considerando seus conhecimentos sobre os modelos de ligação que explicam as pro- priedades de uma substância iônica e as da H2 O, proponha ideias que expliquem, em nível microscópico, a dissolução da substância iônica em água. Procure representar suas ideias com um desenho. Tome como exemplo a dissolução do NaCl em água. Química – 2a série – Volume 2 22
  • 24. 1. Analise o gráfico a seguir, que contém informações sobre as temperaturas de ebulição de com- postos de hidrogênio com elementos dos grupos 15 (do nitrogênio) e 17 (dos halogênios) da tabela periódica. a) Descreva o que você observa em relação às temperaturas de ebulição desses compostos. Período Temperaturadeebuliçãoa1atm(o C) H2 O H2 S HCl PH3 SiH4 GeH4 AsH3 SbH3 H2 Se HI H2 TeHF 100 0 -100 -50 50 -150 NH3 32 4 5 CH4 SnH4 HBr Química – 2a série – Volume 2 23
  • 25. 2. Como já foi discutido, o ciclo hidrológico é de grande importância para o planeta, pois é um meio de transporte de água e de energia. Explique, em nível microscópico, as transformações envolvidas nesse ciclo. b) Como explicar as temperaturas de ebulição tão diferentes do HF e do NH3 ? O modelo de ligações de hidrogênio que explica o comportamento da H2 O em relação à temperatu- ra de ebulição seria útil, também, para explicar as temperaturas de ebulição do HF e do NH3 ? Represente com um desenho como as moléculas de HF e de NH3 se manteriam uni- das segundo esse modelo. Química – 2a série – Volume 2 24
  • 26. Forças de interação Faça uma previsão do tipo de interação que poderia ocorrer entre as moléculas de substâncias que fazem parte de seu dia a dia, como o etanol, o ácido acético, o propano (presente no gás liquefeito de petróleo – GLP), o gás nitrogênio e o gás oxigênio (componentes do ar atmosférico). APRENDENDO A APRENDER Forças intermoleculares e solubilidade Você explicou, com os conhecimentos adquiridos, a solubilidade do cloreto de sódio, um composto iônico, em água, considerando as interações entre os íons e as moléculas de água. Como explicar, em nível microscópico, que algumas substâncias formadas por ligações cova- lentes se dissolvem em água enquanto outras não? Questões para a sala de aula 1. Faça uma síntese do que você aprendeu sobre as interações entre moléculas polares e a água, de modo a explicar a dissolução dessas moléculas, em maior ou menor grau, na água. A tabela a seguir apresenta a solubilidade de várias substâncias em água e em hexano à tempera- tura ambiente (25 ºC). Considere as informações nela contidas e seus próprios conhecimentos para responder às questões apresentadas. Substância Solubilidade em água Solubilidade em hexano (C6 H14 ) Metanol (CH3 OH) Solúvel em qualquer proporção Pouco solúvel Etanol (C2 H5 OH) Solúvel em qualquer proporção Pouco solúvel Butanol (C4 H9 OH) Pouco solúvel Solúvel Pentano (C5 H12 ) Praticamente insolúvel Solúvel Gasolina (mistura de hidrocarbonetos) Praticamente insolúvel Solúvel Química – 2a série – Volume 2 25
  • 27. Faça previsões a respeito da solubilidade em água das seguintes substâncias: glicose, glicerina, ácido láurico e ácido fórmico (componente do óleo de coco). Explique suas previsões utilizando ideias sobre interações intermoleculares. 3. Como você explicaria, em termos das interações intermoleculares, o fato de o etanol ser pouco solúvel em hexano (C6 H14 )? 2. Faça uma síntese do que você aprendeu sobre a solubilidade de substâncias apolares em água e em outras substâncias apolares. Química – 2a série – Volume 2 26
  • 28. H C O CH OH HCHO CH OH H C OHH C OHH Glicose Ácido láurico CH3 (CH2 )10 C O OH Glicerina H H H OH H OH H OH C C C Ácido fórmico O C OHH Química – 2a série – Volume 2 27
  • 29. Roteiro de trabalho a sociedade faz, fontes de obtenção, aspectos econômicos e impactos ambientais relativos à produção ou à extração desses materiais. aos colegas, conforme a orientação do seu professor. Material selecionado: Levando em consideração o que você aprendeu sobre as ligações químicas e as interações entre as partículas, elabore uma tabela, de acordo com as orientações de seu professor, relacionando as interações entre os átomos que resultam nas ligações químicas e nas interações intermoleculares ou entre íons na formação de substâncias. ! ? SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 2 FORÇAS DE INTERAÇÃO ENTRE PARTÍCULAS E SUBSTÂNCIAS MACROMOLECULARES Conhecendo as propriedades e a estrutura de outros materiais Seguindo a orientação de seu professor, selecione um dos materiais sugeridos para estudo e faça uma pesquisa sobre suas propriedades e sua estrutura molecular. Química – 2a série – Volume 2 28
  • 30. Química – 2a série – Volume 2 29
  • 31. A variação da temperatura de ebulição de uma substância com a pressão atmosférica tam- bém pode ser objeto de reflexão, considerando alguns dos modelos explicativos apresentados neste Caderno. Seu estudo amplia a compreensão do mundo físico e possibilita o entendimento de mais um fenômeno natural, bem como a aplicação desse conhecimento no sistema produtivo. Vamos estudar como a pressão altera as temperaturas de ebulição. Pressão atmosférica ϫ altitude Questões para a sala de aula 1. Analisando a tabela apresentada a seguir, estabeleça uma relação entre a pressão atmosférica, a altitude e as temperaturas de ebulição da água. Se achar conveniente, ou se seu professor suge- rir, construa um gráfico da altitude em função da pressão atmosférica e outro que relacione a pressão atmosférica com a temperatura de ebulição. ! ? SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 3 A PRESSÃO ATMOSFÉRICA E SUA INFLUÊNCIA NA TEMPERATURA DE EBULIÇÃO DAS SUBSTÂNCIAS Localidade Altitude em relação ao nível do mar (m) Pressão atmosférica1 (mmHg) Temperatura aproximada de ebulição da água (ºC) Rio de Janeiro 0 760 100 Santos 0 760 100 São Paulo 750 700 97 Campos do Jordão 1628 610 95 Cidade do México 2240 570 92 La Paz 3636 510 88 Monte Quilimanjaro 5895 400 82 Monte Everest 8848 230 72 1 Valores aproximados. Adaptado de CHEMELLO, Emiliano. Ebuliometria e café, alguma coisa a ver? Disponível em: <http://www.quimica.net/emiliano/ ebuliometria.html>. Acesso em: 12 nov. 2013. Química – 2a série – Volume 2 30
  • 32. Gráfico 1 Gráfico 2 Química – 2a série – Volume 2 31
  • 33. 4. Explique, com base em seus conhecimentos, o fato de um líquido entrar em ebulição a uma dada temperatura e a uma dada pressão atmosférica. 1. Considere dois frascos iguais contendo quantidades iguais dos líquidos água e álcool etílico (eta- nol) e os valores de pressão máxima de vapor desses líquidos à mesma temperatura (20 o C). Pressão máxima de vapor a 20 ºC Álcool etílico (etanol) 44,0 mmHg Água 18,0 mmHg Explique por que o álcool etílico (etanol) é mais volátil que a água. 2. Procure localizar em mapas as cidades e os montes citados e compare os valores da pressão (P) e da temperatura de ebulição (TE) em função da altitude. 3. Explique, com suas palavras, o significado de pressão de vapor. Química – 2a série – Volume 2 32
  • 34. Álcool etílico Água 35 760 380 78 100 Pressãodevapor(mmHg) Temperatura (o C) 2. O gráfico a seguir mostra a variação da pressão de vapor com a temperatura para os dois líqui- dos: água e álcool etílico. a) Descreva as informações que podem ser extraídas a partir da análise desse gráfico. b) O gráfico mostra que o etanol entra em ebulição a 78 o C à pressão externa de 760 mmHg. Observando o gráfico, procure relacionar pressão de vapor do líquido com temperatura de ebulição e pressão atmosférica, explicando por que o álcool etílico entra em ebulição quando aquecido a 78 o C. Suas explicações podem ser aplicadas a outros líquidos? Química – 2a série – Volume 2 33
