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Livro de Química Cidadã Vol. 1

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Coleção Química Cidadã

QUÍMICA

Cidadã

VOLUME 1

PEQUIS – PROJETO DE ENSINO DE QUÍMICA E SOCIEDADE

ENSINO MÉDIO – QUÍMICA – 1 a - série

Wildson Luiz Pereira dos Santos (coord.)

Professor Adjunto do Instituto de Química da UnB.

Licenciado em Química pela Universidade de Brasília, mestre em Educação em

Ensino de Química pela Unicamp e doutor em Educação em Ensino de Ciências pela UFMG.

Gerson de Souza Mól (coord.)

Professor Adjunto do Instituto de Química da UnB.

Bacharel e licenciado em Química pela Universidade Federal de Viçosa, mestre em Química Analítica

pela UFMG e doutor em Ensino de Química pela Universidade de Brasília (UnB).

Siland Meiry França Dib

Professora do Ensino Médio da Secretaria de Estado de Educação do Distrito Federal.

Licenciada em Química pela Universidade Católica de Brasília (UCB) e mestre em

Educação pela Universidade Católica de Brasília (UCB).

Roseli Takako Matsunaga

Professora do Ensino Médio da Secretaria de Educação do Distrito Federal.

Licenciada em Química pela Universidade Católica de Brasília (UCB) e mestre em

Ensino de Ciências pela Universidade de Brasília (UnB).

Sandra Maria de Oliveira Santos

Professora do Ensino Médio da Secretaria de Estado de Educação do Distrito Federal.

Licenciada em Química pela Universidade Católica de Brasília (UCB) e mestre em

Ensino de Ciências pela Universidade de Brasília (UnB).

Eliane Nilvana F. de Castro

Professora do Ensino Médio da Secretaria de Estado de Educação do Distrito Federal. Licenciada em

Química pela Universidade Católica de Brasília (UCB).

Gentil de Souza Silva

Professor do Ensino Médio da Secretaria de Estado de Educação do Distrito Federal e químico

industrial. Licenciado em Química pela Universidade Estadual da Paraíba e especialista em

Química pela Universidade Federal de Lavras.

Salvia Barbosa Farias

Professora do Ensino Médio da Secretaria de Educação do Distrito Federal.

Licenciada em Química pela Universidade Católica de Brasília (UCB).

São Paulo – 2013

2ª- edição

MANUAL DO

PROFESSOR


Título original: Química CidadãVolume 1

© Editora AJS Ltda, 2013

Editores: Arnaldo Saraiva e Joaquim Saraiva

Projeto gráfico e capa: Flávio Nigro

Pesquisa iconográfica: Cláudio Perez

Produção editorial: Maps World Produções Gráficas Ltda

Direção: Maurício Barreto

Direção editorial: Antonio Nicolau Youssef

Gerência editorial: Carmen Olivieri

Coordenação de produção: Larissa Prado

Edição de arte: Jorge Okura

Editoração eletrônica: Alexandre Tallarico, Flávio Akatuka, Francisco Lavorini, Juliana Cristina Silva,

Veridiana Freitas, Vivian Trevizan e Wendel de Freitas

Edição de texto: Ana Cristina Mendes Perfetti

Revisão: Adriano Camargo Monteiro, Fabiana Camargo Pellegrini, Juliana Biggi,

Luicy Caetano e Thaís dos Santos Coutinho

Pesquisa iconográfica: Elaine Bueno e Luiz Fernando Botter

Ilustrações: AMJ Studio, José Yuji Kuribayashi, Osvaldo Sequetin e Paulo Cesar Pereira

Ilustração da capa: Moacir Knorr Guterres (Moa)

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)

(Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil)

Química cidadã : volume 1 : ensino médio : 1º

série / Wildson Luiz Pereira dos Santos, Gerson

de Souza Mól , (coords.) . -- 2. ed. --

São Paulo : Editora AJS, 2013. -- (Coleção química

cidadã)

PEQUIS - Projeto de Ensino de Química e

Sociedade.

"Componente curricular: Química".

Vários autores.

Suplementado pelo manual do professor.

Bibliografia

1. Química (Ensino médio) I. Santos, Wildson

Luiz Pereira dos. II. Mól, Gerson de Souza.

III. Série.

ISBN:978-85-62482-85-4 (Aluno)

ISBN:978-85-62482-86-1 (Professor)

13-06557 CDD-540.7

Índices para catálogo sistemático:

1. Química : Ensino médio 540.7

2013

Editora AJS Ltda. – Todos os direitos reservados

Endereço: R. Xavantes, 719, sl. 632

Brás – São Paulo – SP

CEP: 03027-000

Telefone: (011) 2081-4677

E-mail: editora@editoraajs.com.br


APRESENTAÇÃO

A você, estudante

Ingressar no Ensino Médio signifi ca iniciar a etapa fi nal de sua formação básica que lhe capacitará a

ingressar no mercardo de trabalho, a participar da sociedade e a avançar em estudos superiores. Com essa

formação, você terá uma base mais sólida para compreender a dinâmica do mundo, reivindicar seus direitos

e atuar com ações positivas na construção de uma sociedade mais justa e igualitária.

Para isso é que você precisa estudar Ciências, pois seu estudo nos fornece modelos que permitem

a previsão de fatos, possibilitando intervenções que trazem melhor qualidade de vida. A Química engloba

conhecimentos sobre produtos químicos e suas transformações, que têm permitido a humanidade lidar com

as diversidades de sua existência.

Participar da sociedade é ter o direito a ingressar em um mercado de trabalho que garanta os recursos

materiais mínimos para uma vida digna. Para isso, são exigidos conhecimentos e habilidades que permitam

uma atuação produtiva. Sem dúvida, o domínio dos princípios da matéria nos capacita para o exercício

profi ssional com maior qualifi cação e potencial para auferir melhores salários. E esse domínio também nos

qualifi cará para o progresso em estudos superiores.

Com essas fi nalidades este livro foi escrito. O conhecimento científi co por ele veiculado foi cuidadosamente

selecionado para que você entenda os princípios do estudo das substâncias, dos materiais e

de suas transformações. Fazemos uso de conceitos dos diversos campos da Ciência, sobretudo da Física

e da Biologia, e trabalhamos com as ferramentas da Matemática para bem compreender a complexidade

do mundo físico.

Os autores deste livro, com larga experiência no ensino de Química, buscaram estratégias e conteúdos

relevantes para sua formação como cidadão. Acreditamos que o Ensino Médio esteja mudando, assim

como o Ensino Superior precisa de mudanças, selecionando estudantes que, mais do que o domínio de

fórmulas, saibam resolver problemas desafi adores da existência da vida no planeta. As provas do Enem vêm

se consolidando nesse processo de mudança, exigindo capacidade de leitura e interpretação. É com essa

perspectiva que vamos prepará-lo com este livro.

Isso tudo está exigindo um novo perfi l de estudante. Entendemos que aprender Química não é

simplesmente memorizar fórmulas, decorar conceitos e resolver exercícios. Aprender Química é entender

como essa atividade humana tem se desenvolvido ao longo dos anos, como os seus conceitos explicam os

fenômenos que nos rodeiam e como podemos fazer uso de seu conhecimento na busca de alternativas para

melhorar a condição de vida do planeta.

Com o propósito de formar um cidadão crítico, nos três volumes da coleção trataremos das relações

entre a Química, as suas tecnologias, a sociedade e o ambiente. Neste primeiro volume, vamos estudar

os materiais e as substâncias: suas propriedades, suas transformações e seus constituintes. Nesse estudo,

veremos os modelos dos constituintes e as suas interações, bem como as suas proporções nas reações

químicas. Estudaremos, ainda, o que é Química, seus vários campos de atuação e suas relações com as

demais Ciências.

Em nossa abordagem temática, daremos um enfoque à Química ambiental por meio de temas

que demonstram os impactos da tecnologia química na sociedade e que possibilitam desenvolver ações que

conciliem desenvolvimento tecnológico, qualidade de vida, preservação ambiental e justiça social. Para isso,

precisamos compreender os problemas relacionados às mudanças climáticas que ameaçam a nossa existência

e buscar uma mudança de atitude em relação ao consumismo, ao destino do lixo, à poluição atmosférica, ao

uso indiscriminado de agrotóxicos e de produtos químicos. Estudaremos esses temas discutindo problemas

sociais e atitudes para assegurar a vida das nossas e das futuras gerações.

Esperamos que o início de seu aprendizado em Química seja muito prazeroso com essa nova abordagem.

Um forte abraço.

Os autores


CONHEÇA SEU LIVRO

Tema em foco

Este livro é dividido em três Unidades, e em cada

uma, abordamos um tema social, que contextualiza o

conhecimento químico. Mesmo que o seu professor não

tenha tempo de discutir os textos desses temas em sala de

aula, mantenha-se informado lendo todas as informações

contidas nas Unidades.

Debata e entenda

Para buscar um mundo melhor é preciso aprender a

participar dos debates sobre o nosso futuro. Neste livro,

esperamos que você participe o tempo todo apresentando

e defendendo suas ideias, além de ouvir e respeitar as de

seus colegas. Aprenda a participar, tentando explicar tudo o

que lhe é perguntado com as suas próprias palavras.

Pense

Ao se deparar no texto com uma questão com o comando

Pense, pare a leitura, reflita e tente responder antes de

prosseguir. Procurar explicações e expressá-las com as

próprias palavras ajuda a entender melhor o que está sendo

ensinado, pois você pode comparar a sua ideia original com

os novos conceitos que estão sendo introduzidos.

A Ciência na História

Sempre que você encontrar a chamada A Ciência na

História, leia o texto atentamente e procure observar a

contextualização histórica do surgimento das definições e

conceitos relativos aos conteúdos estudados, bem como as

circunstâncias em que os cientistas citados contribuíram para

o desenvolvimento da Química e da Ciência.

Ação e cidadania

Os temas fazem parte de sua vida. Por isso, propomos

atividades de Ação e cidadania com o objetivo de você

conhecer a sua comunidade e procurar pensar em alternativas

para seus problemas. Participe das atividades com espírito

de cooperação, solidariedade, responsabilidade, respeito e

tolerância à opinião do outro. Assim, você estará contribuindo

para a construção de uma sociedade em que os interesses da

coletividade estejam acima dos interesses individuais.

Química na escola

Em Química na escola você se depara com uma série

de experimentos investigativos. Muitos poderão ser feitos

na própria sala de aula. Todos poderão ajudar o professor a

conseguir os materiais necessários. Ao discutir os resultados,

você aprenderá a usar tabelas e gráficos. Pense sempre sobre

as conclusões que poderão ser extraídas de suas observações.

Caso seja muito difícil realizar os experimentos, procure

analisar os dados que fornecemos. Aprender a observar e

explicar o que está ao seu redor ajudará você a entender

melhor o mundo em que vivemos.

Alertamos para que, ao realizar os experimentos,

você siga rigorosamente as normas de segurança da última

página do livro. Nunca tente fazer qualquer experimento

sem a orientação e supervisão de seu professor. Lembre-

-se também de usar o mínimo possível de materiais para

gerar poucos resíduos. Assim você estará contribuindo

para a preservação do ambiente.

Atitude sustentável

Em Atitude sustentável você encontra um rico conjunto de

sugestões, cuidados e orientações para a prática da Cidadania,

sobretudo no que se refere aos impactos ambientais, nos quais

estão envovidos diversos conceitos estudados em nosso curso

de Química.

Exercícios

O aprendizado dos conceitos da Química ocorre a partir da

leitura dos textos e da realização dos Exercícios e Atividades,

apresentados nos capítulos. Lembre-se da importância da

realização dos exercícios e das atividades, mas tenha sempre

em mente que o aprendizado depende também das leituras e

revisões de todos os textos e das diversas discussões propostas

ao longo do desenvolvimento do conteúdo.

Ao terminar o estudo de cada capítulo, faça uma revisão de

tudo que aprendeu. Para isso, verifique ao final do capítulo, na

seção O que aprendemos neste capítulo, se você compreendeu

claramente todos os conceitos ali apontados, revendo no capítulo

as explicações que foram fornecidas na sua apresentação.


SUMÁRIO

UNIDADE 1 Consumo sustentável ..................................................................................8

CAPÍTULO 1

TRANSFORMAÇÕES E PROPRIEDADES

DAS SUBSTÂNCIAS ............................................. 10

1. Transformações químicas ................................. 13

2. Química, tecnologia e sociedade ....................... 16

3. Propriedades das substâncias ........................... 21

4. Identificação das substâncias ............................ 38

Tema em foco

• Consumismo: mal do século XXI ........................ 10

CAPÍTULO 2

MATERIAIS E PROCESSOS DE SEPARAÇÃO ............ 42

1. Materiais e substâncias ................................... 50

2. Processos de separação de materiais ................ 54

Tema em foco

• Reutilizar e reciclar:

Retornando o material ao ciclo útil .................... 42

CAPÍTULO 3

CONSTITUINTES DAS SUBSTÂNCIAS,

QUÍMICA E CIÊNCIA ............................................ 68

1. Da Alquimia à Química .................................... 74

2. Conhecimento científico e senso comum ........... 79

3. Constituintes da matéria .................................. 81

4. A Química e sua linguagem .............................. 96

Temas em foco

• Lixo: tratamento e disposição final .................... 68

• Em busca do consumo sustentável .................... 89

UNIDADE 2 Poluição atmosférica .............................................................................. 104

CAPÍTULO 4

ESTUDOS DOS GASES ........................................ 106

1. Medidas, fenômenos e modelos .....................113

2. Grandezas do estado gasoso ..........................119

3. Propriedades dos gases ................................. 123

4. Leis dos gases .............................................. 131

5. Lei geral dos gases ....................................... 136

6. Teoria cinética dos gases ............................... 138

Tema em foco

• Poluição atmosférica e

aquecimento global....................................... 106

CAPÍTULO 5

MODELOS ATÔMICOS ........................................ 142

1. Modelos e teorias ......................................... 148

2. Modelo atômico de Dalton ............................ 150

3. Modelo atômico de Thomson ..........................151

4. Modelo atômico de Rutherford ...................... 153

5. O átomo e suas partículas ...............................161

6. Modelo atômico de Bohr ............................... 167

7. Modelo quântico

para o átomo ................................................171

8. Configuração eletrônica ..................................175

Temas em foco

• Camada de ozônio

e radiação solar .................................. 142

• Mercado de carbono!

O que é isso? ..................................... 166


UNIDADE 3 Agricultura .................................................................................................. 182

CAPÍTULO 6

CLASSIFICAÇÃO

PERIÓDICA ...................................................... 184

1. Elementos químicos: síntese,

descoberta e simbologia ............................. 192

2. Breve histórico da classificação

dos elementos ........................................... 198

3. Classificação moderna dos

elementos químicos ..................................... 202

4. A Lei Periódica ........................................... 208

5. Propriedades periódicas ...............................211

Tema em foco

Química e agricultura .................................. 184

CAPÍTULO 7

LIGAÇÕES

QUÍMICAS ....... 218

1. Ligação

iônica ................. 225

2. Regra do octeto .................... 231

3. Representação das

substâncias iônicas ............................ 233

4. Ligação covalente ...............................237

5. Tipos de ligação covalente .................. 238

6. Fórmula estrutural ............................. 240

7. Constituintes moleculares e

amoleculares .....................................241

8. Representação geométrica

das moléculas ....................................247

9. Polaridade das moléculas ................... 250

10. Ligação metálica ................................253

CAPÍTULO 8

SUBSTÂNCIAS

INORGÂNICAS ................................................ 258

1. Interações entre constituintes ...................... 258

2. Forças intermoleculares ............................... 266

3. Substâncias inorgânicas .............................. 272

4. Ácidos e bases ........................................... 272

5. Teorias de ácidos e bases ............................ 283

6. Nomenclatura de

ácidos e bases ........................................... 286

7. A neutralização de

ácidos e bases – sais ................................... 290

8. Óxidos ...................................................... 308

Tema em foco

• Agricultura sustentável:

opção inteligente ....................................... 302

Gabarito ........................................................ 315

É bom ler ....................................................... 316

Bibliografia ....................................................317

Tabela periódica

dos elementos ............................................... 319

Segurança no laboratório ............................. 320

Tema em foco

• Produção de alimentos

e ambiente: faces da

mesma moeda ...................................218


Química

cidadã


UNIDADE 1

Consumo

sustentável

Renato Velasco/Prensa Três

O artista plástico Sérgio Luiz Cezar, que utiliza vários

materiais encontrados no lixo para fazer maquetes.

8


Como conciliar desenvolvimento,

qualidade de vida, distribuição

de renda, justiça social e

preservação ambiental?

Capítulo 1 Transformações e propriedades

das substâncias

1. Transformações químicas

2. Química, tecnologia e sociedade

3. Propriedades das substâncias

4. Identifi cação das substâncias

Capítulo 2 Materiais e processos

de separação

1. Materiais e substâncias

2. Processos de separação de materiais

Capítulo 3 Constituintes das

substâncias, Química

e Ciência

1. Da Alquimia à Química

2. Conhecimento científi co e senso comum

3. Constituintes da matéria

4. A Química e sua linguagem

Divulgação

Temas em foco:

• Consumismo: mal do século XXI

• Reutilizar e reciclar: retornando o material ao ciclo útil

• Lixo: tratamento e disposição fi nal

• Em busca do consumo sustentável

9


Capítulo 1

TRANSFORMAÇÕES E PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS

TRANSFORMAÇÕES E

PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS

Tema em foco

Como identificamos uma reação química?

Transformação sustentável do planeta

CONSUMISMO: MAL DO SÉCULO XXI

A palavra “desperdício” pode ser entendida em vários contextos e podemos defini-la como “o que é gasto sem

proveito”. Isso tem relação com os valores consumistas da sociedade industrializada em que vivemos. No início do

século XX, a indústria tinha como meta buscar novos mercados para seus produtos, abastecendo-os e crescendo.

Logo, os produtos deveriam ser bons, duráveis e baratos. Mas, com o tempo, os consumidores já tinham os produtos

e não precisavam mais comprá-los. A solução para a indústria foi lançar no mercado novos produtos, mais modernos,

com novos designs, com novas funções, tornando os anteriores obsoletos e fora de moda.

Hipermercados, centros de compras, feiras, shoppings, cada dia novas possibilidades, sofisticados, elegantes e reluzentes.

Cada vez mais, verifica-se a existência de mais e mais prateleiras com uma variedade crescente de produtos.

Quantas marcas de detergentes sintéticos existem? Quantos diferentes tipos de automóveis, celulares, câmeras digitais,

equipamentos domésticos? Para ganhar o mercado, cada indústria lança um novo tipo de produto acrescentando

novidades para o consumidor, como diferentes odores, embalagens, consistências, aspectos, funções e recursos etc.

Imagine quantas transformações ocorrem diariamente

no planeta. Essas transformações provocadas

por mais de 7 bilhões de pessoas geram custos de impac-

tos no planeta que precisam ser avaliadas por todos nós!

Associada ao processo

de lançamento de novos

produtos está a preocupação

com a estética.

Muitas vezes, a única mudança

que o produto ganha

é a embalagem.

Hely Demutti

Kurhan/Dreamstime

Talvez você ainda tenha alguns

desses modelos de celulares em

casa guardados em algum lugar.

Será que nenhum deles

pode ser usado? Será que o

modelo que não tenha câmera

fotográfica de três megapixels,

MP10, TV etc. não serve mais

como um aparelho de celular?

Fotos: Hely Demutti

10


A estrutura econômica hoje, na qual estamos inseridos, se organiza de modo a favorecer o aumento do consumo,

que concorre para a criação de um modelo de economia fundamental para o desenvolvimento econômico do país.

Mas, se o consumo assumir uma dinâmica progressiva de crescimento, aonde vamos parar?

A ideia dominante do ponto de vista econômico é a de que o crescimento está alicerçado no aumento contínuo da

produção e do consumo de bens e serviços, reconhecidos como meios de promover a prosperidade e a qualidade de

vida para o maior número possível de pessoas. Isso se fundamenta no modelo de desenvolvimento contínuo da ciência

e tecnologia, que para muitos implica desenvolvimento social.

No entanto, sabe-se que nem sempre o desenvolvimento econômico acarreta desenvolvimento social. Atualmente,

com o processo de globalização, o que ocorre é a concentração de riqueza e o aumento da pobreza. Essa ordem de

crescimento não é sustentável a médio e longo prazo. A atual dinâmica de consumo desenfreado tem provocado a

destruição em larga escala da natureza em um ritmo superior ao que o planeta pode se ajustar. A Terra já dá sinais

de que o preço a ser pago com esse descontrole será altíssimo. Há indícios de que a área terrestre e marinha necessária

para regenerar o ambiente natural e dispor os resíduos gerados pelo ritmo de consumo em vigor já ultrapassa

a área da superfície terrestre.

O presente modelo econômico introduziu o que chamamos consumismo, que significa a expansão da cultura do

“ter” em detrimento da cultura do “ser”. O estilo de vida norte-americano provocou a expansão do consumo, que,

estimulado pelas forças do mercado, da moda e da propaganda, se transformou em compulsão. Tal dinâmica influenciou

a personalidade social. Na cultura do consumo, os indivíduos passaram a ser reconhecidos, avaliados e julgados

pelo que consomem, vestem e calçam, pelo carro e celular exibidos em público. Isso chegou a tal ponto que até felicidade

e qualidade de vida passaram a ser avaliadas por muitos com base no que o indivíduo consome.

Podemos dizer que o consumo é necessário, afinal precisamos manter nossas necessidades básicas de sobrevivên-

cia. Entretanto, existem dificuldades em se diferenciar consumo e consumismo, o limite entre necessidades básicas e

supérfluas relacionam-se com características culturais das sociedades.

CAPÍTULO

1

2

3

4

5

6

7

8

Pense

Para você, o que significam necessidades básicas e necessidades supérfluas?

É difícil estabelecer a diferença entre consumo e consumismo,

pois o que é básico para alguns pode ser supérfluo para outros.

Podemos dizer que consumo é a utilização de bens e serviços

para satisfazer necessidades individuais e coletivas. Somos consumidores

de alimentos, água, energia elétrica, transporte etc.

O consumismo, por sua vez, está associado ao consumo supérfluo

e inconsciente, sob influência de empresas, grupos e políticas

públicas e privadas diversas. Consumismo é o consumo

extravagante. É o consumo além do necessário para se ter um

bem-estar individual, grupal e social. Isso é percebido durante

o processo da compra.

Associadas com o consumo além das necessidades naturais,

existem três espécies de compra: a não planejada (feita em virtude

da pressão do tempo ou por lembrar-se de comprar ao ver

exposto), a impulsiva (súbita vontade de comprar algo que não

estava nos planos) e a compulsiva (compras em excesso em resposta

a sentimentos de tensão, ansiedade, aborrecimentos, autoestima

etc.).

Muito do que é comprado pelas pessoas é para atender à vontade momentânea de compra

e não para atender a alguma necessidade real. Esse tipo desnecessário de compra

caracteriza o consumista patológico.

AMj Studio

11


TRANSFORMAÇÕES E PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS

TRANSFORMAÇÕES E PROPRIEDADES DAS SUBSTÊNCIAS

AMj Studio

As propagandas vendem

a imagem do consumidor

feliz, mas na realidade o

que ele enfrenta no dia

a dia não é lá um modelo

de felicidade! Atualmente,

muita gente opta por

um modelo de vida

mais simples na busca

de maior felicidade.

No entanto, o consumismo pode causar má qualidade de vida às pessoas. Uma mania

que prejudica o bem-estar de um ser humano é a oniomania (impulso compulsivo de comprar),

considerada psicopatológica. Outro fator que afeta a qualidade de vida é o conhecido

“mal do século XXI”, ou seja, o tecnoestresse – ansiedade diária, nervosismo e cansaço

por excesso de informações por meio da utilização de computadores, notebooks, celula-

res e outros. Existem pessoas que querem ter produtos tecnológicos de última geração e

ficam ansiosas para adquiri-los. Para fabricantes, publicitários, mídia e comerciantes, esse

tipo de indivíduo é essencial aos seus negócios. E para o planeta, será um bom negócio?

Sem dúvida, a publicidade é um meio eficiente para tornar um bem de consumo conhecido.

No entanto, como ela atende a interesses da indústria e do comércio, busca artifícios

para atingir pontos vulneráveis do consumidor – vaidade, desejo, gosto

e outros. As mulheres das propagandas de cosméticos são muito bonitas,

atraentes, magras – parecem ideais. E quando a mídia explora produtos de

limpeza, parece que estamos vivendo em uma casa modelo, brilhando e

com mobílias novas. Já a imagem do homem é, geralmente, a de pessoa

viril, simpática, alinhada, com carro esportivo etc.

Infelizmente, existem grupos publicitários que produzem propagandas

enganosas ou abusivas, explorando a credibilidade dos consumidores. Nesse

caso, como bons cidadãos, devemos denunciá-los à Procuradoria de Proteção

e Defesa do Consumidor (Procon) ou ao Ministério Público, pois essa prática

é proibida pelo Código de Defesa do Consumidor.

Para mudar essa situação, a sociedade precisa ter clareza de que o consumo

desenfreado e a mentalidade de utilizar produtos descartáveis representam

uma ameaça à presente e às futuras gerações. É preciso aprender

a cuidar adequadamente do planeta Terra. É necessário mudar nossos hábitos

e nos tornar mais críticos em relação à publicidade. Precisamos aprender

a avaliar não só o custo financeiro de um bem, mas também seu custo

ambiental e social. Porém o fundamental, e talvez o mais difícil, é consumir

apenas o necessário, sem extravagância.

Debata e entenda

FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO.

1. O texto fez referências ao “consumo compulsivo”, existente na sociedade moderna e tecnológica. Quais são os

aspectos éticos que devem ser discutidos no contexto da sociedade de consumo?

2. Discuta em sala de aula situações do dia a dia em que o consumismo prejudica a qualidade de vida do ser humano.

3. Discuta com os colegas a afirmação “O consumo é fundamental para o desenvolvimento econômico de um país”.

4. O desperdício é um fator que deve ser evitado para a manutenção da economia de empresas, residências, indústrias

e vários outros espaços da sociedade; diversos fatores também estão relacionados ao desperdício, como a

poluição ambiental, intoxicações etc. Observando o dia a dia de sua casa e de sua escola, cite alguns exemplos

de desperdícios e como se pode combatê-los.

5. Ainda com relação ao desperdício, dê uma olhada detalhada na despensa de sua casa e faça uma pequena lista,

apenas para não esquecer, dos produtos que você utiliza no cotidiano. Em sala de aula, discuta com os colegas,

num grande grupo, as questões abaixo e depois comente os resultados com a família:

a) que produtos poderiam ser retirados da lista de compras de sua casa sem maiores prejuízos?

b) que produtos poderiam ser substituídos por outros com o mesmo efeito gerando menor impacto ambiental?

6. Debata com os colegas como a expansão da cultura do “ter” em detrimento da cultura do “ser” afeta (influencia)

o seu relacionamento com os amigos e com a família.

12


1 TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS

A Química está intimamente relacionada ao consumo da sociedade atual por possibilitar

a produção de novos bens de consumo. Para isso, é fundamental compreendermos

como são desenvolvidos novos materiais e como se mudam as propriedades

dos já existentes. A Química também nos ajuda a compreender melhor as consequências

ambientais do alto consumo humano. A partir daí, podemos pensar em ações para

melhorar as condições de vida na Terra por meio da economia de energia e matéria-

-prima e da diminuição das consequências do descarte do lixo em diferentes ambientes.

Pense

Que transforma ções acontecem, com o passar do tempo, com os materiais descartados no lixo? Que materiais,

aparentemente, não sofrem transformações no lixo?

CAPÍTULO

1

2

3

4

5

6

7

8

Com o passar do tempo, o lixo sofre uma série de transformações. Muda de cor, de cheiro

e de aparência. Um bom exemplo dessas transformações é a degradação de restos de alimentos.

Não há dúvida de como as características de um alimento mudam quando descartado.

Identificar as transformações que acontecem com os materiais é parte fundamental da

Química. Para aprendermos como isso pode ser feito, vamos realizar as atividades abaixo.

Os cientistas denominam os objetos ou os processos que estão sendo estudados de

sistemas, e as características e propriedades que os sistemas apresentam, de estado

do sistema. Portanto, a evidência de uma transformação está na mudança de estado

do sistema. O conjunto de características anteriores à transformação é denominado

estado inicial do sistema e o conjunto de características posterior à transformação é

denominado estado final do sistema.

Atividades

1. Cite cinco exemplos de transformações de materiais que ocorrem na natureza.

2. Reproduza a tabela abaixo no caderno, relacionando, como no exemplo, as transformações que você identificou acima

com características que permitam a identificação.

IDENTIFICAÇÃO DE TRANSFORMAÇÕES

Ordem Termo anterior Valor do termo

2 1 1 + 2 = 3

3. Você poderia dizer se na queima e no corte de uma folha de papel ocorrem transformações do mesmo tipo? Justifique.

Pense

Qual é a diferença entre

as transformações sofridas

por alimentos e a transformação

ocorrida em uma

lata ao ser amassada?

Hely Demutti

Iguais ou diferentes?

O que você acha?

13


TRANSFORMAÇÕES E PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS

Ao compararmos o estado inicial de uma lata normal com o estado final, após ser

amassada, verificamos que ocorreu uma mudança nas características. Porém, o que mudou

foi só a forma física do material. A lata continua sendo constituída de liga de alumínio,

sem alterar características, tais como cor, cheiro, textura etc.

Já os alimentos, depois que sofrem decomposição, apresentam outra constituição.

Os processos em que não ocorrem mudanças na constituição das substâncias presentes no

material são denominados processos físicos. Os processos em que ocorrem mudanças na

constituição do material por causa de formação de nova(s) substância(s) são denominados

transformações químicas, também chamados

reações químicas.

Para entendermos o que é uma transformação química, vamos fazer o experimento a seguir.

Química na escola

Como sabemos que ocorreu uma

reação química?

Nesse experimento, você fará uma série de testes com o objetivo

de observar ocorrências que permitam a identificação de reações

químicas. Faça os testes em grupo. Se necessário, os tubos de ensaio

podem ser substituídos por pequenos frascos de vidro transparentes,

como aqueles usados para acondicionar medicamento injetável.

Consulte as normas de segurança no

laboratório, na última página deste livro.

Hely Demutti

O uso de equipamentos de segurança é fundamental

no trabalho do químico em laboratório.

Materiais

• 5 tubos de ensaio

• conta-gotas

• estante para tubos de ensaio

• pinça de madeira

• lamparina

• água

• gelo

• açúcar

• solução de hidróxido de sódio (NaOH)

0,1 mol/L (pode-se usar 1 colher de café de

soda cáustica para 0,5 litro de água)

• vinagre branco

• 1/4 de comprimido efervescente

• solução de fenolftaleína, 10 g/L (pode-se usar 1 colher

de café para 100 mL de álcool etílico comercial)

Procedimento

1. Numere os tubos de ensaio de 1 a 5.

2. Reproduza no caderno a tabela apresentada a seguir e complete-a ao realizar cada teste.

DADOS DE DESCRIÇÃO DO ESTADO DO SISTEMA

Tubo Estado inicial Estado final Observações

1 z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z

2 z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z

3 z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z

14


3. Em cada tubo, adicione os materiais indicados nos itens seguintes e observe as propriedades que os

caracterizam (cor, estado de agregação, forma de apresentação, odor). Essas propriedades devem ser

anotadas na coluna “estado inicial” da tabela.

4. Após a realização dos procedimentos indicados, observe novamente as propriedades dos materiais e anote-as na

coluna “estado final”.

5. Observe atentamente se houve mudança de cor, liberação de gás, exalação de odor, aparecimento de um novo

estado de agregação, mudança de temperatura ou outras alterações e anote-as na coluna das “observações”.

6. No tubo 1, coloque um fragmento de gelo e observe ao final de todos os testes.

7. No tubo 2, coloque um pouco de água e ¼ do comprimido efervescente. Observe.

8. No tubo 3, coloque água e aqueça. Observe.

9. No tubo 4, coloque um pouco de açúcar e água e misture. Observe.

10. No tubo 5, adicione 1 mL (20 gotas) de solução de hidróxido de sódio (NaOH) e algumas gotas de

fenolftaleína. Observe. Guarde este tubo para o próximo teste.

11. No tubo 5, goteje o vinagre branco. Observe.

12. O restante das soluções de hidróxido de sódio e fenolftaleína deve ser acondicionado em embalagens limpas, fechadas

e devidamente rotuladas, para reutilização em outras atividades práticas.

Destino dos resíduos

1. Os resíduos dessa atividade podem ser descartados no sistema de coleta de esgoto.

2. No tubo 5, deve-se adicionar vinagre até que a cor da fenolftaleína desapareça por completo antes de descartar

seu conteúdo.

Análise de dados

1. Considerando os fenômenos observados, indique em quais dos procedimentos realizados houve indícios de formação

de novas substâncias. Justifique a resposta.

2. Procure relacionar as transformações observadas com outras situações da sua vida diária.

CAPÍTULO

1

2

3

4

5

6

7

8

A todo instante ocorrem transformações à nossa volta. Você já viu que muitas dessas

transformações são processos físicos, como o ocorrido quando uma lata de alumínio é prensada,

que não mudam a natureza do material. Mas pegue uma lata de ferro sem pintura e

deixe-a alguns dias em ambiente úmido para ver o que acontece. Ela será oxidada, ou seja,

enferrujará. A ferrugem é uma substância que tem propriedades bem diferentes do metal original.

Ou seja, no enferrujamento há formação de novas substâncias. As transformações desse tipo

são chamadas transformações químicas ou reações químicas. Podemos dizer, então, que:

Hely Demutti

Transformações químicas são processos em que há formação de novas

substâncias. As substâncias iniciais são chamadas reagentes e as substâncias formadas

são chamadas produtos.

A característica central das reações químicas está na formação de novas substâncias.

Isso acontece em nosso corpo o tempo todo. A partir dos nutrientes contidos nos alimentos

ingeridos, ele produz diversas substâncias que farão parte da constituição de nossas células.

Outras reações químicas estão presentes no cotidiano: no cozimento dos alimentos, na

queima de combustíveis, na produção ou degradação de materiais dos mais diversos etc.

Na reação do ferro com o

oxigênio, surge uma nova

substância: o óxido de

ferro (ferrugem).

15


TRANSFORMAÇÕES E PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS

Pense

É por meio de reações químicas que obtemos diferentes materiais a serem utilizados

em nossas atividades. É também a partir das reações químicas que adquirimos energia

para diferentes atividades como transporte, preparação de alimentos e até mesmo realização

de outras reações químicas.

No entanto, a partir dessas transformações que realizamos no planeta, diminuímos as

quantidades das substâncias utilizadas como reagentes e aumentamos as quantidades das

que originam os produtos. Como diminuimos as quantidades de determinadas substâncias

e materiais e aumentamos as quantidades de outras, podemos dizer que estamos mudando

o estado do planeta. Quais as consequências dessa mudança de estado global? Embora

haja muitas previsões, especulações e até mesmo constatações, não sabemos ao certo o que

pode acontecer. Daí a necessidade urgente de reduzirmos o ritmo dessas transformações.

Por isso, entre outros motivos, o estudo da Química é fundamental em nossas vidas.

Afinal, vivemos em uma sociedade tecnológica em que a quase totalidade dos materiais

utilizados é obtida por meio de processos químicos. Vamos, a seguir, estudar um pouco

como a Química está inserida nesse mundo tecnológico.

2 QUÍMICA, TECNOLOGIA E SOCIEDADE

Em nossa vida diária, é muito comum ouvirmos os termos “tecnológico” e “tecnologia”. Para você, o que significam?

Catwalker/Shutterstock

Todas as tecnologias mais

avançadas, como a robótica,

são derivadas de conhecimentos

da estrutura

dos materiais.

Da mesma maneira que podemos dizer que a Química começou a se desenvolver a

partir de técnicas primitivas de domínio do fogo, é possível considerar que a tecnologia

nasceu quando o ser humano descobriu que podia fazer ferramentas a partir de

diferentes materiais, tais como paus, ossos e pedras. Modernamente, o conceito de tecnologia

está associado ao conhecimento especializado para produzir e aprimorar bens de

consumo (alimentos, roupas, cadeiras, televisores etc.), mercadorias (produtos químicos,

ferramentas, máquinas etc.) e serviços (tratamento odontológico, construção civil etc.),

geralmente em processos industriais que envolvem máquinas e grandes organizações.

Essa tecnologia moderna teve desenvolvimento acelerado após a Revolução Industrial,

por causa da introdução de novos modelos de produção e de exploração da natureza.

Esses modelos foram, pouco a pouco, substituindo o trabalho dos artesãos. A troca

gradativa do trabalho humano pela máquina reduziu custos e aumentou a produção.

Esperava-se que a industrialização diminuísse o tempo de trabalho humano, liberando as

pessoas para desenvolver mais atividades culturais e de lazer.

Será que tudo isso aconteceu? O que você acha? Por quê?

De fato o modelo tecnológico atual tem uma contradição: ao mesmo tempo que

contribui para a melhoria da qualidade de vida também traz diversos problemas para a

sociedade. Ao longo desta coleção, discutiremos uma série de questões relativas a esse

modelo de desenvolvimento e as relações entre a Ciência Química e nossa sociedade. Veja

um pouco mais sobre a tecnologia.

Tecnologia: fruto da Ciência e da sociedade

O conhecimento tecnológico e o científico são intimamente ligados. Com o avanço do

conhecimento acerca da estrutura dos materiais, por exemplo, é possível gerar todo um

aparato tecnológico para processar informações por meio de máquinas incríveis, conhecidas

como computadores.

16


Hoje, todos dependem do computador. O trânsito das grandes cidades, os caixas de

supermercados, a contagem de votos em uma eleição, as transmissões de TV e até mesmo

o fornecimento de água e luz são exemplos de atividades controladas por computadores.

Enfim, os computadores provocaram uma verdadeira revolução na vida das pessoas:

mudaram hábitos, relações de trabalho nas empresas, relacionamento humano e até

formas de lazer.

CAPÍTULO

1

2

Alexandr Steblovskiy/Dreamstime

Jagadeesh NV/Corbis/Latinstock

ENIAC Museum, SEAS, UP

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4

5

6

7

8

Todo esse desenvolvimento tecnológico surgiu devido, entre outros fatores, às novas

necessidades humanas e está associado também ao desenvolvimento científico. A partir,

por exemplo, do conhecimento das propriedades dos materiais foi possível produzir novos

produtos químicos com uma infinidade de aplicações na medicina, na agricultura, na

engenharia e até mesmo em nossas residências. A grande quantidade de produtos que

surge diariamente, por sua vez, tem sido projetada conforme as exigências de consumo

da população. Muitas vezes, porém, em vez de a sociedade determinar quais são os bens

de consumo (mercadorias e serviços) de seu interesse, as próprias empresas criam, por

meio da mídia, necessidades de consumo de produtos os quais poderiam ser considerados

supérfluos e que são consumidos como se fossem essenciais.

Pode-se dizer que a Ciência avança também em função das necessidades geradas

pela sociedade. Muitas pesquisas se desenvolvem na tentativa de solucionar problemas

sociais, como a aids, a desnutrição, a falta de energia, a poluição etc. Por sua vez,

o aperfeiçoamento tecnológico contribui para o desenvolvimento da Ciência. Cálculos

que os cientistas, às vezes, levavam dias para realizar, atualmente, graças aos computadores,

são feitos em alguns minutos. Esses mesmos computadores permitem que os

químicos da atualidade projetem e modelem materiais pulando diversas etapas antes

feitas em bancadas de laboratórios.

A Ciência, a tecnologia e a sociedade têm

caminhado na busca de soluções de grandes

problemas. No entanto, as transformações geradas

também têm provocado consequências

desastrosas ao equilíbrio no planeta.

Os primeiros tadores chegavam a

compuocupar

uma sala inteira.

O desenvolvimento

dos chips, minúsculos

circuitos eletrônicos que

substituíram as válvulas,

possibilitou a redução

contínua do tamanho dos

computadores, apesar do

aumento da capacidade

de processamento.

Hely Demutti

A cada dia são lançados novos materiais de limpeza.

Alguns têm novas formulações e são mais eficientes. Outros

são iguais aos existentes, mas com embalagens novas e mais

bonitas. Cuidado com esse truque de marketing!

17


TRANSFORMAÇÕES E PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS

Juca Varella/Folha Imagem

Pense

O desenvolvimento da agroindústria associado ao uso de

maquinários especiais aumentou a produtividade agrícola,

mas trouxe também sérios problemas ambientais.

A Química na sociedade

Debata com os colegas os efeitos da Química na sociedade. Vocês acham que ela deve ser vista como causadora

dos problemas ambientais?

Hely Demutti

A síntese do náilon lucionou a indústria têxtil,

revopermitindo

uma diversificação

na produção de roupas,

apropriadas a diferentes

tipos de clima, tipos de

serviço profissional e até

mesmo estilo de moda.

Materiais plásticos foram utilizados para substituir diversas peças metálicas

dos carros antigos, permitindo maior leveza aos automóveis, menor consumo

de combustível, maior velocidade, mais conforto e segurança.

A vida em si já é um fantástico processo químico, no qual

transformações de substâncias nos permitem andar, pensar,

sentir, viver. As diversas sensações biológicas, como dor, cãibra

e apetite, e as diversas reações psicológicas, como medo, alegria

e felicidade, estão associadas com as substâncias presentes

no organismo. O nosso corpo é um verdadeiro laboratório de

transformações químicas.

Estudar Química possibilita-nos compreender não só os fenômenos

naturais, mas também entender o complexo mundo

social em que vivemos.

A Química tem garantido ao ser humano uma vida mais longa

e confortável. O seu desenvolvimento permite a busca para

solução de problemas ambientais, o tratamento de doenças antes

incuráveis, o aumento da produção agrícola, a construção de

prédios mais resistentes, a produção de materiais que possibilitam

a confecção de novos equipamentos etc.