  • 35. 1. As forças intermoleculares entre as moléculas do dimetilpropano e do etanol explicam a ordem de grandeza das suas temperaturas de ebulição? Justifique. 2. Qual das duas substâncias é mais volátil? Justifique. São fornecidos, a seguir, os valores das temperaturas de ebulição e os tipos de forças interpartículas do dimetilpropano e do etanol (álcool etílico). PARA SABER MAIS Temperatura de ebulição (760 mmHg): 9,5 ºC. As atrações entre as moléculas são fracas (a molécula é apolar). Temperatura de ebulição (760 mmHg): 78,5 ºC. As atrações entre as moléculas se dão por ligações de hidrogênio (presença do grupo OH). C CH3 CH3 H3 C CH3 Dimetilpropano C C H H OHH H H Etanol Química – 2a série – Volume 2 34
  • 36. 1. A figura a seguir apresenta a variação da pressão de vapor com a temperatura para o etanol e para o éter dimetílico, líquidos à temperatura ambiente. Ambos têm a mesma composição quí- mica, C2 H6 O, porém apresentam arranjos moleculares diferentes. Considere as interações que podem ocorrer entre as moléculas de cada uma dessas substâncias e decida qual curva represen- ta o éter dimetílico. Explique. C C H H OHH H H Etanol C O H H H C H H H Éter dimetílico Temperatura (o C) Pressãodevapor(mmHg) 760 35 78 1 2 2. Em qual das cidades relacionadas na tabela a seguir a água vai ferver em temperatura mais baixa? Explique. Cidade Altitude (m)1 São Carlos (SP) 854 Piracicaba (SP) 526 Cananeia (SP) 8 Ouro Verde (SP) 350 1 A altitude é medida em relação ao nível do mar (altitude zero). Química – 2a série – Volume 2 35
  • 37. c) Você considera que as forças com que as moléculas de acetona se atraem devem ser mais ou menos intensas do que as forças de atração entre as moléculas da água? Explique. Desafio! Leia o texto a seguir e responda às questões. Glicerol (glicerina) Fórmula estrutural Glicerina Fórmula molecular: C3 H8 O3 Estado líquido à temperatura de 25 o C a 1 atm* (PF: 18,1 o C) Temperatura de ebulição a: 760 mmHg 290 o C 100 mmHg 222,4 o C 10 mmHg 166,1 o C 4 mmHg 14,9 o C As interações intermoleculares se dão por ligações de hidrogênio. H H H OH H OH H OH C C C * 1 atm ϭ 760 mmHg~ 3. Verifique a altitude de sua cidade e calcule a temperatura em que a água entrará em ebulição. 4. A pressão de vapor da acetona, substância utilizada na indústria como solvente de esmaltes, ver- nizes e tintas, é de 185 mmHg a 20 ºC. a) Comparando com a pressão de vapor da água nessa temperatura (18 mmHg), qual dos dois líquidos é mais volátil (tem mais facilidade de evaporar)? Explique. b) Qual dos dois líquidos você espera que apresente maior temperatura de ebulição à mesma pressão? Química – 2a série – Volume 2 36
  • 38. Glicerol. Texto adaptado de: ÁVILA FILHO, Salvador; MACHADO, Alexandre dos Santos; SANTOS, Eduardo Pena. Purificação da glicerina bruta vegetal. Disponível em: <http://www.mme.gov.br/programas/biodiesel/galerias/arquivos/publicacoes/I_Congresso/ artigos_tecnicos_cientificos/co_produtos/Purificacao4.pdf>. Acesso em: 18 nov. 2013. 1 Catalisador: substância usada para acelerar uma transformação química na qual não é consumida. Catálise: aumento da velocidade da transformação química pelo uso de catalisador. 1. Qual é a vantagem para a indústria em reduzir a pressão do sistema para fazer a desti- lação da glicerina? 2. Faça uma estimativa da temperatura de ebulição da glicerina à pressão em que é desti- lada (60 mmHg). Para isso, sugere-se a construção de um gráfico com os dados forne- cidos no início do texto. “O glicerol é normalmente utilizado na preparação de diversos produtos, como re- médios, produtos de higiene pessoal, comida, bebida, tabaco, resinas alquídicas, poliol, poliéster, celofane e explosivos. Todavia, seu uso é condicionado ao seu grau de pureza, que deve estar usualmente acima de 95%. Além disso, a glicerina bruta é cotada a R$ 1,40/kg, a bidestilada a R$ 3,65/kg, enquanto a glicerina farmacêutica (≥ 99,5%) é vendida a valores acima de R$ 564,00/kg. A glicerina bruta vegetal apresenta cerca de 30% de impureza, o que evidencia a ne- cessidade de purificá-la a fim de viabilizar seu emprego no setor industrial. As principais impurezas presentes na glicerina oriunda do biodiesel são: catalisador, álcool e ácidos gra- xos. Essas impurezas dependem da natureza da oleaginosa e do tipo de catálise empregada na preparação do biodiesel1 . A purificação da glicerina bruta é feita por destilação sob pressão reduzida (60 mmHg), resultando em um produto límpido e transparente, denominado comercialmente de glice- rina destilada ou bidestilada.” Química – 2a série – Volume 2 37
  • 39. 3. Busque informações sobre a destilação à pressão reduzida. Química – 2a série – Volume 2 38
  • 40. Podemos representar de maneira análoga, ou de outra forma, relações entre os conceitos apren- didos neste Caderno. Uma vantagem dessa representação é tornar evidentes as possíveis relações que conseguimos estabelecer entre os vários conhecimentos que já possuímos. Questão para a sala de aula 1. Apresenta-se, a seguir, um conjunto de palavras que têm significados específicos na Química, os quais você já aprendeu. Apresenta-se, também, um texto que aponta algumas das relações entre essas palavras. Leia o texto e construa em seu caderno um diagrama que represente tais relações. Sólido Líquido Gasoso Pressão de vapor Temperatura de ebulição Temperatura de fusão Partículas Estrutura Interações interpartículas Estados físicos Água pura apresenta valor definido de densidade temperatura. que varia com a Podemos considerar que a matéria é constituída por partículas que se organizam em certa estrutura, formando as diferentes substâncias. Essas estruturas determinam as forças de interação entre elas e, consequentemente, o estado físico em que se apresentam – sólido, líquido ou gasoso. Entre as partículas no estado sólido, as interações são mais fortes do que no líquido e, neste, mais do que no gasoso. A pressão de vapor do líquido aumenta quando ele recebe energia e, ao se igualar à pressão atmosférica, o líquido entra em ebulição, pas- sando para o estado gasoso. O sólido, ao receber energia, pode alcançar sua temperatura de fusão e passar ao estado líquido. ! ? SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 4 SÍNTESE DE IDEIAS SOBRE A TRANSFORMAÇÃO QUÍMICA Podemos evidenciar relações entre ideias e conceitos utilizando algum tipo de representação gráfica. Por exemplo, sabemos que a água pura apresenta um valor característico de densidade que depende da temperatura em que se encontra. É possível mostrar essas relações por meio de um diagrama como o apresentado a seguir. Química – 2a série – Volume 2 39
  • 41. Considere o conjunto de palavras mostrado a seguir, que se refere a ideias sobre a transformação química. De acordo com a orientação de seu professor, elabore um diagrama que evidencie como tais palavras podem ser relacionadas. Transformações químicas Reagentes Rearranjos de átomos Conservação de massa Novas substâncias (produtos) Proporção entre as massas Fórmulas químicas Propriedades características Evidências Equações químicas Quebra e formação de ligações Química – 2a série – Volume 2 40
  • 42. 1. (Enem – 1999) A panela de pressão permite que os alimentos sejam cozidos em água muito mais rapidamente do que em panelas convencionais. Sua tampa possui uma borracha de veda- ção que não deixa o vapor escapar, a não ser através de um orifício central sobre o qual assen- ta um peso que controla a pressão. Quando em uso, desenvolve-se uma pressão elevada no seu interior. Para a sua operação segura, é necessário observar a limpeza do orifício central e a exis- tência de uma válvula de segurança, normalmente situada na tampa. O esquema da panela de pressão e um diagrama de fase da água são apresentados a seguir. A vantagem do uso de panela de pressão é a rapidez para o cozimento de alimentos, e isso se deve: a) à pressão no seu interior, que é igual à pressão externa. b) à temperatura de seu interior, que está acima da temperatura de ebulição da água no local. c) à quantidade de calor adicional que é transferida à panela. d) à quantidade de vapor que está sendo liberada pela válvula. e) à espessura da sua parede, que é maior que a das panelas comuns. 2. (Fuvest – 2002) Alguns alimentos são enriquecidos pela adição de vitaminas, que podem ser solúveis em gordura ou em água. As vitaminas solúveis em gordura possuem uma estrutura válvula de segurança vapor aquecimento líquido ©ClaudioRipinskas/R2Criações 0 0 1 2 3 4 5 20 40 60 80 100 120 140 160 Diagrama de fase da água Temperatura (o C) Pressão(atm) líquido vapor Química – 2a série – Volume 2 41
  • 43. Dentre elas, é adequado adicionar, respectivamente, a sucos de frutas puros e a margarinas, as seguintes: a) I e IV. b) II e III. c) III e IV. d) III e I. e) IV e II. HO OH OH OH I O O OH II CH3 CH3 CH3 CH3 H3 C CH3 CH3 CH3 CH3 O O III CH3 CH3 CH3 HO COOH OH O N H IV CH3 molecular com poucos átomos de oxigênio, semelhante à de um hidrocarboneto de longa cadeia, predominando o caráter apolar. Já as vitaminas solúveis em água têm estrutura com alta proporção de átomos eletronegativos, como o oxigênio e o nitrogênio, que promovem forte interação com a água. A seguir estão representadas quatro vitaminas: Química – 2a série – Volume 2 42
  • 44. 3. (Fuvest – 2001) Entre as figuras, a que melhor representa a distribuição das partículas de soluto e de solvente, numa solução aquosa diluída de cloreto de sódio, é: 4. (Enem – 1998 – adaptada) Para que um líquido entre em ebulição, estando em um frasco aber- to, a sua pressão de vapor tem de se igualar à pressão atmosférica local. Sabemos que a pressão atmosférica em uma dada localidade varia com a altitude em relação ao nível do mar em que essa localidade se encontra. O gráfico a seguir apresenta a variação de pressão de vapor da água em função da temperatura e a tabela mostra a variação de pressão atmosférica com a altitude. Altitude (km) Pressão atmosférica (mmHg) 0 760 1 600 2 480 4 300 6 170 8 120 10 100 Temperatura (o C) Pressãodevapordaágua(mmHg) 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 20 40 60 80 120100 + - a) + - c) + - b) + + + - - - d) + - e) - Cl– + Na+ H2 O Legenda Analisando esses dados, um estudante considerou que a água entra em ebulição a uma tempera- tura maior no Pico da Neblina do que em Campos do Jordão, enquanto outro considerou que a água entra em ebulição a uma temperatura maior em Natal do que em Campos do Jordão. Algum dos estudantes está correto? Química – 2a série – Volume 2 43
  • 45. Comportamento quanto à condutibilidade elétrica Substância Estado sólido Estado líquido S1 Condutor Condutor S2 Isolante Isolante S3 Isolante Condutor 5. (Vunesp – 2005 – adaptada) S1, S2 e S3 são três substâncias distintas. Inicialmente, no estado sólido, foram aquecidas independentemente até a fusão completa enquanto se determinavam suas condutibilidades elétricas. Os resultados das observações estão resumidos na tabela. S1, S2 e S3 correspondem, respectivamente, a compostos: a) metálico, covalente e iônico. b) metálico, iônico e covalente. c) covalente, iônico e metálico. d) iônico, metálico e covalente. e) iônico, covalente e metálico. 6. Justifique a resposta da questão anterior. Localidade Altitude Natal (RN) Nível do mar Campos do Jordão (SP) 1628 m Pico da Neblina (RR) 3014 m Química – 2a série – Volume 2 44
  • 46. SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 5 APLICAÇÕES DAS TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS QUE OCORREM COM O ENVOLVIMENTO DE ELETRICIDADE Nas aulas de Química, você já estudou a energia envolvida nas transformações químicas sob a forma de calor. Agora, vai estudar especificamente o envolvimento da energia elétrica em transfor- mações químicas. Atividade 1 1. Elabore duas frases usando pelo menos duas palavras ou expressões como “energia elétrica”, “transformações químicas”, “pilhas”, “galvanoplastia”, “baterias”, “metais”, “meio ambiente”, “reciclagem” ou outras que você, com seus colegas e sob a orientação de seu professor, achar adequadas. ! ? Transformações químicas e eletricidade Em nosso dia a dia, presenciamos muitos fenômenos que ocorrem com o envolvimento de eletricidade (os raios que caem em uma tempestade, o funcionamento de diversos eletrodo- mésticos ou a atração dos nossos cabelos por um pente plástico, quando os penteamos em um dia seco). Sabemos também que a corrente elétrica pode ser conduzida de diferentes formas através de diversos materiais (condutibilidade iônica ou eletrônica). Agora, poderíamos nos perguntar: Como é possível obter energia elétrica? Há muitas formas de se obter energia elétrica; por exemplo, por meio de pilhas e baterias. As baterias são usadas no funcionamento de celulares, computadores portá- teis (laptops), automóveis, veículos elétricos, câmeras digitais, aparelhos auditivos, em aplicações aeronáuticas e em edifícios, geralmente empregadas em iluminação de emergência ou como uni- Atividade 2 Química – 2a série – Volume 2 45
  • 47. dades de potência auxiliar, caso do nobreak, dispositivo que fornece energia durante certo tempo após a queda do fornecimento pela rede. Nesses casos, a obtenção de corrente elétrica se dá pela ocorrência de transformações quími- cas; para isso, normalmente são utilizados dois sólidos condutores associados a soluções aquosas condutoras ou a pastas feitas com base em materiais iônicos. Outra questão que poderia ser feita: Considerando que, nas pilhas, a corrente elétrica é gerada a partir de transformações químicas, será que o contrário também ocorre, ou seja, será que a corrente elétrica pode causar transformações químicas? A resposta a essa questão pode ser encontrada quando se estudam os processos de obtenção do alumínio, do cobre e da soda cáustica ou o revestimento de superfícies metálicas com outros metais (galvanoplastia). Nesses casos, ocorre o que chamamos de eletrólise, ou seja, a passagem de corrente elétrica causa transformações químicas. Eletrólise, a obtenção de metais e a indústria cloro-álcali O alumínio é obtido da bauxita – minério de alumínio composto principalmente de óxidos de alumínio hidratados –, que, ao interagir com uma solução de soda cáustica, sofre transformações químicas, produzindo a alumina (Al2 O3 ). Esse material é, então, submetido à eletrólise a altas temperaturas, produzindo o alumínio líquido, que é recolhido do fundo das cubas eletrolíticas. Esse processo foi patenteado em 1886 e chamado de Hall-Héroult. Nesse ano, Charles Hall produziu alumínio pela primeira vez, a partir da eletrólise da alumina dissolvida em um ba- nho de criolita fundida (Na3 AlF6 ). Também nesse ano, Paul Héroult desenvolveu e patenteou um processo semelhante a esse. Isso explica por que o processo recebeu o nome dos dois inventores. Esquema de uma cuba de produção de alumínio. ©ClaudioRipinskas/R2Criações Química – 2a série – Volume 2 46