A produção de medicamentos com base em estudos

da química de produtos naturais (ramo da Química responsável

pelo isolamento e determinação da estrutura

de substâncias de origem natural) tem evitado a morte

prematura de milhares de pessoas.

Picsfive / Dreamstime

Divulgação

Contudo, o progresso tem um preço e está associado a uma infinidade de desequilíbrios

ambientais. Vazamento de gases tóxicos, contaminação dos rios e do solo e envenenamento

por ingestão de alimentos contaminados, entre outros, são problemas divulgados, todos

os dias pela imprensa, como os das manchetes das reportagens a seguir.

18


Anvisa proíbe formol nos

salões de beleza

A moda do cabelo liso popularizou um tratamento

conhecido como escova progressiva, que

pode provocar problemas graves e inclusive a morte,

se o tratamento incluir produtos à base de formol,

um produto tóxico que provoca câncer, lesões nos

olhos, pele, ferimentos nas vias respiratórias, edema

pulmonar, pneumonia, reação alérgica, além de

debilitação da visão e aumento do fígado…

Notícia extraída do jornal Diário da Amazônia, 2 jul. 2009.

Um novo remédio contra

o diabetes

Vem do Rio Grande do Sul o mais recente alento

para quem luta contra o diabetes tipo 2, que atinge

15% da população mundial acima de 65 anos.

Depois de 10 anos de estudos, um químico gaúcho

desenvolveu um novo medicamento para combater

a enfermidade. O remédio, que promete revolucionar

o tratamento da doença, tem como base

uma substância especial chamada resveratrol, encontrada

na uva, no suco da fruta e no vinho tinto…

Notícia extraída do jornal Zero Hora, 21 jun. 2009.

CAPÍTULO

1

2

3

4

5

6

7

8

Na verdade, o que as manchetes apresentadas anteriormente revelam é o paradoxo

do desenvolvimento científico e tecnológico, que tanto traz benefícios para a

sociedade, como também riscos para a própria sobrevivência humana.

Já mencionava o conhecido cientista Albert Einstein [1879-1955]: “A Ciência não

tem sentido senão quando serve aos interesses da humanidade”. No entanto, quantas

vezes a Ciência, em nome de interesses econômicos e políticos, é utilizada em

guerras tecnológicas? Quantas vezes, em nome do desenvolvimento, enriquece pequenos

grupos de pessoas, sem gerar benefícios para a sociedade como um todo e

ainda causando catástrofes ambientais? Quantos realmente têm acesso aos benefícios

do desenvolvimento científico e tecnológico, em um planeta no qual a maior

parte da população vive abaixo da linha da pobreza?

Com a finalidade de mudar essa situação, todos nós, cidadãos, deveríamos

buscar desenvolver ações na sociedade que contribuam para que as aplicações da

Ciência e da tecnologia possam proteger a vida da nossa e das futuras gerações e

propiciar condições a fim de que todos tenham acesso a seus benefícios.

Fatos como o listado acima

têm feito um mal danado à

reputação da Química,

quando deveriam apenas

alertar para sua má utilização.

Essa imagem tem sido

tão forte que, muitas vezes,

as pessoas não dão importância

para as notícias positivas,

como a apresentada

acima, que também são frequentemente

veiculadas na

imprensa. Por exemplo, todos

conseguem se lembrar

com facilidade do acidente

radioativo com o césio-137,

mas poucos se recordam

das milhares de pessoas

que tiveram a vida prolongada

graças ao tratamento

com césio-137.

Exercícios

1. Classifique os testes que você fez no experimento anterior,

em Química na escola, em função da transformação

ocorrida, como química ou física.

2. No teste do tubo 1 do experimento anterior, o gelo se

transformou em água e, no teste do tubo 3, a água

se transformou em vapor. Nos testes dos tubos 2 e 4,

também houve o aparecimento de um novo estado de

agregação. Com base nas observações, comente se o

surgimento de um novo estado de agregação é indicador

preciso de reação química.

FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO.

3. Classifique as possíveis transformações, apresentadas

a seguir, em físicas ou químicas:

a) sobras de alimentos transformados em adubo;

b) garrafas de vidro reutilizadas para acondicionar novos

materiais;

c) frascos de vidro reciclados para obtenção de novos

frascos e garrafas;

d) reciclagem de latas de alumínio;

e) queima de madeira em uma fogueira.

19


TRANSFORMAÇÕES E PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS

4. Com relação às transformações acima, em qual(is) você

pode afirmar que houve a formação de novas substâncias?

Justifique a resposta.

5. A todo instante estão ocorrendo transformações à nossa

volta. Dê exemplos de outras reações químicas que você

identifica no dia a dia, além das citadas na questão 3.

6. Os efeitos maléficos do lixo podem ser classificados por:

a) agentes físicos: caso do lixo acumulado às margens

de curso-d’água ou de canais de drenagem e em encostas,

provocando assoreamentos e deslizamentos;

b) agentes químicos: poluição atmosférica causada

pela queima de lixo a céu aberto, a poluição do

solo e a contaminação de lençóis-d’água por substâncias

presentes no lixo.

Com base no conceito de transformação física e química,

diferencie os agentes físicos dos químicos.

7. Classifique os processos a seguir em físico e químico e

justifique.

a) Produção siderúrgica de aço com base no minério

de ferro.

b) Produção de peças de automóveis com base no aço

fabricado em metalúrgicas.

8. A Química está tão presente na vida humana, que é

difícil imaginar a vida sem ela. Os produtos químicos

têm inúmeras aplicações, entre as quais se ressalta

fabricação dos computadores, que constituem a revolução

dos tempos atuais. Considerando a presença

da Química no cotidiano, julgue os itens a seguir,

marcando C para os corretos e E para os errados.

1) Apesar dos benefícios que os produtos químicos

trazem para a indústria, deve-se evitar a ingestão

de quaisquer deles.

2) Um aquário com muitos peixes deve ter sua água

borbulhada com ar para repor o oxigênio que os

peixes consomem. Nesse sistema, ocorrem tanto

transformações físicas como químicas.

3) Um produto alimentício considerado natural sofre

somente transformações físicas para ser produzido.

9. O estudo central da Química baseia-se nas reações

químicas. Por isso, dizemos que a Química é a Ciência

que estuda as transformações das substâncias. O grande

desafio do químico está em desenvolver métodos

de obtenção de novas substâncias que possam, entre

outras coisas, propiciar a fabricação de materiais para

reduzir o tempo de trabalho das pessoas ou melhorar

sua qualidade de vida. Com relação às transformações

das substâncias, julgue os itens marcando C para os

corretos e E para os errados.

1) A palha de aço úmida, com o passar do tempo, de

acinzentada torna-se avermelhada, o que indica a

ocorrência de um fenômeno químico.

2) Uma lata de alumínio, depois de amassada e descartada,

enferruja com o passar do tempo, pois

sofre uma transformação física.

3) O nosso organismo sintetiza, com base em substâncias

contidas nos alimentos ingeridos, milhares

de outras substâncias que vão fazer a constituição

das nossas células. Essas transformações são certamente

químicas.

4) O papel é um material reciclável. Devido a algumas

facilidades desse processo, papelão, papéis de todo

tipo e de toda cor podem ser reciclados. A mudança

de cor desses materiais nas etapas de reciclagem é

uma transformação química.

10. (UnB-DF) Julgue os itens a seguir, marcando C para os

corretos e E para os errados.

1. As reações químicas são definidas como processos

artificiais.

2. As reações químicas em um sistema podem ser

identificadas pela mudança de propriedades físicas

desse sistema.

3. A transformação química é caracterizada pela impossibilidade

de se obter novamente os materiais iniciais.

11. O uso da palavra “tecnologia” é cada vez mais comum

em nosso dia a dia. O que você entende por tecnologia?

12. Como a Ciência influencia a tecnologia?

13. Como os computadores mudaram os hábitos das pessoas,

as relações de trabalho nas empresas, o relacionamento

humano e as formas de lazer?

14. Procure lembrar-se de exemplos de descobertas químicas

que alteraram os hábitos de vida das pessoas.

15. O desenvolvimento da Química permitiu um aumento

da expectativa e da qualidade de vida das pessoas.

Por que então dois terços da população do planeta

estão sujeitos a doenças, cujo controle já é de domínio

da Ciência, moram em residências sem as condições

mínimas de habitação e não têm acesso à alimentação

mínima exigida pelos padrões de saúde?

16. Comente sobre os eventos que seriam os responsáveis

pelos problemas ambientais decorrentes do uso

da Química.

17. Procure artigos de revistas ou de jornais que contenham

informações que ilustrem a presença da Química na

sociedade e prepare cartazes para montar um mural

na sala de aula.

20


3 PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS

A

identificação da ocorrência de transformação química se dá pela constatação da

formação de novas substâncias, que vão apresentar propriedades específicas diferentes

das propriedades das substâncias iniciais. Mudanças de cor, formação de precipitados,

liberação de gases, alteração de temperatura, são indícios que os químicos

utilizam para constatar a ocorrência de reações. Em alguns casos, essas e outras transformações

podem ser nítidas como as chamas de uma fogueira. Em outros, pode ser de

difícil percepção como a chama incolor do metanol. É comum o químico agir como um

detetive à procura de provas que confirmem ou contestem suas hipóteses. Os químicos

criminalísticos representam a junção dessas duas formas de investigação, trabalhando

com os materiais encontrados pela perícia.

Como verdadeiros detetives, os químicos trabalham nos laboratórios, identificando os

materiais por meio de suas propriedades. Ao determinar as propriedades, eles podem, por

exemplo, identificar a composição de alimentos e medicamentos. Conseguem também

investigar a existência de substâncias tóxicas ou de adulterações.

Na atividade a seguir, você terá a chance de aprender a identificar as propriedades de

alguns materiais.

CAPÍTULO

1

2

3

4

5

6

7

8

Atividades

Observe os pares de materiais apresentados nas fotos a seguir. Quais são as diferenças? Copie no caderno a tabela a seguir

e, com base em suas análises, complete-a:

Hely Demutti

Hely Demutti

Hely Demutti

Hely Demutti

Objetos de alumínio e de cobre.

Água e álcool.

Sal e açúcar.

Anéis de ouro e de prata.

DIFERENÇA VISUAL ENTRE MATERIAIS

Materiais

Diferença

Álcool e água

z z z z z z z z z z z z z

z z z z z z z z z z z z z

Não há.

z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z

z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z

21


Propriedades químicas e físicas

TRANSFORMAÇÕES E PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS

Os materiais apresentados na tabela da atividade anterior podem ser diferenciados

por meio de propriedades que percebemos utilizando os sentidos. Assim, podemos distinguir

um anel de ouro de um de prata simplesmente pela cor. Para isso, utilizamos a visão.

Podemos distinguir a água do álcool utilizando o olfato. E qualquer criança é capaz

de diferenciar o açúcar do sal colocando uma pitada de cada um deles na boca, ou seja,

por meio do paladar. Podemos, ainda, descobrir se um objeto é de alumínio ou de aço

inox pelo brilho característico deste último.

Essas propriedades percebidas pelos sentidos são chamadas propriedades

organolépticas.

Pense

Será que sempre poderemos utilizar as propriedades organolépticas para diferenciar os

materiais? Por quê? Será que podemos utilizar as propriedades organolépticas para separar

os componentes do lixo? Justifique a sua resposta.

E, no caso de substâncias desconhecidas, como podemos diferenciá-las?

Hely Demutti

Hely Demutti

Os produtos potencialmente

perigosos

trazem, nas embalagens,

alertas e cuidados que se

devem ter ao utilizá-los.

A efervescência é um

exemplo de propriedade

química.

Apesar de bastante úteis, as propriedades organolépticas nem sempre podem ser cadas pelo químico, pois muitos materiais são potencialmente tóxicos.

apli-

Por isso, preste atenção:

NUNCA cheire nem coloque na boca materiais de laboratório. Eles podem ser

tóxicos e prejudiciais à saúde.

Em um laboratório, todo cuidado é pouco. Mesmo substâncias conhecidas, como o

açúcar, podem estar contaminadas com substâncias tóxicas.

No dia a dia, também devemos tomar muito cuidado com substâncias desconhecidas.

Como não sabemos se são tóxicas, não devemos tocá-las, cheirá-las ou prová-las.

Nos laboratórios, os químicos utilizam as propriedades químicas ou físicas, e não as

organolépticas, para identificar as substâncias.

As propriedades químicas são aquelas relacionadas com as transformações químicas

das substâncias, ou seja, que são observadas e medidas quando comparadas com outras

substâncias. Uma substância pode ser, por exemplo:

• combustível – o álcool reage com o oxigênio do ar; a água, não;

• oxidável – uma barra de ferro oxida em contato com a umidade; muitas frutas oxidam

ao contato com o ar. Uma joia de ouro praticamente não oxida;

• explosiva – o gás hidrogênio pode explodir; o gás nitrogênio, não;

• corrosiva – ácidos corroem metais; óleos, não;

• efervescente – o mármore libera gás quando em contato com ácido clorídrico, o quartzo não.

Já as propriedades físicas dizem respeito a características inerentes às substâncias,

ou seja, características particulares que independem de transformação em outra substância.

A densidade, a cor, as temperaturas de fusão e de ebulição e a condutividade térmica

ou elétrica são alguns exemplos de propriedades físicas.

Lembramos que nem todas as propriedades permitem a identificação de substâncias.

Algumas propriedades são comuns a diferentes materiais e, por isso, são denominadas

propriedades gerais. Por exemplo, massa e volume são duas propriedades intrínsecas

da matéria e que não diferenciam um material de outro. Em outras palavras, não se pode

22


identificar um material pela informação de que ele tem massa de 1 quilograma ou o volume

de 1 litro. Esse aspecto não identifica de que material se trata, pois qualquer tância pode ter essa massa ou esse volume.

subs-

Vale lembrar que a uma propriedade (característica) de algo do universo físico que pode

ser medido chamamos grandeza. . Como massa e volume são propriedades que podem ser

medidas, são chamadas grandezas. A medida de massa, por exemplo, é feita com o auxílio

de balanças. É o que fazemos, por exemplo, quando subimos em uma balança de farmácia:

compara-se a quantidade que se tem de matéria em relação a um padrão que equilibra a balança.

O padrão internacional de unidade de massa empregado atualmente é o quilograma (kg).

As propriedades que permitem a identificação de substâncias são chamadas propriedades

específicas. Vamos ver mais adiante exemplos de propriedades específicas e como

elas podem identificar as substâncias.

Densidade

Dê uma olhada nas imagens a seguir. Elas apresentam o que acontece quando colocamos

cubos de gelo em um copo com água e, em outro, com álcool (etanol). Se você

quiser, pode repetir em casa, tomando cuidado ao manipular o álcool, que é inflamável.

Pense

Por que o gelo se comporta de

maneira diferente quando mergulhado

nos diferentes líquidos mostrados

nas imagens?

O que você imagina que pode

acontecer se misturarmos em um

único copo a água e o álcool e depois

adicionarmos o gelo?

Água e gelo.

Álcool e gelo.

Hely Demutti

CAPÍTULO

1

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7

8

Química na escola

Por que os materiais afundam ou flutuam?

O experimento a seguir pode ser realizado em grupo, na escola ou em casa. Ele serve para que você aprenda a distinguir

diferentes materiais usando uma propriedade que está relacionada à flutuação de objetos em líquidos.

Materiais

• proveta de 200 mL

• água

• uma pequena peça de material plástico

• xarope de groselha

• um pedaço de metal (prego, parafuso, porca etc.)

• um pedaço de isopor ou cortiça

• óleo de soja

• uma uva (de preferência uva itália)

Consulte as normas de segurança no

laboratório, na última página deste livro.

Hely Demutti

23


Procedimento

TRANSFORMAÇÕES E PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS

1. Em uma proveta (ou em um recipiente

transparente e comprido),

coloque xarope de groselha até

atingir um quarto de altura.

Pense

O que acontecerá ao adicionarmos

o óleo na proveta?

2. Adicione o mesmo volume de

óleo de soja.

Pense

Onde a água vai se posicionar

em relação ao xarope e ao óleo?

4. Adicione, nessa sequência, os seguintes objetos: um pedaço de metal, uma uva, uma pequena

peça de material plástico, um pedaço de isopor ou cortiça.

5. Se for possível em sua escola, meça o volume e a massa dos materiais apresentados na tabela

a seguir. Lembre-se de que o volume é uma grandeza correspondente ao espaço que a

matéria ocupa. No caso de sólidos regulares, o volume pode ser calculado a partir da medida

das dimensões, considerando-se as relações geométricas e que 1 cm

3 corresponde a 1 mL. No

caso de líquidos, utilizam-se instrumentos volumétricos graduados, como uma proveta. Para

o caso de sólidos irregulares, é possível determinar o volume pelo método de deslocamento

de volume de um líquido, geralmente água (Veja foto a seguir).

3. Acrescente a seguir, lenta e cuidadosamente,

o mesmo volume

de água.

Pense

Onde cada material vai se posicionar

em relação aos líquidos?

Hely Demutti

Hely Demutti

Muitos sólidos podem ter o volume medido pelo

deslocamento de líquidos. O volume da pedra

será igual ao volume de água deslocado, ou seja, à

diferença entre o volume final e o inicial.

Por que será que materiais

diversos flutuam

de forma diferente?

6. Reproduza no caderno, substituindo os valores indicados e completando os demais itens solicitados. Caso você não

possa obter os dados, utilize o que é fornecido pela tabela a seguir.

DADOS DE MASSA E VOLUME DE DIFERENTES MATERIAIS

Material Massa (m) Volume (V) m – V m + V m · V m/V

Água líquida

Óleo

10,0 g 10,0 mL z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z

29,2 g 30,0 mL z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z

48,9 g 50,0 mL z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z

9,37g 10,0 mL z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z

18,74 g 20,0 mL z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z

1 uva 10,58 g 9,3 mL z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z

3 uvas 31,2 g 27,5 mL z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z

24


Destino dos resíduos

1. Os resíduos líquidos dessa prática podem ser descartados no sistema de esgoto.

2. O óleo de soja não deve ser descartado na pia. Ele pode ser estocado e utilizado posteriormente na mesma

prática ou utilizado para fazer sabão.

3. A uva deverá ser descartada em coletor de lixo orgânico. Os demais sólidos (isopor ou cortiça, plástico e metal) devem

ser lavados com sabão e guardados para uso futuro.

Análise de dados

1. Desenhe, no caderno, os materiais e a sua disposição na proveta.

2. Por que os materiais ficaram dispostos da forma observada?

3. Será que se adicionarmos os materiais em ordem diferente a disposição será outra? Justifique.

4. O que é possível observar nos dados obtidos na tabela construída?

5. Que coluna apresenta dados que não dependem da quantidade de amostra?

CAPÍTULO

1

2

3

4

5

6

7

8

Pense

Qual dos dois cilindros tem

massa maior, o de alumínio

ou o de cobre? Por quê?

Qual dos dois metais é

mais denso, o alumínio ou

o cobre? Por quê?

Dois cilindros de mesmo volume,

sendo o da esquerda de cobre e

o da direita de alumínio.

Hely Demutti

Se analisarmos a tabela do experimento, apresentada no

início desta página, vamos verificar que os valores de massa

e volume de cada material podem variar em função da tidade, mas a razão entre esses valores (m/V) será constante.

quan-

Os dados da tabela nos indicam também que podemos ter uma

mesma massa ou um mesmo volume para diferentes materiais,

mas a razão entre a massa e o volume será diferente.

Como já vimos, massa e volume são propriedades gerais

da matéria, ou seja, são propriedades que qualquer

material tem em função da quantidade. Já a razão entre a

massa e o volume de um objeto depende do material do

qual é feito, ou seja, é uma propriedade específica de cada

substância, à qual se dá o nome densidade. Por ser uma

propriedade específica que expressa uma relação de medidas,

a densidade é considerada uma grandeza.

Densidade é uma grandeza que expressa quanto há de massa por unidade

de volume de dado material.

Para calcular a densidade de um material utiliza-se, então, a equação:

d = m V

em que d representa a densidade, m a massa e V o volume.

Pense

Qual é a unida de da grandeza den sidade?

Que metal vai ocupar maior volume, 1 kg de alumínio ou 1 kg de chumbo? Por quê?

25


TRANSFORMAÇÕES E PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS

Hely Demutti

Os densímetros das bombas

de álcool combustível

medem a densidade, de

modo que o consumidor vai

identificar se o combustível

foi adulterado.

Observe que toda grandeza é representada por um número seguido de uma

unidade de medida (padrão de medida: metro, polegada, milha etc.). O número representa

quantas vezes nossa grandeza é maior que o padrão. No caso da densidade, a unidade

será sempre uma grandeza de massa (grama ou quilograma) por unidade de volume

(cm 3 ou mL, 1 mL = 1 cm 3 ).

A densidade dos materiais varia de acordo com a composição. Por isso, os químicos

usam os valores da densidade para determinar a qualidade de alguns produtos que são

consumidos pela população em geral.

É o caso do controle de qualidade do leite, um material que contém várias substâncias.

O leite produzido pelas vacas e utilizado para o consumo humano tem densidade que varia

em uma faixa limitada. A adição de água ou de outras substâncias altera a densidade

do leite. Essa adulteração pode ser identificada pelo uso de um densímetro, equipamento

específico para medir densidade de líquidos.

A determinação da densidade é empregada também para o controle de qualidade

do álcool combustível. De acordo com especificações da Agência Nacional de Petróleo

(ANP), o álcool combustível comercializado nos postos deve apresentar valor de densidade

entre 0,805 e 0,811 g/cm 3 , que pode ser verificado por meio de diferentes dispositivos

transparentes, que se localizam ao lado das bombas de combustível. Em um tipo desses

dispositivos, encontram-se duas esferas de densidades definidas, posicionadas de maneira

diferente dentro do recipiente. Quando se adultera o álcool combustível, a densidade

é modificada, e as posições das bolas sofrem alterações. Dessa maneira, fica fácil para o

consumidor observar se o álcool está fora de padrão, já que existem instruções ao lado

do recipiente sobre a padronização da densidade.

Exercícios

FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO.

1. Calcule, com base nos dados da tabela abaixo, a densidade

dos seguintes materiais:

MEDIDAS DE MASSA E VOLUME

DE DIFERENTES MATERIAIS

Material Massa Volume

Xarope de groselha 13,6 g 10,0 mL

Metal (alumínio) 13,19 g 5,0 mL

Cubo de plástico com 1 cm de aresta 2,85 g 3,0 mL

Isopor 6,16 g 423,0 mL

Cortiça 0,97 g 2,0 mL

Esfera de aço de raio igual a 2 cm 75,4 g **

Cubo de alumínio com 2 cm de aresta 21,6 g ***

Os valores apresentados na tabela são referentes às

amostras específicas. Outras amostras podem apresentar

diferentes resultados.

** Calcule o volume da esfera (V = 4/3 πr 3 )

*** Calcule o volume do cubo (V = a 3 )

2. Quando jogamos uma pequena e leve pedra num rio,

ela imediatamente afunda. Entretanto, se jogarmos

um grande e pesado tronco de árvore em um rio, ele

flutuará. Como podemos prever a flutuação ou não de

um material em água?

3. Sabendo que o ferro possui densidade maior do que a da

água, como é possível que um barco ou mesmo um grande

navio feito de chapas de aço (liga de ferro) flutue?

4. (FMTM-MG) Considere as substâncias e as respectivas

densidades à temperatura ambiente:

Substância

Densidade (g/mL)

Ácido sulfúrico 1,8410

Tolueno 0,8669

Acetona 0,7899

Há maior massa em um litro de:

a) ácido sulfúrico que em dois litros de tolueno.

b) tolueno que em dois litros de acetona.

c) acetona que em dois litros de tolueno.

26


d) ácido sulfúrico que em três litros de acetona.

e) tolueno que em dois litros de ácido sulfúrico.

5. Qual é a densidade de uma chapa de aço de 1 m 2 de

área por 1 cm de espessura que pesa 55 kg?

6. (Unicamp-SP) Três frascos de vidro transparentes,

fechados, de formas e dimensões iguais, contêm a

mesma massa de líquidos diferentes. Um contém água;

o outro, clorofórmio; e o terceiro, etanol. Os três líquidos

são incolores e não preenchem totalmente os frascos,

os quais não têm nenhuma identificação. Sem abrir os

frascos, como você faria para identificar as substâncias?

A densidade (d) de cada um dos líquidos, à temperatura

ambiente, é: d(água) = 1,0 g/cm 3 , d(clorofórmio) =

= 1,4 g/cm 3 e d(etanol) = 0,8 g/cm 3 .

7. (UFMG) Um limão foi espremido em um copo contendo

água e as sementes ficaram no fundo do recipiente.

A seguir, foi adicionado ao sistema um pouco de açúcar,

que se dissolveu completamente. Em consequência

dessa dissolução do açúcar, as sementes subiram

e passaram a flutuar. Assinale a alternativa em que se

explica corretamente a flutuação das sementes após

a adição do açúcar.

a) A densidade do líquido aumentou.

b) A densidade das sementes diminuiu.

8. (UnB) Em condições ambientes, a densidade do mercúrio

é de aproximadamente 13 g/cm 3 . A massa desse

metal, da qual um garimpeiro de Poconé (MT) necessita

para encher completamente um frasco de meio litro de

capacidade, é de:

a) 2 500 g.

b) 3 200 g.

c) 4 800 g.

d) 6 500 g.

e) 7 400 g.

9. (Fuvest-SP)

Material

Densidade (g/cm 3 ) à

temperatura ambiente

Alumínio 2,7

Bambu 0,31 – 0,40

Carvão 0,57

Osso 1,7 – 1,8

Ao adicionar à água pura, à temperatura ambiente,

pedaços de cada um desses materiais, observa-se flutuação

apenas de:

a) alumínio.

b) alumínio e osso.

c) bambu.

d) bambu e carvão.

e) carvão e osso.

10. (Unicamp-SP) Dois frascos idênticos estão dos abaixo. Um deles contém uma certa massa de água

esquematiza-

(H 2

O) e o outro, a mesma massa de álcool (CH 3

CH 2

OH).

A

Dado:

Usando-se uma bolinha de densidade

adequada, fez-se o experimento ao lado. água álcool

B

Qual das substâncias está no frasco A e qual está no

frasco B? Justifique.

J. Yuji

CAPÍTULO

1

2

3

4

5

6

7

8

Temperaturas de fusão e de ebulição

Pense

Será que vamos conseguir diferenciar os materiais pela forma com a qual se apresentam, ou seja, sólida, líquida ou gasosa?

Na natureza, encontramos os materiais em diferentes estados de agregação. Vejamos

alguns exemplos: o oxigênio e o nitrogênio estão presentes em nossa atmosfera na forma

de gás; o álcool e a gasolina apresentam-se como líquidos; e os metais, à exceção do

mercúrio, são sólidos. No entanto, sabemos que um mesmo material pode apresentar-se

em mais de um estado de agregação. O exemplo mais comum é a água, que pode ser

encontrada nos três estados de agregação.

O estado de agregação de um material é uma propriedade que depende das condições

de temperatura e pressão em que se encontra.

27


TRANSFORMAÇÕES E PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS

Um sólido, quando aquecido, ao atingir determinada temperatura, começa a se fundir,

tornando-se líquido. Esse líquido, continuando sob aquecimento, chegará a uma temperatura

em que se inicia a vaporização, ou seja, a passagem do estado líquido para o gasoso.

Alguns materiais ou substâncias podem passar diretamente do estado sólido para o

gasoso e vice-versa. No esquema a seguir, apresentamos as possíveis mudanças de estado

dos materiais e os respectivos nomes.

sublimação

fusão

vaporização

Fotos: Hely Demutti

SÓLIDO

LÍQUIDO

GASOSO

solidificação

liquefação

sublimação

O esquema acima resume as seguintes definições:

Fusão é a passagem de um material do estado sólido para o líquido.

Solidificação é o contrário da fusão, é a passagem do estado líquido para o sólido.

Vaporização é a passagem do estado líquido para o gasoso.

Liquefação é a passagem de um gás para o estado líquido.

Quando a passagem do estado gasoso para o líquido ocorre a partir do vapor, ela

é chamada de condensação.

Sublimação é a passagem do estado sólido diretamente para o estado gasoso, ou

vice-versa.

Evaporação e ebulição são conceitos parecidos. Ambos se referem à passagem do estado

líquido para o estado gasoso. Mas existe uma diferença fundamental. A ebulição

ocorre quando a substância atinge a temperatura de mudança de estado. É o que acontece

com a água quando atinge os 100 °C. Já a evaporação ocorre em temperaturas inferiores.

A água de um lago, por exemplo, está em constante processo de evaporação,

mesmo a uma temperatura de 30 °C.

Existe também uma diferença entre vapor e gás, embora os dois estejam no estado

gasoso. O estado gasoso é um estado de agregação da matéria em que os constituintes

estão muito afastados, com baixa interação entre si. Uma substância no estado gasoso

pode passar para o estado líquido (liquefação) pelo abaixamento de temperatura ou pelo

aumento da pressão, como ocorre com o gás liquefeito de petróleo – GLP –, que se encontra

a uma alta pressão. Dados experimentais demonstram que para cada substância

28


Hely Demutti

existe a temperatura crítica acima da qual ela somente pode retornar ao estado líquido

com o abaixamento de temperatura, ou seja, variações na pressão não provocam a mudança

para o estado líquido. Nesse caso temos um gás. Abaixo da temperatura crítica, a

substância pode facilmente mudar para o estado líquido, pelo resfriamento ou por ples compressão; temos, então, um

simvapor.

Montagem para medida da temperatura durante o aquecimento

de uma amostra de água.

No caso do vapor, a mudança do estado gasoso para

o líquido (condensação) se dá facilmente; já a mudança de

estado de um gás (liquefação) vai exigir uma temperatura

muito baixa. Assim, em temperatura ambiente, temos gás

oxigênio e vapor de água. Ambos estão no estado gasoso.

No entanto, o oxigênio que você respira vai deixar de ser

gás no ambiente, pois isso somente pode ocorrer a uma

temperatura de –218 °C, enquanto o vapor de água pode

se condensar se encontrar uma parede fria no caminho.

Vejamos agora como varia a temperatura de um material

quando muda de estado de agregação. Essa observação

pode ser feita experimentalmente na escola. Não

havendo condições de realizá-la, analise os resultados que

poderiam ser encontrados e que apresentamos a seguir.

VARIAÇÃO DA TEMPERATURA DURANTE

O AQUECIMENTO DA ÁGUA DESTILADA

Tempo Temperatura

Estado de

agregação*

0 min –4 °C sólido

1 min –4 °C sólido

2 min –3 °C sólido

3 min –1 °C sólido

4 min 0 °C sól. e líquido

5 min 0 °C sól. e líquido

6 min 0 °C sól. e líquido

7 min 0 °C sól. e líquido

8 min 1 °C líquido

9 min 6 °C líquido

10 min 9 °C líquido

11 min 14 °C líquido

12 min 21 °C líquido

13 min 30 °C líquido

14 min 42 °C líquido

15 min 53 °C líquido

16 min 63 °C líquido

17 min 73 °C líquido

18 min 82 °C líquido

19 min 88 °C líquido

20 min 92 °C líquido

21 min 95 °C líquido

22 min 95 °C líquido

23 min 95,5 °C líquido e vapor

24 min 95,5 °C líquido e vapor

25 min 95,5 °C líquido e vapor

26 min 95,5 °C líquido e vapor

27 min 97 °C vapor

28 min 100 °C vapor

29 min 102 °C vapor

30 min 103 °C vapor

31 min 105 °C vapor

* Estado de agregação de maior predominância no sistema.

CAPÍTULO

1

2

3

4

5

6

7

8

29


TRANSFORMAÇÕES E PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS

Em um primeiro experimento, aqueceram-se pedaços de gelo picado de água destilada;

a tabela mostra os dados obtidos.

Em um segundo experimento, aqueceu-se uma solução preparada a partir da dissolução

de 10 g de cloreto de sódio (sal de cozinha) dissolvido em 100 mL de água. Os valores

de temperatura foram lidos de 1 em 1 minuto e são apresentados na tabela a seguir.

VARIAÇÃO DA TEMPERATURA DURANTE O AQUECIMENTO DE 100 ML

DE SOLUÇÃO DE CLORETO DE SÓDIO (NACL) 100 G/L

Tempo Temperatura Estado de agregação* Tempo Temperatura Estado de agregação*

0 min –5,5 °C sólido

12 min 69,0 °C líquido

1 min –2,0 °C sólido e líquido

13 min 76,0 °C líquido

2 min –1,5 °C sólido e líquido 14 min 80,0 °C líquido

3 min –1,0 °C sólido e líquido 15 min 84,0 °C líquido

4 min 7,0 °C líquido

16 min 88,0 °C líquido

5 min 18,0 °C líquido

17 min 91,0 °C líquido

6 min 27,5 °C líquido

18 min 93,0 °C líquido

7 min 35,0 °C líquido

19 min 94,5 °C líquido

8 min 42,0 °C líquido

20 min 95,5 °C líquido

9 min 49,5 °C líquido

21 min 97,0 °C líquido e vapor

10 min 56,0 °C líquido 22 min 98,0 °C líquido e vapor

11 min 64,0 °C líquido 23 min 98,0 °C líquido e vapor

Atividades

* Estado de agregação de maior predominância no sistema.

1. Desenhe, em uma folha de papel milimetrado, gráficos da variação da temperatura em função do tempo para os dois

experimentos (aquecimento da água destilada e aquecimento da solução de cloreto de sódio). Utilize os dados da tabela

ou os dados que você obteve no laboratório, caso tenha realizado a experiência.

2. Desenhe, em uma folha de papel milimetrado, um gráfico da variação da temperatura em função do tempo, durante o

aquecimento da solução de cloreto de sódio. Empregue os dados da tabela anterior ou os seus dados, caso você tenha

feito o experimento.

Com base nos dados obtidos nos experimentos, responda às questões a seguir.

a) Em que faixas de temperatura a água destilada encontra-se em cada estado de agregação?

b) Em que estado de agregação a água vai estar quando exposta a uma temperatura de –50 °C?

c) Como a temperatura varia durante a mudança de estado no caso da água destilada?

d) Analise os gráficos do aquecimento da água destilada e da solução de cloreto de sódio e compare-os, comentando

as diferenças entre as curvas (gráficos) obtidas.

A temperatura na qual uma substância muda do estado sólido para o líquido ou do líquido

para o sólido é denominada temperatura de fusão. A temperatura na qual uma substância

muda do estado líquido para o gasoso e vice-versa é denominada temperatura de ebulição.

As temperaturas de fusão e de ebulição são determinadas experimentalmente por meio

de curvas de aquecimento ou de resfriamento. Quando temos uma única substância, como

no caso da água destilada, o gráfico de variação da temperatura apresenta um aumento

gradual constante. Depois de determinado patamar, apesar de o sistema continuar em

aquecimento, a temperatura não varia. Esse patamar existe tanto na fusão como na ebulição

e ocorre, respectivamente, quando se atingem as temperaturas de fusão e de ebulição.

30


Ao nível do mar, a água pura entra em ebulição a 100 °C e congela a 0 ºC. Essas transformações

podem ser observadas pela curva do gráfico a seguir:

CAPÍTULO

Curva de aquecimento da água

J. Yuji

1

Temperatura (°C)

Início da

fusão (0 °C)

Fim da

fusão (0 °C)

Início da

ebulição (100 °C)

Fim da

ebulição (100 °C)

2

3

4

t e

= 100 °C

t f

= 0 °C

gelo

Gelo sendo

aquecido.

Temperatura

crescente.

gelo + água

Fusão.

Temperatura

constante.

água

Água sendo

aquecida.

Temperatura

crescente.

água + vapor

Ebulição.

Temperatura

constante.

vapor-d’água

Vapor sendo

aquecido.

Temperatura

crescente.

5

6

7

8

Tempo (min)

Na curva do gráfico anterior, observa-se que os dois patamares (trechos da curva em

horizontal) correspondem aos períodos em que ocorrem a fusão e a ebulição, nos quais

a temperatura do sistema permanece constante. No primeiro patamar ocorre a fusão do

gelo em uma temperatura constante de 0 °C, chamada temperatura de fusão do gelo.

Somente após todo o material passar do estado sólido para o líquido haverá aumento

da temperatura do sistema. Assim, o segundo patamar indica a ebulição da água a uma

temperatura constante de 100 °C, chamada temperatura de ebulição da água.

No caso do resfriamento da água, a curva do gráfico vai apresentar o inverso do aquecimento.

Curva de resfriamento da água

Temperatura (°C)

J. Yuji

vapor-d’água

água + vapor

t e

= 100 °C

Vapor resfriando.

Condensação.

água

gelo + água

t f

= 0 °C

Líquido resfriando.

Fusão.

gelo

Gelo resfriando.

Tempo (min)

31


TRANSFORMAÇÕES E PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS

Curva de aquecimento de água com sal

Temperatura (°C)

01_G38_1Q_AJS

Quando temos mais de uma substância, como no caso da mistura água e sal, verifica-

-se uma alteração nas curvas dos gráficos de aquecimento ou de resfriamento. A temperatura

passa a apresentar pequenas alterações nas faixas de fusão e de ebulição. Nesse

caso, a curva não apresenta patamar de temperatura constante característico, pois, em

vez disso, há variação de temperatura durante a mudança de estado, como se pode observar

na curva do gráfico a seguir.

vapor

faixa de ebulição

ebulição

líquido

J. Yuji

faixa de fusão

sólido

Pense

Tempo (min)

A tabela abaixo apresenta os valores das temperaturas de fusão e de ebulição de algumas

substâncias. Essas propriedades são características das substâncias? Por quê?

Enquanto a água funde

a 0 °C, o ferro funde a

1 538 °C.

TEMPERATURA DE FUSÃO E DE EBULIÇÃO DE ALGUMAS SUBSTÂNCIAS

Substância Temperatura de fusão Temperatura de ebulição

Marcelo Spatafora/Pulsar Imagens

Água 0 °C 100 °C

Cloreto de sódio 804 °C 1 400 °C

Cloro –101,6 °C –34,5 °C

Clorofórmio –63,0 °C 61,74 °C

Hidróxido de sódio 318,4 °C 1 390 °C

Nitrogênio –209,86 °C –195,8 °C

Oxigênio –218,4 °C –183,0 °C

Naftaleno 80,55 °C 218,0 °C

Em resumo: as temperaturas de fusão e de ebulição das substâncias permanecem

constantes enquanto ocorre a mudança de estado. Já em sistemas que contêm

materiais, ocorrem variações de temperaturas durante a fusão e a ebulição.

32


Alexandre Bueno

Existem misturas com características especiais, pois se comportam como se fossem

uma única substância durante a fusão/solidificação ou durante a ebulição/condensação.

No primeiro caso, são chamadas misturas eutéticas, que fundem/solidificam a uma temperatura

constante. No segundo caso, temos as misturas azeotrópicas, que densam a uma temperatura constante.

fervem/con-

Curva de aquecimento de uma mistura eutética

Curva de aquecimento de uma mistura azeotrópica

˚

˚















Alexandre Bueno

CAPÍTULO

1

2

3

4

5

6

7






Gráfico 1 Gráfico 2


8

Mistura eutética, como uma liga de bronze (mistura dos metais cobre e estanho), apresenta

uma curva de aquecimento semelhante à ilustrada no Gráfico 1. Como apresenta

baixa temperatura de fusão, o bronze é bastante utilizado em diversos processos siderúrgicos.

Nesse tipo de mistura, durante o processo de fusão a temperatura permanece

constante (T 1

), enquanto a temperatura de ebulição varia em uma faixa que vai de T 2

a T 3

.

Na mistura azeotrópica, o comportamento da curva é semelhante e o patamar em

que a temperatura fica constante é o da temperatura de ebulição, enquanto a fusão vai

ocorrer durante uma faixa de temperatura (veja Gráfico 2). Como exemplos de misturas

azeotrópicas, temos a mistura de acetona e clorofórmio e a mistura de etanol e benzeno.

Como se observa, as temperaturas de fusão e de ebulição variam de substância para

substância. Para determinar a temperatura de ebulição, um fator externo importantíssimo

deve ser considerado: a pressão atmosférica. A água é o melhor exemplo dessa situação.

Ao nível do mar ela entra em ebulição a 100 °C. O mesmo não acontece quando estamos

a uma altitude elevada, pois a pressão atmosférica é menor. À medida que a altitude aumenta,

a temperatura de ebulição da água diminui, pois a pressão atmosférica também

vai diminuindo. Isso ocorre porque, para um líquido entrar em ebulição, a pressão de vapor

das bolhas formadas no processo de aquecimento deve ser maior ou igual à pressão

atmosférica externa. E o inverso também vai ocorrer: quando a pressão atmosférica for

maior, a temperatura de ebulição do líquido também será maior.

Pressão atmosférica é definida como a pressão exercida, por

causa da massa de ar da atmosfera, sob determinada área. É a

força, por unidade de área, exercida pelo ar contra uma superfície.

Medida por meio de instrumentos denominados barômetros,

está relacionada com as condições ambientais, como radiação

solar, temperatura, altitude e latitude.

Um exemplo prático da variação da temperatura de ebulição

com a pressão é a panela de pressão. Nesse caso, como o sistema

é fechado, a pressão interna aumenta com o aquecimento,

o que eleva a temperatura de ebulição da água. Por estarem a

uma temperatura maior do que se estivessem em uma panela

comum, os alimentos são cozidos mais rapidamente.

Na panela de pressão a

água ferve a uma temperatura

superior a 100 °C

por conta do aumento

da pressão.

Jacek/Kino

33


TRANSFORMAÇÕES E PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS

Exercícios

1. Quais são as temperaturas de fusão e de ebulição da

água destilada apresentadas na tabela da página

29 – “Variação da temperatura durante o aquecimento

da água destilada”?

2. Como será a variação de temperatura durante a fusão

ou a ebulição de materiais que contêm duas ou mais

substâncias das apresentadas na tabela da página 32?