  • 48. Os minérios mais comuns utilizados na obtenção de cobre são a calcopirita (CuFeS2 ), a calcosita (Cu2 S), a azurita (CuCO3 ) e a cuprita (Cu2 O). Os minérios são triturados e passam por processos de purificação; os produtos são submetidos a vários tratamentos térmicos para que se obtenha uma mistura que contém aproximadamente 98% a 99% de cobre metálico. Essa mistura pode ser, então, novamente purificada, utilizando-se um processo eletrolítico no qual se formará cobre com 99,98% de pureza. A soda cáustica é uma importante matéria-prima industrial empregada no refino de óleos, na produção de sabões e detergentes etc. Para obtê-la, uma solução de água e sal (salmoura) é submetida a um processo de eletrólise que produz soda cáustica, gás cloro (Cl2 ) e gás hidrogênio (H2 ). Impacto ambiental causado por pilhas e similares Além da tecnologia envolvida nos processos de obtenção de energia elétrica, é importante atentar aos aspectos ambientais que estão relacionados às transformações que ocorrem com os materiais usados nesses processos. Uma questão ambiental que tem sido bastante debatida é a do destino que se deve dar a pilhas e baterias que não podem mais ser utilizadas. Alguns dos materiais metálicos que as compõem são tóxicos (compostos de chumbo, cádmio e mercúrio) e podem contaminar o solo e a água, causando problemas ao meio ambiente e, consequentemente, à saúde da população. Para evitar esse tipo de problema, o Decreto no 99.274, de 6 de junho de 1990, obriga os fabricantes de pilhas e baterias a recolhê-las após o uso e a providenciar a reciclagem de seus componentes ou um descarte ambientalmente adequado. Para que essa medida seja mais efetiva, é importante também que a população colabore não jogando pilhas usadas no lixo comum, mas encaminhando-as a locais onde os fabricantes possam recolhê-las. O custo energético para produzir metais No que se refere à utilização industrial dos processos de eletrólise, questões ambientais im- portantes estão relacionadas ao consumo de energia elétrica. No caso da produção de alumínio, por exemplo, são necessários de 14 kWh a 16 kWh1 para se produzir 1 kg do metal. Para se ter um parâmetro de comparação, 14 kW são suficientes para manter cerca de seis chuveiros elétri- cos ligados durante uma hora. Esse elevado consumo pode exigir que as fontes de energia elétri- ca de uma determinada região sejam diversificadas ou que o potencial de geração seja ampliado, podendo causar impactos significativos nos ecossistemas e na vida da população da região. 1 O quilowatt-hora é uma unidade de energia que equivale a 3,6 и 106 joules ou 8,6 и 105 calorias. Química – 2a série – Volume 2 47
  • 49. Conclusão Percebe-se, então, que tanto os processos que geram eletricidade com base nas transfor- mações químicas (pilhas e baterias) quanto aqueles em que a corrente elétrica é utilizada para provocar transformações químicas (processos eletrolíticos) têm muitas aplicações tecnológicas e envolvem uma complexa problemática ambiental. O estudo das transformações químicas envolvidas nesses processos auxiliará na compreensão dessas questões e na reflexão sobre a im- portância da adoção de posturas responsáveis relativas à preservação do meio ambiente. Elaborado por Isis Valença de Sousa Santos e Maria Fernanda Penteado Lamas especialmente para o São Paulo faz escola. Questões para análise do texto 1. Cite alguns dos usos de pilhas e baterias. Como a energia elétrica é obtida em pilhas e baterias? 2. Quais são os principais usos industriais dos processos eletrolíticos citados no texto? Por que o fornecimento de corrente elétrica é importante para esses processos? 3. Cite algumas das questões ambientais referentes ao uso de pilhas e baterias mencionadas no texto. Como a sociedade pode agir para minimizar esses problemas? 4. Cite algumas das questões ambientais relacionadas ao emprego industrial dos processos de ele- trólise. Química – 2a série – Volume 2 48
  • 50. Desafio! Discuta com seus colegas e tente escrever uma definição para pilha, bateria e eletrólise. Química – 2a série – Volume 2 49
  • 51. SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 6 ESTUDANDO O PROCESSO DA ELETRÓLISE Nesta Situação de Aprendizagem, você observará uma eletrólise e tentará explicar esse pro- cesso usando seus conhecimentos sobre a constituição da matéria. Você poderá, então, refle- tir sobre o que ocorreu com os elétrons durante um processo de oxidorredução. Caso não seja possível a realização do experimento em sala de aula, depois que você responder à questão 1, seu professor poderá desenhar a montagem do aparelho com a classe e apresentar os resultados que deveriam ser observados. Atividade 1 – Parte 1 1. O que você acha que ocorrerá se colocarmos um pedaço de palha de aço (constituída principal- mente pelo metal ferro) em uma solução contendo sulfato de cobre, ou seja, em uma solução contendo íons Cu2+ ? ! ? 1 Materiais edaço de palha de aço; 4 (sulfato de cobre), aproximadamente 0,5 mol · L–1 (2,5 colheres de chá para 100 mL de solução); res. Estudando a interação entre palha de aço e solução de sulfato de cobre Atenção! Não deixe a solução de sulfato de cobre entrar em contato com a pele ou mucosas, pois ela pode provocar irritações. Química – 2a série – Volume 2 50
  • 52. Procedimento Coloque cerca de 50 mL de solução de CuSO4 em um copo (copo A). Observe sua cor e reserve o sistema para futura comparação. Coloque cerca de 50 mL de solução de CuSO4 em outro copo (copo B). Divida o pedaço de palha de aço em duas partes. Mergulhe, com o auxílio da colher, uma das partes da palha de aço na solução do copo B por cerca de 2 minutos. Reserve a outra parte para futura comparação. Com a colher, retire a palha de aço da solução de CuSO4 e coloque-a sobre um pires. Compare as características da palha de aço que foi imersa na solução com o outro pedaço que ficou reservado. Anote as mudanças observadas. Compare a cor das soluções dos copos A e B. Anote suas observações. Releia o procedimento experimental realizado em sala de aula, assim como suas anotações. Re- presente por meio de desenhos o estado inicial e o estado final do sistema em estudo. Não se esqueça de anotar quais reagentes foram utilizados e quais foram as modificações observadas. Química – 2a série – Volume 2 51
  • 53. Questões para análise do experimento 1. Você diria que houve uma transformação química decorrente da interação entre a palha de aço e a solução de CuSO4 ? Explique. 2. Sabendo que a solução de CuSO4 tem uma coloração azulada por causa dos íons Cu2+ , relacione as mudanças observadas na palha de aço com as que ocorrem na solução de CuSO4 . Uma mudança pode explicar a outra? Como? Atividade 1 – Parte 2 1. Se você mergulhar uma placa de cobre em uma solução de sulfato de cobre (CuSO4 ), haverá alguma transformação química? Justifique seu palpite. Química – 2a série – Volume 2 52
  • 54. 2 Estudando a interação entre placas de cobre e solução de CuSO4 sem o fornecimento de corrente elétrica Materiais 2 placas de cobre (aproximadamente 5 cm 5 cm); 1 béquer de 150 mL; 100 mL de solução de CuSO4 , aproximadamente 1 mol · L–1 (5 colheres de chá para 100 mL de solução); palha de aço e detergente (polimento). Procedimento Limpe as placas de cobre com a palha de aço e o detergente. Observe suas características iniciais e anote-as. Coloque cerca de 100 mL de solução de CuSO4 no béquer. Observe suas características e anote-as. Mergulhe as duas placas de cobre na solução de sulfato de cobre por cerca de 2 minu- tos. Observe as características finais das placas de cobre e da solução de CuSO4 e anote-as. Química – 2a série – Volume 2 53
  • 55. Releia o procedimento experimental e suas anotações e represente por meio de desenhos o es- tado inicial e o estado final do sistema em estudo. Não se esqueça de anotar quais materiais foram utilizados e se você observou alguma modificação. Questão para análise do experimento 1. Você diria que houve uma transformação química decorrente da interação entre as placas de cobre e a solução de CuSO4 ? Por quê? Química – 2a série – Volume 2 54
  • 56. Atividade 2 1. Leia o procedimento experimental a seguir. Quais são as semelhanças e as diferenças em relação ao procedimento experimental realizado na atividade 1 desta Situação de Aprendizagem? 3 Estudando a interação entre placas de cobre e solução de CuSO4 com o fornecimento de corrente elétrica Materiais 2 placas de cobre (aproximadamente 5 cm 5 cm); palha de aço e detergente (polimento); 100 mL de solução de CuSO4 , aproximadamente 1 mol · L–1 (5 colheres de chá para 100 mL de solução); 1 fonte de corrente contínua ou montagem com pilhas de 1,5 V em série; 2 béqueres (ou copos) de 150 mL; fios elétricos para conexão; 2 conectores (jacarés). ©ClaudioRipinskas/R2Criações pilhas lâmina de cobre tubo de plástico aberto Química – 2a série – Volume 2 55
  • 57. Procedimento Limpe as placas de cobre com a palha de aço e o detergente. Observe suas características iniciais e anote-as. Coloque cerca de 100 mL de solução de CuSO4 no béquer. Observe suas características e anote-as. Coloque em outro béquer um pouco da solução aquosa original de CuSO4 e reserve-a para comparar com as cores da solução após a realização do experimento. Regule o valor de tensão da fonte para o menor valor disponível. Prenda cada placa a um dos conectores (jacarés) de um dos polos da fonte (ou pilha). Identifique os polos da fonte para saber qual das placas está ligada ao polo negativo (–) e qual está ligada ao polo positivo (+) da pilha ou bateria (fonte). Mergulhe as duas placas de cobre na solução de CuSO4 por cerca de 2 minutos. Química – 2a série – Volume 2 56
  • 58. Questões para análise do experimento 1. Você diria que houve transformações químicas decorrentes da interação entre as placas de cobre e a solução de CuSO4 quando o sistema foi submetido à passagem de corrente elétrica? Por quê? Fonte Placas de cobre Solução aquosa de sulfato de cobre (CuSO4 ) ©ClaudioRipinskas/R2Criações Descreva as alterações que você observou nas placas. Caso ache conveniente, aponte-as no desenho anterior. Química – 2a série – Volume 2 57
  • 59. 2. Retome as explicações dadas para os resultados obtidos no Experimento 1 desta Situação de Aprendizagem e proponha uma explicação para o que ocorreu com a placa de cobre conectada ao polo negativo da fonte. 3. Descreva o que ocorreu com a placa de cobre conectada ao polo positivo da fonte. 4. Descreva o que ocorreu com a coloração da solução de CuSO4 . 5. Após a explicação de seu professor, tente escrever as equações químicas das transformações que ocorreram nas placas ligadas aos polos positivo e negativo da fonte. 6. Defina cátodo e ânodo e identifique-os no esquema presente no Roteiro de experimentação 3. Química – 2a série – Volume 2 58
  • 60. Procure saber como se dá um banho de prata em bijuterias, talheres etc. e conhecer tam- bém quais cuidados tomar e o que se deve controlar para que as bijuterias não “descasquem” facilmente. Desafio! 1. Tente explicar por que a cor da solução de sulfato de cobre não se altera. 2. A massa da placa que está ligada ao polo positivo deve aumentar ou diminuir? Justifique sua resposta. Química – 2a série – Volume 2 59
  • 61. SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 7 COMO FUNCIONAM AS PILHAS Atividade 1 Nesta atividade, vamos construir uma pilha e pesquisar informações sobre seu funciona- mento. Caso não seja possível a realização do experimento em sala de aula, seu professor poderá desenhar a montagem do aparelho com a classe e apresentar os resultados que deveriam ser observados. ! ? 1 Construção de uma pilha de Daniel Materiais e reagentes 100 mL de solução de sulfato de cobre pentaidratado (CuSO4 и 5 H2 O), aproximadamen- te 1,0 mol и L–1 (5 colheres de chá para 100 mL de solução); 100 mL de solução de sulfato de zinco heptaidratado (ZnSO4 и 7 H2 O), aproximadamen- te 1,0 mol и L–1 (6 colheres de chá para 100 mL de solução); palha de aço, água e sabão para limpar as placas de cobre e de zinco; placa de cobre; placa de zinco; dois pedaços de aproximadamente 20 cm de fio de cobre; pinça e algodão cortado no tamanho das placas de zinco e de cobre; cartão musical sem a bateria. Procedimento Parte 1 Limpe as placas de cobre e de zinco com palha de aço, água e sabão. Química – 2a série – Volume 2 60
  • 62. Prenda um fio na placa de cobre e outro na placa de zinco. Conecte o fio ligado na placa de zinco ao polo negativo do cartão musical e o fio ligado na placa de cobre ao polo positivo. Coloque as placas de zinco e de cobre em contato. Descreva suas observações. Parte 2 Com uma pinça, pegue um pedaço de algodão para curativos e mergulhe-o na solu- ção de sulfato de cobre. Pegue outro pedaço de algodão e mergulhe-o na solução de sulfato de zinco. Monte o sistema conforme mostra a figura a seguir, usando as placas limpas utilizadas na Parte 1. conector fio zinco algodão umedecido em sulfato de zinco algodão umedecido em sulfato de cobre cobre Legenda fio circuito de cartão musical ©ClaudioRipinskas/R2Editorial Atenção! Cuidado para não deixar as placas metálicas diretamente encostadas. Represente por meio de desenhos o estado inicial e o estado final do sistema em estudo. Não se esqueça de anotar quais reagentes foram utilizados e se você observou alguma modificação. Química – 2a série – Volume 2 61
  • 63. Coloração Brilho Massa (g) Inicial Final Inicial Final Inicial Final Placa de cobre (Cu) Placa de zinco (Zn) Questões para análise do experimento 1. Ao terminar a Parte 1 do experimento, foi observada alguma evidência de transformação química? 2. Para que o cartão musical toque, é necessário energia. Como ela foi obtida? Você diria que ocor- reu transformação química durante a realização da Parte 2 do experimento? Explique. Observações Metal Química – 2a série – Volume 2 62
  • 64. 3. Retome o texto lido na Situação de Aprendizagem 5 e tente explicar como a energia elétrica foi obtida. 4. Compare os resultados obtidos na Parte 2 do experimento com o que você observou no experi- mento de eletrólise da solução de CuSO4 (Situação de Aprendizagem 6, Experimento 3). Quais semelhanças e quais diferenças podem ser observadas? Desafio! Releia sua resposta ao Desafio! proposto na atividade 2 da Situação de Aprendizagem 5 e defina novamente pilha e eletrólise. Questões para a sala de aula 1. Faça um desenho que represente os íons cobre na solução de CuSO4 e os átomos de cobre me- tálico na placa. Discuta semelhanças e diferenças entre essas duas espécies. Química – 2a série – Volume 2 63