3. Com base na curva de aquecimento, tente explicar por

que em leiteiras com sistema de banho-maria (aquelas

que assobiam quando aquecidas) o leite não derrama.

4. Sabendo-se que a temperatura de ebulição da água

destilada é 100 °C, explique que motivo justificaria o

fato de o valor apresentado na tabela “Variação da

temperatura durante o aquecimento da água destilada”

(página 29) ser diferente.

5. A temperatura de ebulição do isoctano à pressão de

1 atmosfera é 99 °C e a temperatura de fusão é –107 °C.

À mesma pressão, indique o estado de agregação do

isoctano quando estiver nas seguintes temperaturas:

a) –125 °C. c) 25 °C. e) 99 °C.

b) –25 °C. d) 125 °C.

6. (Unicamp-SP) Evidências experimentais mostram que

somos capazes, em média, de segurar por um certo

tempo um frasco que esteja a uma temperatura de

60 °C, sem nos queimarmos. Suponha a situação em

que dois béqueres contendo cada um deles um líquido

diferente (X e Y) tenham sido colocados sobre uma

chapa elétrica de aquecimento, que está à temperatura

de 100 °C. A temperatura normal de ebulição do líquido

X é 50 °C e a do líquido Y é 120 °C. Após certo

tempo de contato com essa chapa, qual dos frascos

poderá ser tocado com a mão sem que se corra o risco

de sofrer queimaduras? Justifique a resposta.

7. (UFV-MG) O gráfico abaixo representa a variação de

temperatura observada ao se aquecer uma substância

A durante cerca de 80 minutos.

J. Yuji

Temperatura (°C)

50

40

30

20

10

0

2 4 6 8 10

Tempo (min)

a) Qual é a faixa de temperatura em que a substância A

permanece sólida?

b) Qual é faixa de temperatura em que a substância A

permanece líquida?

c) Qual é a temperatura de ebulição da substância A?

8. Analise o gráfico a seguir, correspondente à curva de

aquecimento de um material, na qual estão representadas

diferentes fases (s = sólido, l = líquido e

v = vapor) e julgue os itens seguintes, marcando C

para os corretos e E para os errados.

Temperatura (°C)

T 2

T 1

s+l

s

l

l+v

v

Tempo (min)

1) T 2

corresponde à temperatura de ebulição.

2) Se, no estado líquido, essa porção de matéria fosse

resfriada, se solidificaria à temperatura T 1

.

3) A temperatura referente ao patamar l + v será elevada

com o aumento da pressão atmosférica.

4) Segundo o gráfico, essa porção de matéria é constituída

por uma mistura de três substâncias.

9. (UFRN) Considere a seguinte tabela, cujos dados foram

obtidos à pressão de 1 atmosfera. Quantas

dessas substâncias são líquidas a 25 °C e à pressão

de 1 atmosfera?

Substância

Temperatura de

fusão (°C)

Temperatura de

ebulição (°C)

Etano –171 –93

Propano –190 –45

Butano –135 0,6

Pentano –131 36

a) Nenhuma.

b) 1.

c) 2.

d) 3.

e) Todas.

FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO.

J. Yuji

34


10. (Ufes) Uma mistura eutética é definida como aquela que

funde à temperatura constante. O gráfico que melhor

representa o comportamento dessa mistura até sua

completa vaporização é:

a)

b)

T(K)

L

s

t(min)

T(K)

L

s

t(min)

c)

d)

e)

T(K)

L

s

T(K)

L

s

T(K)

L

s

t(min)

t(min)

t(min)

CAPÍTULO

1

2

3

4

5

6

7

Solubilidade

8

Pense

Quando uma onda “arrebenta” na praia, a água salgada mistura-se com a areia. Aos poucos, a areia separa-se da

água que continuará salgada. Se a areia se separa da água, por que o sal não?

Será que essa diferença de comportamento entre o sal e a areia, na presença de água, permite a diferenciação

das substâncias?

Para discutir essas questões, vamos realizar uma atividade relacionada a essa propriedade.

Química na escola

Que material é mais solúvel?

Consulte as normas de segurança no

laboratório, na última página deste livro.

Realize esse experimento em grupo para verificar como alguns materiais se comportam quando colocados em água ou

em outros líquidos. Se na escola não houver os materiais, cada aluno pode consegui-los em casa. Esse experimento pode

ser realizado em sala de aula.

Materiais

• suporte para tubos

• tubos de ensaio (podem ser substituídos por copinhos

descartáveis transparentes ou pequenos frascos de vidro

transparentes)

• 3 béqueres de 50 mL

• bastão de vidro

• isopor

• água

• açúcar refinado

• sal

• talco

• enxofre (pode ser encontrado em farmácias

de manipulação)

• sulfato de cobre penta-hidratado

[CuSO 4

· 5H 2

O] (pode ser comprado

como produto para tratamento de piscina)

• solvente para remover esmalte

• espátula pequena (ou tampa

de caneta com ponta

comprida)

35


TRANSFORMAÇÕES E PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS

Procedimento

Parte A

1. Coloque em um tubo de ensaio aproximadamente 5 mL de água.

2. Com a espátula, adicione ao tubo com água uma pequena quantidade de açúcar.

3. Agite e observe se dissolveu.

Hely Demutti

Quando adicionamos um sólido a um líquido

e ele se dissolve totalmente, dizemos

que esse sólido é solúvel no

líquido em questão. Observe que, dependendo

da quantidade de sólido adicionado,

parte deste ficará depositada no

fundo. Se apenas uma pequena quantidade

do sólido adicionado se dissolver,

dizemos que ele é pouco solúvel, se uma

grande quantidade do material se dissolver,

dizemos que ele é muito solúvel.

Hely Demutti

Quando adicionamos um

sólido a um líquido e ele

não se dissolve, dizemos

que esse sólido é insolúvel

no líquido em questão.

4. Reproduza a tabela a seguir no caderno e anote o resultado da dissolução na coluna do açúcar, linha da água. Se

todo o açúcar se dissolveu, registre como resultado: solúvel; se não se dissolveu, registre: pouco solúvel ou insolúvel.

Solvente

SOLUBILIDADE DE DIFERENTES SUBSTÂNCIAS

Soluto

Açúcar Sal Talco Enxofre Sulfato de cobre Isopor

Água z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z

Solvente para remover esmalte z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z

5. Repita os procedimentos de 1 a 4 com os demais sólidos e anote na tabela.

6. Repita os procedimentos de 1 a 5, substituindo a água pelo solvente para remover esmalte e também

anote na tabela.

Parte B

1. Coloque em um béquer de 50 mL aproximadamente 20 mL de água gelada. Em outro béquer, coloque 20 mL de água

à temperatura ambiente. Em um terceiro béquer, coloque 20 mL de água em ebulição.

2. Adicione um pouco de sulfato de cobre, agite com o bastão de vidro. Observe e registre o resultado observado.

Guarde essas soluções para a atividade prática da página 168.

Destino dos resíduos

1. As soluções aquosas de açúcar, sal e talco podem ser descartadas no sistema de esgoto.

2. A solução de água e enxofre deve ser filtrada para o reaproveitamento do enxofre e o líquido pode ser descartado na pia.

3. A solução aquosa de sulfato de cobre, das partes A e B, deve ser acondicionada em embalagem compatível, limpa e

à prova de vazamento, para ser reutilizada em outras atividades práticas.

4. As soluções preparadas com solvente de removedor de esmalte, em pequenas quantidades e misturadas à água, podem

ser drenadas pela pia com um volume de água de lavagem dez vezes superior.

36


Análise de dados

O sólido dissolvido é chamado soluto. O líquido que o dissolve é o solvente. Os dois compõem um material chamado

solução. . A quantidade de soluto que uma quantidade de solvente pode dissolver é limitada. Se for adicionado soluto

além dessa capacidade, mesmo após agitação, parte do soluto deposita-se no fundo do recipiente e recebe a nação precipitado.

denomi-

No primeiro experimento da página 14, o material identificado como solução de hidróxido de sódio (NaOH) corresponde

ao hidróxido de sódio dissolvido em água. As soluções cujo solvente é a água são chamadas soluções aquosas.

Agora, com o auxílio da tabela da Parte A, responda às questões seguintes:

1. Quais solutos se dissolveram melhor em água?

2. Quais solutos se dissolveram menos em água?

3. Que solvente solubilizou melhor o isopor?

4. Em qual solvente você observou que o sulfato de cobre se dissolve melhor?

5. Na Parte B, a que temperatura o sulfato de cobre se dissolveu melhor?

6. Como você pode diferenciar as substâncias pelos dados da tabela anterior?

7. O que você pode concluir sobre a dissolução de um material em diferentes solventes?

CAPÍTULO

1

2

3

4

5

6

7

8

A solubilidade é uma importante propriedade das substâncias. No experimento anterior,

foi possível observar que a solubilidade de um material é uma característica que de também do solvente. Assim, uma substância pode ser solúvel em um solvente e não

depensolúvel

em outro, ou seja, uma substância tem solubilidade diferente em cada solvente.

Enquanto o sal é solúvel em água, ele é praticamente insolúvel em acetona ou acetato de

etila (solvente usado para remover esmalte). Da mesma forma, um mesmo solvente dissolve

substâncias distintas de maneira diferente. Enquanto a água dissolve com facilidade

o sal, ela não dissolve o talco.

Normalmente, a solubilidade das substâncias é expressa em gramas por litros, mas

também pode ser expressa em gramas por 100 mL ou 100 g de solvente. A tabela a

seguir representa os valores de solubilidade a 20 °C de algumas substâncias em água e

álcool (etanol).

Quando preparamos uma limonada, observamos que o açúcar não se dissolve com facilidade

na água gelada. Observamos também que, ao preparar café, o açúcar se dissolve

melhor se a água estiver quente.

SOLUBILIDADE DE DIFERENTES SUBSTÂNCIAS

Solubilidade em 100 mL

Substâncias

Água Álcool

Açúcar 179 g insolúvel

Cloreto de sódio 35,9 g insolúvel

Bicarbonato de amônio (presente no sal amoníaco) 25 g insolúvel

Fenolftaleína 0,018 g 20,9 g

Iodo 0,029 g 20,5 g

Ácido ascórbico (presente no comprimido de vitamina C) 33,3 g ~3 g

37


TRANSFORMAÇÕES E PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS

J. Yuji

Analisando o gráfico abaixo, o que você pode concluir sobre a dissolução de uma substância em um mesmo solvente a ferentes temperaturas? Que substâncias apresentadas no gráfico diminuem a solubilidade com o aumento de di-

temperatura?

Solubilidade de diferentes substâncias em função da temperatura

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Pense

Coeficiente de solubilidade (g/100 g de H 2 O)

Brometo

de

potássio

Clorato

de

potássio

Sulfato

de

sódio

Oxalato

de

cálcio

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Temperatura (°C)

A solubilidade de um material

em determinado solvente

depende da temperatura

em que o sistema se encontra.

O gráfico anterior apresenta

a variação de solubilidade de

algumas substâncias em gramas

por 100 g de água, a diferentes

valores de temperatura.

De modo geral, a solubilidade

das substâncias aumenta

com o aumento da temperatura.

Porém, há casos em

que isso não ocorre, como o

do sulfato de sódio: a partir

de determinada temperatura,

a solubilidade dele diminui

em vez de aumentar.

Solubilidade é a quantidade máxima de uma substância que se dissolve em

100 g de um solvente específico à determinada temperatura.

A quantidade de um material que conseguimos dissolver em determinada quantidade

de solvente específico é também uma propriedade que pode servir para diferenciá-lo de

outros materiais que nos rodeiam. Essa propriedade é chamada solubilidade.

A solubilidade é muito utilizada pelos químicos na separação das substâncias que constituem

os materiais. Um exemplo da utilização dessa propriedade no cotidiano é o processo

de preparação do café, em que a água dissolve uma série de substâncias presentes no

pó e que são solúveis a quente, conferindo sabor característico à bebida. Processo semelhante

é empregado na extração de substâncias contidas em plantas utilizadas em chás.

4 IDENTIFICAÇÃO DAS SUBSTÂNCIAS

As propriedades que você determinou nos experimentos anteriores auxiliam na caracterização

de substâncias. Como você constatou, substâncias diferentes possuem

densidades, temperaturas de ebulição, temperaturas de fusão e solubilidades diferentes.

Sendo tais propriedades características das substâncias, elas foram denominadas propriedades

físicas específicas. Existem mais de trinta propriedades específicas, mas o químico utiliza

com mais frequência a densidade, as temperaturas de ebulição e de fusão e a solubilidade.

Propriedades químicas também são muito utilizadas para identificar substâncias.

Podemos diferenciar uma amostra de água de outra de álcool verificando qual delas se

queima. Podemos identificar os gases hidrogênio, oxigênio e dióxido de carbono pelo

38


comportamento diante do fogo: enquanto o hidrogênio explode, o oxigênio aviva uma

chama e o dióxido de carbono a apaga. A identificação de amido em alimentos pode ser

feita adicionando-se iodo: se houver amido, obtém-se um forte azul-escuro. Os ácidos

podem ser distinguidos pelo uso de diferentes indicadores ácido-base. Várias análises

clínicas e patológicas fornecem informações sobre o funcionamento do organismo por

meio de reações químicas características de certas substâncias nele presentes.

Se as substâncias são identificadas pelas propriedades específicas, isso significa que a

identificação de uma transformação química pode ser feita pela constatação da mudança

de propriedades de um sistema reacional. A constatação de mudanças de propriedades

do sistema indica que houve formação de nova(s) substância(s).

Em alguns materiais, as propriedades físicas são constantes; em outros, não. Enquanto a

temperatura de ebulição da água destilada é constante, no processo de ebulição da solução

de água e sal é possível notar variação nos valores. Essa diferença de comportamento se

deve à presença de outras substâncias que alteram o comportamento previsto para a substância.

Somente têm propriedades específicas definidas os materiais puros, ou seja, formados

por um mesmo tipo de constituinte. Esses materiais puros são denominados substâncias.

Os materiais em que as propriedades específicas variam não são puros, ou seja, são formados

por mais de um tipo de matéria. Esses materiais que não são puros são constituídos

por mais de uma substância e, por isso, são geralmente denominados materiais.

Veja na tabela a seguir as propriedades específicas de algumas substâncias.

Substância

PROPRIEDADES ESPECÍFICAS DE ALGUMAS SUBSTÂNCIAS

Fórmula química Densidade

Temperatura

de fusão

Temperatura

de ebulição

Acetato de metila C 3

H 6

O 2

0,93 g/cm 3 –98 °C 57 °C

Propanona (acetona) C 3

H 6

O 0,79 g/cm 3 –95 °C 57 °C

Metanol CH 4

O 0,79 g/cm 3 –98 °C 64,7 °C

Etanol C 2

H 6

O 0,79 g/cm 3 –117 °C 78,3 °C

Pense

O mineral pirita é

conhecido como “ouro

de tolo”, por seu brilho

amarelo característico.

Mas diferenciá-lo do

ouro não é difícil: a pirita

contém sulfeto de ferro,

que reage com ácido

clorídrico. Basta pingar

umas gotas do ácido e

observar se ocorre reação.

Analise os dados da tabela anterior e responda: as propriedades específicas das substâncias são iguais?

Justifique a resposta. Que propriedade específica pode ser utilizada para diferenciar as quatro substâncias?

Utilize os dados da tabela anterior e empregue as propriedades específicas das substâncias, diferenciando o metanol do etanol.

Hely Demutti

CAPÍTULO

1

2

3

4

5

6

7

8

Como se pode constatar pela tabela anterior, a caracterização de uma substância não

pode ser feita por apenas uma propriedade específica. Ela depende da avaliação de um

conjunto de propriedades específicas.

Por meio de várias propriedades, o químico pode identificar, por exemplo, a presença de

substâncias poluentes. Análises químicas, feitas em amostras de adubos orgânicos produzidos

em usinas de compostagem de lixo, já detectaram até mesmo a presença elevada de metais pesados,

que são altamente tóxicos e podem contaminar o solo e os lençóis de água subterrâneos.

Portanto, ao utilizar os conhecimentos e as técnicas da Química, é possível identificar substâncias

que causam problemas ambientais. É com base nessa identificação que se estabelecem

leis como as do Conselho Nacional do Meio Ambiente (Conama). Uma dessas leis institui que

baterias industriais constituídas de chumbo, cádmio e seus compostos, destinados a telecomunicações,

usinas elétricas, sistemas ininterruptos de fornecimento de energia, alarme, segurança,

movimentação de cargas ou pessoas, partida de motores diesel e uso geral industrial,

após seu esgotamento energético, deverão ser entregues pelo usuário ao fabricante ou ao

39


TRANSFORMAÇÕES E PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS

importador ou ao distribuidor da bateria, as recolher e dar destino às pilhas depois de usadas.

Os legisladores puderam criar essa lei com base no momento em que os químicos identificaram

os efeitos ambientais provocados pela quantidade de metal pesado existente em tais baterias.

Além das baterias, diversos outros materiais contêm substâncias tóxicas e deveriam também

ter um destino adequado. Acompanhe a seguir.

MATERIAIS DOMÉSTICOS CUJO DESCARTE É POTENCIALMENTE PERIGOSO

Tipo

Produtos

Material para pintura • tinta • pigmentos • solventes • vernizes

Produtos para jardinagem e animais

• pesticidas • repelentes • inseticidas • herbicidas

Produtos para automóveis • baterias • fluidos de freio e transmissão • óleos lubrificantes

Outros itens • pilhas • frascos de aerossóis em geral • lâmpadas fluorescentes

Fonte: D’ALMEIDA, M. L. O. (Coord.) Lixo municipal: manual de gerenciamento integrado. 2. ed. São Paulo: IPT/Cempre, 2000.

Exercícios

Enfim, o estudo das propriedades dos materiais têm nos dado várias respostas sobre o

quanto temos de fazer para que o consumo de nossa sociedade não altere de forma drástica

as características de nosso planeta.

1. Sabe-se hoje que as distribuidoras de combustíveis misturam

à gasolina uma quantidade de aproximadamente

20% em volume de álcool para melhorar a qualidade

dela. Identifique nessa mistura o solvente e o soluto.

2. Em um medicamento encontramos a expressão: “própolis

em solução alcoólica”. O que ela significa?

3. A solubilidade identifica o soluto ou o solvente? Justifique

a resposta.

4. Para preparar o cafezinho, utilizamos água fervente.

Será que se usarmos água fria o café terá o mesmo

sabor? Justifique a resposta.

5. Por que é necessário especificar o valor da temperatura

na determinação da solubilidade?

6. Como podemos identificar dois líquidos diferentes usando

um sólido conhecido?

7. Sabendo que a solubilidade do cloreto de sódio a 20 °C

é de 36,0 g em 100 g de água, o que aconteceria se

adicionássemos 80 g desse sal a 200 g de água mantendo

a mesma temperatura?

8. O refrigerante é uma solução que tem como solvente a

água e um dos solutos é o gás carbônico (CO 2

). Comparando

o que acontece quando abrimos uma garrafa de

refrigerante à temperatura ambiente e quando abrimos

uma garrafa que estava na geladeira, explique como

varia a solubilidade desse gás em relação à temperatura.

9. (UnB-DF) Examine a tabela seguinte, com dados sobre a

solubilidade da sacarose (C 12

H 22

O 11

), do sulfato de sódio

(Na 2

SO 4

) e do clorato de potássio (KClO 3

) em água a

duas temperaturas diferentes e julgue os itens seguintes,

marcando C para os corretos e E para os errados.

SUBSTÂNCIA

FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO.

SOLUBILIDADE EM ÁGUA (g/L)

40 °C 60 °C

C 12

H 22

O 11

2 381 2 873

Na 2

SO 4

488 453

KClO 3

12 22

1) A solubilidade de uma substância em determinado

solvente independe da temperatura.

2) A dada temperatura, a quantidade-limite de um

soluto que se dissolve em determinado volume de

solvente é conhecida como solubilidade.

3) Nem todas as substâncias são mais solúveis a quente.

10. (Fuvest-SP) Quatro tubos contêm 20 mL (mililitros)

de água cada um. Coloca-se nesses tubos dicromato

de potássio (K 2

Cr 2

O 7

) nas seguintes quantidades:

Massa de Tubo A Tubo B Tubo C Tubo D

K 2

Cr 2

O 7

1,0 3,0 5,0 7,0

A solubilidade do sal, a 20 °C, é igual a 12,5 g por 100 mL

de água. Após agitação, em quais dos tubos coexistem,

nessa temperatura, solução saturada e fase sólida?

a) Em nenhum. d) Apenas em B, C e D.

b) Apenas em D. e) Em todos.

c) Apenas em C e D.

40


11. O que são propriedades específicas? Dê exemplos.

12. Em um laboratório, um estudante encontrou sobre a bancada

dois frascos contendo substâncias incolores, aparentemente

iguais. Como ele poderia identificar as substâncias?

Ele poderia utilizar as propriedades organolépticas?

13. Defina propriedades químicas e propriedades físicas.

14. Dê exemplos de substâncias ou materiais que você pode

identificar por meio de propriedades químicas (procure

outros exemplos, além dos apresentados no texto).

Indique as propriedades utilizadas para cada exemplo.

15. Dê um conceito para substância.

16. Redija um parágrafo para justificar ou não o descarte

de baterias de celular no lixo doméstico.

17. (Mack-SP) Certas propagandas recomendam determinados

produtos, destacando que são saudáveis por serem

naturais, isentos de QUÍMICA. Um aluno atento percebe

que essa afirmação é:

a) verdadeira, pois o produto é dito natural porque

não é formado por substâncias.

b) falsa, pois as substâncias são sempre benéficas.

c) verdadeira, pois a Química só estuda materiais

artificiais.

d) enganosa, pois confunde o leitor, levando-o a crer

que “química” significa não saudável, artificial.

e) verdadeira, somente se o produto oferecido não

contiver água.

18. (Fuvest-SP) Quais das propriedades abaixo são as mais

indicadas para verificar se é pura certa amostra sólida

de uma substância conhecida?

a) Cor e densidade. c) Temperatura e densidade.

b) Cor e dureza. d) Cor e temperatura de fusão.

CAPÍTULO

1

2

3

4

5

6

7

8

Transformações químicas

b A Química é uma ciência que estuda as substâncias e as transformações. Desse modo, essa ciência pode colaborar

com a proteção do ambiente e para a melhoria da qualidade de vida.

b As transformações químicas, ou reações químicas, são processos em que há formação de novas substâncias, evidenciada

por mudanças de cor, odor, textura ou temperatura, pela formação de um precipitado ou de um gás.

b Nas reações químicas, as substâncias iniciais são denominadas reagentes e as substâncias finais, denominadas produtos.

b São consideradas transformações físicas os processos nos quais não há formação de novas substâncias.

Química, tecnologia e sociedade

b A Química começou a se desenvolver fundamentada nas técnicas primitivas de domínio do fogo. É possível

considerar que a tecnologia nasceu quando o ser humano descobriu que podia fazer ferramentas com base em

diferentes materiais.

b A Ciência, a tecnologia e a sociedade têm caminhado na busca de soluções de grandes problemas, mas as transformações

geradas também têm provocado consequências ao equilíbrio no planeta.

Propriedades das substâncias

b Propriedades físicas são aquelas propriedades das substâncias ou materiais que podem ser medidas sem alterar a

identidade de seu constituinte.

b Propriedades químicas são propriedades das substâncias ou materiais relacionadas com a interação com outras

substâncias e que mudam a identidade de seus constituintes.

b Densidade é uma grandeza que expressa a relação entre massa e volume de dado material.

b Temperatura de fusão é a temperatura na qual a substância muda de estado de sólido para líquido, ou vice-versa.

b Temperatura de ebulição é a temperatura na qual a substância muda de estado líquido para gás, ou vice-versa.

b Solubilidade é a quantidade de um soluto que pode ser dissolvida em um solvente e depende de suas características,

do solvente e da temperatura do sistema.

b As substâncias podem ser identificadas por propriedades específicas, tais como temperatura de fusão e ebulição,

que são bem definidas.

b Os materiais não apresentam propriedades específicas bem definidas.

41


Capítulo 2

TRANSFORMAÇÕES E PROPRIEDADES DAS SUBSTÊNCIAS

Tema em foco

MATERIAIS E PROCESSOS

DE SEPARAÇÃO

Como isolamos substâncias contidas em materiais?

Como reutilizar e reciclar materiais?

REUTILIZAR E RECICLAR:

RETORNANDO O MATERIAL AO CICLO ÚTIL

Quando o problema é o lixo, uma questão é ponto-chave! O tempo necessário para que os materiais se decomponham

quando são descartados no ambiente. De modo geral, analisando a composição química dos resíduos do

lixo da nossa sociedade, esse tempo é relativamente demasiado. Então, o que fazer?

O MATERIAL E O TEMPO GASTO PARA A DECOMPOSIÇÃO

3 a 6 meses de 6 meses a um ano mais de 5 anos mais de 13 anos mais de 20 anos

Jesus Keller/Shutterstock

Luckyraccoon/Shutterstock

Quang Ho/Shutterstock

Berents/Shuttertsock

Gena96/Shutterstock

Daffodilred/Shutterstock

Givaga/Shutterstock

Jesadaphorn/Shutterstock

PzAxe/Shutterstock

mais de 100 anos mais de 200 anos mais de 400 anos mais de 1 000 anos indeterminado

9comeback/Shutterstock

Fonte: Consumo sustentável : manual de Educação. Brasília: Consumers International/MMA/MEC, 2005.

Tempo de vida médio do brasileiro é de aproximadamente 73 anos (IBGE, 2009).

42


O lixo da sociedade atual é cheio de materiais cuja decomposição é muito lenta. Resta, então, encontrar alternativas

que minimizem esse efeito e as consequências para o ambiente.

Um caminho para a solução desse problema é apontado pelo Princípio dos Três Erres (3 Rs) – Reduzir, Reutilizar

e Reciclar.

ALTERNATIVA PARA O LIXO = 3 Rs

REDUZIR AO

MÁXIMO A

PRODUÇÃO DE

LIXO

REUTILIZAR

TUDO QUE

FOR POSSÍVEL

AMj Studio

CAPÍTULO

1

2

3

4

5

6

7

FACILITAR

A RECICLAGEM

8

Esses princípios são alicerçados em um novo conceito sobre o que vem a ser lixo. Em geral, entende-se por lixo

restos de tudo aquilo que fazemos, no dia a dia, e que consideramos inútil, indesejável ou descartável. Ocorre que

boa parte do lixo, na verdade, não é lixo, pois muitos materiais que estão no lixo são materiais que ainda poderiam

ser utilizados ou reciclados e estão, ali, no local inadequado.

Assim, um dos objetivos do gerenciamento dos refugos urbanos é a REUTILIZAÇÃO de alguns produtos descartáveis.

Frascos de vidro que foram usados para acondicionar produtos alimentícios podem ser reaproveitados na própria

cozinha, ou servir de potes para guardar miudezas. Um sapato furado, uma roupa que ficou larga ou o rádio que

quebrou também não precisariam ser descartados: toda cidade tem pessoas especializadas

no reparo desses objetos. Pneus velhos de carros podem ser reutilizados de várias formas:

recauchutados, ganham nova vida útil; recortados, podem virar sola de sapatos e outros

artefatos; triturados, podem ser utilizados para fabricar tapetes ou misturados ao asfalto

para pavimentação de estradas.

É claro que o reaproveitamento nem sempre é viável. Existem materiais que, se reaproveitados,

podem oferecer riscos à saúde. Frascos de produtos de limpeza ou de agrotóxi-

cos, por exemplo, devem ser descartados. Basta usar o bom senso e seguir a orientação

do fabricante, assim temos que nos preocupar se a reutilização do material é devidamente

higiênica e respeitar as características dos materiais.

Outra opção para a diminuição do refugo urbano é RECICLAR. O material

pode ser aproveitado como matéria-prima na produção de novos bens. Com

isso, economizam-se energia e matéria-prima original. A reciclagem consiste

na recuperação de materiais, modificando-os em suas propriedades físicas

e químicas em processos de obtenção de novos materiais. Muitos

desses processos são conduzidos por meio da fusão dos materiais

com posterior solidificação em um processo de moldagem para

obtenção de novos objetos, como na reciclagem de metais,

plásticos e vidros. Nesses processos, são adicionados outros

materiais para conferir novas propriedades aos novos materiais

que se deseja. Outros processos são caracterizados

pelo desenvolvimento de reações químicas, como a reciclagem

de papéis.

O uso de canecas é uma

prática ambientalmente

correta, pois evita o consumo

desnecessário de

copos descartáveis.

Hely Demutti

43


O quadro a seguir apresenta informações básicas para a compreensão da importância da reciclagem.

INFORMAÇÕES GERAIS SOBRE MATERIAIS QUE PODEM SER RECICLADOS

Material

Matéria-

-prima

Processos de produção

Processos de

reciclagem

Vantagens da reciclagem

MATERIAIS E PROCESSOS DE SEPARAÇÃO

Papel

Plástico

Madeira

(80% do

papel do

Brasil é

produzido

a partir da

madeira).

Petróleo ou

gás natural,

ou carvão

mineral.

Cultivo da madeira

(eucalipto e pínus).

Tratamento por processos

químicos e mecânicos

para a obtenção da pasta

de celulose.

Fabricação de papel.

Extração do petróleo.

Refinação do petróleo,

obtendo a nafta por

destilação fracionada.

Craqueamento da

nafta, que consiste

na decomposição em

substâncias menores.

Transformação de

substâncias por meio da

polimerização.

Moldagem.

Catação.

Moagem

(pasta de

celulose).

Fabricação

do papel.

Catação de

plásticos no

lixo.

Fusão do

plástico.

Filtragem das

impurezas.

Modelagem.

Redução de lixo (o papel demora no mínimo três

meses para se biodegradar; jornais e revistas ficam

intactos por décadas).

Economia de recursos naturais, como matéria-prima,

energia, água (reciclar uma tonelada de papel poupa

22 árvores, consome 71% menos de energia elétrica

e polui o ar 74% menos do que fabricá-lo).

Redução do volume de lixo (o saco plástico demora

quarenta anos para desaparecer, e as garrafas de

plástico, cem anos).

Economia de energia (1 kg de plástico equivale a 1 L

de petróleo em energia).

Economia de petróleo (uma tonelada reciclada

economiza 130 kg de petróleo).

Menor preço dos artefatos produzidos.

Melhoria no processo de decomposição da matéria

orgânica nos aterros sanitários.

Obtenção de outros produtos, como calça jeans,

carpetes, mangueiras, cordas, sacos e para-choques.

Vidro

Areia.

Barrilha.

Óxido de

sódio.

Calcário.

Feldspato.

Extração da areia.

Mistura das demais

matérias-primas.

Fusão.

Conformação ou

moldura.

Recozimento.

Acabamento.

Coleta

seletiva.

Limpeza.

Prensamento

e enfardamento.

Fusão.

Recozimento.

Acabamento.

Diminui o volume de lixo nos aterros (uma garrafa

de vidro leva 5 mil anos para decompor).

Aproveitamento de 100% do material.

Para cada tonelada de vidro reciclado, gastam-se

70% menos do que na fabricação.

Diminui o processo de extração de areia em

rios, o qual devasta matas, provoca erosões e

assoreamento de rios.

Para cada tonelada de vidro reciclado, economiza-se

1,2 tonelada de matéria-prima.

Metal

Minérios

que contêm

o metal

combinado

com outros

elementos

químicos.

Carvão.

Extração do minério.

Britagem, moagem e

classificação.

Transformação do

minério para o estado

metálico, reagindo com

carvão em altos-fornos.

Fusão do metal.

Conformação do metal.

Seleção de

sucatas no

lixo.

Fusão.

Conformação.

Economia de energia gasta na redução de minérios

(no caso do alumínio, o consumo de energia é vinte

vezes menor e, no caso do ferro, 3,7 – para uma

lata de refrigerante reciclada, a economia de energia

equivale a uma televisão ligada por três horas).

Economia na extração, transporte e instalação de

siderúrgicas.

44


PERCENTUAL DO MATERIAL QUE É RECICLADO

Material Matéria-prima Material

Matéria-prima

CAPÍTULO

resíduos orgânicos

domésticos

1,5%

embalagens de vidro

45%

Fotos: Hely Demutti

1

2

3

4

plástico

20%

resina plástica PET

(polietilenotereftálico)

47%

5

6

7

8

óleo lubrificante

22%

papelão ondulado

77% (volume total)

papel

37%

latas de alumínio

92,2%

Fonte: . Dados de 2005.

Apenas 11% dos resíduos urbanos são reciclados no Brasil.

Um bom e conhecido exemplo de reciclagem é o do alumínio. O impacto ambiental de sua reciclagem equivale

a 10% do impacto causado pela produção com base no minério, matéria-prima original. Por isso, seu sucesso. No

processo de extração do alumínio do minério, consome-se grande quantidade de energia para se obter um nível de

pureza desejado. Medem-se, assim, os benefícios da reciclagem, considerando os diferentes impactos ambientais

que vão da produção até a reciclagem.

A reciclagem resulta de inúmeras atividades, como coleta, separação e processamento. Os materiais que antes

achávamos descartáveis podem tornar-se matéria-prima na manufatura de bens, evitando a utilização de matéria

virgem. Mas antes se deve analisar se a recuperação do resíduo é viável técnica e economicamente. Por exemplo, na

atualidade existem poucas empresas especializadas na reciclagem de isopor; por isso, esse material acaba virando

lixo. O fato de o material ser potencialmente reciclável não quer dizer que a reciclagem vai ocorrer. Nesse sentido,

um ponto fundamental é evitar o consumo de materiais que tenham pouca possibilidade de ser reciclado. Abolir o

uso de isopor em trabalhos escolares é uma importante medida ambiental, a menos que seja para reutilizar isopor

de embalagens.

Devemos ainda tomar cuidado em campanhas de materiais recicláveis que induzem ao consumo de materiais

“sem o sentimento de culpa”. Lembre-se: mesmo o processo de reciclagem consome energia e quanto maior

for o consumo do material, maior será a quantidade de matéria-prima a ser consumida. Esse é o problema de

campanhas de coleta de garrafas PET e de latas de refrigerante: o resultado sempre contribui para o aumento

desnecessário do consumo. Ao participar dessas campanhas ou de oficinas de material de sucata, lembre-se de

que o foco deve ser a coleta de materiais que já foram descartados. Comprar materiais para reaproveitar as embalagens

não é uma medida ambientalmente sustentável.

45


Destino dos resíduos não reutilizáveis ou recicláveis

MATERIAIS E PROCESSOS DE SEPARAÇÃO

Todo material que não puder ser reutilizado nem reciclado deverá ter um destino adequado. No presente capítulo,

vamos tratar do que fazer com os resíduos sólidos da atividade humana, que são chamados lixo. Como já

vimos, antes de tudo devemos pensar em formas de reduzir a produção dos resíduos, depois do reaproveitamento

ou da reciclagem. O destino dos resíduos que sobram vai depender muito da natureza dos materiais, por isso

o lixo recebe classificações que são muito úteis em termos de planejamento de disposição final. Veja a classificação

na tabela a seguir.

CLASSIFICAÇÃO DO LIXO

Critério Classificação Características/observações

Exemplos

Natureza

física

Seco

Úmido

Material seco: se separado adequadamente,

poderá ser isolado com facilidade para

reciclagem.

Material úmido: o contato direto com o

lixo seco leva muitos dos materiais a não

serem reaproveitados.

Papéis, plásticos, metais, couros tratados, tecidos,

vidros, madeiras, cerâmicas, guardanapos e

toalhas de papel, pontas de cigarro, isopor,

lâmpadas, parafina, porcelana, espumas, cortiças.

de café, chá, cabelos, sobras de alimentos,

cascas e bagaços de frutas, verduras, ovos e

legumes, alimentos deteriorados, ossos, podas de

jardim.

Origem

em

Orgânico Materiais originados de organismos vivos. Restos de comida, cascas e bagaços de frutas,

verduras, ovos e legumes, alimentos estragados.

relação

a seres

Inorgânico Materiais de produtos manufaturados. Plásticos, vidros, borrachas, tecidos, metais,

vivos

alumínio, isopor, lâmpadas, velas, parafina,

cerâmicas, porcelana, espumas, cimento.

Origem

em

relação à

atividade

humana

Domiciliar

Comercial

Originado da vida diária das residências,

podendo conter alguns resíduos tóxicos.

Originado dos diversos estabelecimentos

comerciais e de serviços, como

supermercados, estabelecimentos

bancários, lojas, bares, restaurantes etc.

Produtos deteriorados, jornais, revistas, garrafas,

embalagens em geral, papel higiênico, fraldas

descartáveis, sobras de alimentos, pilhas.

Papéis, plásticos, embalagens diversas e resíduos

de asseio dos funcionários e usuários, tais como

toalhas de papel, guardanapos, papel higiênico.

Setor público

e de serviços

de saúde

Hospitalar

Portos,

aeroportos,

terminais

rodoviários e

ferroviários

Originado dos serviços de limpeza urbana,

incluindo todos os resíduos de varrição

das vias públicas, limpeza de praias,

galerias, córregos, sobras de podas de

plantas, limpeza de feiras livres etc.

Descartado por hospitais, farmácias, clínicas

veterinárias: merece cuidado especial

no acondicionamento, manipulação e

disposição final, devendo ser incinerado e os

resíduos levados para aterro sanitário.

Constituem resíduos sépticos, ou seja,

que contêm ou potencialmente podem

conter germes patogênicos.

Restos de vegetais diversos, embalagens.

Algodão, seringas, agulhas, restos de remédios,

luvas, curativos, sangue coagulado, meios de

cultura e animais utilizados em testes, resina

sintética, filmes fotográficos de raios X.

Basicamente originam-se de material de higiene

pessoal e restos de alimentos, que podem

hospedar doenças de outras cidades, estados

e países.

46


CLASSIFICAÇÃO DO LIXO

Critério Classificação Características/observações

Exemplos

Origem

em

relação à

atividade

humana

Industrial

Originado das atividades industriais:

nessa categoria inclui-se grande

quantidade de lixo tóxico que necessita de

tratamento especial, dado o potencial de

contaminação.

Cinzas, lodos, óleos, resíduos alcalinos ou ácidos,

plásticos, papéis, madeiras, fibras, borrachas,

metais, escórias, vidros, cerâmicas.

CAPÍTULO

1

2

3

Radioativo

Resíduos provenientes da atividade nuclear,

os quais permanecem em atividade por

milhares de anos: têm tratamento e

disposição final bastante específica.

Resíduos de atividades com urânio, césio, tório,

radônio, cobalto.

4

5

6

Espacial Lixo cósmico. Pedaços de satélites, foguetes, tanques de

combustível, parafusos, ferramentas, luvas

perdidas por astronautas.

7

8

Agrícola

Entulho

Resíduos sólidos das atividades agrícolas

e pecuárias (as embalagens dos

agroquímicos são lixo tóxico e têm de ser

tratadas adequadamente).

O entulho é geralmente um material

inerte, passível de reaproveitamento.

Embalagens de adubos, defensivos agrícolas,

ração, restos de colheita.

Resíduos da construção civil: demolições e restos

de obras, solos de escavações.

Fonte: . Acesso em: 26 jan. 2001. (Adaptado)

No lixo domiciliar, por exemplo, encontramos diversos materiais que podem ser reciclados. O lixo industrial precisa

passar por processos especiais de tratamento para isolar os agentes poluentes. Já o lixo radioativo, perigosíssimo, tem

de ser armazenado em locais muito bem isolados e protegidos.

O lixo orgânico se refere a restos de animais e vegetais, principalmente sobras de alimentos. Esses materiais se decompõem

em curto prazo e, por isso, podem ser transformados em algum tipo de adubo. Essa classificação de “orgânico”

não coincide com a utilizada na Química. Em Química, Orgânica é a área que estuda as substâncias de carbono;

e Inorgânica, a área que estuda as substâncias dos demais elementos químicos. Durante o estudo da Química, em

outros capítulos, vamos discutir com mais propriedade essa diferenciação de Química Orgânica e Química Inorgânica.

Os materiais do lixo seco apresentam grande potencial para reaproveitamento ou reciclagem, mas podem

ser prejudicados quando em contato com o lixo úmido. Em geral, o lixo úmido tem origem em seres vivos (lixo

orgânico). Por isso, recipientes de plásticos e

latas devem ser secos antes de colocados no

lixo. Conclusão – regra básica para separação

do lixo domiciliar: nunca misture lixo úmido

com lixo seco.

Os diferentes tipos de lixo têm propriedades

físicas e químicas diferentes. O conhecimento

das propriedades permite o desenvolvimento de

tecnologias adequadas para tratamento. Esse

estudo implica a necessidade do conhecimento

da composição dos materiais.

Alexandre Tokitaka/Pulsar Imagens

A classificação do lixo visa separar diferentes tipos

de resíduos para que cada um deles tenha tratamento

adequado à sua natureza.

47


MATERIAIS E PROCESSOS DE SEPARAÇÃO

Atitude sustentável

Destino de resíduos sólidos domésticos

b Separe o lixo seco, como papéis, papelões, vidros, metais e plásticos, e entregue-os a um catador ou aos postos de coleta seletiva.

b Nunca coloque lixo úmido junto a lixo seco destinado à coleta seletiva.

b Preste atenção na separação do lixo seco nos coletores de coleta seletiva; muitos plásticos de embalagens, às vezes, são confundidos

com papel, por exemplo, os chamados “papel de bala” que são de plástico, assim como há garrafas plásticas que

se confundem com vidro.

b Materiais de madeira, de tecido e de isopor, em geral, devem ser reaproveitados e só são destinados à coleta seletiva quando

envolvidos no processo de empresas especializadas no reaproveitamento ou reciclagem desses materiais.

A rota do lixo

Osvaldo Sequetin

1. Consumimos e geramos lixo…

2. separamos…

3. coletamos…

4. reciclamos…

5. os produtos

reciclados voltam

ao mercado…

6. o que

não é reciclado vai para

o aterro sanitário.