  • 65. 2. Medindo a massa da placa de cobre antes do experimento e depois dele (Parte 2), percebe-se que nela ocorre um aumento de massa. Com base nesse dado e na sua resposta à questão 1, você acredita que os íons cobre se transformaram em cobre metálico ou o contrário? Represente essa transformação por meio de uma equação química. Justifique. 3. De acordo com o que você estudou na Situação de Aprendizagem 6, a reação que ocorreu na placa de cobre foi de redução ou de oxidação? Justifique. 4. Lembrando que é chamado de cátodo o eletrodo onde ocorre a reação de redução e de ânodo o eletrodo onde ocorre a reação de oxidação, a região da placa de cobre seria o cátodo ou o ânodo da pilha? Química – 2a série – Volume 2 64
  • 66. 5. No experimento, o fio ligado à placa de cobre estava em contato com o polo positivo ou nega- tivo da pilha? 6. Observando a placa de zinco antes e depois do experimento, você diria que ela sofreu aumento de massa ou desgaste? Justifique. 7. Qual é a diferença entre Zn2+ e Zn? Na placa de zinco, encontra-se qual das duas formas de zinco? E na solução de ZnSO4 ? 8. Considerando que a massa da placa de zinco diminuiu após o funcionamento da pilha, você diria que o Zn2+ se transformou em Zn ou o contrário? Represente essa transformação por meio de uma equação química. 9. Na transformação considerada na questão anterior, o zinco perdeu ou ganhou elétrons? Ele so- freu redução ou oxidação? Justifique. A região da placa de zinco seria o cátodo ou o ânodo da pilha? Justifique.10. Química – 2a série – Volume 2 65
  • 67. 11. No experimento, o fio ligado à placa de zinco estava em contato com o polo positivo ou nega- tivo da pilha? Desafio! Observe o esquema a seguir e explique como os elétrons foram transferidos da placa de zinco para a placa de cobre e como os íons se movimentam no sistema. Considere a condução da corrente elétrica nos fios, nas soluções e a função da ponte salina. 1. Comente a frase: “Quando ocorre uma reação de redução, sempre deve acontecer outra reação que seja de oxidação”. 2. Com base nas equações de oxidação e redução, escreva a equação que representa a reação global ocorrida com as pilhas: a) Cu2+ (aq) + 2e– Cu(s) (semirreação de redução) Zn(s) – 2e– Zn2+ (aq) ou Zn(s) Zn2+ (aq) + 2e– (semirreação de oxidação) b) H2 (g) 2 H+ (aq) + 2e– Ag+ (aq) + e– Ag(s) Química – 2a série – Volume 2 66
  • 68. Atividade 2 Na atividade 1, estudamos uma pilha formada pelos metais cobre e zinco, mas será que qual- quer associação de metais pode formar uma pilha? Nesta atividade, vamos procurar responder a essa questão. Mas, antes disso, responda ao que se pede. 1. Dê exemplos de pilhas e baterias que você conhece. Com que metais elas são fabricadas? 2 Analisando a reatividade de alguns metais em presença de soluções que contêm cátions desses metais Materiais cobre (um pedaço de fio ou raspas); magnésio (um pedaço de fita ou aparas); solução de CuSO4 1 mol · L-1 solução de ZnSO4 1 mol · L-1 cátodo ânodo NaCl + H2 O ponte salina chumaços de algodão ©ClaudioRipinskas/R2Editorial Química – 2a série – Volume 2 67
  • 69. ferro (prego ou raspas); soluções de aproximadamente 1 mol и L–1 de sulfato de ferro II (aproximadamente 3 colheres de chá para 100 mL de solução), sulfato de magnésio (aproximadamente 3 colheres de chá para 100 mL de solução) e sulfato de cobre (aproximadamente 5 colheres de chá para 100 mL de solução); 9 tubos de ensaio numerados; uma proveta de 10 mL. Procedimento Em três tubos de ensaio (1, 2 e 3), coloque aproximadamente 2 mL de solução de FeSO4 . Adicione ferro no tubo 1, cobre no tubo 2 e magnésio no tubo 3. Observe. Em outros três tubos de ensaio (4, 5 e 6), coloque aproximadamente 2 mL de solução de CuSO4 . Adicione ferro no tubo 4, cobre no tubo 5 e magnésio no tubo 6. Observe. Em outros três tubos de ensaio (7, 8 e 9), coloque aproximadamente 2 mL de solução de MgSO4 . Adicione ferro no tubo 7, cobre no tubo 8 e magnésio no tubo 9. Observe. Represente, por meio de desenhos, o estado inicial e o estado final de cada sistema em estudo (tubo). Não se esqueça de anotar quais reagentes foram utilizados e se você ob- servou alguma modificação. Química – 2a série – Volume 2 68
  • 70. Questões para análise do experimento 1. Construa uma tabela com os dados obtidos no experimento. Como sugestão para elaborar a tabela, você pode colocar em diferentes linhas os metais testados e nas colunas as soluções utili- zadas (ou vice-versa). 2. Observando os dados da tabela, você diria que as reatividades dos metais com essas soluções são as mesmas? É possível estabelecer uma ordem de reatividade? 3. Os resultados obtidos no tubo 4 sugerem que há formação de um depósito de cobre metálico sobre o ferro. Nesse caso, os íons Cu2+ da solução sofreram oxidação ou redução? Justifique sua resposta e escreva a equação química que representa essa semirreação. Química – 2a série – Volume 2 69
  • 71. 4. Levando em conta sua resposta à questão anterior, o ferro deve ter sofrido oxidação ou redução? Como você chegou a essa conclusão? Escreva a equação que representa essa semirreação. 5. Explique os resultados obtidos nos tubos 3 e 6. Escreva as equações que representam as duas semirreações observadas em cada caso. 6. Levando em consideração a ordem de reatividade que você estabeleceu e as respostas às outras questões, é possível afirmar que o metal mais reativo é aquele que tem maior tendência a sofrer oxidação ou redução? Qual é a tendência dos cátions dos metais menos reativos? 7. Se pudéssemos fazer experimentos semelhantes a esse utilizando outros metais e soluções dos seus respectivos cátions, poderíamos ampliar a série de reatividade construída? Justifique. Química – 2a série – Volume 2 70
  • 72. 8. Descreva um experimento que possibilite comparar o níquel e o ferro, considerando sua rea- tividade. Desafio! A seguir, temos uma série de reatividade com alguns metais em ordem crescente de tendência de oxidação. Ouro < platina < prata < mercúrio < cobre < chumbo < estanho < níquel < cobalto < ferro < cromo < zinco < manganês < alumínio < magnésio < sódio < cálcio < potássio. 1. Reescreva essa série utilizando os símbolos dos elementos químicos. 2. Escolha dois desses metais que, associados, possam formar uma pilha e construa um esque- ma (semelhante ao da atividade 1) de como essa pilha poderia ser montada. Não se esqueça de identificar os polos onde ocorrerá a redução e onde ocorrerá a oxidação. Química – 2a série – Volume 2 71
  • 73. envoltório de aço + papelão + plástico Identifique, nas reações das pilhas esquematizadasa a seguir, o cátodo, o ânodo, a reação que ocorre no polo positivo e a que ocorre no polo negativo. a Ilustrações adaptadas de: GEPEQ (Grupo de Pesquisa em Educação Química). Interações e transformações III: Química e sobrevivência – atmosfera: Livro do aluno. São Paulo: Edusp, 1998. p. 74-76. ©ClaudioRipinskas/R2Editorial©ClaudioRipinskas/R2Editorial placa de chumbo recoberta com PbO2 placas de chumbo recobertas com chumbo esponjoso H2 SO4 (aq) placas de chumbo recobertas com PbO2 solução de ácido sulfúrico voltímetro Pilha seca comum Bateria de chumbo-ácido Zn(s) – 2e– Zn2+ (aq) MnO2 (s) + 2 H2 O(l) + 2e– Mn(OH)2 (s) + 2 OH– (aq) Zn(s) + MnO2 (s) + 2 H2 O(l) Zn2+ (aq)+Mn(OH)2 (s) + 2 OH– (aq) Pb(s) + HSO4 (aq) – 2e- PbSO4 (s) + H+ (aq) PbO2 (s) + HSO4 (aq) + 3 H+ (aq) + 2e- PbSO4 (s) + 2 H2 O(l) Pb(s) + PbO2 (s) + 2 HSO4 (aq) + 2 H+ (aq) 2 PbSO4 (s) + 2 H2 O(l) - - - Química – 2a série – Volume 2 72