Fonte: www.cempre.org.br

b Plásticos aluminizados, espelhos e vidros planos, lâmpadas incandescentes, esponjas de aço, espumas, cerâmicas e canos

são materiais de difícil reciclagem pelo elevado custo operacional, ou seja, pela inexistência de empresas recicladoras.

b Papel higiênico, guardanapos, lenços de papel e fraldas descartáveis sujos não são recicláveis. Devem ir para o lixo orgânico.

b Pilhas de uso comum que receberam o selo de descarte e as do tipo botão usadas em relógios, calculadoras e brinquedos

ainda podem ser descartadas em lixos domésticos, segundo resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente (Conama).

b Baterias de celulares, automóveis e industriais devem ser devolvidas à rede de assistência técnica autorizada e indicada pelas indústrias.

b Disquetes e CDs devem ser separados como lixo seco para reciclar como plástico normal.

b Cartuchos de impressoras – tente sempre a recarga, caso não seja mais possível, separar como lixo seco para reciclar como plástico.

b Roupas, brinquedos, materiais escolares e utensílios domésticos ainda em condições de reaproveitamento devem ser destinados

a instituições sociais que os encaminhem adequadamente para comunidades assistidas.

48


Debata e entenda

FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO.

1. Tudo o que se joga fora pode ser considerado lixo? Justifique a resposta.

2. Identifique alguns dos problemas ambientais e de saúde causados pelo acondicionamento inadequado do lixo.

3. Procure o serviço de limpeza urbana de sua cidade e tente descobrir quanto lixo, em média, cada habitante produz

por dia. Compare os dados obtidos com os dados apresentados na tabela abaixo e indique os fatores que

podem contribuir para a diferença entre a produção diária per capita

de diferentes municípios.

Quantidade diária de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) em algumas capitais do Brasil

Capitais Área (km 2 ) Quantidade diária RSU (t/dia) População Quantidade per capita

(g/dia)

Palmas (TO) 2 465 240,0 228 543 1 050

Rio Branco (AC) 9 877 379,5 314 390 950

Aracaju (SE) 181 592,0 579 563 1 021

João Pessoa (PB) 210 786,5 730 393 1 077

Maceió (AL) 511 1023,7 942 478 1 086

Salvador (BA) 325 3679,5 2 692 869 1 366

Brasília (DF) 5 802 4031,0 2 522 692 1 599

Cuiabá (MT) 3 971 570,0 545 857 1 044

Belo Horizonte (MG) 331 2990,8 2 385 639 1 254

Rio de Janeiro (RJ) 1 261 8263,0 6 355 949 1 300

São Paulo (SP) 1 525 14261,3 11 196 263 1 274

Vitória (ES) 89 342,0 330 526 1 035

Curitiba (PR) 430 2175,4 1 764 540 1 233

Porto Alegre (RS) 496 1635,5 1 413 094 1 157

Fonte: ABREPEL, 2011 e IBGE, 2011.

4. Analise atentamente, na tabela abaixo, os dados sobre a evolução histórica da caracterização dos resíduos no

município de São Paulo.

Variação na composição dos resíduos sólidos em São Paulo (%)

Tipos de material 1927 1957 1969 1976 1991 1996 1998 2000 2003

Matéria orgânica 82,5 76 52,2 62,7 60,6 55,7 49,5 48,2 57,88

Papel, papelão, jornal 13,4 16,7 29,2 21,4 13,9 16,6 18,8 16,4 10,45

PET, isopor, plástico

mole e duro

— — 1,9 5 11,5 14,3 22,9 16,8 17,04

Trapos e panos 1,5 2,7 3,8 2,9 4,4 5,7 3 3,9

Vidro 0,9 1,4 2,6 1,7 1,7 2,3 1,5 1,3 1,61

Metais e latas 1,7 2,2 7,8 4 3,5 2,8 2,9 3,3 2,15

Fonte: Dados de resíduos LIMPURB, 2006. Dimensões de Gênero no Manejo de Resíduos Domésticos em Áreas Urbanas e Peri Urbanas.

Responda:

a) Quais foram as mudanças que você observou em relação aos materiais jogados no lixo durante o período de

1927 a 2003 citado na tabela? Como você justificaria as mudanças?

b) Que mudanças ocorreram no século passado em relação às embalagens dos produtos de consumo?

5. Relacione as embalagens que não devem ser reaproveitadas e justifique o motivo da restrição. (Cuidado!

A reutilização indiscriminada de garrafas, potes e outros vasilhames constitui risco potencial à saúde.)

6. Cite as principais contribuições ambientais da reciclagem.

7. Seguindo a recomendação dos 3Rs, como você avalia o comportamento de pessoas que compram refrigerantes em

lata para recolhê-las para reciclagem a fim de receber prêmios de campanhas promovidas pelas fábricas produtoras?

8. O lixo de portos, aeroportos, terminais rodoviários e ferroviários podem ser reciclados? Como esse processo

deveria ser feito?

CAPÍTULO

1

2

3

4

5

6

7

8

49


MATERIAIS E PROCESSOS DE SEPARAÇÃO

TRANSFORMAÇÕES E PROPRIEDADES DAS SUBSTÊNCIAS

Hely Demutti

Hely Demutti

A composição química

do café inclui, além da

cafeína, outras substâncias:

as lactonas, que agem sobre

o sistema nervoso central e

são tão estimulantes quanto

a cafeína; a celulose, que

estimula os intestinos; os

minerais, importantes para

o metabolismo; os açúcares

e o tanino, que acentuam

o sabor; e os lipídios, que

caracterizam o aroma.

Os reagentes usados pelos

químicos em laboratório

apresentam um grau

de pureza muito elevado;

no entanto, nem esses

são 100% puros.

1 MATERIAIS E SUBSTÂNCIAS

R eduzir o consumo de materiais tem sido o foco desta unidade. Do ponto de vista

da Química, o que vem a ser um material?

Pense

Qual é a diferença entre material e substância?

Os materiais e as substâncias são objetos de estudo da Química. Para um estudo mais

eficiente, é fundamental que tenhamos bem claro esses e outros conceitos. Para a Química,

material é qualquer porção de matéria. De modo geral, podemos dizer que os materiais

são misturas de substâncias. Por exemplo, o solo é formado pela combinação de minerais,

óxido de ferro (FeO), silicatos (SiO 2

), água (H 2

O) etc.; o ar é formado pela mistura de gases

nitrogênio (N 2 ), oxigênio (O 2 ), hidrogênio (H 2

) etc.; e o leite é uma mistura de substâncias:

água (H 2 O), ácido láctico (C 3 O 3 H 6

), cloreto de sódio (NaCl) etc. Na natureza, poucas são

as substâncias encontradas dissociadas de outras. O ouro (Au), dissociado do diamante e

do grafite, que são formas do carbono (C), são exemplos raros dessas situações.

Do ponto de vista operacional da Química, podemos definir

material como porção

da matéria que contém mais de uma substância. Em geral, a matéria se apresenta como

material, e não como substância.

Normalmente, as substâncias podem ser extraídas de minérios. O ferro é obtido a partir

da hematita e o cobre, da cuprita. Esse processo consiste em purificar o material, ou seja,

reduzi-lo a uma substância. Para os químicos, puro significa que contém uma só substância.

A pureza é um conceito relativo. A água da bela cachoeira pode ser pura o suficiente

para tomar banho e lavar roupa, mas talvez não seja potável para consumo humano, como

a água de uma mina. Por sua vez, a água mineral, que é ótima para consumo humano, não

serve para ser colocada em uma bateria de chumbo, usada em automóveis, por conter substâncias

que diminuem a sua vida útil. Para tal finalidade, é utilizada água destilada. Essa água

destilada poderá, no entanto, não ser suficientemente pura para determinadas aplicações

químicas. Pode ser necessário o uso de água bidestilada. Esta, por sua vez, ainda conterá,

em menores quantidades, outras espécies químicas que não a própria água.

Como se pode notar, o conceito de substância é um conceito ideal. É possível obter

graus de pureza maiores do que 99,99%, mas nunca teremos 100% de pureza.

Na linguagem cotidiana, empregamos o termo “puro” para indicar que o material não

foi adulterado, ou seja, não foi falsificado, é de boa qualidade, ou não está contaminado.

Geralmente, essa denominação é usada também para indicar que o material é de origem

natural e não passou por adição de outras substâncias ou materiais.

Dessa maneira, o grau de pureza para classificação de um material como puro é relativo.

Assim, por exemplo, o álcool 95° (95 mL de álcool e 5 mL de água) é considerado puro

para determinados fins farmacêuticos. Para o químico, é uma mistura de água e álcool.

Empregamos o termo substância quando o material tem um grau de pureza adequado

aos parâmetros experimentais a que se destina.

É muito difícil encontrarmos substâncias isoladas na natureza. A purificação dos materiais

é frequentemente realizada em laboratórios. Assim, como vimos, os materiais encontrados

na natureza ou nos produtos que consumimos são, em geral, misturas de substâncias.

No presente capítulo, veremos mais adiante como podemos isolar as substâncias

existentes nos materiais.

50


Hely Demutti

Hely Demutti

Hely Demutti

Hely Demutti

CAPÍTULO

1

2

3

mel puro

açúcar puro café descafeinado

banha pura

Muitos desses materiais são identificados nos rótulos como “puros”. Mas, apesar de puros quanto à origem, são misturas de várias substâncias.

Classificação dos materiais

Pense

Analise os materiais apresentados nas fotos abaixo e procure classificá-los em dois grupos, usando critérios de aparência.

4

5

6

7

8

Fotos: Hely Demutti

água e óleo sal e açúcar água e álcool

água e areia

Os químicos classificam os materiais quanto ao aspecto em duas grandes categorias: materiais

homogêneos e materiais heterogêneos. Os materiais homogêneos apresentam aspecto

uniforme em toda a extensão, ou seja, de ponto a ponto. Os materiais heterogêneos

apresentam mais de um aspecto na extensão, ou seja, são multiformes de ponto a ponto.

Material homogêneo: é um tipo de material cujo aspecto é uniforme de ponto

a ponto.

Material heterogêneo: é um tipo de material cujo aspecto é multiforme de

ponto a ponto.

Quando temos um material heterogêneo, cada região do material que apresenta os

mesmos aspectos é denominada fase. Os materiais homogêneos têm apenas uma fase,

por isso, são também chamados monofásicos.

Muitos materiais homogêneos podem se tornar heterogêneos, dependendo da

variação da quantidade de um dos seus componentes. Por exemplo, se adicionarmos

uma quantidade de sal superior à sua solubilidade em água em determinada temperatura,

ou seja, superior à quantidade que a água pode dissolver àquela temperatura, este vai se

depositar no fundo do recipiente, e teremos aí um material heterogêneo. Vemos, assim,

que misturas de muitas substâncias podem ser homogêneas ou heterogêneas, dependendo

das quantidades presentes no material.

51


MATERIAIS E PROCESSOS DE SEPARAÇÃO

Hely Demutti

Óleo e água. Tipo de material

heterogêneo com

duas fases.

Hely Demutti

Existem, porém, substâncias que, se misturadas a outras em quaisquer proporções,

formam sempre um sistema homogêneo. Então, podemos concluir que temos,

propriamente dito, uma mistura, pois a dispersão das substâncias umas nas outras

independe de quantidades. Dessa forma, os químicos denominam misturas apenas os

materiais homogêneos que assim o são independentemente das proporções das substâncias

presentes. Portanto, são denominados misturas os materiais como o ar e a água com

álcool, nos quais, independentemente das proporções, sempre se obtém uma única fase.

Os materiais que somente são homogêneos até determinada proporção de substâncias são

denominados soluções. Assim, quando há limite para proporção entre as substâncias, a partir

do qual há separação de fases, temos as soluções, como no caso do sal dissolvido em água.

Mistura: material que se apresenta na

forma homogênea independentemente da

proporção em que estão as substâncias nele

contidas.

Muitos materiais são homogêneos

em uma faixa

de proporção entre as substâncias

que os constituem.

Esses materiais são denominados

soluções. Nas

soluções, um material em

menor quantidade, o soluto,

está dissolvido em outro

em maior quantidade, o

solvente. Para os químicos,

o preparado de leite em pó

não é uma mistura, pois

ele só é homogêneo em determinada

quantidade de

leite adicionado em água.

Se a proporção não for adequada,

o que teremos é um

material heterogêneo.

Solução: material que se apresenta

na forma homogênea somente dentro do

limite de proporção entre as substâncias

nele contidas.

A uniformidade de aspecto de um material depende do instrumento de observação utilizado.

O que parece homogêneo a olho nu pode não o ser quando observado com uma lupa

ou com um microscópio. Nesse sentido, os químicos classificam os materiais heterogêneos

em coloide e agregado. O coloide é um tipo de material cujo aspecto multiforme somente

é constatado com instrumentos ópticos de alta resolução, ou seja, por instrumentos que

conseguem distinguir dois pontos diferentes, ainda que estejam bem próximos. O agregado

é um material cujo aspecto multiforme é percebido a olho nu ou com instrumentos ópticos

de baixa resolução. Já os materiais cujo aspecto é uniforme, mesmo quando utilizados instrumentos

ópticos de alta resolução, são classificados como homogêneos.

Percebe-se, assim, que a identificação de agregado é muito fácil. Já a diferenciação

entre coloi de e material homogêneo depende da utilização de instrumentos ópticos.

Como são poucos os materiais coloidais, trataremos os materiais em geral com aspecto

uniforme como homogêneos.

Agregado é um tipo de material heterogêneo

cuja multiformidade é constatada por meio de

instrumentos de baixa resolução.

Coloide é um tipo de material heterogêneo cuja

multiformidade é constatada apenas por meio de

instrumentos de alta resolução.

Hely Demutti

Os agregados são materiais heterogêneos

facilmente identificados a olho nu. No copo ao

lado temos um material heterogêneo, constituído

por várias fases cuja multiformidade pode

ser percebida a olho nu: material argiloso

(terra) depositado ao fundo, fragmentos de

rocha (pedras), material argiloso em suspensão

na água (terra) e fragmentos de vegetais

flutuando na superfície.

Os coloides como a gelatina

apresentam aspecto uniforme

a olho nu, mas com instrumentos

ópticos de maior resolução

se apresentam com mais

de uma fase.

Hely Demutti

52


Esse sistema de classificação dos materiais é operacional, ou seja, depende do observador

e do instrumento utilizado para observação. Não há uma regra geral que permita

definir se dois materiais, quando misturados, vão formar um agregado ou um sistema coloidal.

Esse tipo de imprevisibilidade é que dá à Química seu caráter experimental.

As substâncias geralmente se apresentam em sistemas monofásicos, mas também podem

se apresentar em sistemas heterogêneos. Isso acontece quando, por exemplo, temos

um copo com água destilada nos estados líquido e sólido. Veja, então: não temos como

diferenciar substância de materiais pelas aparências, pois os sistemas homogêneos podem

ser uma substância ou um material. E ainda é possível ter sistemas heterogêneos em que

se encontra apenas uma substância.

Os materiais, portanto, podem ser classificados conforme o sistema a seguir.

material

homogêneo

heterogêneo

solução mistura

agregado

coloide

Uma substância geralmente

se apresenta em

um sistema monofásico.

Em alguns casos, porém,

pode se apresentar com

mais de uma fase, como

esse copo que contém

água destilada nos estados

líquido e sólido.

Hely Demutti

CAPÍTULO

1

2

3

4

5

6

7

8

Exercícios

1. Explique por que não podemos identificar pela aparência

a pureza dos materiais que são lançados no lixo.

2. Qual é a importância de diferenciar material de

substância?

3. A água de torneira é uma solução ou uma substância?

Justifique.

4. Em que sentido geralmente se emprega o termo pureza?

5. Como o químico identifica o grau de pureza de um material?

6. (UnB-DF) Julgue os itens abaixo, marcando C para os

corretos e E para os errados.

1) A água é um material heterogêneo que resulta da

reunião de hidrogênio e oxigênio.

2) Materiais quimicamente puros são de origem natural.

3) Produtos químicos, como detergentes e loções para

a pele, contêm mais de uma substância.

4) Uma substância sempre constituirá um sistema

monofásico.

7. (FEI-SP) Num tubo graduado A, adicionaram-se água,

óleo de cozinha e álcool etílico, nessa ordem. Em um

tubo B, adicionaram-se álcool etílico, água e óleo de

cozinha, nessa ordem. O número de fases nos tubos

A e B são, respectivamente:

(Dados: densidade da água > densidade do óleo >

densidade do álcool)

FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO.

a) 3 e 3. c) 2 e 3. e) 1 e 1.

b) 2 e 2. d) 3 e 2.

8. (Fuvest-SP-Adaptado) Em alguns países, o lixo orgânico

e o lixo inorgânico são colocados em recipientes

diferentes. Devem ser colocados no recipiente rotulado

“lixo inorgânico”, seguindo a classificação de lixo

quanto à origem de seres vivos:

a) cacos de vidro e latas de refrigerante.

b) trapos de limpeza e cacos de louça.

c) cascas de ovos e de frutas.

d) embalagens de plástico e de alumínio.

e) papel e flores murchas.

9. (PUC-SP) Considere as substâncias que se seguem e os

correspondentes estados de agregação nas condições

ambientais:

I – cloreto de potássio (sólido).

II – bromo (líquido).

III – água (líquido).

IV – monóxido de carbono (gasoso).

V – nitrogênio (gasoso).

Entre essas substâncias, aquelas que, misturadas em

quaisquer proporções, sempre formam sistemas monofásicos

são:

a) IV e V. c) II e III. e) III e IV.

b) I e III. d) III e V.

53


MATERIAIS E PROCESSOS DE SEPARAÇÃO

10. (UFRGS-RS) Analise os sistemas materiais abaixo, estando

ambos na temperatura ambiente.

Sistema I: mistura de 10 g de sal de cozinha, 30 g de areia

fina, 20 mL de óleo e 100 mL de água.

Sistema II: mistura de 2,0 L de CO 2 , 3,0 L de N 2 e 1,5 L

de O 2 .

Sobre esses sistemas é correto afirmar que:

a) ambos são heterogêneos, pois apresentam mais de

uma fase.

b) em I, o sistema é bifásico, após forte agitação, e,

em II, é monofásico.

c) em I, o sistema é trifásico, após forte agitação, e,

em II, é monofásico.

d) ambos apresentam uma única fase, formando sistemas

homogêneos.

e) em I, o sistema é trifásico, independentemente da ordem

de adição dos componentes, e, em II, é bifásico.

11. (Mack-SP) Granito, refresco de xarope de groselha, água

mineral fluoretada e sangue visto ao microscópio são,

respectivamente, exemplos de materiais:

a) homogêneo, homogêneo, heterogêneo e heterogêneo.

b) heterogêneo, heterogêneo, homogêneo, homogêneo.

c) homogêneo, heterogêneo, heterogêneo e homogêneo.

d) heterogêneo, homogêneo, homogêneo e heterogêneo.

e) heterogêneo, homogêneo, homogêneo e homogêneo.

12. (FGV-SP) Uma mistura de açúcar, areia e sal de cozinha

é tratada com água em excesso. Quantas fases existirão

no sistema final resultante?

a) 5. b) 4. c) 3. d) 2. e) 1.

13. (Uema) Constitui um sistema heterogêneo o material

formado de:

a) água e acetona.

b) gases N 2

e CO 2

.

c) querosene e óleo diesel.

d) cubos de gelo e solução aquosa de açúcar (glicose).

e) água e xarope de groselha.

2 PROCESSOS DE SEPARAÇÃO DE MATERIAIS

Como vimos anteriormente, é raro encontrarmos na natureza materiais puros. A água

encontrada em rios, lagos e mares, por exemplo, é uma solução cujos solutos são

sais minerais e gases dissolvidos.

Contudo, de modo geral, os químicos precisam controlar muito bem as reações e os

processos desenvolvidos em seu trabalho, o que exige, normalmente, o uso de substâncias.

Para obtê-las, são utilizados dois processos básicos: a síntese química (processo químico)

ou a extração de materiais (processo físico). Muito comumente, esses dois processos são

empregados de forma combinada.

A síntese química é o processo a partir do qual reagentes e condições físicas são

controlados de forma a se obterem novas substâncias ou materiais desejados. Ela ocorre,

por exemplo, nos processos de fermentação, na produção de sabão e na indústria

petroquímica.

Nos processos físicos não há formação de novas substâncias, mas obtêm-se substâncias

por meio de sua extração de materiais nos quais elas estão presentes associadas a

outras substâncias. Como exemplos de processos físicos, podemos citar a extração de essências

de vegetais para produzir perfume, a destilação da garapa fermentada para produção

de álcool e a extração de diferentes componentes do petróleo. Geralmente, após

a extração, os materiais são purificados até se obter o produto nas condições desejadas.

Os processos utilizados para a extração de substâncias, chamados separação de mistura

ou purificação de materiais, correspondem a uma das atividades básicas do químico. Muitos

desses processos são empregados diariamente por você.

Pense

Enumere exemplos de processos de separação de materiais utilizados no dia a dia.

54


Entre os processos utilizados diariamente para separar materiais, podemos citar: coar o

café, catar o feijão, centrifugar a roupa na máquina de lavar, aspirar a poeira do chão, peneirar

areia, fazer coleta seletiva de lixo etc. Todos esses métodos envolvem técnicas simples e

podem ser explicados por meio das propriedades dos materiais. Por exemplo, a coleta seletiva

exige a separação correta de materiais, que muitas vezes confundem as pessoas. Por exemplo,

o “papel de bala” atualmente é feito de plástico e deve ser separado como plástico. Mais

do que a aparência, temos de observar atentamente as demais propriedades dos materiais.

Nas indústrias e nos laboratórios

de Química, são

empregados diversos processos

de separação e de

extração para purificação

dos materiais.

CAPÍTULO

1

2

3

Tuca Vieira/Folha Imagem

Helia Scheppa/JC Imagem

4

5

6

7

8

A seguir, vamos conhecer os principais processos usados pelos químicos em rios, muitos deles empregados por você em

laboratócasa.

Filtração

Pense

Qual é o método convencional para separar partículas e pequenos

organismos da água que bebemos em nossa casa?

Hely Demutti

Toda vez que você pega um copo

de água do filtro de sua cozinha,

você está diante de uma operação

largamente utilizada nos laboratórios

de Química para separar um líquido de

um sólido insolúvel.

No processo de filtração, o sólido

fica retido no filtro, enquanto o líquido

passa. Existem vários tipos de filtros com

espessuras diferentes, que são usados

de acordo com as propriedades dos

materiais que se quer separar. A filtração

também pode ser utilizada para separar

determinado sólido de um gás. É o que

faz o aspirador de pó e o filtro de ar

dos automóveis. Os filtros são muito

utilizados tanto em laboratórios como

em indústrias.

Hely Demutti

A filtração em talhas ou

filtros de barro é feita

por velas constituídas de

material poroso que retém

impurezas presentes

na água.

A técnica de filtração é também muito empregada

em laboratórios.

55


MATERIAIS E PROCESSOS DE SEPARAÇÃO

Química na escola

Separando materiais sólidos de líquidos

Esse experimento é bem simples e faz parte do dia a dia. Na falta dos materiais listados, você poderá usar a criatividade

para substituir alguns deles (por exemplo, preparando um funil utilizando garrafa PET de refrigerante).

Materiais

• anel metálico

• papel-filtro

• 2 béqueres

• funil de vidro

• água

• bastão de vidro

• areia

Procedimento

Parte A – Aprendendo a dobrar o papel-filtro

1. Dobre o papel-filtro ao meio formando um semicírculo.

Consulte as normas de segurança no

laboratório, na última página deste livro.

2. Faça uma segunda dobra não exatamente ao meio, mas de tal modo que as duas extremidades fiquem afastadas mais

ou menos meio centímetro.

3. Coloque o papel-filtro no funil e molhe-o com água. Coloque o conjunto sobre o anel metálico preso à haste metálica.

Parte B – Aprendendo a filtrar

1. Coloque no béquer cerca de uma colher de areia e de 100 mL de água (aproximadamente meio copo).

2. Filtre a suspensão preparada, vertendo-a lentamente no funil e coletando o líquido no outro béquer.

3. Cuidadosamente, com o auxílio do bastão de vidro, retire a areia do papel-filtro, colocando-a em outro béquer.

Destino dos resíduos

1. O resíduo sólido dessa atividade deve ser devolvido à origem ou descartado no lixo seco. O material

filtrado pode ser descartado no sistema de esgoto.

2. Como a água não será utilizada para consumo, o papel-filtro pode ser lavado, secado e

reaproveitado em outras práticas.

Análise de dados

1. As propriedades físicas específicas são características das substâncias, sendo

as mais utilizadas a densidade, a solubilidade, a temperatura de fusão e ebulição.

Com base no que você observou, de qual propriedade específica depende

o processo de filtração?

2. Qual é a propriedade, ou seja, a característica que um material deve ter para ser usado

como filtro?

Hely Demutti

A filtração é uma prática muito comum

em laboratórios de Química. Dependendo

do que se quer filtrar, usam-se filtros com

porosidades diferentes.

56


Decantação

Pense

Como você pode separar uma mistura de areia e água? O que você faria para separar o óleo

e a água contidos em um recipiente?

CAPÍTULO

1

2

Além da filtração, pode-se separar a areia da água por decantação. É um processo físico

natural que permite separar um material sólido ou líquido de outros materiais que têm

densidades diferentes e não são miscíveis (não se misturam). A decantação diferencia-se

da filtração por não utilizar nenhum tipo de filtro e por ser feita a partir da separação natural

das fases. A filtração não poderia ser utilizada para separar dois líquidos como água

e óleo porque os dois passariam pelo filtro.

No laboratório, para separar dois líquidos imiscíveis, como água e óleo, utiliza-se um

funil de decantação como o mostrado na foto. Se possível, faça essa separação no laboratório

da escola ou na sala de aula, em mesa apropriada. Se necessário, o funil de separação

pode ser substituído, de forma rudimentar, por uma garrafa descartável de refrigerante,

cortando-se o fundo e utilizando a tampa para abrir e fechar, a fim de que apenas

o líquido de baixo escoe.

Nas indústrias, são utilizados tanques de decantação,

onde os materiais mais densos são depositados.

Esses tanques são encontrados também no

sistema de tratamento de água e neles ficam depositados

areia e outros materiais sólidos.

O funil de decantação

possibilita a separação de

líquidos imiscíveis com

densidades diferentes pelo

controle da torneira.

Hely Demutti Hely Demutti

3

4

5

6

7

8

Nos tanques de decantação dos sistemas de tratamento

de água são depositados os materiais sólidos. No caso dos

plásticos, eles serão separados por grades metálicas. Alguns

materiais dificultam o funcionamento do sistema, por isso, não

jogue, no vaso sanitário, sólidos, como areia, plásticos, fraldas

descartáveis etc., pois esses materiais poderão entupir o esgoto

ou vão onerar seu tratamento no processo de decantação.

Centrifugação

A centrifugação nada mais é do que a decantação forçada, quando

esta é muito lenta ou não ocorre naturalmente. O material é submetido a

um movimento circular, medido em rotações por minuto (RPM), que, pela

força centrífuga, leva o material mais denso a se depositar no fundo do tubo.

Hely Demutti

Pense

O vinho é uma solução ou uma substância? Por quê? É possível extrair o

álcool do vinho por decantação? Que propriedade específica pode ser usada

para separar o álcool do vinho? Justifique.

A centrífuga é muito utilizada em análises clínicas de sangue. Nela são colocados tubos

de ensaio com sangue que, ao serem rotacionados em alta velocidade, causa decantação

de material sólido no fundo dos tubos, os quais são separados para análise.

57


Destilação

MATERIAIS E PROCESSOS DE SEPARAÇÃO

O processo usado para separar o álcool do vinho é a destilação. Ela se baseia na di-

ferença de temperatura de ebulição dos componentes dos materiais. Durante o aquecimento,

as substâncias que atingem a temperatura de ebulição evaporam-se. Depois, por

refrigeração, voltam ao estado líquido e são recolhidas.

A destilação é um processo largamente utilizado na sociedade em que vivemos. A partir

da destilação de caldo de cana fermentado se obtém cachaça. Nesse caso, a destilação

ocorre por meio de alambiques.

Alambiques são destiladores feitos de cobre, vidro ou aço inox. Os alambiques, como

o ilustrado abaixo, são constituídos de uma base (1), chamada caldeira ou panela, na

qual se coloca o material a ser destilado, conectada ao capitel ou capacete, que tem a

função de resfriar os gases liberados. O capacete (2) é ligado a um tubo no formato de

pescoço de cisne (3), que transporta os vapores até a serpentina. A serpentina (4) é um

tubo no formato de espiral, disposto em um recipiente, no qual circula água fria. Nesse

local, os vapores serão condensados por resfriamento e apresentam grande quantidade

de álcool etílico. O líquido, então, é recolhido em um recipiente adequado (5).

Para entender como se dá esse processo, acompanhe atentamente a demonstração

do experimento a seguir.

3

Osvaldo Sequetin

2

4

No alambique ocorre a

destilação do caldo de cana

fermentado, chamado mosto,

produzindo a cachaça ou

aguardente.

1

5

Química na escola

Separando álcool do vinho

Experiência demonstrativa

Esse experimento deve ser feito com o auxílio do professor no laboratório da

escola ou em uma sala apropriada. Caso a escola não disponha dos equipamentos

necessários, procure visitar algum laboratório que tenha um sistema de destilação.

Você também pode montar um sistema de destilação artesanal.

Consulte as normas de segurança no

laboratório, na última página deste livro.

Hely Demutti

58


Osvaldo Sequetin

Termômetro

Destilação simples

CAPÍTULO

1

Saída de água

2

Suporte

metálico

Material

a ser

destilado

Bico de

Bunsen

Tripé

Balão de

destilação

Tela de amianto

Suporte

metálico

Condensador

Entrada de água

Erlenmeyer

Líquido

destilado

O balão de destilação pode

ser substituído por uma jarra

de cafeteira elétrica, que resista

ao aquecimento, e o condensador,

por uma mangueira

enrolada no interior de uma

garrafa descartável de refrigerante

do tipo PET. Use a criatividade

para substituir alguns

desses materiais, mas tenha

sempre muito cuidado.

3

4

5

6

7

8

Materiais

• bico de Bunsen

• béquer

• suporte metálico

• anel metálico

• tela de amianto

• condensador

• balão de destilação

• termômetro

• mangueiras de borracha

• erlenmeyer

• garras metálicas

• vinho tinto

Procedimento

1. Monte a aparelhagem para a destilação (cuidado para não submeter o vidro a pressões excessivas).

2. Coloque o vinho no balão de destilação.

3. Abra com cuidado a entrada de água para o condensador e depois inicie o aquecimento do balão.

4. Colete o destilado em um béquer e observe.

5. Anote a temperatura durante a destilação.

Destino dos resíduos

O resíduo dessa atividade pode ser descartado no sistema de esgoto, em água corrente.

Análise de dados

1. De acordo com o que você observou durante a ebulição do vinho, a temperatura permaneceu constante? Justifique com

base em seus conhecimentos.

2. Qual é a temperatura de ebulição do vinho nessa destilação?

3. Explique como o álcool foi separado do vinho.

4. A temperatura de ebulição do álcool será sempre a mesma? Justifique.

5. Qual é a finalidade da passagem da água no condensador?

6. Qual é a propriedade física utilizada para separar substâncias por meio da destilação?

59


MATERIAIS E PROCESSOS DE SEPARAÇÃO

Hely Demutti

Na destilação fracionada

são separadas substâncias

que apresentam diferentes

temperaturas de

ebulição. Observe que, no

caso, o tubo acima do balão

de destilação é mais

comprido do que o tubo da

destilação simples. Assim,

os vapores das substâncias

com menor temperatura

de ebulição condensam

antes de entrar no

condensador, e somente

depois que as substâncias

mais voláteis forem condensadas

é que as outras

vão se condensar.

Rubens Chaves/Pulsar Imagens

Destilação fracionada

A destilação fracionada é um processo de separação que se baseia na diferença

da temperatura de ebulição dos componentes da mistura. Os materiais são colocados

em recipientes e aquecidos. As substâncias que possuem temperaturas de ebulição

mais baixas entram em ebulição e são expulsas do líquido. À medida

que a temperatura aumenta, outras substâncias atingem temperaturas de

ebulição e mudam de estado físico, sendo expulsas do líquido.

Os vapores que são expulsos do líquido passam por uma alta coluna de

fracionamento. A temperatura da coluna diminui gradativamente da base

ao topo. Dessa forma, os líquidos mais voláteis se liquefazem primeiro e são

retirados da coluna por saídas laterais. As substâncias mais voláteis sobem

mais e são retiradas da coluna na sequência. Nesse sistema cada substância,

ou grupo de substâncias com valores de temperatura de ebulição próximos,

sai a determinada altura da coluna, permitindo a separação de misturas

formadas por grandes variedades de substâncias.

Uma das aplicações mais comuns da destilação fracionada é no refino

do petróleo. Nesse caso, a destilação industrial é realizada em uma coluna

cilíndrica, chamada torre de destilação, que apresenta escoadouros, onde a

cada espaço são retirados frações ou produtos com diferentes temperaturas

de ebulição. No caso do petróleo, as frações mais comuns são: gás natural, gás

liquefeito de petróleo (GLP), éter de petróleo, benzina, gasolina, querosene,

óleo diesel, óleo lubrificante, vaselina, parafina, asfalto e coque.

Cromatografia

As frações do petróleo

são separadas por

meio de torres de refinação,

nas quais cada

fração, que contém

uma mistura de substâncias,

é condensada

em temperatura diferente

e recolhida em

tubulações diferentes.

O princípio é o mesmo

da destilação fracionada

realizada com pequenos

destiladores.

A cromatografia é um processo de separação muito utilizado pelos químicos. Ela é

realizada utilizando um material capaz de reter em sua superfície as substâncias que estão

sendo separadas. O procedimento é feito pela utilização de duas fases: fase estacionária

e outra móvel. A fase móvel consiste de um líquido ou gás que passa pela fase estacionária,

arrastando o material a ser separado. Como as substâncias constituintes do material

têm propriedades diferentes, algumas são arrastadas mais rapidamente do que outras.

Por causa dessa diferença de tempo de arraste, as várias substâncias da mistura migram

60


de forma diversa por causa da interação com a fase fixa, como

veremos no experimento a seguir.

A cromatografia é muito utilizada em laboratórios de análise

de substâncias orgânicas na identificação, por exemplo,

de substâncias encontradas nos vegetais.

Os cromatógrafos, , como o da foto, são largamente usados na medicina, no

processo de separação e posterior identificação de diversas substâncias. Esse

equipamento é bastante sofisticado, mas se baseia no mesmo princípio do no experimento a

ilustraseguir.

Química na escola

Separando componentes da tinta de caneta

Esse experimento pode ser feito em grupo no laboratório, na sala de aula ou em casa.

Materiais

• papel-filtro

• caneta preta ou caneta hidrocor (azul, roxa ou verde)

• vidro de relógio (ou pires)

Procedimento

• álcool

• béquer ou copo

1. Corte, no formato de retângulo de 1 cm por 6 cm, um pedaço do papel-filtro (pode ser filtro para café).

2. Desenhe, com a caneta preta, uma pequena bolinha a uma altura de 2 cm da borda do papel-filtro.

3. Ponha álcool em um copo até a altura de 0,5 cm.

4. Coloque o papel dentro do copo, de forma que a bolinha pintada fique próxima ao álcool, sem tocá-lo. Tampe o copo

com um vidro de relógio (ou pires).

5. Espere por dez minutos e retire o papel-filtro de dentro do copo.

6. Observe.

Destino dos resíduos

O resíduo líquido dessa atividade pode ser descartado no sistema de esgoto, em água corrente, e o resíduo sólido

pode ser descartado no lixo seco.

Análise de dados

7. A tinta de caneta preta é uma substância ou uma mistura? Justifique.

8. Quantos componentes você pode perceber na tinta de caneta utilizada?

9. Qual dos componentes é mais solúvel em álcool? Justifique.

10. De que propriedades específicas das substâncias depende o processo de cromatografia?

A tinta é um material constituído por

várias substâncias que podem ser separadas

por cromatografia.

Consulte as normas de segurança no

laboratório, na última página deste livro.

Hely Demutti

Hely Demutti

CAPÍTULO

1

2

3

4

5

6

7

8

61


Extração por solventes

A preparação do cafezinho é um processo no qual se utiliza mais de um método

de separação.

Pense

MATERIAIS E PROCESSOS DE SEPARAÇÃO

Hely Demutti

O sabor e o aroma terísticos do café vêm das

substâncias que se dissolvem

na água quente.

Quando separamos essas

substâncias do pó de café

e evaporamos a água, por

processo industrial, temos

o café solúvel.

carac-

O cafezinho que tomamos é um material homogêneo ou heterogêneo?

Como as substâncias são extraídas do pó de café?

Que propriedade das substâncias permite essa extração?

O que acontecerá se tentarmos preparar um cafezinho com água fria?

Na preparação do café, além do processo de filtração, utilizamos um processo denominado

extração por solvente. Tal processo consiste em extrair uma ou mais subs-

tâncias de um material utilizando-se uma de suas propriedades químicas: a solubilidade.

Na preparação do café, quando a água quente passa pelo pó extrai substâncias solúveis,

restando as não solúveis, como a borra de café. Portanto, o café é uma solução

cujo solvente é a água e os solutos são substâncias presentes no pó de café, que são

solúveis em água quente.

A extração por solvente também é muito utilizada para extrair essências de plantas

para o preparo de perfumes.

Recristalização

Ricardo Azoury/Olhar Imagem

Ricardo Azoury/Pulsar Imagens

Nas salinas, a água do

mar é colocada em tanques

para que a água evapore e

os sais recristalizem.

A recristalização, ou extração por cristalização, baseia-se na diferença de solubilidade

de substâncias presentes em materiais, utilizando-se da variação dessa propriedade com

a temperatura. Para isso, o material é dissolvido em solvente adequado a uma temperatura

elevada. Em seguida, a solução é resfriada lentamente, levando as substâncias menos

solúveis a precipitar-se formando cristais.

Um exemplo de aplicação da extração por cristalização é a produção do sal marinho.

Nas salinas, a água do mar é bombeada para tanques de evaporação a céu aberto.

O vento e o sol forte aceleram a evaporação da água, deixando uma mistura de sais, antes

dissolvidos na água, que é raspada e conduzida às refinarias.

62


O trabalho do químico no processo

de separação de substâncias

Com as informações apresentadas e os experimentos realizados,

você conheceu um pouco dos métodos de separação utilizados pelos

químicos. Primeiro, eles buscam identificar as substâncias presentes por

meio das propriedades e, então, selecionam métodos mais adequados

para separá-las. Com frequência, é necessário o uso de uma série de

processos de separação até isolar as diferentes substâncias. O passo

seguinte é a identificação de cada substância isolada. As atividades a

seguir ilustram esse trabalho do químico.

Conforme o material a ser separado, o químico utiliza

diversos equipamentos e técnicas de separação.

Lanxess AG

CAPÍTULO

1

2

3

4

5

6

7

Atividades

SIMULANDO O TRABALHO DO QUÍMICO NO LABORATÓRIO

Imagine agora que você é um químico e recebeu uma amostra de material heterogêneo para determinar a composição.

Esse material apresenta duas fases líquidas. Para que possa determinar a composição, você necessita inicialmente separar

os componentes do material.

1. Pense como você poderia separar os componentes do material

e faça um esquema (diagrama), indicando os processos de

separação que você poderia usar.

Depois de separadas as fases, você determinou as temperaturas

de fusão e de ebulição de cada uma delas e obteve

os dados ao lado.

TEMPERATURA DE FUSÃO E DE EBULIÇÃO

DE FASES DIFERENTES

Fase Temperatura de fusão Temperatura de ebulição

1 –15 °C a –19 °C 85 a 91 °C

2 –63,2 °C 61,2 °C

2. Com base nos dados fornecidos, diga se cada fase corresponde a uma substância ou a um material. Justifique.

Você determinou que a densidade do material da fase 2 é igual a 1,48 g/cm 3 .

Consultando as tabelas, descobriu que se tratava da substância clorofórmio. Por ter apresentado temperaturas de

fusão e de ebulição variáveis, concluiu, ainda, que a fase 1 se tratava de um material.

3. Faça um esquema (diagrama) de separação e proponha um método de separação que poderia ser utilizado para separar

os componentes da fase 1.

Depois de realizada a separação, foram obtidos dois materiais com as propriedades abaixo.

8

Fase

PROPRIEDADES FÍSICAS DOS MATERIAIS

Temperatura

de fusão

Temperatura

de ebulição

Densidade

1 0 °C 100 °C 1 g/cm 3

2 –117 °C 78,3 °C 0,79 g/cm 3

4. Ao analisar os dados encontrados para os materiais citados acima, você poderia defini-los como substância ou material?

Justifique a resposta. Consultando tabelas das propriedades físicas das substâncias, em livros de Química,

você verificou que o material 2 se tratava da substância álcool etílico.

5. Ao analisar as propriedades físicas fornecidas pela tabela anterior, qual substância representa o material 1?

6. De que era constituído o material inicial que você analisou?

7. Os processos desenvolvidos foram químicos ou físicos? Justifique.

8. Qual é a finalidade de se conhecer as propriedades físicas dos materiais obtidos?

63


MATERIAIS E PROCESSOS DE SEPARAÇÃO

Exercícios

1. Diferencie separação de materiais de síntese química.

Cite exemplos.

2. Copie no caderno o quadro apresentado a seguir e

complete-o com os principais métodos de separação

que você estudou.

Método de

separação

MÉTODOS DE SEPARAÇÃO DE SUBSTÂNCIAS

Propriedade utilizada

para separar as

substâncias

Exemplos de

aplicação do método

Decantação Densidade Separar água da areia

3. Seria possível utilizar a decantação para separar substâncias

de materiais homogêneos? Justifique.

4. Identifique os métodos de separação de substâncias

utilizados no tratamento de lixo.

5. Qual é a importância da utilização de métodos de separação

de substâncias para os químicos?

6. Tem-se um material que contém água, alumínio em pó e

sulfato de cobre (sólido azul solúvel em água). Responda:

a) Quantas fases tem o material?

b) Como você faria para separar essas substâncias,

recolhendo-as, sem perdê-las?

7. Com relação aos materiais e aos processos de separação,

julgue os itens, marcando C para os corretos e E

para os errados.

1) Na filtração, as partículas sólidas, por terem tamanho

maior que os poros do filtro, ficam retidas

nesse material.

2) O sulfato de cobre (sólido azul solúvel na água)

pode ser separado do enxofre (sólido amarelo insolúvel

na água) por meio da dissolução fracionada

seguida de decantação.

3) Um sistema, formado por sólidos, pode ser homogêneo

e heterogêneo, dependendo da natureza dos sólidos.

4) A separação de serragem e areia pela água é exemplo

de decantação, pois a serragem flutua e a areia

precipita-se.

8. A Estação de Tratamento de Esgoto de Brasília, uma

das melhores do mundo, consegue reduzir a poluição

do lago Paranoá, onde é lançada a maior parte do

esgoto da cidade. O sistema de tratamento utilizado

nessa estação é ilustrado pelo esquema a seguir.

No esquema apresentado a seguir, observamos que a

água dos esgotos passa pelas seguintes etapas:

Esgoto

Água

tratada

1) Tratamento primário – remove grandes objetos e

materiais insolúveis nos esgotos.

2) Tratamento secundário – processo biológico que

trata da matéria orgânica em solução para remoção

de fósforo, nitrogênio e matéria orgânica.

3) Tratamento terciário – aplicação de produtos químicos

para retirar a sujeira que as bactérias não

conseguiram consumir. A água do esgoto recebe

uma dosagem de sulfato de alumínio, Al 2

(SO 4

) 3

, e

outros coagulantes para flotar o material.

Unidade 1

Aterro sanitário

ETAPAS DE TRATAMENTO DE ESGOTO

Iodo químico

Tratamento primário

Etapa

preliminar

Unidade 2

(Desarenador)

FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO.

Decantador

primário

areia

terra

pedregulho resíduos sólidos bactérias

Iodo

primário

Decantador

secundário

Tratamento terciário

Produtos

químicos

(coagulantes)

Biodigestor

Câmara

de flotação

Desidratação mecânica

Tratamento secundário

Reator

biológico

Iodo ativado

Adubo

Marque C para os corretos e E para os errados.

1) O tratamento apresentado consiste somente em

diminuir a quantidade de materiais que possam

provocar problemas ambientais, como microrganismos

patogênicos.

2) No processo primário ocorrem transformações físicas

e químicas que visam a preparar o material

para as próximas etapas.

3) No tratamento secundário ocorre a ação das bactérias

que farão a decomposição do material orgânico.

4) Ao receber uma dosagem de sulfato de alumínio e

outros coagulantes, o material orgânico remanescente

agrega-se aos flocos na câmara de flotação.

5) No tratamento do esgoto são desenvolvidos os seguintes

métodos de separação dos materiais: decantação

e flotação.

9. (UnB-DF) Julgue os itens a seguir, marcando C para os

corretos e E para os errados.

1) A evaporação permite a separação de dois líquidos

bastante voláteis.

AMj Studio

64


2) É possível a separação de um material homogêneo

líquido-líquido por destilação fracionada.

3) A separação de componentes do petróleo é feita

com base na diferença entre as respectivas raturas de ebulição.

tempe-

4) O princípio da destilação fracionada fundamenta-se na

diferença de solubilidade dos sólidos de um material.

10. (UFG-GO) A maioria das substâncias é encontrada na natureza

sob a forma de misturas, tais como: rochas, solo, gases

da atmosfera, água do mar, minerais, alimentos, água

dos rios etc. A separação de uma substância pode ocorrer,

dependendo das características do material, de diferentes

maneiras. Assim sendo, assinale as afirmativas corretas:

a) A separação da água dos rios, lagos e mares, na

formação da chuva, ocorre por destilação natural.

b) A separação do resíduo (pó de café) da solução de

café é feita por filtração.

c) A separação do sal de cozinha da água do mar é

feita por evaporação.

d) A separação da coalhada do leite é feita por

decantação.

e) A retirada de uma mancha de gordura de uma roupa,

usando sabão, é feita por filtração.

f) A separação dos gases de bebidas gaseificadas

ocorre por evaporação.

11. (Cesgranrio-RJ) Foram acondicionados, acidentalmente,

em um único recipiente, areia, sal de cozinha, água e óleo

de soja. Para separar adequadamente cada componente

desse material, devem ser feitas as seguintes operações:

a) destilação simples seguida de decantação e

centrifugação.

b) destilação simples seguida de centrifugação e

sifonação.

c) filtração seguida de destilação simples e catação.

d) filtração seguida de decantação e destilação

simples.

e) decantação seguida de catação e filtração.

12. (UFRGS-RS) Qual dos métodos de separação seguintes

se baseia na diferença de densidade?

a) Decantação. d) Cristalização.

b) Destilação fracionada. e) Sublimação.

c) Peneiração.

13. (UFPE) Associe as atividades do cotidiano abaixo com

as técnicas de laboratório apresentadas a seguir:

a) Preparar café com pó solúvel.

b) Preparar chá de saquinho.

c) Coar um suco de laranja.

1. Filtração. 3. Extração.

2. Solubilização. 4. Destilação.

A sequência correta é:

a) 2, 3 e 1. c) 3, 4 e 1. e) 2, 2 e 4.

b) 4, 2 e 3. d) 1, 3 e 2.

14. (UFRGS-RS) Um sistema heterogêneo bifásico é formado

por três líquidos diferentes A, B e C. Sabe-se que:

A e B são miscíveis entre si;

C é imiscível com A e com B;

A é mais volátil que B.

Com base nessas informações, os métodos mais adequados

para separar os três líquidos são:

a) centrifugação e decantação.

b) decantação e fusão fracionada.

c) filtração e centrifugação.

d) filtração e destilação fracionada.

e) decantação e destilação fracionada.

15. (UFV-MG) O equipamento esquematizado

a seguir pode ser utilizado

para separar os tes de:

componena)

um sistema homogêneo

líquido/líquido.

b) qualquer sistema

heterogêneo.

c) uma mistura de álcool e água.

d) uma mistura de limalha de ferro e areia.

e) um sistema heterogêneo sólido/líquido.

16. (UFBA) Com base no diagrama abaixo, é correto afirmar:

Aquecimento

CO 2

(g)

Sólido A

Sistema trifásico

Processo mecânico

de separação X

CaO(s)

Processo de separação Y

(com base na diferença de densidade)

Sistema C

(monofásico)

PF = 16,3 °C

a) O processo X é a filtração.

b) O sólido A é o carbonato

de cálcio, CaCO 3

.

c) O processo Y é a decantação.

Sistema B

(mistura líquida heterogênea)

Água

d) O sistema C é um material homogêneo.

e) O sistema D tem uma substância.

f) O processo Z é uma destilação simples.

g) A água destilada é um material.

Sistema D

(monofásico)

Processo de

separação Z

CaCO 3

(s)

J. Yuji

CAPÍTULO

1

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5

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7

8

65


MATERIAIS E PROCESSOS DE SEPARAÇÃO

17. (Unisinos-RS) Considere os sistemas materiais abaixo

indicados:

Sistemas

Componentes

I

água e óleo

II

areia e álcool

III

água e sal de cozinha

IV

água e álcool

V

gás carbônico e oxigênio

Assinale a alternativa que apresenta apenas sistemas

homogêneos:

a) somente I e III.

b) somente I e II.

c) somente III e V.

d) somente I, III e IV.

e) somente III, IV e V.

18. (UFBA) Com relação a processos de separação de materiais,

pode-se afirmar:

a) na obtenção do cloreto de sódio, a partir da água

do mar, utiliza-se a cristalização fracionada.

b) na separação dos constituintes de um material

gasoso usam-se liquefação e destilação fracionada.

c) para acelerar a decantação, utiliza-se a centrifugação.

d) na separação dos constituintes de um material formado

por água, areia e óleo, usam-se a filtração e

a destilação fracionada.

e) os materiais homogêneos são desdobrados em

seus componentes por meio de processos mecânicos

de separação.

19. (Uneb-BA) Considere os seguintes sistemas:

I – ar + poeira

II – mercúrio metálico + água

III – água + nitrato de potássio

Os componentes desses sistemas podem ser separados por:

I II III

a) filtração destilação decantação

b) destilação filtração decantação

c) filtração decantação filtração

d) decantação destilação filtração

e) filtração decantação destilação

20. (Unimep-SP) Temos um material heterogêneo constituído

de açúcar, iodo e areia. As maneiras mais adequadas

para separar esses componentes são:

a) ímã, adição de água, destilação simples e filtração.

b) aquecimento, adição de água, destilação e centrifugação.

c) adição de água, ímã, aquecimento e peneiração.

d) centrifugação, esfriamento, destilação e filtração.

e) aquecimento, adição de água, filtração e destilação

simples.

21. (Uema) Constitui um sistema heterogêneo o material formado

de:

a) água e acetona.

b) gases N 2

e CO 2

.

c) querosene e óleo diesel.

d) cubos de gelo e solução aquosa de açúcar (glicose).

e) água e xarope de groselha.

22. (Unicamp-SP) Têm-se os seguintes materiais:

I – areia e água

II – álcool (etanol) e água

III – sal de cozinha (NaCl) e água, nesse caso um material

homogêneo

Cada um desses materiais foi submetido a uma filtração

em funil com papel e, em seguida, o líquido resultante (filtrado)

foi aquecido até sua total evaporação. Pergunta-se:

a) Que material deixou um resíduo sólido no papel após

a filtração? O que era esse resíduo?

b) Em qual caso apareceu um resíduo sólido após a evaporação

do líquido? O que era esse resíduo?

23. (UFV-MG) Consideram-se os materiais A, B e C:

A – óleo/água (proporção 1: 1);

B – NaCl/água (proporção 1:100);

C – etanol/água (proporção 1:1).

Pede-se:

a) a indicação de um método físico para separar os

componentes de cada material.

b) a classificação dos materiais A, B e C em homogêneo

ou heterogêneo.

c) o conceito de material homogêneo e heterogêneo.

24. (F. Visconde de Cairu-BA) Sobre processos de separação

de materiais, indique a alternativa correta.

a) Coar café, um processo de separação de materiais,

é um fenômeno físico.

b) Fase de um sistema são os componentes que formam

esse sistema.

c) Um dos processos frequentemente usados para separar

água do mar do sal é a filtração.

d) Quando as substâncias passam do estado sólido para

o líquido, há evidência de que ocorreu reação química.

e) A destilação fracionada é um processo usado frequentemente

para se separar dois sólidos.

25. (UFRS) Qual dos métodos de separação seguintes se

baseia na diferença de densidade?

a) decantação.

b) destilação fracionada.

c) peneiração.

d) cristalização.

e) sublimação.

66


26. (Osec-SP) Um dos estados brasileiros produtores de

cloreto de sódio é o Rio Grande do Norte. Nas salinas,

o processo físico que separa a água do mar do sal é:

a) filtração. d) evaporação.

b) sublimação. e) ebulição.

c) destilação.

27. (PucCamp-SP) A obtenção do álcool etílico hidratado,

a partir da cana-de-açúcar, pode ser representada pelo

esquema seguinte:

Cana-de-

-açúcar

I

Vinhoto

Garapa

Mosto

IV

II

Álcool

hidratado

Melaço

Em I e IV, que envolvem processos de fracionamento,

são realizadas, respectivamente:

III

a) filtração e destilação.

b) destilação e decantação.

c) filtração e decantação.

d) destilação e filtração.

e) decantação e decantação.

28. (PUC-MG) Para separação dos materiais água/álcool

e enxofre/água, os processos mais adequados são,

respectivamente:

a) decantação e destilação.

b) filtração e decantação.

c) destilação e filtração.

d) liquefação e sedimentação.

e) decantação e filtração.

29. (UEL-PR) De um material heterogêneo de dois líquidos

imiscíveis e de densidades diferentes podemos obter

os líquidos por:

I – sublimação II – decantação III – filtração

Das afirmações, apenas:

a) I é correta. d) I e II são corretas.

b) II é correta. e) II e III são corretas.

c) III é correta.

CAPÍTULO

1

2

3

4

5

6

7

8

Materiais e substâncias

b Determinado material pode ser definido como uma

porção da matéria que tem mais de uma substância.

b Substância é uma porção de matéria que contém apenas

um tipo de componente.

b Material homogêneo é o tipo de material cujo aspecto

é uniforme de ponto a ponto.

b Material heterogêneo é o tipo de material cujo aspecto

é multiforme de ponto a ponto.

b Solução é um tipo de material homogêneo formado

Processos de separação de materiais

pela combinação de duas ou mais substâncias até

determinadas proporções (exemplo: água e cloreto

de sódio).

b Agregado é um tipo de material heterogêneo cuja

multiformidade é constatada por meio de instrumentos

de baixa resolução.

b Coloide é um tipo de material heterogêneo cuja

multiformidade é constatada apenas por meio de

instrumentos de alta resolução.

b Os materiais podem ser separados por diferentes métodos.

Ao se escolher o mais adequado, deve-se considerar

o estado físico, o número de fases, além das propriedades

das substâncias que compõem o material.

b A filtração é empregada na separação de um material

sólido-líquido ou sólido-gasoso utilizando um filtro.

b A decantação é empregada na separação de materiais

heterogêneos sólido-líquido ou líquido-líquido

(imiscíveis) e baseia-se na diferença de densidade dos

componentes.

b A centrifugação é um processo de separação que

utiliza a força centrífuga para acelerar a decantação.

b A destilação é um processo físico de separação de materiais

homogêneos com base na diferença de temperatura

de ebulição dos componentes.

b A cromatografia é uma técnica de separação com

base na diferença de interação das substâncias que

formam um material com uma fase fixa.

b Na extração por solvente, o material é colocado em

contato com um solvente que dissolve parcialmente

algumas das substâncias constituintes.

b A recristalização baseia-se na dissolução de substâncias

presentes no material, em solvente e temperatura

adequados, e a seguir precipitação por resfriamento.

67


Capítulo 3

CONSTITUINTES DAS SUBSTÂNCIAS,

QUÍMICA E CIÊNCIA

Tema em foco

Como é constituída a matéria?

Como consumir de maneira sustentável?

LIXO: TRATAMENTO E DISPOSIÇÃO FINAL

No Atelier da Alegria

(SP), muitos materiais

deixam de ser lixo. Pense

nessa opção e em outras

para diminuir a quantidade

de lixo que geramos

diariamente.

O que fazer com os resíduos sólidos que não podem ser reaproveitados nem reciclados?

Diversas tecnologias foram desenvolvidas para dar o tratamento adequado a esse material.

No entanto, o problema maior reside no fato de que junto a esses resíduos está uma

quantidade enorme de materiais que não deveria ter sido descartada, pois poderia ter sido

reaproveitada ou reciclada. Dados revelam que 95% da massa total dos resíduos urbanos

têm um potencial significativo de reaproveitamento, o que significa que apenas 5% do lixo

urbano são, de fato, lixo.

Apesar de o Brasil não apresentar na média de consumo valores tão altos como

os de outros países, apresenta uma grande produção de lixo que, dependendo

da região, pode ultrapassar a mais de 1 kg de lixo por habitante. Muitas cidades

brasileiras já têm sistemas bem avançados de tratamento do lixo; no entanto,

a realidade da maioria de nossas cidades ainda se marca pela

falta de uma política de investimento público na disposição

adequada dos resíduos urbanos sólidos, resultando no triste

fim dos chamados lixões.

Fotos: Hely Demutti/Atelier da Alegria

68


Arnaldo Carvalho/JC Imagem

Lixões

Esse é o local destinado a centenas de milhares de toneladas de lixo produzidas diariamente e que não receberam

tratamento adequado. Mantidos em grandes áreas a céu aberto, normalmente afastadas dos centros urbanos,

esses lugares são completamente tomados por toda sorte de resíduos vindos dos mais diversos lugares, como dências, indústrias, feiras e hospitais.

Nos lixões, todo tipo de resíduo permanece livre no ambiente. Em consequência, sérios inconvenientes ambientais

são gerados, como a contaminação do solo e dos lençóis subterrâneos de água, além de contribuir

para a proliferação de insetos e ratos transmissores de doenças. Infelizmente, lixões não são os únicos espaços

que recebem resíduos urbanos, o que é preocupante, pois qualquer lugar em que o lixo esteja acumulado inadequadamente

é propício à disseminação das mais diversas e graves doenças. Dengue, febre amarela, disenteria,

febre tifoide, cólera, leptospirose, giardíase, peste bubônica, tétano, hepatite A, malária e esquistossomose

resisão

apenas alguns exemplos.

Nos lixões, dezenas de pessoas disputam restos que possam ser reaproveitados, garantindo o mínimo necessário

à sobrevivência. Adultos, crianças e animais domésticos misturam-se aos dejetos, propiciando um ambiente vorável à vida humana.

desfa-

Na maioria das cidades brasileiras ainda existem

lixões nos quais se encontram milhares de pessoas

trabalhando, incluindo crianças e adolescentes. Esse

tipo de atividade leva a um dos maiores níveis de

degradação humana. As pessoas que ali trabalham

são expostas aos perigos dos deslocamentos de caminhões

e tratores, a doenças infecciosas, poeira, a

objetos cortantes etc. A saúde desses trabalhadores

é agravada pela desnutrição e por doenças frequentes

que adquirem, tais como pneumonia, doenças de

pele, diarreia, dengue e leptospirose. De acordo com

o documento do Fundo de Emergência das Nações

Unidas para a Infância (Unicef), dessas crianças do

lixão em idade escolar, cerca de 30% delas nunca

foram à escola: “O lixo é sua sala de aula, seu parque

de diversões, sua alimentação e sua fonte de renda.

Vivem em condições de pobreza absoluta. Realizam

um trabalho cruel. São crianças no lixo. Uma situação

dramática e comum no Brasil” (Criança, catador,

cidadão: experiência de gestão participativa do

lixo. Unicef, 1999).

O principal motivo de milhares de pessoas optarem

por esse meio de vida é a situação socioeconômica

do Brasil, resultante do baixo nível de escolarização

da população, da não qualificação profissional

e da má distribuição de renda.

Para resolver grande parte dos problemas relacionados

ao lixo, bastaria que se implementassem

procedimentos eficientes que reduzissem a

produção, reaproveitando-o e acondicionando-o

corretamente.

E então: você teria alguma ideia de como fazer

Há justiça social em um país onde existem crianças que trabalham em isso sem pensar em recorrer ao apoio da Ciência, da

vez de brincar ou receber educação escolar?

tecnologia e de toda a sociedade?

CAPÍTULO

1

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8

69


CONSTITUINTES DAS SUBSTÂNCIAS, QUÍMICA E CIÊNCIA

Marcello Casal Jr./ABr

O bicho

Vi ontem um bicho

Na imundície do pátio

Catando comida entre os detritos.

Quando encontrava alguma coisa,

Não examinava nem cheirava:

Engolia com voracidade.

O bicho não era um cão,

Não era um gato,

Não era um rato.

O bicho, meu Deus, era um homem.

Poema de Manuel Bandeira, em Obras poéticas, 1956.

Marcello Casal Jr./ABr

Marcello Casal Jr./ABr

Marcello Casal Jr./ABr

O trabalho em lixões reduz a condição humana à inadmissível situação de vida que não deveria existir em uma sociedade humanamente

justa.

O conjunto de ações que tem por objetivo a minimização da geração de lixo e a diminuição da periculosidade

constitui a fase de tratamento dos resíduos, os quais representam uma forma de torná-los menos agressivos para a

disposição final. Conheça os sistemas mais utilizados no Brasil.

70


Eduardo Knapp/Folha Imagem

Sistemas de tratamento do lixo

Aterro sanitário – É projetado por engenheiros

para reduzir bastante o impacto do lixo sobre

o meio ambiente. O lixo é reduzido ao menor volume

possível e coberto periodicamente com uma

camada de terra. O local é isolado e impermeabilizado

para evitar a contaminação das águas superficiais

e subterrâneas por metais pesados e pelo

chorume, líquido escuro e malcheiroso, resultante

do processo de decomposição anaeróbica (sem a

presença de oxigênio) de material orgânico.

Montanha de lixo vista Aterro controlado – É um sistema intermediário entre o lixão a céu aberto e o aterro sanitário.

Não possui estrutura adequada de impermeabilização que trate o chorume. Embora

no aterro sanitário

de Caieiras (SP), que

não seja a solução ideal para o destino do lixo, os aterros controlados podem, em curto

recebe 4 500 toneladas

prazo e com investimento relativamente baixo, reduzir a agressão ambiental e a degradação

social gerada pelos lixões a céu aberto. Nesses aterros, o lixo é recoberto periodica-

de lixo produzido em São

Paulo (SP). Nesse aterro,

o lixo é compactado e

mente, reduzindo a proliferação de insetos. O local para implantação deve ser escolhido

depois enterrado com uma

de forma muito criteriosa para diminuir o risco da contaminação de mananciais de água.

camada de terra.

Incineração – O lixo é queimado em alta temperatura (acima de 900 °C), o que reduz

o volume. Em algumas usinas, essa queima é conduzida de modo a transformar o calor

liberado em energia elétrica. Nesse processo, há necessidade do tratamento final dos gases altamente poluentes

emitidos pelo incinerador por meio de filtros.

Compostagem – É um dos métodos mais antigos e consiste na decomposição natural de resíduos de origem

orgânica em reservatórios instalados nas usinas de compostagem. Nesse processo, o material orgânico (restos de

alimentos, folhas, cascas de legumes etc.) é transformado por microrganismos em húmus (composto orgânico), que

pode ser usado como adubo. Na natureza, o húmus resulta da decomposição de vegetais, formando um material de

cor escura que recobre a primeira camada do solo.

Tanto na incineração como nas usinas de compostagem, o lixo passa por uma etapa inicial de separação de materiais

que não serão incinerados ou transformados em adubo. Esses processos são conduzidos nas usinas por meio

de sistemas mecânicos de esteiras, garras e eletroímãs (veja o esquema a seguir). Os materiais isolados nessa etapa

inicial são enviados para indústrias de reciclagem.

CAPÍTULO

1

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8

Etapas de processamento de usina de compostagem

Pátio de recepção

(1 a catação)

Fosso

AMj Studio

Triagem manual

(2 a catação)

Rejeitos

(aterros sanitários)

Separador

magnético

Compostos orgânicos

(fertilizantes)

Peneiras vibratórias

Biodigestor

71


CONSTITUINTES DAS SUBSTÂNCIAS, QUÍMICA E CIÊNCIA

Coleta seletiva – A coleta seletiva é uma

atitude sustentável que trata do recolhimento

de materiais recicláveis na origem, ou seja, em

casa, na escola, no escritório, na fábrica, nos

hospitais etc. Os materiais recicláveis são acondicionados

em recipientes adequados, coletados

e enviados para as indústrias de reciclagem.

Em um programa de coleta seletiva, recuperam-se,

em geral, cerca de 90% dos materiais

para reciclagem (papéis, plásticos, vidros

e metais). Os 10% restantes são rejeitos, ou

seja, materiais que não podem ser reaproveitados,

como isopor, trapos, papel carbono,

fraldas descartáveis, couro, louça, cerâmica e

objetos produzidos com muitas peças de diferentes

materiais.

Todos os sistemas de disposição do lixo descritos anteriormente apresentam vantagens

e desvantagens e a implantação depende de uma pesquisa detalhada das condições de

cada cidade, que deve incluir um estudo de impacto ambiental. A tabela a seguir apresenta

algumas vantagens e desvantagens de três desses processos de disposição de lixo.

A coleta seletiva facilita o

processo de separação

final dos materiais a serem

reciclados.

credito

Hely Demutti / Cooperativa de Reciclagem Crescer

VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS PROCESSOS DE DISPOSIÇÃO DO LIXO

Processo Vantagens Desvantagens

Aterro sanitário

Evita o contato humano direto com o lixo.

Diminui o risco de contaminação das

águas subterrâneas quando executado

adequadamente.

Controla a proliferação de ratos e insetos.

Pode aproveitar áreas topograficamente

inutilizadas.

Tem um baixo custo operacional.

Não reaproveita materiais para reciclagem

quando não é precedido de coleta seletiva ou

tratamento prévio.

Contamina o meio ambiente pelo chorume

quando não é conduzido adequadamente.

Inutiliza grandes áreas físicas.

Aumenta, geralmente, o custo com transporte

em razão da necessidade de longa distância

de áreas urbanas.

Incineração

Reduz consideravelmente o volume do lixo.

Produz material estéril, que evita a

contaminação por agentes patogênicos.

Possibilita o aproveitamento de energia.

Diminui a distância de transporte pela

possibilidade de instalação em áreas próximas

aos centros urbanos.

Tem custo operacional muito elevado.

Apresenta problemas operacionais.

Pode contaminar o ar com gases poluentes,

caso não empregue sistemas de filtros

apropriados.

Não reaproveita materiais para reciclagem

quando não é precedido de coleta seletiva ou

tratamento prévio.

Compostagem

Produz adubo para a agricultura.

Reduz o número de agentes patogênicos.

Implica obrigatoriamente a separação inicial

de materiais que podem ser reciclados.

Pode contaminar as plantações com metais

pesados que ficam retidos no adubo.

Demora vários dias para processar o lixo.

Pode emitir gases malcheirosos, caso não seja

bem controlada.

Fonte: JARDIM, N. S. (Coord.) Lixo municipal: manual de gerenciamento integrado. São Paulo: IPT/Cempre, 1995.

72


Debata e entenda

FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO.

1. Quais são os benefícios da reciclagem de materiais do lixo?

2. Com base nas vantagens e desvantagens de cada sistema de tratamento de lixo, indique qual seria o sistema mais

adequado do ponto de vista ambiental para cada um dos seguintes tipos de lixo: domiciliar, público, hospitalar,

industrial e agrícola (veja a classificação do lixo na página 47 do capítulo 2).

3. Debata o argumento de algumas pessoas: “A coleta seletiva é um processo trabalhoso que somente beneficia a

indústria de reciclagem, que não nos paga pelo trabalho que realizamos”.

4. Que propriedade é utilizada para selecionar os materiais ao passar pelos separadores eletromagnéticos nas nas de compostagem?

usi-

5. Que propriedade é utilizada para separar o lixo em peneiras de usinas de compostagem?

6. Classifique os processos de aterro, incineração e compostagem do lixo em transformação química e em cesso físico.

pro-

7. Com base nos gráficos a seguir (IBGE, 2000), debata sobre a problemática do destino do lixo brasileiro e aponte

medidas para amenizar essa questão.

CAPÍTULO

1

2

3

4

5

6

7

8

Porcentagem de

municípios que

destinam o lixo

em aterros e

lixões.

não informados

9%

outros 31%

60%

lixões

aterros

controlados

aterros

sanitários

Destino final do lixo coletivo

no país em massa.

22%

47%

31%

lixões

8. Analise os dados apresentados na tabela abaixo, procurando identificar a situação da coleta de lixo em cada

estado. Em seguida, debata as possíveis razões para as diferenças observadas.

PORCENTAGEM DE DOMICÍLIOS POR ESTADO DA FEDERAÇÃO SEM COLETA DIRETA OU INDIRETAMENTE DO LIXO

Estado

Domicílios sem

coleta (%)

Estado

Domicílios sem

coleta (%)

Estado

Piauí 43,2 Acre 19 Mato Grosso do Sul 9,9

Maranhão 33,9 Pernambuco 18,8 Paraná 9,2

Alagoas 24,9 Pará 18 Goiás 9,1

Rondônia 24,7 Roraima 15,2 Rio Grande do Sul 8,3

Tocantins 24,2 Sergipe 14,1 Santa Catarina 7,7

Bahia 23,8 Rio Grande do Norte 13,7 Amapá 2,7

Ceará 22,5 Amazonas 13,3 Rio de Janeiro 1,3

Mato Grosso 19,5 Espírito Santo 12,6 São Paulo 1,2

Paraíba 19,4 Minas Gerais 11,3 Distrito Federal 1,2

Fonte: IBGE. Pesquisa Nacional por Amostras de Domicílio, 2001-2009.

Domicílios sem

coleta (%)

9. Quais são os problemas que a população da sua cidade enfrenta em relação ao lixo? Debata essa questão com

os colegas de classe.

10. Debata com os colegas por que, mesmo em situações de grande risco para a saúde da população e contaminação

do meio ambiente, os lixões são utilizados para o acondicionamento do lixo. Qual é a responsabilidade dos

governantes e da população em relação a essa situação?

73


CONSTITUINTES DAS SUBSTÂNCIAS, QUÍMICA E CIÊNCIA

Pense

1 DA ALQUIMIA À QUÍMICA

Por que substâncias diferentes possuem propriedades diversas? Do ponto de vista microscópico, como serão as substâncias?

P erguntas como essas sempre intrigaram o ser humano. É da natureza humana buscar

respostas sobre questões relativas à nossa existência e ao mundo que nos cerca.

O que sou? Onde estou? O que é o mundo? O que faço e o que devo fazer neste mundo?

Essas são algumas das questões para as quais, há muito tempo, buscamos respostas

por meio de diversos modos de pensar. O pensamento mágico e mitológico é uma das

formas mais antigas de resposta a essas questões. O mito é uma forma de pensamento

que se impõe pela emotividade ou, como consideram alguns, por explicações atribuídas a

forças superiores. Esse tipo de pensamento manifesto em narrativas mitológicas, como as

encontradas na mitologia grega, esteve presente em sociedades primitivas e se manifestava

como uma crença coletiva que não era questionada e simplesmente acreditada por

atos de fé, sendo transmitida de geração a geração. Essa forma de interpretar o mundo

ainda está presente nas sociedades atuais.

Assim foram, por exemplo, muitas explicações atribuídas à origem e à natureza do fogo,

tido como um fenômeno divino. Um passo importante na evolução de nossa civilização foi,

contudo, quando esse pensamento mágico começou a ser substituído pelo pensamento

racional, como o da Filosofia, que busca respostas para as questões apresentadas anteriormente.

Desse pensamento racional, surgiu o pensamento científico, ao qual a Química está

vinculada. A Química, uma ciência moderna, fornece-nos explicações sobre as substâncias,

suas transformações, suas propriedades e constituição. Vejamos um pouco dessa história.

Derby Museum and Art Gallery – Derby (UK)

WRIGHT Joseph. O alquimista

em busca da pedra

filosofal. 1771. Óleo

sobre tela, 127 cm 101,6

cm. Pintura representando

Henning Brand e a descoberta

do elemento fósforo.

Das artes práticas de

transformação à Alquimia

Os processos químicos, nos quais substâncias se transformam em outras, sempre

fascinaram a humanidade. Na busca de dominá-los, desde os primórdios da humanidade,

uma série de tecnologias químicas foi desenvolvida: o controle da combustão, a obtenção de

metais com base nas transformações químicas de seus minérios, o cozimento de alimentos,

o processo de curtição do couro, a fabricação de vidros e cerâmicas, a obtenção de drogas

e medicamentos etc. O domínio dessas tecnologias possibilitou maiores intervenções no

ambiente e contribuiu para melhorar as condições de vida do ser humano.

O domínio desses conhecimentos práticos de transformações de materiais

por civilizações primitivas se deu muitas vezes por técnicas executadas em

rituais religiosos ou de magia. Assim, se consolidaram as técnicas dos

curandeiros, dos mineiros, dos ferreiros, entre outros.

A esses conhecimentos práticos se somaram conhecimentos

de sábios que permitiram melhor compreensão e maior

domínio de diferentes processos de transformação.

Surgiram então as bases da Alquimia em diversas civilizações,

diferenciando-se pelas concepções de mundo

de cada cultura. Desse modo, desde a Antiguidade até a

Idade Média, tivemos, entre outras, a Alquimia chinesa, a

hindu, a egípcia, a árabe, a europeia.

74


Como se vê, a Alquimia não teve uma única base de conhecimento. Por isso, historiadores

têm até dificuldade de defini-la claramente, considerando-a como doutrina, como

filosofia ou como arte. O fato é que sua origem sempre esteve relacionada ao ofício prático

de transformações de materiais. Com relação a seu nome, alguns consideram que teve

origem na civilização egípcia, advinda da palavra khemeia, arte relacionada com mistérios,

superstições, ocultismo e religião. Outra hipótese é que tenha surgido da palavra grega

chyma, , que significa fundir ou moldar metais. A concepção mais aceita é que o nome veio

do grego chemya, palavra de origem egípcia: kam it ou kem it

= “negro”. A explicação

para essa origem pode ser atribuída ao solo negro do Egito (berço das artes alquímicas),

ou a uma etapa de enegrecimento no processo de transmutação desenvolvido pelos

alquimistas, ou, ainda, por significar a Arte Negra, secreta ou divina.

A Alquimia passou para a História por seus ideais inatingíveis: a busca

de uma fórmula que poderia transformar metais em ouro, a chamada

“transmutação”, e de um elixir da longa vida, que permitiria a imortalidade.

Embora nunca tenham sido alcançados pelos alquimistas, esses objetivos

trouxeram ganhos bastante concretos: permitiram o desenvolvimento

de aparelhos, técnicas laboratoriais e substâncias fundamentais para o desenvolvimento

da Ciência. Hoje não somos imortais, mas temos uma expectativa

de vida cada vez maior. As conquistas tecnológicas obtidas pela

sociedade trouxeram riqueza e melhor qualidade de vida, embora esses

benefícios não estejam disponíveis a todos.

Cadinho de porcelana,

destilador de cobre

(alambique) e forno de

altas temperaturas são

instrumentos usados hoje,

mas que já eram utilizados

pelos alquimistas.

Ricardo Azoury/Pulsar Imagens

CAPÍTULO

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8

Hely Demutti

Hely Demutti

O método científico e o nascimento da

Ciência Moderna

Creative Commons

No século XVII, começa a se estabelecer um novo modo de justificar os

conhecimentos, com base em um moderno método experimental, centrado

em observações meticulosamente controladas que pudessem desenvolver

teorias demonstráveis matematicamente. O inglês Francis Bacon

[1561-1626] e o francês René Descartes [1596-1650] estão entre os vários

pensadores que contribuíram para o estabelecimento desse modo de pensar:

o método científico. O físico italiano Galileu Galilei [1564-1642] e o

químico Robert Boyle [1627-1691] estão entre os primeiros estudiosos a

fazer uso dessa metodologia.

Em Discurso do Método, obra publicada em 1637, Descartes apresenta um modelo de

pensamento que contribuiu para consolidar a nova forma de pensar que caracterizou a

Ciência Moderna.

75


CONSTITUINTES DAS SUBSTÂNCIAS, QUÍMICA E CIÊNCIA

TRANSFORMAÇÕES E PROPRIEDADES DAS SUBSTÊNCIAS

Hely Demutti

Não existe um método

único de investigação em

Ciências: enquanto alguns

cientistas coletam

dados em equipamentos,

outros analisam resultados

obtidos em entrevistas.

As análises são feitas

de forma diferente, mas,

sejam quais forem os métodos

utilizados, deverão

ser reconhecidas por suas

comunidades científicas.

O novo método científico se consolidou e caracterizou o que chamamos hoje Ciência

moderna. Essa nova forma de interpretar o mundo revolucionou diferentes campos de

estudos e influenciou o modo de vida das pessoas. Seu objetivo é explicar a natureza e

o universo no qual estamos inseridos. Enquanto os filósofos pensam sobre a causa da

existência dos corpos, os cientistas se preocupam em explicar como eles se comportam.

A principal característica dos campos de conhecimento que se tornaram Ciência, como

as Ciências Sociais (História, Geografia, Sociologia) e as Ciências da Natureza (Física, Biologia,

Química), está na forma sistemática de desenvolver seus estudos: o método científico.

Não existe um único método em Ciências, cada uma pode ter métodos diferentes, os

quais são acordados entre os próprios cientistas que decidem a forma como aceitam ou

refutam os estudos de sua área. Esses métodos estabelecidos pela comunidade científica

estão em constante mudança.

Hely Demutti

Science Photo Library/Latinstock

Marie Curie [1867-1934]

em seu laboratório. O conhecimento

que temos sobre

radiação deve-se, em grande

parte, às arriscadas experiências

que custaram a

saúde dessa dedicada cientista

polonesa e lhe conferiram

o Prêmio Nobel.

Um método clássico e ainda utilizado nas Ciências Naturais, apesar de não ser o único,

consiste na realização da sequência organizada de etapas para o estudo de fenômenos:

observação do fenômeno, elaboração de hipóteses, teste das hipóteses, generalização

e proposição de uma teoria explicativa para o fenômeno. Vejamos em que consistem

essas etapas.

A hipótese apoia-se em uma afirmação prévia para explicar determinado fenômeno.

É a explicação proposta, com base nos conhecimentos já existentes, antes de se realizar

o estudo. Para explicar a combustão, por exemplo, poderíamos formular algumas hipóteses:

ela ocorre pela combinação do combustível com

o oxigênio ou ocorre pela combinação com outro tipo

de gás. Essas e outras explicações são consideradas hipóteses

até que possam ser testadas e comprovadas.

As hipóteses podem ser testadas por meio de

experimentos. No caso da combustão, teríamos

de repeti-la diversas vezes, fazendo observações

meticulosas sobre a sua ocorrência. Para testar as

hipóteses citadas, a combustão deveria ser realizada

inicialmente na presença de ar, depois na presença

de diferentes tipos de gases, como o gás carbônico,

o nitrogênio, entre outros.

76


A análise dos resultados desses experimentos pode levar à aceitação de uma hipótese

inicial ou à elaboração de novas hipóteses a serem também testadas. A comparação

de resultados de diferentes experimentos pode levar a generalizações, que em Ciência

chamamos leis ou regras científicas. . Por exemplo, no caso da combustão, os resultados

experimentais indicam que ela não ocorre na ausência de oxigênio. Assim, o enunciado

“para haver combustão deve haver oxigênio” corresponderia a uma lei, pois se trata

de uma generalização. Após os testes, as explicações que estiverem de acordo com

os resultados encontrados passam a constituir as teorias científicas. Teoria científica é

o conjunto de afirmações consideradas válidas pela comunidade científica para explicar

determinado fenômeno.

CAPÍTULO

1

2

3

4

5

O nascimento da Química Moderna

Os estudos sobre processos químicos eram desenvolvidos por diversos filósofos e, sobretudo,

pelos alquimistas. Até a Idade Média, tais estudos se fundamentavam em teorias

obscuras, mas aos poucos novos estudiosos adotaram os métodos experimentais da Ciência

moderna e novas teorias foram surgindo para explicar as transformações químicas. Por

exemplo, o médico, filósofo e alquimista suíço Paracelso, Philipus Aureolus Theophrastus

Bombast von Hohenheim [1493-1541], mesmo ainda ligado à Alquimia, desenvolveu estudos

que deram início à Química médica (quimiatria ou iatroquímica). Vários outros, entre

os quais se destaca o físico e químico irlandês Robert Boyle, desenvolveram técnicas

experimentais na produção metalúrgica e na preparação de diversos materiais.

Muitas das novas teorias permaneceram ainda impregnadas de velhos conceitos e modelos

da Alquimia. Uma das mais marcantes foi a teoria do flogístico, proposta pelo

alemão Georg Ernst Stahl [1660-1734]. Em 1731, ele aventou uma teoria explicativa para

a combustão. De acordo com ela os corpos combustíveis teriam como constituinte um

“elemento”, denominado flogístico, liberado durante a queima.

Embora as explicações com base na teoria do flogístico fossem razoáveis, ela apresentava

incongruências em relação à variação de massa. Mesmo assim, foi muito aceita na época.

No século XVIII, surgiram melhores explicações para a combustão. Antoine Laurent

Lavoisier [1743-1794] percebeu a importância do oxigênio para esse processo. Com base

em experiências bem elaboradas e controladas, utilizando balanças de alta precisão

(cujas sensibilidade e precisão poderiam rivalizar com balanças modernas), ele mediu a

variação de massa durante a combustão de diversas substâncias. Os resultados dos experimentos

demonstraram que havia conservação de massa durante as reações e permitiram

que ele demonstrasse que a queima é uma reação com o oxigênio e que a cal

metálica da teoria do flogístico era, na verdade, uma nova substância.

Lavoisier contribuiu de maneira significativa para o surgimento da Química, como

ciência experimental, ao propor uma alternativa à teoria do flogístico e consolidar um

novo método de investigação coerente com os métodos científicos. O seu trabalho e o

de outros químicos da época, como o escocês Joseph Black [1728-1799], contribuíram

para demonstrar a necessidade do uso de balanças nos estudos da Química.

Essa nova forma de estudar processos químicos já era aplicada por vários cientistas

e tem os trabalhos de Lavoisier como um marco na mudança de paradigma

no estudo dessa área de conhecimento. Paradigma é o padrão ou o modelo

que norteia nosso modo de viver, trabalhar, fazer Ciência. É pela mudança

de paradigmas, de acordo com o físico e filósofo alemão Thomas Kuhn

[1922-1996], que a Ciência se desenvolve. Essas mudanças são também

chamadas Revoluções Científicas.

A teoria do flogístico, que

teve importância histórica

na busca da compreensão

da natureza da matéria, foi

proposta pelo químico alemão

Georg Ernst Stahl

[1660-1734].

School of Chemical Sciences, Illinois

6

7

8

77


CONSTITUINTES DAS SUBSTÂNCIAS, QUÍMICA E CIÊNCIA

Metropolitan Museum of Art, New York.

Historiadores das Ciências divergem quanto ao período e aos fatos que marcaram

a Revolução Química. Porém muitos concordam que essa revolução culminou de

fato com o Traité élémentaire de Chimie

(Tratado elementar de Química), publicado

por Lavoisier em 1789. Essa revolução se caracterizou pelo fato de os químicos passarem

a utilizar um método característico de investigação, uma linguagem própria e

um sistema lógico de teorias para estudar e explicar os processos. Contribuíram para

o surgimento da Química as profundas mudanças culturais e sociais daquela época,

advindas com a Revolução Industrial e com a Revolução Francesa, inspirada nos ideais

dos iluministas do chamado Século das Luzes.