  • 74. ©ClaudioRipinskas/R2Editorial©ClaudioRipinskas/R2Editorial separador voltímetro placa negativa eletrodos porosos placa positiva e– e– absorvente com KOH(aq) HgO passagem de ar Pilha de níquel-cádmio (recarregável) Pilha de mercúrio Cd(s) + 2 OH-(aq) – 2e- Cd(OH)2 (s) NiO2 (s) + 2 H2 O(l) + 2e- Ni(OH)2 (s) + 2 OH-(aq) Cd(s) + NiO2 (s) + 2 H2 O(l) Cd(OH)2 (s) + Ni(OH)2 (s) Zn(s) + 2 OH-(aq) – 2e- Zn(OH)2 (s) HgO(s) + H2 O(l) + 2e- Hg(l) + 2 OH-(aq) Zn(s) + HgO(s) + H2 O(l) Zn(OH)2 (s) + Hg(l) Química – 2a série – Volume 2 73
  • 75. Procure observar, em situações do cotidiano, metais que estão em contato entre si, como um parafuso de ferro usado em uma janela de alumínio. Essas associações de metais também formam pilhas? Se formarem pilhas, um desses metais vai se desgastar (corrosão)? Por quê? Caso ocorra esse desgaste, o que poderia ser feito para evitá-lo? A bateria de automóvel é um dispositivo que envolve reações químicas que produzem energia elétrica. Pesquise se a bateria pode ser considerada uma pilha e por que tem esse nome. Química – 2a série – Volume 2 74
  • 76. SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 8 IMPACTOS AMBIENTAIS RELACIONADOS AO USO DE PILHAS E BATERIAS E AO PROCESSO DE ELETRÓLISE Nesta Situação de Aprendizagem, vamos discutir os impactos ambientais que podem ser causa- dos pelo uso de pilhas e baterias e pelo processo de eletrólise. Atividade 1 ! ? Existe uma bateria ideal? Há muitos aspectos que podem ser considerados ao analisar os pontos positivos e nega- tivos de uma bateria. Durabilidade, quantidade de energia fornecida em relação à massa da bateria, custo, portabilidade, segurança e impactos ambientais associados ao seu descarte e à sua produção são alguns deles. Por muito tempo, a bateria mais utilizada em aparelhos portáteis continha os metais níquel e cádmio. Porém, no início da década de 1990, surgiu uma bateria que apresentou vantagens sobre ela: a bateria de íon lítio. Nela são utilizados compostos que contêm íons lítio e soluções condutoras não aquosas, constituídas por substâncias orgânicas, em recipientes selados. Tem-se, então, um sistema que possibilita uma recarga segura da bateria, associado a um fornecimento de energia considerado vantajoso. Os materiais utilizados possuem baixa densidade, o que possibilita uma relação energia/massa que é o dobro daquela apresentada por uma bateria de níquel-cádmio. Em 1991, foi comercializada a primeira bateria de íon lítio. Avalia-se hoje que essas baterias não necessitam de manutenção frequente e não possuem o chamado “efeito memória” (como acontece com a bateria de níquel-cádmio), o que quer dizer que seu bom funcionamento não está condicionado ao fato de que a bateria precisa estar totalmente descarregada antes de ser submetida ao recarregamento. Os custos ambientais relacionados ao seu descarte não são considerados altos, pois esse tipo de bateria não utiliza metais pesados, que são prejudiciais ao meio ambiente, como mercúrio, cádmio e chumbo. Porém, há aspectos negativos que devem ser apontados. A corrosão do invólucro externo libera o solvente empregado, que é inflamável e tóxico, e, se o descarte da bateria não for feito Química – 2a série – Volume 2 75
  • 77. de forma correta, pode ocasionar a contaminação do solo e da água. O custo dessa bateria ainda é considerado alto (cerca de 40% a mais do que o das baterias de níquel-cádmio). Podemos concluir, então, que a escolha de qual bateria utilizar para cada aplicação deve ser orientada tanto por aspectos técnicos e econômicos quanto por questões relacionadas aos impactos ambientais decorrentes desses usos. Elaborado por Isis Valença de Sousa Santos e Maria Fernanda Penteado Lamas especialmente para o São Paulo faz escola. ©ClaudioRipinskas/R2Editorial Representação de uma pilha de lítio. Questões para análise do texto 1. Quais aspectos podem ser considerados para avaliar as vantagens e as desvantagens associadas ao uso de diferentes tipos de bateria? 2. Quais são os componentes de uma bateria de íon lítio? Quais são as vantagens e as desvantagens associadas ao uso desse tipo de bateria? Química – 2a série – Volume 2 76
  • 78. 3. Em sua opinião, considerando os impactos ambientais decorrentes da utilização de baterias, existe uma bateria ideal? Por quê? 4. Você acredita que hoje é possível sobreviver sem o uso de pilhas e baterias? Com a orientação do professor, seu grupo poderá pesquisar sobre um ou mais temas sugeridos a seguir. Registre sua pesquisa e anote também um resumo das pesquisas dos outros grupos da sua classe. 1. Existe uma legislação que defina como deve ser feito o descarte de pilhas e baterias? Qual é essa legislação? Que dificuldades podem ocorrer para que essa lei seja cumprida? Química – 2a série – Volume 2 77
  • 79. 2. Que destino se pode dar às pilhas? Existem formas de reciclagem para pilhas? Quais? 3. Quais problemas podem ser causados se as pilhas e baterias forem jogadas no lixo comum e encaminhadas a um aterro sanitário? Faça entrevistas com algumas pessoas da sua família e do seu bairro perguntando como fazem o descarte de pilhas e baterias. Entreviste também algum comerciante de seu bairro que venda pilhas e/ou baterias para saber se ele recolhe esse material usado e o que faz com ele. Escreva a entrevista no seu caderno ou em uma folha avulsa. Química – 2a série – Volume 2 78
  • 80. Atividade 2 Escreva um resumo sobre a discussão feita em aula a respeito dos impactos ambientais relacio- nados ao grande consumo de energia elétrica pelos processos eletrolíticos. 1. A pilha de níquel-cádmio é recarregável e pode substituir as pilhas comuns, que são descartáveis. Nessa pilha acontecem as seguintes reações: a) O cádmio metálico, que está em meio básico (íons OH– (aq)), reage formando hidróxido de cádmio II, que é insolúvel. b) O hidróxido de níquel III, que é insolúvel, reage formando hidróxido de níquel II, que tam- bém é insolúvel. Esses dois compostos estão em meio básico (íons OH– (aq)). Escreva as semirreações que ocorrem no ânodo e no cátodo e a reação global de uma pilha de níquel-cádmio. Química – 2a série – Volume 2 79
  • 81. c) Identifique no esquema o cátodo, o ânodo, o polo positivo, o polo negativo e o sentido do fluxo de elétrons. d) Identifique o eletrodo que sofrerá corrosão e o que sofrerá aumento de massa. 3. Pilhas geram corrente elétrica a partir de transformações químicas. Observe o esquema a seguir e analise as afirmações: I. As reações que ocorrem no cátodo e no ânodo podem ser representadas, respectivamente, por Cu2+ (aq) + 2 e– Cu(s) e Mg(s) Mg2+ (aq) + 2 e– . II. O fluxo de elétrons ocorrerá do eletrodo de magnésio para o eletrodo de cobre. III. Os ânions irão da ponte salina para o eletrodo de magnésio. IV. Conforme a pilha funciona, a concentração de íons Cu2+ (aq) aumenta. ©ClaudioRipinskas/R2Editorial 2. Observe a seguinte reação global de uma pilha: Mg(s) + Fe2+ (aq) Fe(s) + Mg2+ (aq) a) Escreva as semirreações de oxidação e de redução dessa pilha. b) Desenhe um esquema que represente a pilha. Química – 2a série – Volume 2 80