Portanto, podemos dizer que a Química é uma ciência nova com pouco mais de

duzentos anos. Há quem defenda que ela derivou da Alquimia, mas, na verdade, se originou

de uma revolução do modo de pensar a matéria. Nesse sentido é que a Química

tem propósitos e métodos bem diferentes da Alquimia.

A Ciência na História

DAVID, Jaques-Louis. Retrato de Antonie-Laurent e Marie-Anne

Lavoisier. 1788. Óleo sobre tela, 256 cm 195 cm. Marie-Anne teve

um papel importante nos trabalhos de pesquisa de Lavoisier.

A CABEÇA DE LAVOISIER

Antoine Laurent Lavoisier nasceu em Paris

em 1743 e lá morreu guilhotinado

em 1794. Durante seus estudos no Collège des

Quatre-Nations, ele estabeleceu contato com

cientistas famosos. Ele adorava Matemática e

se interessava por todas as Ciências. Provavelmente

o primeiro trabalho científico dele tenha

sido uma descrição de exatidão notável de uma

aurora boreal. Em 1768, com 24 anos, conseguiu

uma vaga de químico-adjunto, tornando-se

membro da Academia de Ciências. Logo ele começou

a ganhar notoriedade com seus trabalhos

contra a teoria dos quatro elementos. No mesmo

ano, Lavoisier se tornou membro da Ferme

Générale, uma companhia cujos sócios arrendavam

do governo o privilégio de coletar os impostos. Eles eram obrigados a entregar ao rei uma quantia

fixa estipulada e o excedente correspondia aos lucros dos fiscais. Os membros da Ferme Générale eram

suspeitos de corrupção e detestados pelo povo em geral. O Tribunal da Revolução Francesa o sentenciou

à morte em razão dessas acusações. O tribunal que o condenou não demorou a reconhecer sua inocência

e devolver à sua esposa seus documentos e instrumentos de laboratório, permitindo a publicação de trabalhos

ainda inéditos. Sua obra – que trata de procedimentos experimentais, como o uso da balança – foi

fundamental para o desenvolvimento da Química, sendo Lavoisier considerado por muitos historiadores

o responsável por tornar a Química uma Ciência experimental. Sobre sua morte, comentou o matemático

e físico italiano Joseph-Louis Lagrange [1736-1813]: “Foi preciso somente um momento para cortar sua

cabeça e, provavelmente, cem anos não serão suficientes para produzir outra como aquela”.

78


2 CONHECIMENTO CIENTÍFICO

E SENSO COMUM

Pense

O que diferencia o conhecimento científico do senso comum, isto é, do conhecimento não científico?

Será que o conhecimento do cozinheiro e do oleiro também são conhecimentos científicos? Por quê?

A s transformações químicas não são estudadas apenas pelos químicos. Os cozinheiros,

por exemplo, estudam constantemente melhores maneiras de combinar diferentes

temperos e técnicas para transformar alimentos em apetitosos pratos. Muitos dos

processos desenvolvidos por eles são de natureza química. Assim ocorre com o carvoeiro,

que transforma a madeira em carvão, e com o oleiro, que transforma o barro em tijolo.

Podemos dizer que muitos dos objetos de estudo dos cientistas são também estudados

por pessoas que não têm conhecimentos científicos sobre o assunto. Sabemos, por exemplo,

que os índios podem conhecer mais sobre o ciclo de plantas e os hábitos de animais

de sua região do que os biólogos. Todavia, o que diferencia o conhecimento científico do

senso comum é a maneira como ele é construído e organizado. Os cientistas utilizam rígidos

critérios e métodos de investigação para obter, justificar e transmitir o conhecimento

científico. No senso comum, o conhecimento é conquistado sem, necessariamente, seguir

métodos e técnicas específicos. No senso comum não existe uma organização sistematizada

do conhecimento.

Apesar da sua larga aplicação, as teorias científicas têm seus limites. Não conseguem

explicar tudo. Compreender a natureza e as limitações do conhecimento científico é fundamental

para sabermos até que ponto e como poderemos usar esse conhecimento. Por

isso, é preciso antes de tudo reconhecer que a Química, como toda Ciência, não expressa

uma verdade absoluta. Ela apresenta a explicação que é mais bem-aceita pela comunidade

científica. Isso pode valer em um período histórico e não ser aceito em outro período.

O conhecimento científico é elaborado com rigor e permite muitas vezes, com bastante

precisão, prever e explicar novos fenômenos. Todavia, dependendo do que se pretende,

isso pode ser feito também por outros tipos de conhecimento. Embora o conhecimento

prático culinário de uma dona de casa seja suficiente para preparar excelentes refeições,

ele não é capaz de explicar os princípios químicos envolvidos no processo, sendo insufi-

ciente para garantir a qualidade exigida para a produção industrializada.

O conhecimento das transformações

químicas não

é de domínio exclusivo dos

químicos.

CAPÍTULO

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Hely Demutti

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CONSTITUINTES DAS SUBSTÂNCIAS, QUÍMICA E CIÊNCIA

Exercícios

1. Cite algumas transformações químicas conhecidas desde

o início da humanidade e sua utilização.

2. Em que acreditavam os alquimistas? Quais as suas principais

atividades?

3. Pesquise, em livros de História, a influência dos iluministas

no surgimento de Ciências modernas como a

Química.

4. Pesquise, em livro de História, a Revolução Industrial

e a Revolução Francesa e identifique as contribuições

desses períodos históricos para o desenvolvimento da

Química como Ciência.

5. Em que consistia a teoria do flogístico?

6. Qual é a diferença entre a explicação da combustão

pela teoria do flogístico e pela teoria de Lavoisier?

7. Cite uma das contribuições de Lavoisier para o surgimento

da Química como Ciência.

8. Que mudanças aconteceram na sociedade, com a Revolução

Industrial, que favoreceram o desenvolvimento

da Química?

9. O que é método científico?

10. Existe um único método científico? Por quê?

11. Em que a Alquimia contribuiu para o desenvolvimento

da Química?

12. Estabeleça a principal diferença entre a Alquimia e a

Química.

13. Para você, qual é a diferença entre magia e Ciência?

14. O que diferencia os conhecimentos químicos do senso

comum?

15. O conhecimento químico expressa a verdade absoluta?

Justifique sua resposta.

16. Zé Limpim é o fabricante do sabão mais vendido na sua

região. Seu produto é fabricado por várias gerações

da família. No momento, sua produção já está sendo

vendida até na capital. Você poderia afirmar que Zé

Limpim é um cientista e, por isso, seu sabão é de boa

qualidade? Justifique sua resposta.

17. Durante alguns anos, médicos receitaram medicamentos

à base de talidomida para amenizar os enjoos de

mulheres grávidas. Mas aconteceu uma tragédia: bebês

de mães que fizeram uso desse medicamento nasceram

com deformidades nos membros superiores e inferiores.

FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO.

Sobre tal acontecimento, debata:

a) O que poderia ter sido feito para evitar essa

tragédia?

b) Se a Medicina é uma Ciência, devemos ou não confiar

nos medicamentos prescritos pelos médicos?

Justifique.

18. (AEUDF) Analisando os resultados de vários experimentos,

um aluno chegou à seguinte conclusão: “quando

se coloca uma vela acesa em um recipiente fechado,

ela se apaga”. Essa conclusão é:

a) uma hipótese.

b) uma experimentação.

c) uma generalização.

d) uma teoria.

e) um modelo.

19. (UnB-PAS-DF) Sobre o conhecimento científico e a Química,

julgue os itens a seguir, marcando C para os itens

corretos e E para os errados.

1) O conhecimento químico representa o avanço da

Ciência, a qual permite descobrir a verdade acerca

dos fenômenos, fornecendo as certezas a respeito

do como e do porquê dos fatos observados.

2) As transformações químicas são realizadas exclusivamente

em laboratórios especializados.

3) A Química é uma Ciência milenar que surgiu desde

os primórdios da humanidade com a Alquimia.

4) A Alquimia é um tipo de conhecimento mágico que

não é considerado científico.

5) O conhecimento científico é estruturado em um

mé todo sistemático de investigação denominado

método científico, o qual varia com o passar

dos tempos.

20. (UnB-DF) Julgue cada um dos itens a seguir, marcando

C para os itens corretos e E para os errados.

1) Numa experiência química qualitativa, o cientista

limita-se a verificar o que acontece, sem efetuar

medições.

2) As hipóteses formuladas nos domínios da Química

são testadas experimentalmente e podem resultar

em leis.

3) O método científico, aplicado em Química, baseia-

-se em experimentação, observação e análise.

4) No caso da Química, o trabalho em equipe é sempre

desaconselhável.

80


3 CONSTITUINTES DA MATÉRIA

Pense

Como é formada microscopicamente a matéria?

Seria possível enxergar as partículas que constituem a matéria?

M uita gente pensa que na matéria não existem espaços vazios, ou seja, ela é chida ininterruptamente.

Mas, se a matéria fosse contínua como um bloco maciço sem nenhum espaço vazio,

como explicar o aroma de café que sai da cafeteira e se espalha pelo ar? Como explicar o

fato de o grão de permanganato de potássio ou de uma gota de tinta colorir igualmente

preencerta

porção de água contida em um recipiente?

Muitos sólidos, ao se dissolver na água, dão a impressão de que desaparecem

completamente. No entanto, podemos explicar a dissolução como um processo em

que o sólido se divide em partículas minúsculas que se dispersam pelo líquido. Os sólidos

tingem líquidos nos quais são dissolvidos, por causa da cor de suas partículas.

Ao adicionar o cristal de permanganato de potássio ao béquer, a ideia que surge é

a de movimento. Você observou que a coloração violeta se distribuiu lentamente no

líquido incolor, ou seja, as partículas do permanganato se distribuíram entre as partículas

constituintes da água.

As observações da segunda parte do experimento nos permitem pensar que assim

como entre os grãos de feijão existem espaços vazios, nos quais se alojaram as partículas

de açúcar, também entre as partículas constituintes do açúcar há espaços vazios onde

se alojaram partículas constituintes da água. A ideia de que os constituintes da água

também são partículas pode ser deduzida, pois é possível dissolver diversos sólidos

na água, como o permanganato de potássio, o sal de cozinha, o açúcar etc. O que

ocorre é que as partículas desses sólidos, infimamente pequenas, distribuem-se entre

as também infimamente pequenas da água. Essas partículas são tão pequenas que não

são perceptíveis pela nossa visão nem por microscópios ópticos.

Química na escola

Há espaço vazio na matéria?

Esse experimento é para ser feito em grupo na própria sala de aula, com materiais que você pode conseguir em casa.

Observe um pedaço de ferro ou a água em um copo. Temos a impressão de que a matéria é toda contínua. Será que é

mesmo? Faça a atividade a seguir e verifique tal ideia utilizando o “método científico” clássico: observe, elabore hipóteses,

teste essas hipóteses e proponha uma teoria ou um modelo para guiar seu pensamento.

Materiais

• 2 béqueres, ou frascos de vidro transparente de volume próximo, de 100 mL

• água

• espátula

• grãos de feijão

• açúcar cristal

• “grãos” de permanganato de potássio (pode ser encontrado em farmácias) ou pó para preparar refresco de uva.

Pense bem: se um meio

é contínuo, como ele poderia

ser atravessado por

outros?

Consulte as normas de segurança no

laboratório, na última página deste livro.

Hely Demutti

CAPÍTULO

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CONSTITUINTES DAS SUBSTÂNCIAS, QUÍMICA E CIÊNCIA

Procedimento

Parte A

1. Em um béquer ponha água até a marca dos 50 mL.

2. Pegue com uma espátula um pequeno cristal de permanganato de potássio e adicione-o ao béquer com água.

Observe.

Pense

O que aconteceu com o cristal de permanganato adicionado à água? Por que a água ficou colorida quando se adicionou

o permanganato de potássio? Justifique do ponto de vista microscópico.

Parte B

1. Em um béquer ou frasco de vidro correspondente de 100 mL, coloque um punhado de grãos de feijão até a marca dos

50 mL.

2. Acrescente açúcar cristal ao béquer com o feijão até a marca dos 50 mL, dando pequenas batidas até não conseguir

adicionar mais açúcar cristal sem ultrapassar o limite dos 50 mL.

Pense

Será que ainda cabe mais algum material no béquer até a marca dos 50 mL? Existem espaços vazios entre os grãos?

Seria possível adicionar algum outro material? Qual?

3. Acrescente água ao béquer com o feijão e o açúcar cristal até a marca de 50 mL.

Pense

Existe água na região que contém feijão e açúcar cristal? Como a água pôde ser adicionada?

Ainda há espaços vazios onde se encontram feijão, açúcar e água? Seria possível adicionar algum outro material? Qual?

Destino dos resíduos

O resíduo sólido dessa atividade pode ser descartado no lixo seco e o resíduo

líquido no sistema de esgoto.

Análise de dados

1. O que vai acontecer com o permanganato de potássio com o passar do tempo?

2. Na parte B, o que você pôde observar?

3. Se imaginarmos um modelo em que a constituição da matéria é considerada

contínua, sem espaços vazios, como poderíamos explicar os resultados desse

experimento?

4. Usando o modelo que você considera mais plausível para compreender os resultados

obtidos, explique o que ocorreu no experimento.

5. Considerando suas conclusões, apresente um modelo para a constituição

da matéria.

Será que há espaços vazios na água,

nos quais possam ser inseridas partículas

minúsculas como as de sal?

Hely Demutti

82


Do ponto de vista macroscópico, a matéria aparenta ser contínua. Do ponto de vista

microscópico, porém, é formada por partículas, é descontínua. Isso significa que a matéria

é de natureza corpuscular. Os químicos denominam as partículas constituintes do açúcar

de molécula de sacarose e as partículas constituintes da água de moléculas de água.

Nem todas as partículas constituintes da matéria são moléculas, conforme você verá mais

adiante em nosso estudo na segunda unidade do livro. Para facilitar nosso estudo, vamos

inicialmente pensar nas partículas constituintes que são moléculas.

Pense

De que são formadas as moléculas?

Vamos avançar com mais informações para que possamos responder a essa questão.

Substâncias simples e compostas

Pense

Será possível decompor uma substância em outras? Como isso seria possível?

CAPÍTULO

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8

Estudos demonstram que as substâncias podem ser constituídas por mais de um tipo

de partícula. Vejamos como essa constatação pôde ser deduzida.

Um experimento relativamente simples que permite responder às questões acima é a

eletrólise da água, descrita a seguir.

Eletrólise da água

A eletrólise da água é feita aplicando-

-se uma corrente contínua a uma solução

condutora de eletricidade, comumente hidróxido

de sódio dissolvido em água. Esse

é um experimento simples que você pode

fazer com orientação do professor e utilizando

fios e pilhas.

Na eletrólise da água, a corrente elétrica

gera duas novas substâncias gasosas, uma

delas em cada eletrodo. Testando-se os gases

produzidos, observa-se que o de maior

volume pega fogo ao contato com um fósforo

aceso. O de menor volume não pega fogo,

mas aviva um palito de fósforo em brasa.

Pense

pontas

desencapadas

tubo 1

pilhas

tubo 2

solução de

água e sal

fios

encapados

Os gases que ocuparam os dois tubos são iguais? Por quê? Se análises químicas revelaram

que o eletrólito não sofreu alteração durante a eletrólise, de onde se originaram

os gases coletados nos tubos? Como foi possível a formação dessas duas novas

substâncias? A eletrólise da água é uma transformação química ou um processo físico?

J. Yuji

83


CONSTITUINTES DAS SUBSTÂNCIAS, QUÍMICA E CIÊNCIA

Madeleine Openshaw/Shutterstock

A maioria dos veis, como a parafina,

combustí-

é constituída por substâncias

compostas que,

ao serem queimadas, se

decompõem em outras

substâncias, como o gás

carbônico (CO 2

), outra

substância composta, e a

fuligem (C).

A eletrólise da água permite uma melhor compreensão da constituição das substâncias.

Se de uma substância obtêm-se outras, significa que essa substância tem uma composição

que pode ser desmembrada em outras substâncias mais simples. Assim, podemos dizer

que existem duas categorias de substâncias: as que podem ser desmembradas em outras,

chamadas substâncias compostas, e as que não possibilitam desmembramento, as

substâncias simples.

A eletrólise da água provoca um processo de decomposição química. Muitas outras

substâncias podem sofrer decomposição, ou seja, podem ser transformadas em mais de

uma substância por processos químicos. É o caso do açúcar, por exemplo, que ao ser aquecido

produz carvão, gás carbônico e água; do peróxido de hidrogênio (água oxigenada),

que se decompõe em água e gás oxigênio; ou dos óxidos metálicos, que se decompõem

em metais e oxigênio. Essas substâncias são, portanto, compostas.

De outro modo, muitas outras substâncias não podem ser decompostas em outras.

Os gases hidrogênio e oxigênio são exemplos de substâncias que não se decompõem.

Outros exemplos são os metais (cobre, alumínio, zinco, ouro, prata etc.), os gases (nitrogênio,

hélio, neônio, argônio etc.), o enxofre e a grafita. Todas essas são substâncias simples.

Essa conceituação de substância simples e composta pela possibilidade de seu desmembra-

mento não é precisa, pois há substâncias simples que podem se desmembrar em outras substâncias

simples. Por isso, essa conceituação será definida com mais precisão posteriormente.

Hely Demutti

Alguns exemplos de substâncias simples: cobre (Cu), zinco (Zn) e alumínio (Al).

A definição mais adequada vem ao se responder a questão sobre a constituição das moléculas.

Essa questão sobre a constituição da matéria sempre instigou a humanidade. Vamos

observar como, ao longo da História, diferentes respostas foram dadas a essa questão.

Dos elementos aristotélicos ao modelo

atômico de Dalton

As primeiras ideias propostas para a natureza da matéria surgiram ainda na Antiguidade.

Os filósofos gregos foram os pioneiros no mundo ocidental a elaborar teorias para explicar

a natureza do mundo e nossas relações com ele. Esses filósofos buscavam respostas a

questões enigmáticas. Algumas persistem até hoje: De onde viemos? Para que existimos?

Como tudo funciona?

Assim, buscando compreender a natureza, o filósofo grego Tales de Mileto procurava respostas

à questão que já instigava os pensadores de sua sociedade: do que é constituída a matéria?

84


Para ele, a água era a causa material, ou seja, o “elemento” do qual se originavam todas

as coisas. Assim, o entendimento da natureza estava relacionado com esse “elemento”

primordial, constituinte básico para formação dos demais materiais. Note-se aqui que o

conceito de elemento para esse filósofo é diferente do conceito que a Química considera

atualmente e que vamos estudar.

Outros filósofos gregos propuseram que mais três “elementos” deveriam constituir a matéria

básica. Anaxímenes [VI a.C.] propôs que o ar seria o “elemento” constituinte do Universo.

Heráclito [cerca de 540-480 a.C.] considerou que, se a natureza é caracterizada pela mudança,

então o “elemento” essencial deveria ser o que apresentasse uma mudança notável. Propôs

então o fogo como “elemento” básico. Empédocles [cerca de 490-430 a.C.] juntou essas propostas

e considerou que esses três “elementos” deveriam ser a base de todo o Universo. Em

seus estudos posteriores, concluiu que não existiam apenas três “elementos”, mas quatro, e

acrescentou a terra como quarto “elemento”.

Aristóteles, filósofo grego, modificou a doutrina de Empédocles, desenvolvendo uma

teoria que passou a ser aceita pela maioria dos estudiosos da época (século IV a.C.) e

continuou a ser durante muito tempo. De acordo com ele, o Universo seria formado

pela combinação do que chamou “elementos fundamentais”: água, ar,

fogo e terra.

Tais “elementos” podiam se transformar uns nos outros pela mudança de suas propriedades

e ao se combinarem davam origem a todos os materiais.

Para Aristóteles, toda matéria seria formada por um substrato, o qual se modifica pela

mudança de suas propriedades e qualidades, que seriam em número de quatro: quente,

frio, seco e úmido. Essas qualidades se dispõem em pares contrários, resultando formas

diferentes: quente-seco (fogo), quente-úmido (ar), frio-úmido (água) e frio-seco (terra).

Trocando-se uma dessas qualidades, muda-se a forma da matéria. Ao ser aquecida, a

água se transforma em ar, o qual pode inflamar quando perde a qualidade de úmido, se

transformando no fogo e assim por diante, como demonstra a figura a seguir.

Aristóteles foi um dos mais

influentes filósofos gregos.

Contribuiu para a consolidação

do pensamento

lógico, que marcou a filo-

sofia ocidental.

University of Freiburg im Breisgau, Germany

Drachma Bank Notes e Coins

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8

quente-seco

fogo

Demócrito.

frio-seco

terra

água

frio-úmido

ar

quente-úmido

Para Aristóteles, as

transformações

dos elementos

podem ocorrer pela

troca de uma qualidade

ou pela troca

de suas qualidades,

como as indicadas

pelas setas do meio.

Wikimedia Commons

Cerca de quatrocentos anos antes da Era Cristã, o filósofo grego Demócrito [470-360 a.C.]

e seu discípulo Leucipo [século V a.C.] propuseram uma teoria que também se referia à

natureza da matéria. Para eles, a matéria não poderia ser dividida infinitamente, ou seja,

qualquer porção de matéria poderia ser repartida em partes menores até atingir um limite.

Ao atingir esse limite chegar-se-ia a pequenas partículas indivisíveis, as quais foram denominadas

átomos (a = prefixo de negação, tomo = “divisão”). Essa teoria filosófica ficou

conhecida como atomismo e, mais do que explicar a natureza do Universo, ela buscava

dar resposta às angústias humanas sobre sua natureza, apresentando uma explicação

materialista para sua existência.

Leucipo.

Demócrito e Leucipo

foram os precursores da filosofia

do atomismo, que explicava

a natureza das coisas

pela existência de partes

indivisíveis: os átomos.

85


CONSTITUINTES DAS SUBSTÂNCIAS, QUÍMICA E CIÊNCIA

Science Photo Library/SPL DC/Latinstock

A teoria do flogístico, que

teve importância histórica

na busca da compreensão

da natureza da matéria, foi

proposta pelo químico alemão

Georg Ernst Stahl

[1600-1774].

Muitos estudiosos defenderam a existência de par tí culas indivisíveis que comporiam

a matéria, denominando-as átomos, porém, durante séculos, a filosofia de Aristóteles se

impôs no mundo ocidental.

Muito mais tarde, uma nova teoria introduziu outro “elemento” primordial: o

flogístico. Esse era tido como “espírito ígneo” que se desprendia nas combustões

(“ígneo” quer dizer, justamente, algo que tenha a natureza ou a cor do fogo). Essa teoria

possibilitou explicar melhor o antigo e intrigante fenômeno da combustão ao afirmar

que o flogístico seriam pequenos corpúsculos que se desprendem na combustão. Essa

teoria reforçava as ideias da natureza corpuscular para a matéria.

No século XVIII, a teoria do flogístico começou a ser negada por causa da afirmação

de Lavoisier, com base em dados experimentais, de que é o gás oxigênio o

responsável pela combustão. O pensamento químico foi avançando no entendimento

de que cada substância tem um tipo de constituinte, abandonando-se a ideia dos

elementos primordiais (água, ar, fogo e terra), que foi sendo substituída pela ideia

da existência de diferentes partículas constituintes. Como acontece nas Ciências, a

resposta a uma questão traz à tona novas questões. O que seriam essas partículas?

Como elas seriam?

Muitos estudos se desenvolveram até se chegar à teoria atualmente aceita para

responder de forma convincente a essas questões. Vamos verificar que teoria foi essa.

A Teoria Atômica de Dalton

Em 1808, John Dalton [1766-1844] publicou o livro Novo sistema de filosofia química,

no qual apresentava sua teoria para a constituição da matéria. Dalton defendia que

a matéria era formada por pequenas partículas que ele denominou átomo. Ele desenvolveu

essa teoria com base em estudos de diversos outros cientistas. A afirmação que

hoje parece óbvia, na época não foi facilmente aceita e provocou intensas discussões

e ferrenhos adversários. Somente na segunda metade do século XIX, os químicos começaram

a aceitá-la ao perceber que o modelo de Dalton era bastante plausível. Em

seguida, esse modelo atômico tornou-se a base de várias teorias químicas que constituem

a Química atual.

A Teoria Atômica de Dalton pode ser resumida nos seguintes princípios:

1. A matéria é constituída de partículas denominadas átomos.

2. As substâncias simples são constituídas de apenas um tipo de átomo (elemento

químico) e as substâncias compostas, por mais de um tipo de átomo (diferentes

elementos químicos).

3. As substâncias compostas são constituídas pela combinação de átomos de diferentes

elementos químicos em proporções fixas.

Veja que, para John Dalton, as substâncias são constituídas de pequenas partículas

denominadas átomos. As substâncias simples possuem átomos do mesmo tipo, ou seja,

do mesmo elemento químico, e as substâncias compostas possuem átomos de diferentes

tipos (elementos químicos diferentes).

Conforme esse modelo, a matéria é de natureza corpuscular, quer dizer, formada por

partículas. Chegamos à mesma conclusão realizando o experimento “Há espaço vazio

na matéria?” Assim, podemos dizer que, apesar de uma barra metálica ter aparência

contínua, ela é constituída de bilhões de partículas. Estas, estando juntas, parecem um

todo contínuo quando observadas pelos nossos olhos, que não percebem os pequenos

espaços vazios entre elas. Por exemplo, uma folha de papel possui diversos espaços vazios,

que podem ser facilmente visualizados em um microscópio.

86


As partículas não são iguais para todos os materiais. É por isso que materiais diferentes

possuem propriedades diferentes – suas propriedades estão relacionadas com a

natureza de suas partículas constituintes.

As substâncias possuem o mesmo tipo de partículas; portanto, substâncias diferentes

possuem diferentes partículas. A partícula da substância pode ser o átomo, como

no caso de muitas substâncias simples, pode ser a combinação de mais de um átomo

do mesmo tipo (átomos do mesmo elemento químico) ou pode ser a combinação de

átomos de diferentes tipos (átomos de elementos químicos diferentes). Como poderíamos

denominar essas partículas constituintes das substâncias?

CAPÍTULO

1

2

3

4

As substâncias simples têm como

constituintes partículas formadas por apenas

um tipo de átomo.

As substâncias compostas têm como

constituintes partículas formadas por mais de

um tipo de átomo.

5

6

7

J. Yuji

J. Yuji

8

Em 1860, um congresso científico resolveu essa questão.

Adotou-se uma proposta apresentada pelo químico italiano

Stanislao Cannizzaro [1826-1910] e desenvolvida décadas

antes pelo químico italiano Amedeo Avogadro [1776-1856]:

a designação de molécula para as partículas que constituem

as substâncias. Contudo, hoje, o termo “molécula” tem outros

significados, que serão discutidos à medida que avançarmos

nosso conhecimento no curso. Por enquanto, por motivos

didáticos, adotaremos o termo constituinte, que é mais

abrangente do que o termo molécula. Considere, portanto,

constituinte o átomo ou grupo de átomos que formam a

partícula da substância.

Os químicos podem caracterizar as substâncias por um

conjunto de propriedades ou pela sua constituição. O mais

comum é utilizar a constituição como referência e, assim,

representar as substâncias por fórmulas que indicam seus

constituintes.

Nesse sentido, temos uma nova definição para as substâncias

do ponto de vista de sua constituição:

Edgar Fahs Smith Memorial Collection/University of Pennsylvania Library

Substância é uma porção de matéria constituída de um,

e somente um, tipo de constituinte.

Stanislao Cannizzaro foi quem defendeu a utilização do

conceito de molécula, apresentado por Amedeo Avogadro.

87


Os constituintes das substâncias são formados por átomos isolados ou combinados

entre si. Conhece-se hoje mais de cem tipos de átomos. Cada tipo de átomo é denominado

elemento químico. Dessa forma, do ponto de vista da constituição das substâncias,

podemos definir as substâncias simples e compostas da seguinte maneira:

CONSTITUINTES DAS SUBSTÂNCIAS, QUÍMICA E CIÊNCIA

Library of Congress

A Ciência na História

Dalton deu várias contribuições

para a Ciência,

entre elas a proposição

de uma importante teoria

sobre a constituição

da matéria, conhecida

como Teoria Atômica

de Dalton.

Substância simples é um tipo de substância formada por átomos de apenas

um tipo, ou seja, de um mesmo elemento químico.

Substância composta é um tipo de substância formada por átomos de mais

de um tipo, ou seja, de mais de um elemento químico.

DALTON, O HOMEM COM VISÃO ESPECIAL

J ohn

Dalton era um homem com uma visão muito particular das coisas:

via tudo em tons azulados, até as pessoas. É claro que, a princípio, ele

não notou que era diferente dos outros, já que ele e o irmão enxergavam

dessa forma desde o início da vida. Mas, por volta dos 26 anos de idade,

Dalton percebeu que ele e o irmão sofriam de uma anomalia visual que os

impedia de perceber as cores. Então, ele estudou intensamente essa anomalia,

que recebeu o nome daltonismo.

O empenho com que se dedicava a tudo que fazia era uma marca

fundamental desse inglês nascido em 6 de setembro de 1766, em uma casa de

sólida formação quaker, uma denominação religiosa protestante. Aos 6 anos,

foi matriculado na única escola da vila, onde os professores ensinavam tópicos

relacionados com a Ciência. Aos 11 anos, já tendo concluído os estudos, começou

a dar aula em uma escola montada em sua casa. Em 1781, aos 15 anos, fechou

sua escola particular e empregou-se como professor de Ciências Naturais na

cidade de Kendall. O que realmente projetou Dalton na história da Ciência foi

sua especial visão de mundo; mas dessa vez não falamos do daltonismo, e sim de sua capacidade de

enxergar e considerar a possibilidade do novo. De sua curiosidade e perspicácia nasceram alguns trabalhos

fundamentais para a Ciência, como as leis das pressões parciais, publicadas em 1803. De 1808 é o

primeiro volume do Novo sistema de filosofia química, no qual apresentou, de maneira formidável, sua

hipótese atômica de constituição da matéria. Os maiores químicos da época realizaram pesquisas para

demonstrar tal hipótese. Nesse trabalho, apresenta uma primeira tabela de massas atômicas relativas,

considerando referência o hidrogênio, ao qual foi atribuído o valor de massa igual a 1. Vários cientistas,

em seus estudos, encontraram falhas na teoria proposta, mas Dalton os rebatia com fervor. Nos anos

de 1810 e 1827, publicou os outros dois volumes de seu Novo sistema de filosofia química. Faleceu em

27 de julho de 1844, aos 77 anos, sendo sepultado com honras oficiais. O trabalho de John Dalton é

considerado um dos pilares da Química atual. Uma frase dele reflete bem o estilo de vida que adotou:

“Cientista é aquele que abandona tudo para mergulhar na pesquisa e na experiência”.

88


EM BUSCA DO CONSUMO SUSTENTÁVEL

Tema em foco

Como vimos no início desta unidade, a estrutura econômica de nossa sociedade está organizada de forma a favorecer

o consumismo, afetando o comportamento das pessoas. O paradigma dominante do ponto de vista econômico

é de que o crescimento depende do aumento contínuo da produção e do consumo de bens e serviços, assim

como a melhoria da qualidade de vida.

Podemos dizer que paradigma corresponde aos conteúdos de uma visão de mundo, os valores e os “preconceitos”

que cada um possui em relação a seu modo de vida e ao entendimento de como funciona a sociedade. Então, o

paradigma atual se fundamenta no estímulo constante ao consumismo. O que estamos desenvolvendo na presente

unidade é exatamente um paradigma ambiental contrário a esse consumismo. A cada ano, o consumo supera mais

rapidamente a capacidade de regeneração do planeta.

O consumismo pode ser analisado

de vários aspectos. Podemos

considerar, por exemplo, o consumo

de água, energia, a biodiversidade,

minerais e bens manufaturados. Os

efeitos resultantes desse consumo excessivo

são as mudanças climáticas, a

poluição e o desgaste de diferentes

ambientes, além da extinção de espécies

vivas, animais e vegetais. Esses

problemas tornam o planeta insustentável

ambientalmente e acirram

as desigualdades na distribuição dos

recursos indispensáveis para a vida.

Em geral, o usufruto do consumo fica

com uma minoria mais rica e os efeitos

negativos refletem mais diretamente

na maioria desprovida de condições

para enfrentar as adversidades

provocadas pelas mudanças.

americanos

5,1

franceses

3,1

ingleses

3,1

espanhóis

3,0

O conceito de consumo sustentável surgiu, em 1992, durante a Conferência

das Nações Unidas sobre o Meio Ambiente e Desenvolvimento, no Rio de

Janeiro. Na ocasião, discutiu-se o tema que foi construído com base no termo

desenvolvimento sustentável, divulgado no documento Agenda 21. Consumo

sustentável significa saber usar os recursos naturais para satisfazer as nossas

necessidades sem comprometer as necessidades e aspirações das gerações

futuras. Ou seja, saber usar para nunca faltar. Pensar coletivo sobre atos de

consumo é a ideia do consumo sustentável! A utilização do termo “recurso”

tem sido criticada por ambientalistas por passar a ideia de que a Natureza está

a serviço da humanidade e não o que se considera correto: a humanidade é

parte da Natureza; não sua “dona”.

O consumo sustentável significa que todos têm direito ao acesso mínimo a

condições que garantam um padrão básico de qualidade de vida digna. Não

se pode admitir um padrão superior que comprometa a vida de outros nem

é eticamente aceitável e socialmente justo que se pense em um consumo em

que as pessoas não tenham suas necessidades básicas de vida, de educação,

saúde, moradia e lazer satisfeitas.

alemães

2,5

japoneses

2,4

chineses

0,9

Estimativas apontam que, se toda a população mundial tivesse o padrão de vida médio de alguns

povos, seriam necessários vários planetas para suprir as necessidades.

A princípio não teria problema se o padrão adotado fosse o chinês. No entanto, eles, assim

como todo o Terceiro Mundo, querem ter padrões parecidos com os dos países desenvolvidos.

Como ficaria o planeta Terra?

Somos todos responsáveis pela preservação

do nosso planeta. Você está fazendo

a sua parte?

J. Yuji

Rodrigo Baleia/Agência Estado/AE

CAPÍTULO

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8

89


CONSTITUINTES DAS SUBSTÂNCIAS, QUÍMICA E CIÊNCIA

Osvaldo Sequetin

Creative Commons

Teto de consumo

Piso de consumo

Os consumidores devem adotar, em suas escolhas de compra,

um compromisso ético, uma consciência e uma responsabilidade

quanto aos impactos sociais e ambientais que suas escolhas e seus

comportamentos podem causar a ecossistemas e a outros grupos

sociais, às vezes, geográfica e temporariamente distantes.

Pense

“A Terra possui recursos

suficientes para prover as

necessidades de todos, mas

não a avidez de alguns.”

Mahatma Gandhi

Até quando a Terra suportará esse consumo do? Qual é a nossa parcela de culpa nesse

desenfreaproblema?

Devemos colocar limite em nosso consumo: mesmo que tenhamos condições financeiras

favoráveis ao consumo, devemos considerar o direito de os demais cidadãos também

consumirem. Então, você se dá conta de que, se não começar a pensar e agir, você

poderá comprometer a vida de outras populações e de gerações futuras? Concorda que

esse consumismo desenfreado deve ser revisto? Somos chamados a repensar nossas ações

cotidianas. É impossível ficar parado vendo nossa “morada” sendo destruída aos poucos.

Precisamos mudar nossas atitudes. Cada indivíduo tem chance efetiva de escolha: contribuir

para minimizar os efeitos danosos ao meio ambiente ou contribuir para sua destruição.

O que precisamos é de uma mudança de paradigma! Mudar de paradigma é mudar de

estilo de vida. Por exemplo, no início dos anos 1970, no mundo, gasolina não era problema.

A ideia que as pessoas tinham era de que o petróleo fosse uma fonte inesgotável. Para

ter combustível em seu carro bastava pagar por ele e pronto, até porque a gasolina não

custava caro! Os motores dos carros não eram econômicos, alguns carros chegavam a

gastar 1 litro de gasolina para rodar três quilômetros; o que importava era a potência

do motor. A maioria não dava importância, por exemplo, a carros mais econômicos, de

pequeno porte, com motores mais leves. Atitudes de economia não eram importantes nem

necessárias. Até que um fato mudou o rumo dessa história! Uma crise no fornecimento

de petróleo, em 1973, provocou um grande aumento de preço do petróleo, sinalizando

para a possibilidade de esgotamento das reservas e uma maior valorização desse mineral.

A ideia da possibilidade da falta de petróleo alterou o comportamento das pessoas

e significou uma mudança em alguns paradigmas. Os carros econômicos passaram a ser

as vedetes do momento, os modelos mais procurados. Foram desenvolvidos motores

com melhor relação custo-benefício, novas fontes alternativas de combustível, álcool,

biodiesel, entre outros. Carros menores com melhor desempenho mantêm o mercado

de veículo automotivo. No Brasil, popularizou o carro “mil”, tipo flex, mais econômico

– afinal, atualmente a gasolina é muito cara! O que aconteceu: as pessoas mudaram?

O preço do desperdício

pode ser pago mais rápido

do que se imagina.

AMj Studio

90


O paradigma que as orientava sim. Do modelo de um mundo com petróleo infinito, passamos a uma outra descrição,

outro modelo. Mudaram-se os paradigmas!

Essa mudança não foi completa, pois o paradigma dominante das pessoas é movido mais por condições econômicas

do que ambientais. Ou seja, buscam um modo de vida que traz mais benefícios para elas. O novo paradigma que se

quer implantar é o de se pensar em um modo de vida que não apenas beneficie economicamente o indivíduo, mas

que considere um custo social aceitável.

Pense

Será que se o preço dos combustíveis continuasse elevado, as pessoas teriam optado por carros econômicos?

Essa opção foi por motivos ambientais?

CAPÍTULO

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5

J. F. Diorio/Agência Estado/AE

Divulgação

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8

Rodrigo Baleia/Folhapress

Carros muito poluentes, motos caríssimas, joias e casacos de couro

são bens de consumo de

luxo dispensáveis e ambientalmente inadequados em uma sociedade sustentável.

Hely Demutti

Hely Demutti

Uma forma de saber se o que estamos consumindo é adequado

é nos habituarmos a ler os rótulos dos produtos.

Você pensa que sozinho não vai mudar o mundo? Ghandi disse que

“Não é preciso entrar para a história para fazer um mundo melhor”.

Faça sua parte: evite o desperdício. Você já pensou na quantidade de

água que diariamente escoa pelos ralos em atividades como escovar

os dentes, tomar banho e lavar louça, roupa e carro? E eletricidade

desperdiçada com luzes acesas desnecessariamente e nos banhos demorados?

Na quantidade de papel não reaproveitado? Nas compras

desnecessárias? Você adquire realmente o que necessita, ou compra

de modo compulsivo? Na sua casa, comida é suficiente ou sempre

sobra e se joga fora?

Devemos realmente pensar antes de consumir. Afinal, se em nossa

casa não cabe o velho, onde caberia? Imagine se você ficasse trocando

de geladeira, de TV, de computador toda vez que saísse um

modelo novo no mercado. Um único produto para ser fabricado demanda

matéria-prima e energia em grande escala. Para fabricar um

computador de 24 kg são gastos, aproximadamente, 22 kg de produtos

químicos, 240 kg de combustíveis fósseis e 1,5 tonelada de água.

E reaproveitam-se, aproximadamente, apenas 10% dos computadores

e seus componentes. É muito descarte! Não acha?

Pensar coletivo sobre seus atos de consumo é a ideia do consumo

sustentável! E você pode ir mais adiante se achar que tem essa responsabilidade!

Divulgue essa ideia na sua escola, no seu trabalho, na

sua rua. Seja um consumidor consciente e faça parte do grupo de pessoas

que vai ajudar a tornar o mundo mais justo e mais sustentável.

Embora seja permitido o descarte de pilhas no lixo doméstico, lembre-

-se de que, na maioria de nossas cidades, essas pilhas vão parar em lixões

91


CONSTITUINTES DAS SUBSTÂNCIAS, QUÍMICA E CIÊNCIA

e, somadas com todas as demais pilhas descartadas, vão provocar um efeito danoso ao ambiente. Procure usar pilhas recarregáveis,

use até o máximo as suas pilhas e, após o esgotamento, procure destiná-las a empresas que fazem a reciclagem.

Que tal começar? O que o planeta agora precisa é de gente suficientemente corajosa e criativa que programe novas

alternativas que garantam a sustentabilidade da vida.

Pense

Você tem alguma ideia de como isso pode ser feito? Sabe pelo menos por onde pode começar? Construa sua opinião

sobre o assunto!

Há uma atitude simples que você pode adotar, que tem sido chamada por ambientalistas

de “preciclar”. Não, não está escrito errado, é isto mesmo: PRECICLAR!

Preciclar refere-se à atitude de pensar antes de comprar. Significa “pensar que a

história das coisas não acaba quando a jogamos no lixo. Tampouco acaba a nossa

responsabilidade”.

Cerca de 40% do que consumimos estão acondicionados em embalagens não

aproveitadas depois e, é claro, descartadas no lixo, sem nenhum benefício. O impacto

de milhares de toneladas de sacos plásticos que nós, brasileiros, lançamos

anualmente no ambiente é muito grande. Um único brasileiro joga fora, por ano,

cerca de 880 sacolas plásticas dessas de supermercado. Absurdo? É quase um

carrinho de supermercado cheio!

A plasticomania cresceu com o consumismo da sociedade moderna. As colas plásticas são feitas de substâncias originadas do petróleo, não biodegradá-

saveis,

e levam séculos para se decompor. Os países da Europa já começaram uma

“guerra contra os sacos plásticos”. As pessoas adotaram as sacolas de algodão

para ir aos supermercados. Aqui, no Brasil, também existem vários locais que difundem

essa ideia.

Atitudes simples fazem a diferença!

Quando efetuamos uma compra, devemos pensar não somente nas mercadorias,

mas também nas embalagens e no uso de objetos plásticos descartáveis.

Leve sempre sua sacola quando for

ao supermercado.

Como fazer isso?

Atitudes simples como um “não precisa, obrigado(a)”, dispensando as “sacolinhas”, ao se comprar objetos pequenos,

também são formas de contribuir muito para a preservação do planeta.

Além da redução do consumo, devemos pensar na reutilização de materiais, o que pode ser feito de diversas maneiras,

como a doação a entidades assistenciais. Pensar em consumo sustentável é pensar em redução de consumo

e na reutilização de materiais. Veja outras atitudes no boxe da próxima página que exemplificam atitudes desse tipo.

Acreditamos que o estudo da Química

vai ajudar você a compreender a necessidade

da mudança de comportamento.

Que tal estudar e conhecer alguns aspectos

importantes dos materiais? A Química se

valeu do estudo das propriedades de matérias

para favorecer a qualidade de vida

das pessoas. Mas ela sozinha não fez nada!

Por trás dela sempre havia alguém, com

muita vontade de resolver um problema!

Hely Demutti

Eugenio Moraes/Hoje em dia/AE

Doação de roupas a entidades assistenciais deve

ser uma atitude constante e não apenas em campanhas

emergenciais em situações de calamidade pública.

92


Atitude sustentável

Atitudes para o consumo sustentável

Reduzir

b Evitar imprimir documentos que podem ser lidos na telas do computador.

b Reduzir o uso de papel, reduzindo margens, tamanho de letras e espaçamento.

b Evitar consumo desnecessário, programando as compras com uma lista de necessidades, não se deixando levar por

promoções nem anúncios apelativos.

b Verificar a data de vencimento dos produtos para evitar que eles se estraguem antes de usá-los.

b Diminuir o consumo de pilhas e utilizar pilhas recarregáveis.

b Evitar excesso de embalagens. Use sacolas de tecido.

b Não utilizar sacolas plásticas quando comprar algo que possa ser carregado na mão ou em outra sacola.

b Dar preferência a produtos que tenham embalagem retornável, refil ou que sejam recarregáveis.

b Substituir materiais descartáveis por materiais duráveis.

b Diminuir o consumo de tudo o que for possível! Pensar antes da compra: será que preciso mesmo disso?

Reutilizar

b Reutilizar tudo o que se puder.

b Consertar objetos e equipamentos em vez de descartá-los.

b Procure trocar, reformar ou vender roupas, móveis, aparelhos eletrodomésticos, brinquedos, objetos de decoração

e outros antes de substituir por novos.

b Fazer doações de roupas, calçados, brinquedos.

b Evitar comprar produtos que tenham muitas embalagens.

b Carregar caneca para evitar o uso de copos descartáveis.

b Utilizar como rascunho as folhas que já foram usadas em um lado.

b Reutilizar envelopes.

b Reutilizar potes de vidro e de plástico, embrulhos, embalagens de presente, sacolas plásticas, caixas de papelão etc.

b Aproveitar cascas de legumes e frutas no preparo de alimentos alternativos ou separá-las para compostagem de

adubo orgânico.

Reciclar

b Favorecer a reciclagem.

b Usar produtos recicláveis. A reciclagem é uma alternativa que demanda menos processo de industrialização e, consequentemente,

menos emissão de gases poluentes.

b Separar os resíduos para sua coleta seletiva.

Contribuir para a educação e para as ações de cidadania

b Ajudar a conceber medidas para a sustentabilidade como uma melhoria que garanta o futuro de todos e não como

uma limitação, impulsionando o reconhecimento social das medidas positivas.

b Respeitar e fazer respeitar a legislação de proteção do meio ambiente para defesa da biodiversidade.

b Evitar contribuir para a contaminação sonora, luminosa ou visual.

b Não deixar resíduos em parques, na praia, nos lagos.

b Ter cuidado para não danificar a flora e a fauna.

b Reivindicar e apoiar políticas de corresponsabilidade no destino adequado de resíduos.

b Reivindicar maior durabilidade dos produtos.

b Engajar-se em grupos de consumo ético e solidário.

Kasia Bialasiewicz/Shutterstock

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Debata e entenda

FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO.

CONSTITUINTES DAS SUBSTÂNCIAS, QUÍMICA E CIÊNCIA

1. Discuta com os colegas a questão ética sobre o direito de todos os habitantes do planeta de utilizar conscientemente

os bens de consumo para ter uma vida mais igualitária.

2. Sabemos que existe uma infinidade de bens de consumo. Mas como saber quando devemos trocar um desses bens?

Um aparelho eletrônico, por exemplo?

3. Analise a afirmação: “Cada indivíduo tem chance efetiva de contribuir para minimizar os efeitos danosos ao meio

ambiente, assim como pode contribuir para destruí-lo”.

Indique exemplos de ações que podem salvar ou destruir o meio ambiente.

4. Relacione o maior número possível de materiais descartáveis e monte um quadro identificando o material, a finalidade

de seu uso e possíveis alternativas para substituí-lo por outros não descartáveis, ou medidas para diminuir

seu consumo.

5. Debata alternativas para diminuir o consumo de papéis, plásticos, metais e vidros.

6. Relacione possíveis materiais que possam ser reaproveitados e a forma do seu reaproveitamento. Debata com os

colegas se todos os materiais podem ser reaproveitados.

7. Ordene os itens abaixo, considerando o que você julga mais importante na hora de decidir sobre qual material usar:

•••

••

8. De cada par de materiais apresentados abaixo, qual você escolheria? Por quê?




9. Discuta com os colegas quais são as dificuldades observadas para ter uma atitude sustentável. Como vencer e superar

essas limitações?

Ação e cidadania

Discuta com a turma ações para melhorar as condições de vida de sua comunidade, por exemplo:

1. Elabore e aplique questionário para pesquisar como tem sido o comportamento das pessoas em relação a atitudes

sustentáveis apresentadas nesta unidade e discuta os resultados, buscando medidas que possam reduzir os problemas

constatados.

2. Pesquise na administração pública de sua cidade como funciona o sistema de tratamento de lixo, incluindo os

lixos hospitalar e industrial, e organize visita aos locais para onde é levado o lixo, como estação de tratamento

de coleta seletiva, usinas de compostagem ou lixão. Se possível, fotografe ou filme e depois monte um mural ou

exiba o vídeo, apresentando relatório com aspectos positivos e negativos observados com relação aos problemas

ambientais e sociais.

3. Proponha campanhas educativas para a disposição correta do lixo pela comunidade, mutirões de limpeza

urbana para remover entulhos, envolvendo as autoridades responsáveis por esse serviço. Se for o caso, faça

abaixo-assinados dirigidos a autoridades ou correspondências para os Conselhos Municipais de Saúde, de

Meio Ambiente e de Conselhos Tutelares da Criança e do Adolescente, pedindo providências em relação aos

problemas identificados.

4. Proponha um projeto de coleta seletiva do lixo na sua escola, tendo como base a leitura do texto “Sugestões para

implantação de programas de coleta seletiva em escola”, a seguir.

94


Sugestões para implantação de programas

de coleta seletiva em escolas

1. Reúna a comunidade escolar e, se todos “toparem” separar lixo, divida as tarefas. Lembre-se de que a queima de

lixo é proibida, pois é fonte de poluição.

2. Pesquise o mercado para recicláveis, consultando prefeitura, catadores, sucateiros e entidades assistenciais. Então,

prepare um esquema de retirada dos materiais da escola. Doar os recicláveis dá um caráter socioambiental ao trabalho.

A eventual venda de recicláveis não deve ser buscada como fonte de “renda” para a escola, caso contrário, poderá incentivar

geração proposital de resíduos. A periodicidade da coleta depende do espaço disponível para armazenamento.

3. Para o descarte seletivo e o armazenamento dos materiais, escolha um local coberto, de fácil acesso aos coletores e

bem à vista. Os recipientes podem ser cedidos pela Prefeitura, sucateiros ou empresas, comprados ou confeccionados

pela própria escola. As cores-padrão dos recipientes para descarte seletivo são: azul-marinho para papéis, vermelho

para plásticos, amarelo para metais e verde-escuro para vidros. O jornal pode ser enfardado, separado dos demais

papéis: ele vale mais para venda. Caixas de ovos também podem ser empilhadas e vendidas em feiras ou quitandas.

Poderão ser coletados outros materiais para uso nas aulas de Educação Artística. Deve-se estimular a troca de livros

usados e a doação de roupas usadas, brinquedos e outros a comunidades ou entidades assistenciais. Não inicie o

programa sem antes ter garantido o local para o destino do material e os recipientes para a coleta seletiva.

4. Promova reuniões com todos os alunos e convide a comunidade (pais, funcionários e moradores, caso a escola possa receber

material do bairro) para apresentar a importância ambiental da separação de recicláveis. Enfatize que o sucesso do programa

depende diretamente da participação de todos. Qualquer eventual arrecadação de fundo deve ser apresentada como

mera consequência do programa e não como meta a ser alcançada. O objetivo maior deve ser sempre o nosso ambiente.

5. Coloque, nas salas, recipientes distintos para o descarte de lixo orgânico e de reciclável gerados pelos alunos. Combine

quem esvaziará os recipientes diariamente, de forma estimulante para que todos se revezem na tarefa.

6. Estabeleça um dia da semana para que todos tragam recicláveis para a escola. Explique como deve ser feita a coleta

seletiva e peça que sejam lavadas as embalagens nas casas para não atrair insetos e animais. Comente sobre materiais

não recicláveis (celofane, isopor entre outros), em razão da inexistência de “mercado” para esses materiais.

Debata alternativas para o destino do lixo orgânico, como compostagem ou destino ao serviço de limpeza urbana.

7. Verifique periodicamente a higiene dos recipientes e se a sistemática de separação está sendo feita corretamente,

criando uma equipe de “fiscais da coleta seletiva”. Resolva sempre em grupo os problemas detectados, tomando

cuidado com os riscos à saúde.

8. Prepare atividades educativas para aprofundar

o estudo do lixo e manter o “pique”.

Promova reuniões com a comunidade

escolar para avaliar a evolução do programa:

quanto material foi juntado por

período; quem foi beneficiado, social ou

monetariamente; quanto foi arrecadado

e aplicado (no caso de venda); as dificuldades

encontradas e as propostas para

resolvê-las. Conversar com a comunidade

regularmente e promover reuniões são

atividades fundamentais para o desenvolvimento

de uma mentalidade participativa,

duradoura e “ecológica”.

Daniel Augusto Jr/Pulsar Imagens

CAPÍTULO

1

2

3

4

5

6

7

8

Adaptado de: REVISTA PÓLIS: estudos,

formação e assessoria em políticas sociais.

São Paulo: Instituto Pólis, n. 31, 1998. p. 43.

Projetos de coleta seletiva beneficiam o ambiente e promovem mais empregos.

Participe de projetos dessa natureza em sua comunidade.

95


CONSTITUINTES DAS SUBSTÂNCIAS, QUÍMICA E CIÊNCIA

Plásticos

Ferro (ímã)

Ouro

Cobre encapado

com plástico

4 A QUÍMICA E SUA LINGUAGEM

V imos, ao longo desta primeira unidade, os conceitos relativos aos campos básicos

de estudo da Química. Aprendemos, neste capítulo, como a Química se consolidou

historicamente como uma Ciência moderna. Vamos recapitular o que ela estuda.

Os químicos sentem um inconfessável prazer em transformar as coisas. É claro que

ninguém jamais conseguiu criar algo a partir do nada – esse ainda é um mistério insondável...

–, mas, mesmo assim, os químicos contribuem para a transformação do mundo

em que vivemos. Diariamente, eles descobrem e sintetizam (produzem

em laboratório) novas substâncias por meio de reações

químicas. Muitas são posteriormente utilizadas na fabricação

de novos materiais; outras entram na composição de medicamentos,

de produtos de limpeza, de alimentos (para conservar

e melhorar o sabor, a aparência ou o teor nutritivo) e de uma

infinidade de outros produtos que consumimos diariamente.

Além de serem utilizadas para a obtenção de novos materiais,

as reações químicas também são importantes fontes de energia:

você já imaginou como seria difícil nossa vida sem as fontes de

energia? Haveria vida?

Hely Demutti

Hely Demutti

Poliamida

Liga

metálica

Algodão

Os materiais que usamos

diariamente são resultado

de transformações químicas

desenvolvidas por

indústrias químicas.

Borracha

Náilon

A bateria de telefone celular produz energia com base

em reações químicas ocorridas em seu interior.

Pois é graças às reações químicas que obtemos a maior

parte da energia que consumimos. O estudo da Química envolve,

portanto, conhecimentos sobre processos de transformações

das substâncias e sobre a energia associada a essas

transformações.

As reações são o principal foco de estudo da Química,

mas não o único. A identificação de substâncias, por meio da

determinação de suas propriedades químicas e físicas, é outra

importante linha de pesquisa. Para entender as propriedades

das substâncias e dos materiais, os químicos estudam a sua

constituição. Podemos, portanto, conceituar a Química da

seguinte forma:

Química é a Ciência que estuda as substâncias, suas

constituições, suas propriedades e suas transformações em

novas substâncias, além dos efeitos e modelos explicativos

relacionados a tais transformações.

96


O químico e suas atividades

O químico é o profissional que estuda a Química. Ele atua em processos

de investigação e no desenvolvimento de processos de análises,

separação e síntese de substâncias e materiais. Existem diversos campos

de trabalho do químico, vejamos alguns desses a seguir.

A Bioquímica, , ramo de estudo que une a Química à Biologia,

estuda as substâncias presentes nos seres vivos e como elas atuam

sobre os organismos. Entre as atividades desenvolvidas pelos

bioquímicos está a identificação de agentes causadores das mais

diversas patologias, como a aids, por exemplo, além de outras

pesquisas, como no campo da genética. Mais de 400 cientistas de várias partes do mundo

participaram do Projeto Genoma que mapeou o genoma humano, abrindo perspectivas

para pesquisas na prevenção e tratamento de doenças. Com esses conhecimentos

derivados da Química, a Ciência vem contribuindo para o aumento da longevidade,

antigo sonho dos alquimistas. Enquanto no fim do século XIX a expectativa de vida era

de 41 anos, no início do século XXI ela aumentou para 65 anos.

Os bioquímicos trabalham

tanto na identificação das estruturas

químicas presentes no corpo

humano como no reconhecimento

de moléculas de DNA.

Science Photo Library/Latinstock

O químico consegue fazer

previsões de estruturas

químicas com o uso

de computador acoplados

a equipamentos de análise

química.

Hely Demutti Hely Demutti

CAPÍTULO

1

2

3

4

5

6

7

8

Hely Demutti

Na Engenharia, profissionais da área mecânica e civil estudam as propriedades dos materiais

empregados na fabricação de automóveis ou na edificação de casas, rodovias, pontes

etc. E na indústria química, químicos e engenheiros químicos determinam as composições

de diferentes matérias-primas, otimizam métodos de produção, buscam soluções para problemas

ambientais etc.

Na Geologia, Ciência que estuda a forma e a composição exterior e interior da Terra, os

processos químicos são usados para determinar a composição de minerais. Na Agronomia, são

feitas análises químicas do solo que determinam os adubos necessários à melhoria da produção.

Hely Demutti

A determinação da

quantidade de materiais

presentes em soluções,

por meio de reações químicas,

por um método de

titulação, é uma das atividades

desenvolvidas pelos

químicos.

Fiatpress

A identificação de minerais, feita pelos geólogos,

exige também conhecimentos químicos.

Os agrônomos utilizam conhecimentos

químicos para orientar os agricultores sobre

adubação.

Na produção de automóveis, os

químicos contribuem para o desenvolvimento

de materiais mais resistentes,

seguros, leves e atraentes.

97


CONSTITUINTES DAS SUBSTÂNCIAS, QUÍMICA E CIÊNCIA

Em todas essas áreas, diferentes métodos são usados tanto para identificar as substâncias

presentes nos materiais como para determinar a quantidade de cada uma delas,

funções específicas da Química Analítica. Esse ramo da Química é responsável pelo de-

senvolvimento de técnicas e instrumentos de análise da composição dos materiais.

Os modelos obtidos com o apoio da tecnologia computacional são largamente utilizados

na Química Teórica, cujo objetivo é descrever com mais precisão a constituição

da matéria. Enquanto no passado a previsão de reações químicas era feita somente com

base em experimentos realizados em laboratório – e é por isso que a chamamos Ciência

experimental –, hoje a Química pode não somente prever a ocorrência de reações pelo

computador, mas também propor novos materiais por esse estudo.

Por isso, além de conhecer técnicas de laboratório, o químico precisa estudar modelos

teóricos da constituição da matéria e dominar a linguagem da simbologia química,

ferramentas básicas desse profissional.

SÍMBOLOS DE ALGUNS ELEMENTOS QUÍMICOS E

APLICAÇÕES DE SUAS SUBSTÂNCIAS

Elemento

Símbolo

Aplicações de substâncias que

contêm o elemento

Alumínio

Al

Utensílios domésticos, papel-alumínio,

ligas metálicas.

Chumbo Pb Baterias, chapas.

Cloro Cl Desinfetante, bactericida, alvejante.

Cobalto Co Radioterapia, determinação da umidade do ar.

Cobre Cu Fios condutores de eletricidade, moedas.

Enxofre S Produção de pneus, inseticidas.

Ferro Fe Aço, ferro fundido.

Hélio He Utilizado em balões meteorológicos.

Hidrogênio H Combustível alternativo.

Magnésio Mg

Liga metálica utilizada na confecção de rodas

de automóveis.

Neônio Ne Luz avermelhada de letreiros.

Ouro Au Confecção de joias, lâminas, ligas.

Oxigênio O Respiração dos seres vivos, solda.

Prata Ag Confecção de joias, moedas, contatos elétricos.

Urânio U Fonte de energia nuclear.

Fórmulas químicas

Linguagem química

Como toda Ciência, além de seus

métodos investigativos e suas teorias e

modelos, a Química apresenta uma linguagem

própria, rica em símbolos e regras

diferentes da linguagem comum.

Durante seu estudo, você irá aos pouco

se familiarizando com essa simbologia

química.

Para facilitar a comunicação entre os

cientistas de todo o mundo, os elementos

químicos são representados por símbolos

que derivam de seus nomes em

latim. O símbolo é, normalmente, a primeira

letra do nome em latim, escrita

em maiúscula. No caso de haver dois ou

mais elementos que começam pela mesma

letra, uma segunda letra do nome é

usada, sendo esta minúscula.

O quadro ao lado apresenta uma lista

de elementos mais familiares.

Enquanto os elementos químicos são re pre sentados por símbolos, as substâncias

são representadas por fórmulas. Nas fórmulas, representamos os símbolos dos elementos

químicos que estão presentes no constituinte de cada substância e, por meio de

índices numéricos colocados um pouco abaixo do símbolo do elemento, indicamos o

número de átomos de cada elemento que compõe o constituinte. Para os elementos

químicos que aparecem apenas uma vez no constituinte da substância não é necessário

indicar o índice. O quadro a seguir apresenta as fórmulas químicas de algumas

substâncias simples.

98


ALGUNS EXEMPLOS DE SUBSTÂNCIAS SIMPLES E SUAS FÓRMULAS

Substância Elemento químico Fórmula

Hidrogênio hidrogênio (H) H 2

Nitrogênio nitrogênio (N) N 2

Oxigênio oxigênio (O) O 2

Enxofre enxofre (S) S 8

Ferro ferro (Fe) Fe

Iodo iodo (I) I 2

Alumínio alumínio (Al) Al

Átomos de alguns elementos químicos podem formar substâncias simples diferentes.

Nesse caso, essas substâncias simples recebem o nome de alótropos. O gás oxigênio (O 2 )

e o gás ozônio (O 3 ) são formas alotrópicas do elemento químico oxigênio.

I 2

CAPÍTULO

1

2

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8

EXEMPLOS DE SUBSTÂNCIAS ALOTRÓPICAS

Elemento químico

Alótropos

Oxigênio (O) oxigênio (O 2 ), ozônio (O 3 )

Carbono (C)

grafite (C), diamante (C)

fulereno (C 60

), nanotubos (C n

)

Fósforo (P)

fósforo branco (P 4

)

fósforo vermelho (P n

)

Confira os quadros abaixo. Compare as fórmulas do diamante e da grafite (ou grafita).

São iguais, não é mesmo? Como é possível haver dois materiais tão distintos com a

mesma fórmula? De fato, a grafite e o diamante são ambos formados pela combinação de

átomos de carbono. No entanto, a configuração espacial, ou seja, o arranjo dos átomos de

carbono no constituinte da grafite é diferente da configuração dos átomos no constituinte

do diamante. Portanto, são substâncias diferentes, pois possuem constituintes diferentes.

Obviamente, as propriedades físicas e o valor comercial também são diferentes.

Conforme os modelos,

o arranjo dos átomos na

grafite é bem diferente

do arranjo de átomos

no diamante, por isso

as propriedades dessas

substâncias são diferentes.

J. Yuji

J. Yuji

Modelo de arranjo de átomos de carbono do diamante.

Modelo de arranjo de átomos de carbono da grafite.

Pense

O que representa a fórmula H 2

O?

99


CONSTITUINTES DAS SUBSTÂNCIAS, QUÍMICA E CIÊNCIA

ALGUNS EXEMPLOS DE SUBSTÂNCIAS COMPOSTAS E

SUAS FÓRMULAS

Substância

Fórmula

Água

H 2 O

Ácido sulfúrico H 2 SO 4

Cloreto de sódio (sal)

NaCl

Hidróxido de sódio (soda cáustica)

NaOH

Amônia NH 3

Carbonato de amônio (sal-amoníaco) (NH 4 ) 2 CO 3

Metano (gás dos pântanos) CH 4

Equação química

Você já sabe que o símbolo H representa o elemento

químico hidrogênio e o símbolo O representa

o elemento químico oxigênio. Logo, pela fórmula,

podemos afirmar que a água é formada por átomos

de hidrogênio e de oxigênio. O índice 2 indica

que cada constituinte possui dois átomos de hidrogênio.

A não existência de índice após o símbolo

do oxigênio indica que cada constituinte da água

possui apenas um átomo de oxigênio. Fácil, não?

O quadro ao lado apresenta as fórmulas de algumas

substâncias compostas.

No primeiro capítulo, estudamos que as reações químicas são processos em que novas

substâncias são formadas. Agora, vamos aprender a reapresentar essas reações de maneira

simplificada, usando a simbologia química. Essa representação simbólica da reação

é chamada equação química.

Equação química é a representação simbólica da reação química.

Na equação química, as substâncias que reagem, denominadas reagentes, e as substâncias

que são formadas, denominadas produtos, são representadas por suas fórmulas químicas.

Os reagentes são separados dos produtos por uma seta, como é mostrado a seguir:

reagente(s) ( produto(s)

No caso de existir mais de uma substância como reagente ou como produto, suas fórmulas

são separadas pelo sinal de soma (+), indicando que os reagentes devem estar em

contato para que a reação ocorra e que os produtos sejam formados simultaneamente.

Ao se apresentar uma equação química, deve-se também especificar o estado de

agregação de cada substância envolvida. O estado gasoso é representado por (g), o estado

líquido por (l), o estado sólido por (s) e as substâncias dissolvidas em água por (aq). As letras

que reapresentam os estados de agregação devem ser colocadas ao lado dos símbolos

das substâncias e não como índices, como era utilizado antigamente.

Além de representar as substâncias reagentes e os produtos, é necessário também representar

as proporções entre todas elas. A proporção de cada substância é indicada numericamente

na frente da fórmula de cada constituinte e é denominada coeficiente estequiométrico

ou simplesmente coeficiente. Tal coeficiente indica a proporção relativa dos constituintes das

substâncias participantes da reação. Quando o coeficiente é 1, ele não precisa ser indicado.

Outras convenções também adotadas nas equações químicas são:

• Δ indica que a reação ocorre a elevadas temperaturas;

• F indica que a reação é reversível, ou seja, os produtos reagem entre si originando novamente

os reagentes.

Veja, agora, exemplos de equações químicas e seu significado.

Seja a equação:

C(s) + O 2

(g) ( CO 2

(g)

.

Essa equação indica que o carvão, substância simples constituída de átomos do elemento

químico carbono, que se encontra no estado sólido, reage com o gás oxigênio,

substância simples constituída de moléculas que contêm dois átomos do elemento químico

oxigênio, produzindo a substância composta dióxido de carbono, também chamado gás

100


carbônico, constituída de moléculas que contêm um átomo do elemento químico no ligado a dois átomos do elemento químico

carbooxigênio.

Veja agora esta outra equação: N 2

(g) + 3H (g) F 2NH (g) .

2 3

Esta equação indica que o gás nitrogênio, substância simples constituída de moléculas

que contêm dois átomos do elemento químico nitrogênio, reage com o gás hidrogênio,

substância simples constituída de moléculas que contêm dois átomos do elemento químico

hidrogênio, produzindo a substância composta amônia no estado gasoso, constituída

de moléculas que contêm um átomo do elemento químico nitrogênio ligado a três átomos

do elemento químico hidrogênio. Essa equação indica ainda que, nessa reação, para

cada molécula nitrogênio, são necessárias três moléculas hidrogênio e são formadas duas

moléculas de amônia. Além disso, a equação indica que tanto os reagentes como os produtos

dessa reação são gases e que essa reação é reversível, ou seja, o produto amônia

transforma-se nos reagentes nitrogênio e hidrogênio.

Exercícios

1. De acordo com Aristóteles, explique como um elemento

de sua teoria se transformava em outro, por

exemplo, como a água se transformava em ar e este

em fogo.

2. Considere o esquema ao lado.

Entre as alternativas abaixo,

indique as corretas sobre ele.

a) Temos cinco componentes.

b) É formado por duas substâncias simples.

c) Foram usados apenas dois elementos.

d) É um material.

e) Temos cinco substâncias simples e duas substâncias

compostas.

3. O que é descontinuidade da matéria?

4. (UnB-DF) Um aluno fez, em sala de aula, uma dissolução,

realizando os seguintes procedimentos:

I – Colocou um grânulo (pequeno grão) de permanganato

de potássio (sólido violeta cuja fórmula química

é KMnO 4

) em um primeiro béquer (béquer 1)

contendo 50 mL de água.

II – Agitou o sistema até que todo o sólido se

dissolvesse.

III – Mediu, com uma proveta, 5 mL dessa solução, transferindo-os

para um segundo béquer (béquer 2).

IV – Completou o volume desse segundo béquer com

água até a marca de 50 mL.

V – Agitou o sistema e mediu, com uma proveta, 5 mL

da solução, transferindo-os para um terceiro béquer

(béquer 3).

VI – Completou, com água, o volume desse terceiro

béquer, até a marca de 50 mL.

O aluno registrou, no caderno de dados, as observações

que se seguem.

FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO.

Béquer

Coloração da solução

1 violeta-intenso

2 violeta-claro

3 incolor

Com base nas informações acima e considerando a

natureza corpuscular da matéria, julgue os itens a seguir,

marcando C para os corretos e E para os errados.

1) Os átomos constituintes do permanganato de potássio

não estão presentes no béquer 3, uma vez

que a água mudou uma das propriedades – cor –

daquela substância (incolor).

2) De acordo com o modelo atômico de Dalton, pode-se

afirmar que a estrutura representada pela

fórmula KMnO 4

é divisível e composta por três diferentes

tipos de partículas de massas distintas.

3) O experimento realizado pelo aluno demonstra que

a matéria é formada por átomos, os quais são exatamente

como Dalton visualizou em suas experiências,

isto é, esferas maciças e indivisíveis.

5. O constituinte da amônia tem quantos átomos?

6. Quantos átomos e de quantos elementos existem no

constituinte do ácido sulfúrico (H 2

SO 4

)?

7. Que informações obtemos da fórmula do carbonato de

amônio – (NH 4

) 2

CO 3

?

8. Qual é a diferença entre Co e CO?

9. Qual é a diferença entre as representações do item a e

as do item b?

a) H 2

+ O 2

b) H 2

O 2

10. Escreva sentenças que expliquem o significado de cada

equação química a seguir, indicando os reagentes e

os produtos:

a) 2H 2

(g) + O 2

(g) ( 2H 2

O(l)

b) 2H 2

O 2

(l) ( 2H 2

O(l) + O 2

(g)

c) 2C 2

H 2

(g) + 5O 2

(g) ( 4CO 2

(g) + 2H 2

O(l)

CAPÍTULO

1

2

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4

5

6

7

8

101


CONSTITUINTES DAS SUBSTÂNCIAS, QUÍMICA E CIÊNCIA

11. Com relação à composição química das substâncias,

julgue as afirmações abaixo, marcando C para os itens

corretos e E para os errados.

1) Ao verificar que a água é representada pela fórmula

H 2 O, é correto concluir que essa se constitui numa

mistura de hidrogênio e oxigênio.

2) As substâncias representadas pelas fórmulas O 2 ,

O 3 , P 4 e S 8 são substâncias simples.

3) A nicotina, cuja fórmula é C 10 H 14 N 2 , é um alcaloide

existente no fumo e tem a sua denominação derivada

do nome de Jean Nicot. A fórmula desse alcaloide

possui 26 átomos e 3 elementos químicos.

4) A água oxigenada, (H 2 O 2 ), e a água, (H 2 O), são

substâncias iguais, já que são formadas pelos mesmos

elementos químicos.

5) O corpo do ser humano, por ser um produto natural,

não possui elementos químicos em sua constituição

até que ele comece a ingerir remédios.

12. (UnB-DF) Examine as fórmulas representadas a seguir e

julgue os itens abaixo, marcando C para os corretos e E

para os errados.

P 4 , S 8

, Br 2 , CaBr 2

, Zn, He

1) O número de substâncias simples representadas

é dois.

2) O número de substâncias compostas representadas

é quatro.

3) O número de substâncias poliatômicas é um.

4) CaBr 2

é uma mistura das substâncias Ca e Br 2

.

5) A fórmula S 8

indica que oito átomos estão ligados

formando uma única molécula.

13. (UnB-DF) A investigação química é uma atividade humana

que tem grande influência na sociedade. Com relação a

essa atividade e suas características, julgue os itens a seguir,

marcando C para os itens corretos e E para os errados.

1) A Alquimia era uma atividade científica da Idade Média

que se caracterizava pelo uso do método científico

de observação, experimentação e generalização.

2) Os modelos científicos desenvolvidos pelo método

científico usado em Quí mi ca possuem limitações

e não explicam todos os fenômenos.

3) Acabar com o problema mundial da fome é uma

decisão de competência dos químicos, pois somente

eles podem dedicar a maior parte do seu tempo ao

desenvolvimento de novas tecnologias que aumentem

a produtividade agrícola.

4) Para a preservação da saúde dos indivíduos, deveria

ser proibido o uso de produtos químicos nos alimentos.

14. (Osec-SP) Um estudante estava pesquisando um fenômeno

e queria seguir corretamente as etapas do método

científico. Em qual das sequências abaixo estão

citadas, em ordem correta, porém, não necessariamente

consecutiva, quatro etapas que ele teria seguido?

a) Observação, experimentação, formulação de leis e

criação de teoria.

b) Criação de teoria, formulação de leis, experimentação

e observação.

c) Experimentação, levantamento de hipóteses, criação

de teoria e observação.

d) Levantamento de hipóteses, organização de dados,

observação e formulação de leis.

e) Observação, criação de teoria, formulação de leis

e organização de dados.

15. (UFSCar-SP) Até 1772 acreditava-se que o fogo era um

elemento químico. Foi quando um cientista nascido em

1743 e guilhotinado em 1794, durante a Revolução

Francesa, transformou a pesquisa química de qualitativa

em quantitativa, formulando explicitamente a Lei

da Conservação da Matéria. Este cientista, também

conhecido como o pai da Química moderna, é:

a) John Dalton. d) Antoine Lavoisier.

b) Linus Pauling. e) Niels Bohr.

c) Robert Boyle.

16. Cada conjunto de esquemas abaixo representa substâncias

de diferentes sistemas. Classifique cada sistema

em material ou substância e classifique todas as

substâncias em simples ou compostas.

A B C

D E F

17. (UnB-DF) Julgue os itens, marcando C para os itens

corretos e E para os itens errados.

1) O ar é um material homogêneo constituído de substâncias

simples.

2) Das substâncias álcool, ouro, diamante e acetona,

somente o ouro é uma substância simples.

3) Por meio de medidas das temperaturas de fusão

e ebulição, é possível fazer a distinção entre substâncias

simples e compostas.

J. Yuji

102


4) Os processos de separação de materiais são utilizados

para a obtenção de substâncias simples a partir

de substâncias compostas.

18. (UFF-RJ) Considere os seguintes sistemas:

I

II

III

água água + álcool água + óleo

Da Alquimia à Química

b As transformações químicas sempre fascinaram a humanidade.

O homem aprendeu a cozer e a fabricar alimentos, a tingir

fibras, a extrair corantes, a produzir metais a partir de rochas,

entre outras transformações.

b Dos rituais de magia ou religião surgiu a Alquimia, um conjunto

de conhecimentos baseados em crenças, mistérios,

ocultismo e religião.

b Os alquimistas, que buscavam transmutação de metais e

o elixir da longa vida, criaram e desenvolveram aparelhos

e técnicas laboratoriais e descobriram substâncias e matérias

utilizados pelos químicos.

b O alquimista Georg Ernst Stahl propôs a teoria do

flogístico, na qual a combustão seria a liberação do

Conhecimento científico e senso comum

b A Química é uma Ciência e com seus conhecimentos

explica muitos fenômenos.

b Em muitos casos, o conhecimento prático é suficiente

para a realização de atividades, por exemplo, a produção

de pão. Para isso, o padeiro utiliza uma forma

de conhecimento, denominado senso comum, que é

baseada em experiências empíricas e não em teorias

científicas.

b A tecnologia e as Ciências progridem, juntos, de acordo

Constituintes da matéria

b Os primeiros modelos sobre a constituição da matéria

surgiram na Antiguidade. Os filósofos acreditavam que

a matéria seria formada por quatro “elementos fundamentais”

-- água, terra, fogo e ar -- que combinados

dariam origem a todos os materiais.

b A ideia de que a matéria é constituída de pequenas

partes indivisíveis (átomos) foi proposta pelo filósofo

grego Demócrito [470-360 a.C.] e seu discípulo Leucipo

[século V a.C.].

b Em 1808, John Dalton apresentou uma nova teoria na

A Química e sua linguagem

b A Ciência Química apresenta uma linguagem própria:

os elementos químicos são representados por símbolos

J. Yuji

Os sistemas I, II e III correspondem, respectivamente,

a:

a) substância simples, material homogêneo, material

heterogêneo.

b) substância composta, material heterogêneo, material

heterogêneo.

c) substância composta, material homogêneo, material

heterogêneo.

d) substância simples, material homogêneo, material

homogêneo.

e) substância composta, material heterogêneo, material

homogêneo.

“elemento” flogístico.

b Novas explicações para a combustão foram propostas

no século XVIII por Lavoisier, que realizou experiências

bem controladas e elaboradas com o uso de balanças

precisas, demonstrando a conservação da massa nas

reações químicas e contribuindo para a derrubada da

teoria do flogístico.

b A revolução química estabeleceu-se quando os químicos

passaram a utilizar um método sistemático de investigação

dos fenômenos, uma linguagem própria e

um sistema lógico para explicar os eventos observados.

b Apesar de sua grande importância, as teorias científicas

apresentam limitações e não conseguem explicar tudo.

com demandas existentes e criadas pela sociedade.

b A Química está diretamente relacionada com o mundo

em que vivemos, além de possibilitar uma vida mais

longa e confortável. Estudar Química favorece a

compreensão dos fenômenos naturais, bem como do

complexo mundo social em que vivemos.

b O desenvolvimento tecnológico e científico tanto pode

trazer benefícios como risco à sobrevivência humana,

dependendo da forma como é aplicado.

qual a matéria é formada por partículas denominadas

átomos (esferas maciças e indivisíveis), as substâncias

simples são constituídas de apenas um tipo de átomo

(elemento químico) e as substâncias compostas

de mais de um tipo de átomo (diferentes elementos

químicos).

b Substância simples é um tipo de substância formada

por átomos de apenas um elemento químico.

b Substância composta é um tipo de substância formada

por átomos de mais de um elemento químico.

que derivam de seus nomes em latim; as substâncias são

representadas por fórmulas.

CAPÍTULO

1

2

3

4

5

6

7

8

103


UNIDADE 2

Poluição

atmosférica

P.BAEZA; PUBLIOPHOTO DIFFUSION/SCIENCE PHOTO LIBRARY/SPL DC/Latinstock

Poluição do ar. Smog sobre Santiago, Chile. A cidade faz

fronteira com a Cordilheira dos Andes, ao fundo, impedindo

a poluição de se dissipar.

104


Como explicar a poluição dos gases

pelos modelos de partículas?

Aquecimento global: como

reverter essa onda?

Capítulo 4 Estudo dos gases

1. Medidas, fenômenos e modelos

2. Grandezas do estado gasoso

3. Propriedades dos gases

4. Leis dos gases

5. Lei geral dos gases

6. Teoria cinética dos gases

Capítulo 5 Modelos atômicos

1. Modelos e teorias

2. Modelo atômico de Dalton

3. Modelo atômico de Thomson

4. Modelo atômico de Rutherford

5. O átomo e suas partículas

6. Modelo atômico de Bohr

7. Modelo quântico para o átomo

8. Confi guração eletrônica

Hely Demutti

Temas em foco:

• Poluição atmosférica e aquecimento global

• Camada de ozônio e radiação solar

• Mercado de carbono! O que é isso?

105


Capítulo 4

ESTUDOS DOS GASES

Como se comportam os gases?

Como os gases têm poluído a atmosfera?

Tema em foco

POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA E AQUECIMENTO GLOBAL

Pense

O que é poluição?

Rogério Rogério Cassimiro/Folha Cassimiro/Folha Imagem

Imagem

Existem vários significados para a palavra poluição. O que é considerado poluição para uma pessoa pode não

ser para outra. Isso nos dá uma pista para qualificar poluição: é uma modificação ambiental que contraria os interesses

da coletividade.

Quando os efeitos ambientais de uma ação prejudicam os demais indivíduos, podemos dizer que há alguma forma

de poluição. Nesse sentido, a poluição ambiental é vista sempre como uma interferência no equilíbrio da natureza.

No ambiente, energia e matéria são utilizadas de forma equilibrada, de acordo com as necessidades de cada ecossistema.

Porém, quando um ecossistema não consegue assimilar uma quantidade de matéria e/ou energia, ele fica

sobrecarregado e desequilibra-se. Dizemos, então, que ele está poluído. Dessa forma, o conceito de poluição ambiental,

do ponto de vista biológico, é a colocação de matéria ou energia em lugar errado.

Poluição pode ser vista também como qualquer atividade que prejudique a saúde, a segurança ou o bem-estar

da população, que crie condições adversas para as atividades sociais e econômicas ou, ainda, que cause degradação

do ambiente. A poluição química provocada por substâncias ou materiais que prejudicam a natureza é um bom

exemplo: ela pode afetar o ar, as águas e o solo.

Mas nem sempre é fácil definir o quanto de uma substância

é capaz de prejudicar o ambiente. Quanto lixo industrial

um rio pode receber até que o chamemos poluído? Depende

do padrão de tolerância adotado, ou seja, dos valores

máximos permitidos para os níveis de contaminação de

diferentes substâncias.

A má qualidade do ar custa pelo menos US$ 1 bilhão aos cofres públicos

brasileiros a cada ano, principalmente com mortes ou tratamentos de

doenças associadas direta e indiretamente à poluição.

Fonte: Laboratório de Poluição Atmosférica Experimental da Universidade de São Paulo (USP).

106


A definição de poluente também está ligada a determinadas condições e à concentração da substância no ambiente.

Podemos dizer que toda substância é tóxica em potencial, pois seu grau de toxicidade dependede sua concentração

em um determinado lugar. Até o gás oxigênio em excesso mata. Isso mesmo: se respirado em elevadas

concentrações, esse gás tão essencial à sobrevivência pode agredir nossas células.

Há poluição atmosférica quando ocorre um aumento da quantidade de determinados gases ou de materiais sólidos

em suspensão acima de limites definidos. A concentração de poluentes na atmosfera depende de mecanismos

de retenção ou dispersão. Como o volume da atmosfera é muito grande, a fumaça que sai de uma chaminé pode

se espalhar por uma área vasta, atenuando seus efeitos poluidores no local da emissão. Contudo, se a liberação de

gases tóxicos for muito elevada e a dispersão não ocorrer adequadamente, instala-se um quadro mais sério de poluição

atmosférica, com grandes danos à saúde da população (veja quadro abaixo).

POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA × DANOS À SAÚDE

Contaminante Efeitos à saúde

Principais fontes

Monóxido de carbono (CO)

Óxidos de enxofre

(SO 2

e SO 3

)

Óxidos de nitrogênio

(NO e NO 2

)

Hidrocarbonetos

(C n

H m

)

Macromoléculas

Fonte: Organização Mundial da Saúde.

Impede o transporte de oxigênio no sangue, causa danos

aos sistemas nervoso central e cardiovascular.

Doenças cardiovasculares e respiratórias.

Danos ao aparelho respiratório.

Alguns têm propriedades cancerígenas, teratogênicas ou

mutagênicas.

Danos aos sistemas respiratório, gastrointestinal, nervoso

central, renal, entre outros.

Queima de combustíveis

fósseis.

Combustão de carvão

e petróleo com enxofre.

Combustão do gás nitrogênio

a altas temperaturas na queima

de combustíveis.

Uso de petróleo, gás natural

e carvão.

Atividades industriais,

transporte e combustão.