  • 82. Dados: Uma placa de magnésio fica recoberta com cobre metálico quando é mergulhada em uma solução contendo íons Cu2+ . Uma placa de cobre não fica recoberta com magnésio quando é mergulhada em uma solução contendo íons Mg2+ . São corretas apenas as afirmações: a) I, II e III. b) I e II. c) I, III e IV. d) II e IV. e) Todas. 4. A reciclagem de latas de alumínio reduz gastos de energia elétrica, contribuindo para a preserva- ção do meio ambiente. O alumínio é produzido a partir da bauxita por um processo de eletrólise ígnea, isto é, uma eletrólise realizada com as matérias-primas fundidas. As reações envolvidas nesse processo podem ser representadas por três equações: I. 2 Al2 O3 4 Al3+ + 6 O2– II. 4 Al3+ + 12 e– 4 Al III. 6 O2– 12 e– + 3 O2 Assinale a alternativa correta: a) O alumínio metálico é formado no ânodo. b) A eletrólise poderia ocorrer com a bauxita no estado sólido. c) No polo negativo ocorre a formação de alumínio metálico. d) A dissociação iônica do Al2 O3 (equação l) é uma reação de oxidorredução. 5. Na indústria cloro-álcali, a soda cáustica (NaOH(aq)) e o cloro gasoso são obtidos através da eletrólise de: a) solução aquosa de cloreto de sódio. b) tetracloreto de carbono. c) óxido de ferro fundido. d) solução aquosa de sulfato de cobre. e) solução aquosa de cloreto de potássio. Química – 2a série – Volume 2 81
  • 83. Revistas BOCCHI, N.; FERRACIN, L. C.; BIAGGIO, S. R. Pilhas e baterias: funcionamento e impac- to ambiental. Química Nova na Escola, São Paulo, n. 11, p. 3-9, maio 2000. O artigo apresenta o funcionamento de alguns tipos de pilha e bateria comumente usados e discute a importância de adotar posturas corretas no descarte das pilhas para minimizar problemas ambientais. CURI, D. Polímeros e interações intermoleculares. Química Nova na Escola, São Paulo, n. 23, p. 19-22, maio 2006. O artigo aborda o conceito de interações intermoleculares – interações de van der Waals, interação dipolo-dipolo, ligação de hidrogênio, interação molécula-íon – apresentando uma possibilidade de trabalhar esse conceito por meio de experimentos sim- ples, empregando-se materiais poliméricos como papel, sacola de plástico, gel para plantas e fraldas descartáveis. PALMA, M. H. C.; TIERA, V. A. O. Oxidação de metais. Química Nova na Escola, São Paulo, n. 18, p. 52-54, nov. 2003. O artigo relata um experimento simples que pode ser usado no estudo dos processos de oxidação dos metais. As atividades desenvolvidas permitem a abordagem do conceito de oxidorredução por meio da criação de quadros e possibilitam também discussões sobre diferenças nas reatividades dos metais. TOLENTINO, M.; ROCHA-FILHO, R. C. O bicentenário da invenção da pilha elétri- ca. Química Nova na Escola, São Paulo, n. 11, p. 35-39, maio 2000. O trabalho apresenta o contexto da invenção da pilha elétrica no final do século XVIII. VILLULLAS, M. H.; TICIANELLI, E. A.; GONZÁLEZ, E. R. Células a combustível: energia limpa a partir de fontes renováveis. Química Nova na Escola, São Paulo, n. 15, p. 28-34, maio 2002. O artigo apresenta as células a combustível e discute seus princípios de funcionamento e alguns progressos recentes em suas aplicações. Observação: todos os artigos da revista Química Nova na Escola estão disponíveis no site <http://qnesc.sbq.org.br>. Acesso em: 12 nov. 2013. Sites ASSOCIAÇÃO Brasileira do Alumínio (Abal). Disponível em: <http://www.abal. org.br/aluminio/cadeia-primaria/>. Acesso em: 17 dez. 2013. Traz informações sobre obtenção, aplicação e importância desse metal. Química – 2a série – Volume 2 82
  • 84. ESPAÇO Sustentável. Disponível em: <http://www.espacosustentavel.com/pdf/inatomi_ tahi_impactos_ambientais.pdf>. Acesso em: 18 nov. 2013. Disponibiliza texto que discute os impactos ambientais relativos à geração de energia por meio de diferentes fontes. LABORATÓRIOdeQuímicadoestadosólido.Disponívelem:<http://lqes.iqm.unicamp. br/canal_cientifico/lqes_responde/lqes_responde_pilhas_descarte.html>. Acesso em: 12 nov. 2013. Traz a resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente (Conama) sobre o descarte de pilhas e baterias. LABVIRT – Simulações. Disponível em: <http://www.labvirt.fe.usp.br>. Acesso em: 11 nov. 2013. Apresenta várias simulações, feitas por estudantes, sobre a estrutura da matéria, ligações químicas e interações intermoleculares. SCIELO. Disponível em: <http://www.scielo.br/pdf/csp/v17n2/4186.pdf>. Acesso em: 18 nov. 2013. Disponibiliza artigo que discute os impactos da geração e da distribuição de energia nas comunidades indígenas, principalmente da região Norte do país. UNIVERSIDADE de São Paulo, Biblioteca digital de teses e dissertações. Disponível em: <http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/85/85134/tde-14052007-224500/>. Acesso em: 12 nov. 2013. Disponibiliza uma análise ambiental das diferentes formas de geração de energia elétrica. UNIVERSIDADE Estadual de Londrina, XI Semana da Física. Disponível em: <http:// www.fisica.uel.br/sefis/xisefis/arquivos/resumos/r44.pdf>. Acesso em: 18 nov. 2013. Disponibiliza uma descrição resumida do funcionamento de uma bateria de lítio. UNIVERSIDADE Federal do Paraná, Departamento de Engenharia Elétrica. Disponível em: <http://www.eletrica.ufpr.br/piazza/materiais/CarlosRojas.pdf>. Acesso em: 18 nov. 2013. Disponibiliza artigo que trata da obtenção do cobre metálico e das propriedades e aplicações desse metal. Química – 2a série – Volume 2 83
  • 86. Química – 2a série – Volume 2 85
  • 87. Química – 2a série – Volume 2 86
  • 88. 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 Bom m 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 Bom m, 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 Ghel Ru no, 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 Plural Indústria Grá ca Ltda.
  • 89. A Secretaria da Educação do Estado de São Paulo autoriza a reprodução do conteúdo do material de sua titularidade pelas demais secretarias de educação do país, desde que mantida a integri- dade da obra e dos créditos, ressaltando que direitos autorais protegidos*deverão ser diretamente negociados com seus próprios titulares, sob pena de infração aos artigos da Lei no 9.610/98. * Constituem “direitos autorais protegidos” todas e quaisquer obras de terceiros reproduzidas no material da SEE-SP que não estejam em domínio público nos termos do artigo 41 da Lei de Direitos Autorais. * 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). Ciências Humanas Coordenador de área: Paulo Miceli. Filosofia: Paulo Miceli, Luiza Christov, Adilton Luís Martins e Renê José Trentin Silveira. Geografia: Angela Corrêa da Silva, Jaime Tadeu Oliva, Raul Borges Guimarães, Regina Araujo e Sérgio Adas. 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. 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 Puri cação Siqueira, Sonia Salem e Yassuko Hosoume. 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. Caderno do Gestor Lino de Macedo, Maria Eliza Fini e Zuleika de Felice Murrie. 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. 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. Edição e Produção editorial: Jairo Souza Design Grá co e Occy Design projeto grá co . CONCEPÇÃO DO PROGRAMA E ELABORAÇÃO DOS CONTEÚDOS ORIGINAIS COORDENAÇÃO DO DESENVOLVIMENTO DOS CONTEÚDOS PROGRAMÁTICOS DOS CADERNOS DOS PROFESSORES E DOS CADERNOS DOS ALUNOS Ghisleine Trigo Silveira 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. Língua Portuguesa: Alice Vieira, Débora Mallet Pezarim de Angelo, Eliane Aparecida de Aguiar, José Luís Marques López Landeira e João Henrique Nogueira Mateos. 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.