CAPÍTULO

1

2

3

4

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6

7

8

A poluição atmosférica teve início com a Revolução Industrial. Nos primórdios da industrialização, o produto

lançado ao ar pelas chaminés das fábricas era símbolo de prosperidade, poder, progresso. Um grande industrial de

Chicago, em 1892, comentou: “O fumo é incenso queimado nos altares da indústria”. Com o crescimento populacional,

o aumento exagerado do consumo e a pouca importância dada às questões ambientais agravaram os desequilíbrios

causados à atmosfera, aumentando a concentração de partículas sólidas e de diversos gases, como dióxido

de carbono, e diminuindo outros como o ozônio, em certas regiões da termosfera.

Atualmente, as alterações climáticas causadas pela poluição atmosférica são fator de grande preocupação. Já se

sabe que uma de suas alterações como pequenas variações na temperatura do planeta pode desencadear catástrofes,

como o derretimento de geleiras e a inundação de cidades litorâneas.

Catástrofes que alteram a atmosfera e a biosfera não são novas na história da evolução da Terra.

Podemos dizer que o planeta Terra é resultado dessas transformações e que possibilitaram atingir

o equilíbrio que permite a vida como conhecemos. É bem verdade que a regeneração após

cada catástrofe leva milhares de anos. Mas esse tempo, não é nada se considerarmos

a idade do planeta. Assim, com o passar do tempo, a superfície e atmosfera

terrestres se moldaram e estabeleceram condições favoráveis ao surgimento

da enorme variedade de espécies de seres vivos. Ao mesmo tempo,

outras espécies foram dizimadas, como os dinossauros, e o que resta

delas hoje são somente marcas de um passado de existência.

Nasa

“A Terra perdeu, em pouco mais de um quarto de século, quase um

terço de sua riqueza biológica e recursos. No atual ritmo, a humanidade

necessitará de dois planetas em 2030 para manter seu estilo de vida.”

Fonte: Fundo Mundial para a Natureza (WWF). Genebra, 2008.

107


ESTUDO DOS GASES

Hely Demutti

Yang Lei/XinHua/Xinhua Press/Corbis

Dunas e Lagoa da Gaivota no Parque Nacional dos Lençóis

Maranhenses, Barreirinhas (MA), 2009. Não há quem não se deixe

apaixonar pela beleza da diversidade da Terra.

A poluição atmosférica torna o ar nocivo e impróprio à saúde humana

e à vida de animais e plantas. Será que é mesmo preciso pagar

um preço tão alto pelo progresso? Cidade de Chongqing, China, 2008.

Mesmo levando em consideração a capacidade de regeneração que o planeta possui,

de se considerar as consequências em razão do rápido ritmo de consumo de matéria

e energia produzidas pela humanidade. Que o planeta pode estabelecer novas formas

de equilíbrio não há dúvidas. A grande questão é quem serão os habitantes dessa “nova

Terra”. A poluição gerada pode deflagrar outra grande transformação e a Nova Terra

pode oferecer condições inadequadas para diferentes espécies que hoje a habitam, como

a espécie humana. Esse tipo de situação já ocorreu em várias outras ocasiões. Conhece a

história dos dinossauros?

Ocorre que, no início do século XX, a utilização em larga

escala do petróleo como fonte de energia deu início a grandes

mudanças climáticas que poderão ser um novo marco na história

do planeta. Veja a seguir como essas transformações têm

sido associadas com a produção de uma diversidade de substâncias

resultantes do processo de industrialização.

Fumaça-neblina, inversão térmica

e névoa seca

A partir do fim do século XVIII, o carvão, cuja combustão

gera grandes quantidades de gases poluentes, passa a ser

intensivamente usado para fins industriais e domésticos. Num

momento posterior, a utilização de combustíveis derivados do

petróleo passa a contribuir para essa emissão de gases poluentes.

Assim, começaram a surgir aos primeiros sinais da poluição

atmosférica até então quase desconhecidos pela humanidade. Na

Europa, em meados do século passado, ocorreram combinações

de fumaça (smoke) e neblina (fog) que fizeram dias virarem

noites, por não permitirem que a luz do sol iluminasse algumas

grandes cidades. Esse fenômeno foi denominado smog.

A neblina é um fenômeno natural resultante da condensação

de vapor-d’água que fica suspenso na atmosfera, junto

à superfície terrestre. No entanto, nos grandes centros urbanos,

esse fenômeno pode ser ocasionado pelo aumento

de substâncias e materiais resultantes de atividades humanas.

Essa neblina, contendo resíduos de atividades humanas,

pode ser tóxica aos seres vivos.

A foto mostra o smog de

1952, em Londres. Muitas

vezes, o smog é tão forte

que os carros precisam

circular com faróis acesos

durante o dia. Dá para imaginar

o que isso pode causar

à nossa saúde?

Monty Fresco/Dailymail.co.uk

108


O smog tem trazido sérios problemas às grandes cidades.

Em Los Angeles, em 1942, causou graves complicações

respiratórias aos habitantes e matou grande parte da vegetação

de jardins. Em Londres, em 1952, provocou a morte de 3,5 mil

a 4 mil pessoas, tendo se repetido em outros anos. Em Tóquio,

em 1970, levou mais de 8 mil pessoas a hospitais e postos

de saúde. Às vésperas das Olimpíadas de 2008, em Pequim,

tomou-se um conjunto de medidas para combater o nevoeiro

de poluição que ensombraria a capital chinesa. O smog fica

pior na época do inverno, em virtude da inversão térmica.

No Brasil, em São Paulo, também é comum ocorrer o fe-

nômeno da inversão térmica. . Esse fenômeno pode ser plicado pelo esquema ao lado.

A superfície terrestre é aquecida constantemente pela

radiação solar. Assim, as camadas atmosféricas mais próximas

da superfície são mais quentes do que as superiores.

O ar mais quente é menos denso do que o ar mais frio.

Associados, esses dois fatores irão produzir correntes de convecção:

o ar quente sobe e o ar frio desce (veja esquema 1

exda

figura ao lado).

Posição do ar frio em dias normais,

à noite e em dias com inversão térmica

1. DIA

radiação solar

ventos

correntes de ar frio

laterais

convecção

ar quente

2. NOITE

ar frio

ar frio

superfície terrestre esfriando-se por irradiação

névoa

J. Yuji/Hely Demutti

CAPÍTULO

1

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8

Hely Demutti

3. INVERSÃO

TÉRMICA

radiação solar

smog

ar quente

ar frio

No fenômeno da inversão térmica, a cidade fica encoberta por gases

tóxicos aprisionados pelo smog. São Paulo vista a partir do Pico do

Jaraguá (SP), 2008.

Na inversão térmica (3), a formação do smog impede a penetração

da radiação solar que aqueceria o ar frio e retém os gases

poluentes. Na região da inversão térmica, ao invés de o ar quente

ficar embaixo e o ar frio ficar em cima como ocorre em dias normais

(1), o ar frio fica abaixo do smog e o quente, acima.

Por meio das correntes de convecção, os gases poluentes são facilmente dispersos na atmosfera superior. À noite,

porém, o processo se inverte: a superfície terrestre esfria, produzindo uma camada de ar frio estático (veja esquema

2 da figura acima). Se nesse processo houver a condensação da fumaça-neblina (smog), a luz solar matutina não

penetrará a camada de névoa. Como resultado, ocorrerá a inversão térmica (3), o ar que ficar preso sob o smog

permanecerá frio e reterá todos os gases poluentes emitidos na cidade por automóveis, fábricas etc. (veja esquema 3

da figura acima). A não dispersão dos gases provoca um aumento elevado da concentração de poluentes, agravando

o problema atmosférico.

Das interações entre as substâncias que constituem o smog, consideradas como poluentes primários, podem

surgir poluentes secundários, ou seja, substâncias que não foram lançadas diretamente na atmosfera, mas sim produzidas

com base em outros gases poluentes. Um exemplo é o dióxido de nitrogênio, que pode formar o ácido

nítrico, substância altamente corrosiva que reage com metais, mármores, granitos e outros materiais.

Outro exemplo é o ozônio, que em altas concentrações, na atmosfera, torna-se tóxico e reage com plásticos, borrachas,

fibras têxteis, tintas, entre outras, provocando a decomposição desses materiais.

109


ESTUDO DOS GASES

Além do ozônio, outros gases são formados pelo smog

fotoquímico, como o dióxido de nitrogênio (NO 2

), o peró-

xido de hidrogênio (H 2 O 2 ), o nitrato de peroxiacetil (CH 3 CO 2 NO 3

) e o ácido nítrico (HNO 3

). Esses poluentes provocam

irritações nasais e oculares, dificuldades de respiração e prejudicam a visibilidade.

A névoa seca é um outro fenômeno associado com a poluição, comum no Sul e Centro-Oeste do Brasil e da

América do Sul, sobre o Oceano Atlântico e mesmo em certas regiões da África, nos meses de inverno (principalmente

em agosto). Quando ela ocorre, a atmosfera fica com um espesso nevoeiro que não contém aerossóis (denominação

química para pequenas partículas, líquidas ou gasosas, dispersas num meio gasoso). Por não conter partículas líquidas,

esse tipo de nevoeiro é chamado névoa seca. Como a névoa seca coincide com a época da queimada de pastagens

e campos, supõe-se que ela provenha da presença de material particulado, composto de sólidos ou líquidos

dispersos em gases, que ficam suspensos no ar. Com a chegada das chuvas de setembro, a névoa seca desaparece,

o céu readquire o tom azul e a visibilidade normaliza-se.

Paulo Cesar Pereira

Efeito estufa e aquecimento global

A composição do ar atmosférico seco, em volume, é aproximadamente: 78% de nitrogênio, 21% de oxigênio e

1% de outros gases, entre os quais o dióxido de carbono (gás carbônico), com teor aproximado de 0,035%. Além

desses gases, temos a presença de vapores-d’água uma porção de água em quantidade variável conforme a região

do planeta e a época. A presença desses vapores é medida pela chamada umidade relativa do ar.

Que o oxigênio é um ingrediente vital, você já sabe. No entanto, vamos destacar a importância de outros dois componentes

da atmosfera: água e dióxido de carbono. Eles mantêm a Terra aquecida, possibilitando a existência de vida animal e

vegetal no planeta. Esse processo é representado no esquema ao lado. A fonte de energia da Terra é, naturalmente, o Sol.

Dos raios solares que incidem sobre nosso planeta, cerca de 30% não atravessam a atmosfera e são refletidos de

volta para o espaço (radiação 1). A outra parte, 70%, entra na atmosfera (radiações 2). Parte dessa energia radiante

que chega, a qual inclui a luz visível e a radiação ultravioleta, é absorvida pelos átomos e moléculas dos materiais

raios

solares

radiação

infravermelha

(radiação 3)

Retenção de radiação infravermelha

por gases de efeito estufa

radiações 2

absorção de

infravermelho

CO 2

H 2

O

radiação 1

radiação

infravermelha

Parte da radiação solar que contém raios ultravioletas é absorvida

pela superfície terrestre, que após absorção emite radiação

infravermelha. Parte dessa radiação que sairia do planeta

é absorvida pelos gases do efeito estufa, retendo calor que

mantém a Terra aquecida.

da superfície terrestre que a transformam em energia vibracional.

Devido a essa absorção, os átomos e moléculas

mudam seus estados vibracionais e emitem radiação infravermelha

(radiação 3), menos energética do que a radiação

ultravioleta.

A radiação infravermelha emitida pelos materiais da superfície

terrestre sai do planeta, mas parte dela pode ser

absorvida por moléculas de dióxido de carbono, água e

outros gases, como mostra o esquema de nossa representação

na figura ao lado.

A água e o dióxido de carbono presentes na atmosfera

atuam como um filtro que retém parte da radiação infravermelha

emitida pela superfície terrestre. Essa radiação retida

provoca um aquecimento desses gases e, consequentemente,

o aquecimento da atmosfera. Esse fenômeno natural é conhecido

como efeito estufa e evita grandes variações de temperatura

entre o dia e a noite.

É o efeito estufa que mantém o clima terrestre ameno, sem

grandes variações entre o dia e a noite, permitindo que a vida se

mantenha. Sem ele, a temperatura média da superfície terrestre

seria de –18 °C e não de 15 °C, como é atualmente. Como

consequência, uma parte muito maior da superfície do nosso

planeta seria permanentemente coberta de gelo.

O dióxido de carbono (CO 2

) é produto de vários processos

naturais que se desenvolvem na Terra e é o gás que mais

contribui para o efeito estufa. Ele permanece na atmosfera

por aproximadamente 100 anos.

110


Desde o século XIX, vários fatores contribuíram para elevar a quantidade de dióxido de carbono presente na atmosfera

25% acima do normal. Entre esses fatores, os mais significativos são: queima de combustíveis fósseis, os grandes

desmatamentos e as queimadas de florestas. No entanto, com mais dióxido de carbono, a atmosfera absorve maior

quantidade da radiação infravermelha emitida pela superfície terrestre, aquecendo mais do que deveria. O resultado é

o aumento da temperatura em todo o planeta, o chamado aquecimento global.

Outros gases que também contribuem para esse fenômeno são o monóxido de carbono (CO), o monóxido de

nitrogênio (NO), o ozônio (O 3

), o metano (CH 4 ) e os clorofluorcarbonos (CFCs). Os CFCs, gases utilizados em radores, condicionadores de ar e sprays, , também absorvem parte do calor refletido pela Terra, contribuindo para o

aumento da temperatura. Todos esses gases são chamados gases de efeito estufa (GEE).

Um desses gases, o metano, tem a capacidade de reter calor 23

vezes maior do que o gás carbônico. Além disso, sua permanência

na atmosfera é de cerca de 12 anos. Esse fatores fazem com

que ele seja responsável por um terço do aquecimento do planeta.

Diariamente, milhares de toneladas de metano são liberadas para a

atmosfera por diferentes fontes: flatulências do gado; decomposição

de lixos orgânicos e de esgotos; culturas inundadas de arroz; escape

do gás natural, de carvão e de materiais vegetais, entre refrigeoutros.

National Science Foundation (NSF)

CAPÍTULO

1

2

3

4

5

6

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8

POTENCIAL DE AQUECIMENTO GLOBAL DE ALGUNS GASES

DO EFEITO ESTUFA (GEE)

GEE

Potencial de Aquecimento

Global (100 anos)

Dióxido de carbono (CO 2

) 1

Metano (CH 4

) 21

Óxido nitroso (N 2

O) 310

Hexafluoroetano (C 2

F 6

) 9 200

Hexafluoreto de enxofre (SF 6

) 23 900

Para calcular o efeito dos GEE, foi estabelecida a medida

de Potencial de Aquecimento Global, , medida relativa que

compara os efeitos de uma quantidade de cada gás com mesma

quantidade de dióxido de carbono cujo potencial é definido

como 1. O Potencial de Aquecimento Global é calculado sobre

um intervalo de tempo específico, e esse valor deve ser do para a comparação.

As causas do aumento da temperatura no planeta ainda são

objeto de controvérsias e debates acirrados nos meios científico

e político. Essas discussões envolvem tanto os que afirmavam ser

esse processo de aquecimento global um processo natural quanto

defendem que o fenômeno é acelerado por ações da sociedade e da cultura do consumo.

Em 1992, foi realizado no Rio de Janeiro um Congresso Mundial, denominado

Eco 92, para discutir os problemas ambientais. Durante o evento, 155 países

assinaram uma Convenção Climática comprometendo-se a reduzir

emissões atmosféricas intensificadoras do efeito estufa.

Essa convenção deveria ser ratificada e assinada por

todos os países em 1997, na cidade de Kyoto – Japão.

Considerando questões econômicas e desconsiderando

questões ambientais, vários países recusaram-se a assinar

declarao

Protocolo de Kyoto e somente em 2005 ele entrou

Um dos tristes sinais das recentes alterações climáti-

cas é o recuo de grandiosas massas geladas nos glaciares

e nas montanhas de gelo a grandes altitudes. A contagem

do derretimento é sempre muito além do normal.

No Ártico, o gelo marítimo reduziu de 16% a 20% nos

últimos 30 anos. Alguns pesquisadores alertam que a

aceleração do degelo em campos de terra firme ainda é

a mais preocupante, pois o aquecimento global tem se

manifestado com invernos menos rigorosos e que não

estão conseguindo recompor toda a massa derretida no

período do verão. Na Groenlândia (foto acima), o degelo

duplicou entre os anos de 1996 e 2005 e chega a atingir

uma área de 224 km 2 , o que corresponde a 10% do

volume de água contido em todos os rios do planeta.

Rogério Reis/Olhar Imagem

Segundo relatório da FAO em 2006, a pecuária

prejudica mais o ambiente do que os carros. Tudo

culpa do metano que o gado é capaz de produzir pela

fermentação dos alimentos ingeridos.

111


ESTUDO DOS GASES

em vigor quando se completou a adesão de 55 países, mas ainda sem contar com a participação de grandes nações

poluidoras como os Estados Unidos.

Em junho de 2012, foi realizada, na cidade do Rio de Janeiro, a Conferência das Nações Unidas sobre Desenvolvimento

Sustentável, Rio+20. A Conferência foi marcada pela participação de várias ONGs, pela mobilização mundial em prol

da sustentabilidade e pela falta de compromisso dos governos em ratificar acordos internacionais. Diante da dificuldade,

os documentos não avançaram de forma significativa como se esperava.

Dessa forma, as metas de redução anual das emissões de gases causadores do efeito estufa estão longe de

serem atingidas. Assim, a temperatura global média continua aumentando, como revelaram os relatórios de 2007

do Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas, promovido pela Organização das Nações Unidas (ONU).

Esses relatórios elaborados com a contribuição de cientistas de vários países destacaram pontos importantes sobre

as alterações climáticas atuais, entre eles o de que há pouca probabilidade de o aquecimento global ser de causa

exclusivamente natural.

Ainda que permaneça a dúvida entre os cientistas sobre a origem principal do aquecimento global, o fato é que o

não comprometimento dos governos dos países em reduzir atividades humanas poluidoras contribui para o agravamento

de diversos outros problemas ambientais, além do aquecimento global, como os exemplificados nas fotos abaixo.

De certa maneira, pode-se dizer que todos esses movimentos e estudos têm demonstrado a importância de se

buscar atitudes que visem reduzir as mudanças causadas pelas atividades humanas no planeta.

A temperatura média do planeta está subindo, causando derretimento das geleiras; furacões e ciclones mais fortes; expansão das áreas

de secas; inundações e ondas de calor intenso mais frequentes; avanço do mar sobre cidades litorâneas; aumento do número de

espécies em

extinção: se providências sérias e imediatas não forem tomadas, as possibilidades de tragédias e extinção de espécies tendem a aumentar.

Hely Demutti

Hely Demutti

Hely Demutti

Hely Demutti

NASA

Tom Dowd/Dreamstime

Somos todos responsáveis pela preservação de nosso planeta. Você está fazendo a sua parte? As mudanças necessárias vão desde questões

de políticas nacionais até questões relacionadas a hábitos corriqueiros.

Será que os químicos poderão contribuir para reverter essa situação? Haverá uma maneira de evitar as consequências

desse aumento de temperatura?

112


Debata e entenda

FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO.

1. Explique, com suas palavras, o que é poluição. Dê exemplos de poluição encontrada em seu dia a dia.

2. A prática de grafitagem e de pichação é considerada crime pelo Código Penal brasileiro. Há, no entanto, estudiosos

que veem as pichações e grafitagens como formas de manifestações culturais. E você, o que pensa a

respeito? Por que essa prática leva à poluição visual?

3. Por que rodoviárias devem ter telhados bastante elevados? Por que as indústrias têm chaminés bem altas? Você

acha que elas resolvem o problema da poluição? Justifique sua resposta.

4. Explique, com suas palavras, por que os gases do efeito estufa contribuem para manter a atmosfera mais quente.

5. Debata os fatores que têm provocado o aumento da concentração dos gases do efeito estufa.

6. Debata as seguintes questões:

a) Por que as medidas adotadas em convenções internacionais não têm evitado o aumento do aquecimento global?

b) Por que os governantes alegam os aspectos econômicos como prioritários em relação aos ambientais?

c) Quais as dificuldades políticas para resolver os problemas ambientais?

7. Como o smog é formado? O que poderia ser feito para diminuir os efeitos do smog

e da inversão térmica nos grandes

centros urbanos?

8. Explique, com suas palavras, como ocorre a inversão térmica. Em seu texto, inclua também os fatores que buem para a inversão

contritérmica.

CAPÍTULO

1

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4

5

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8

1 MEDIDAS, FENÔMENOS E MODELOS

A

possibilidade de alterar as estruturas químicas das substâncias permitiu o desenvolvimento

e a síntese de uma diversidade de substâncias presentes nas sociedades

modernas. Muitas dessas novas substâncias têm provocado mudanças significativas

no delicado equilíbrio de nosso planeta. Compreender esse equilíbrio e suas mudanças

é fundamental para que possamos pensar em modelos de desenvolvimento que preservem

a vida em nossa delicada residência terrestre. Para essa compreensão, é fundamental

que saibamos a química dessas mudanças: quais as substâncias envolvidas, suas propriedades

e transformações.

A compreensão da química dessas mudanças só é possível a partir da compreensão

da estrutura básica da matéria. Ou seja, a compreensão do átomo. O estudo da presente

unidade deste livro visa a consolidar o entendimento desse conceito. Se o átomo não

pode ser visualizado por instrumentos ópticos, que fatos nos levam a acreditar em sua

existência? O que já conhecemos sobre sua estrutura?

No presente capítulo, procuraremos responder à primeira questão e no próximo, à segunda.

Para apresentar os fatos que levaram os cientistas a crerem na existência de átomos,

vamos desenvolver estudos que fornecem a base experimental para a consolidação

desse modelo. Acreditamos nos modelos que conseguem explicar de modo satisfatório os

fenômenos investigados. O comportamento dos gases e a ocorrência de reações químicas

são fenômenos largamente analisados pelos químicos e podem ser explicados por modelos

que consideram que a matéria é constituída de partículas, as quais denominamos átomos.

Esses estudos são feitos por meio de medidas precisas relativas ao comportamento dos

gases e à ocorrência de reações químicas. Inicialmente, vamos considerar alguns pontos sobre

113


ESTUDO DOS GASES

o estudo das medidas. Depois, sobre medidas que permitem o estudo do comportamento

dos gases, e, ao final, vamos analisar medidas relacionadas à ocorrência de reações

químicas. Durante esses estudos sobre os gases e as reações químicas, veremos como

o modelo para a constituição da matéria de átomo idealizado por Dalton consegue explicar

satisfatoriamente os resultados encontrados.

Ainda que incertos – até porque se baseiam em medidas também incertas –, esses

modelos continuam sendo fundamentais para a Química.

Vejamos um pouco mais sobre medidas e suas grandezas.

Grandeza

Qualquer quantidade física que possa ser medida é denominada grandeza. Procuramos

sempre utilizar as grandezas que são mais convenientes para o que se deseja medir. Os líquidos,

por exemplo, são medidos por seus volumes, embora também possam ser medidos

por suas massas. Podemos utilizar diferentes unidades de medida para uma mesma grandeza.

Para o comprimento, por exemplo, é possível usar o metro, a polegada, a légua etc.

Pense

Onde é mais comum as pessoas desperdiçarem

maiores quantidades de mida, em restaurantes pagos por quilo

coou

naqueles self-services, com preço

único? Por quê?

O hábito de colocar no

prato só o que se vai comer

pode ser estimulado

pelo uso da balança.

Hely Demutti

AFP/ Getty Images

Antigamente, as unidades de medidas eram imprecisas porque se baseavam no corpo

humano: palmo, pé, polegada, braça, côvado. Isso causava muitos problemas, em razão

das diferenças físicas entre as pessoas, e tornava as unidades de medida pouco confiáveis.

A necessidade de converter uma medida em outra era tão importante quanto a necessidade

de converter uma moeda em outra. Era comum que a casa da moeda de cada país,

como a do Brasil, também cuidasse de um sistema de medidas próprio.

Atualmente define-se metro como sendo o comprimento do trajeto percorrido pela

luz no vácuo durante um intervalo de tempo de 1/299 792 458 de segundos.

Para padronizar as medidas e facilitar o comércio de mercadorias entre diferentes povos,

em 1789 a Academia de Ciência da França criou o Sistema Métrico Decimal (inicialmente

O cilindro-padrão de

com três unidades básicas: o metro, o litro e o quilograma), oficializado em 1960 como

massa é uma liga de platina

Sistema Internacional de Unidades, identificado pela sigla SI.

(90% Pt e 10% Ir) e está

guardado na França. Uma O Sistema Internacional de Unidades utiliza as seguintes sete grandezas de base com

pessoa que pesa 65 kg é as suas respectivas unidades:

65 vezes mais pesada do que

esse cilindro. Grandeza Unidade Plural Símbolo

Comprimento metro metros m

Massa quilograma quilogramas kg

Tempo segundo segundos s

Corrente elétrica ampère ampères A

Temperatura termodinâmica kelvin kelvins K

Quantidade de matéria mol mols mol

Intensidade luminosa candela candelas cd

114


A grandeza quantidade de matéria é uma grandeza utilizada pelos químicos para

quantificar a quantidade de constituintes da matéria. Essa grandeza tem como unidade

mol, o qual se refere à quantidade de entidades existentes em 12 gramas de átomos

de carbono-12.

Além das unidades de base e outras derivadas, o SI adota também prefixos que são

usados como múltiplos e submúltiplos para as unidades, conforme a tabela a seguir.

Nome Símbolo Fator de multiplicação da unidade

yotta Y 10 24 = 1 000 000 000 000 000 000 000 000

zetta Z 10 21 = 1 000 000 000 000 000 000 000

exa E 10 18 = 1 000 000 000 000 000 000

peta P 10 15 = 1 000 000 000 000 000

tera T 10 12 = 1 000 000 000 000

giga G 10 9 = 1 000 000 000

mega M 10 6 = 1 000 000

quilo k 10³ = 1 000

hecto h 10² = 100

deca da 10 1 = 10

deci d 10 –1 = 0,1

centi c 10 –2 = 0,01

mili m 10 –3 = 0,001

micro µ 10 –6 = 0,000 001

nano n 10 –9 = 0,000 000 001

pico p 10 –12 = 0,000 000 000 001

femto f 10 –15 = 0,000 000 000 000 001

atto a 10 –18 = 0,000 000 000 000 000 001

zepto z 10 –21 = 0,000 000 000 000 000 000 001

yocto y 10 –24 = 0,000 000 000 000 000 000 000 001

Fonte: Inmetro. Disponível em: . Acesso em: 25 mar. 2013. (Adaptado)

Medidores caseiros

não são precisos para comercialização

nem para

estudos científicos.

Hely Demutti

CAPÍTULO

1

2

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4

5

6

7

8

Erros nas medidas

Existem três possíveis fontes de erro quando se trata de medidas: o próprio instrumento,

o método e o observador.

Por mais preciso que seja um instrumento, ele sempre vai apresentar uma medida

próxima do real, mas nunca com total exatidão.

A precisão de um instrumento é sua fidelidade às próprias medições. Por exemplo,

se, numa primeira medição, uma balança mostra que determinado objeto pesa 100 g,

ela deverá apresentar valores muito próximos a esse em todas as demais medições do

mesmo objeto. Se, numa segunda medição, a balança registrar 115 g e, numa terceira,

95 g, significa que ela não é precisa.

115


ESTUDO DOS GASES

Pense

A exatidão de um instrumento está relacionada com a capacidade de medir um

valor o mais próximo possível do real. Uma balança pode ser muito precisa, mas não

ser exata. Ela pode, por exemplo, fornecer sempre um valor de 115 g para um objeto

de 100 g.

Considerando que a qualquer medição está associado um erro e que muitas leis e teorias científicas são elaboradas com

base em resultados de medidas, o que você pode dizer sobre a confiabilidade das teorias científicas?

A pessoa que atirou os dardos

foi muito precisa, pois

eles atingiram praticamente

o mesmo ponto, estando

muito próximos uns dos

outros. Note, porém, que

ela não foi exata.

A pessoa que atirou os dardos

nesse caso teve uma

exatidão maior do que a outra,

pois estão mais próximos

do alvo. No entanto, ela não

foi precisa como a primeira,

pois os dardos ficaram mais

distantes uns dos outros.

Fotos: Hely Demutti

Hely Demutti

A precisão de uma medida

depende da leitura

criteriosa do instrumento

utilizado.

Existem diferentes métodos para fazer uma medição.

Alguns são mais precisos, outros são menos precisos. Mesmo

os mais sofisticados sempre apresentarão alguma imprecisão.

Outra possível fonte de erro nas medidas está associada

ao próprio pesquisador. Um iniciante na prática de leitura

de volumes de líquidos certamente cometerá erros que um

técnico mais experiente não cometeria. Porém, mesmo o “olho

clínico” do técnico está sujeito a erros.

O desenvolvimento da Ciência depende da construção de

aparelhos cada vez mais precisos. Lavoisier só pôde elaborar

a Lei de Conservação da Massa com o aperfeiçoamento

das balanças. Os dados então obtidos em suas pesquisas

demonstravam que, na natureza, havia conservação de massa, e que esta se mantinha

constante. Atualmente, medidas mais precisas demonstram, porém, que em explosões

atômicas a massa não se conserva e transforma-se em energia.

O béquer, por ser um

recipiente largo, é muito

menos preciso do que

as pipetas e os balões

volumétricos, que são

estreitos e identificam

com facilidade a variação

de pequenas gotas no

volume do recipiente.

pera

béquer

balão volumétrico

pipeta

Fotos: Hely Demutti

116


A tabela periódica, por sua vez, foi elaborada com base em uma lei que relacionava

as propriedades das substâncias simples com sua massa molar. Apesar do papel decisivo

que essa lei teve na organização do conhecimento de Química, ela apresentava “furos”:

as medidas de massa de algumas substâncias apresentavam grandes erros.

Esses fatos históricos nos mostram que todo conhecimento revela limitações. Sabemos

que quanto maior a precisão das medidas, mais confiança poderemos ter nos resultados.

Mesmo assim, os resultados e as leis geradas por eles jamais serão verdades incontestáveis:

outros modelos e teorias sempre poderão superá-los.

A conversão de unidades de medidas

Pense

Como podemos saber quanto representa a distância de 100 milhas se a unidade que utilizamos é o quilômetro?

CAPÍTULO

1

2

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4

5

6

7

8

Um padrão de medida é um valor que carrega a história e a cultura do povo que o

criou. Por isso, mesmo com a oficialização do Sistema Internacional de Unidades (SI), alguns

padrões tradicionais resistem. É o caso da milha, padrão de medida de distância que

continua a ser usado por ingleses e norte-americanos.

Como todas as medidas são relacionadas com padrões, sempre existirá uma relação

entre os diferentes padrões de medida de cada grandeza. Confira na tabela a seguir.

ALGUMAS UNIDADES DE MEDIDA PARA AS GRANDEZAS MASSA E COMPRIMENTO E SUAS RELAÇÕES COM O SI

Grandeza Unidade Símbolo Relação com a unidade

angström Å 1 · 10 –10 m

polegada in (’) 2,54 · 10 –2 m

Comprimento

pé ft (”) 3,048 · 10 –1 m

milha mi 1609,344 m

légua légua 6600 m

grão grão 6,479891 · 10 –5 kg

onça oz 2,8691 · 10 –2 kg

Massa

dálton dálton 1,647 · 10 –27 kg

libra lb 4,53592 · 10 –1 kg

arroba arroba 14,688 kg

Fonte: ROCHA F o , R. C.; SILVA, R. R. da. Introdução aos cálculos da Química. São Paulo: Mc Graw Hill/Makron Books,1992.

Quando fazemos operações envolvendo diferentes grandezas, é preciso que todas as

unidades de medidas sejam compatíveis. Essa padronização requer, muitas vezes, a realização

de cálculos de conversão. O método usual de conversão de unidades é a regra de

três simples, mas existe ainda outro, chamado análise dimensional. Vamos aprender a trabalhar

com esse método diferente do convencional.

117


ESTUDO DOS GASES

O método de análise dimensional

A análise dimensional baseia-se na conversão sucessiva das unidades até a obtenção

do resultado esperado. Isso é feito por meio de fatores de conversão, que são igualdades

originadas de relações entre duas unidades. Por exemplo, sabe-se que:

1 h = 60 min

Se dividirmos a igualdade acima nos dois lados por 1 h, teremos:

1h 60 min 60 min

V 1 = 1h = 1h

1h

Logo, o quociente (60 min/1 h) é uma identidade, pois o seu valor corresponde a um

(sem unidade de medida). Assim, tal quociente corresponde a um fator de conversão: converte

a unidade hora na unidade minuto. Para a conversão, basta multiplicar a unidade

que se deseja converter pelo fator de conversão apropriado.

Vamos ver alguns exemplos de conversão de unidades por análise dimensional.

1. A quantos segundos correspondem 45 minutos?

Comecemos identificando o fator de conversão, estabelecendo a relação entre as unidades envolvidas no exercício. Coloque

no lado esquerdo da igualdade a unidade que irá ser transformada – nesse caso, minutos – e no lado direito a

unidade que se deseja – ou seja, segundos.

1 min = 60 s

Divida a relação por um valor que apresente como resultado do primeiro termo da igualdade o valor unitário. No caso,

divida os dois termos da igualdade acima por 1 min.

1min

1min

= 60 s

1min V 1 = 60 s

1min

Assim, o fator de conversão será 60 s/min. Para resolver o problema, basta multiplicar o valor que se deseja transformar

pelo fator de conversão. A grandeza a ser determinada é o tempo, cujo símbolo é a letra t. Então:

60 s

t = 45 min ·

1min = 2 700 s

Observe que a unidade minuto é cancelada por apresentar-se no numerador e no denominador. Dessa forma, resta

apenas a unidade segundo (s), conforme solicitado.

2. Quantos minutos existem em 3 dias?

Comecemos encontrando o fator de conversão. A unidade a ser transformada é o dia. Esta deverá aparecer no lado esquerdo

da igualdade e, depois, do outro lado, a unidade minuto, que é a que desejamos. Observe que, nesse caso, precisaremos

de dois fatores de conversão, a partir das relações:

1 dia = 24 h e 1 h = 60 min

Para encontrar os fatores de conversão, temos que dividir as igualdades de forma que o valor do primeiro membro da igualdade

seja igual a um. Teremos então:

1 dia

1 dia = 24 h

1 dia V 1 = 24 h

1 dia e 1 h

1 h

=

60 min

1 h

V 1 =

60 min

1 h

O primeiro fator de conversão (24 h/1 dia) será usado para converter o dia em horas e o segundo, para converter a hora

em minutos. A grandeza a ser determinada é o tempo. Então:

t = 3 dias . 24 h . 60 min

= 4 320 min

1 dia 1 h

As unidades dia e h são canceladas por apresentarem-se no numerador e no denominador. Dessa forma, resta apenas a

unidade min, que é exatamente a que se espera como resposta.

118


2 GRANDEZAS DO ESTADO GASOSO

T anto para o estudo do comportamento dos gases, que permite a compreensão do

modelo atômico, quanto para o estudo dos problemas relacionados com a poluição

atmosférica, precisamos entender o comportamento dos gases. Para esse estudo

será necessário trabalhar com três grandezas: pressão, volume e temperatura. São essas

grandezas que caracterizam o estado gasoso. Vamos agora rever alguns conceitos

relacionados a elas.

David Lees/Corbis/Latinstock

CAPÍTULO

1

2

3

4

Pressão

O físico e matemático italiano Evangelista Torricelli [1608-1647] sugeriu que

a atmosfera, constituída por gases em constante movimento, é capaz de exercer

pressão sobre a superfície terrestre. Para medi-la, ele inventou um instrumento

chamado barômetro.

O barômetro de Torricelli consiste de um longo tubo de vidro com mercúrio

(Hg) dentro de uma bacia cheia do mesmo metal (que é líquido em temperatura

ambiente), de tal modo que uma extremidade do tubo fica emborcada na bacia

e a outra, fechada.

Na época da sua invenção, o barômetro foi considerado uma descoberta de ex-

cepcional importância para a Ciência: com ele é possível fazer previsões das condições

climáticas. Mais tarde, baseado no princípio do barômetro, seria desenvolvido

o manômetro, que serve para medir a pressão de gases e líquidos. Além do manômetro

de mercúrio, existem diferentes mecanismos utilizados para o mesmo fim

e que recebem o mesmo nome.

Um tipo particular de manômetro, denominado esfigmomanômetro, é utilizado para

medir a nossa pressão arterial.

A pressão é uma grandeza física que expressa a força exercida sobre um corpo

por unidade de área. No caso dos gases, pressão é o resultado da força exercida em

conjunto por suas partículas sobre a área do recipiente que os contém. Fisicamente,

a pressão (P) é definida pela relação entre as grandezas força (F) e área (A), sendo

expressa pela equação:

A foto mostra uma reconstrução

do barômetro

de Torricelli.

5

6

7

8

P = F A

Evangelista Torricelli,

o inventor do barômetro.

Scientific-web.com

Pense

Como funciona o barômetro de Torricelli? Por que a coluna de mercúrio (Hg) não escoa

totalmente para o recipiente de baixo?

A tendência é que o líquido escoe para a bacia. Todavia, existe uma pressão do ar

sobre o líquido que está na bacia, ou seja, as moléculas do ar exercem uma força sobre

a área do líquido. Essa pressão impede que todo o mercúrio da coluna escoe para

a bacia. Se essa pressão diminuir, maior quantidade de mercúrio vai escoar. Portanto,

quanto menor a pressão do ar sobre a superfície do líquido encontrado na bacia, mais

119


A pressão do ar sobre

o líquido na bacia impede

que o mercúrio da coluna

escoe.

o mercúrio escoa e, consequentemente, menor será a coluna de mercúrio no tubo. Por

outro lado, quanto maior a pressão exercida pelo ar, menos líquido vai escorrer e maior

será a coluna de mercúrio.

Pense

ESTUDO DOS GASES

J. Yuji

atmosfera

atmosfera

mercúrio

Por que a pressão atmosférica varia com a altitude?

A pressão atmosférica varia em função de uma série de fatores, como a movimentação

do ar (correntes de massas gasosas), a temperatura e a altitude. Assim, por exemplo,

quanto maior a quantidade de ar que está sobre um líquido, maior será a pressão. Em

elevadas altitudes, a quantidade de ar sobre a superfície terrestre é bem menor do que

ao nível do mar e, por isso, na serra a pressão é menor do que na praia.

Uma vez que a pressão atmosférica varia de acordo com a altitude, definiu-se inicialmente

como unidade de medida de pressão a atmosfera (atm), a qual corresponde à pressão que

equilibra uma coluna de mercúrio de 760 mm de altura a 0 °C e a 0 m de altitude (a referência

é o nível do mar). Essa unidade de medida corresponde no SI a 101325 pascals (Pa).

Hely Demutti

Esfigmomanômetro

Hely Demutti

Manômetro

Luiz Claudio Marigo/Opção Brasil Imagens

Barômetro

Diferentes aparelhos permitem a

medida de pressão. O esfigmomanômetro

mede a pressão arterial;

o barômetro, um tipo de

manômetro, a pressão atmosférica;

e outros manômetros,

como da foto, medem a pressão

de líquidos ou gases em sistemas

fechados.

UNIDADES DE MEDIDA DA GRANDEZA PRESSÃO

Grandeza Unidade de medida Símbolo da unidade Relação da unidade com o SI

pascal (SI)

Pa

Pressão (P)

milímetro de mercúrio mmHg 760 mm de Hg = 101 325 Pa

atmosfera atm 1 atm = 101 325 Pa

Luiz Claudio Marigo/Opção Brasil Imagens

Em elevadas altitudes,

como no Pico da Neblina

(2993,8 m), a pressão será

maior ou menor? Por quê?

Com os dados da tabela acima podemos fazer algumas conversões de unidade de

pressão. Vejamos um exemplo:

Na cidade de Brasília, a uma altitude de 1200 metros, um boletim meteorológico anunciou

uma pressão atmosférica de 99602 Pa. Qual é a pressão em milímetros de mercúrio?

Usando o fator de conversão, estabeleça a relação entre unidades começando pela

fornecida. Teremos:

101325 Pa = 760 mmHg

101 325 Pa

760 mmHg

= 101 325 Pa 101 325 Pa

V 1 =

760 mmHg

101 325 Pa

Então, P = 99 602 Pa ·

760 mmHg

101 325 Pa

= 747 mmHg.

120


Volume

O volume é uma grandeza que mede o espaço ocupado por um determinado corpo.

O cálculo do volume para objetos regulares, como um cubo e um cilindro, é dado por

área · altura. No caso:

V (cubo) = A · h e V (cilindro) = π · r 2 · h

A unidade de medida no SI da grandeza volume é o metro cúbico (m 3 ). A tabela a

seguir apresenta outras unidades utilizadas para medir volume.

Apesar de a unidade de volume do SI ser o metro cúbico, os químicos usam, na

maioria das vezes, a unidade litro (L) e mililitro (mL), pois o metro cúbico (equivalente a

1000 L) é uma quantidade muito grande para se trabalhar.

CAPÍTULO

1

2

3

4

5

6

J. Yuji

A

h

π · r 2

h

J. Yuji

7

8

V (cubo) = A · h

V (cilindro) = π · r 2 · h

UNIDADES DE MEDIDA MAIS UTILIZADAS PARA A GRANDEZA VOLUME

Grandeza Unidade de medida Símbolo da unidade Relação da unidade com o SI

metro cúbico (SI) m 3

Volume (V)

litro L 1 L = 10 –3 m 3 (1 mL = 1 cm 3 )

galão (EUA) galão 1 galão = 3,785 · 10 –3 m 3

Temperatura

Temperatura é definida, de forma simplificada, como a quantidade de calor de um material,

substância ou corpo. Assim como acontece com outras grandezas, existem várias unidades de

medidas de temperatura. As escalas mais usadas são apresentadas na tabela a seguir.

UNIDADES DE MEDIDA MAIS UTILIZADAS PARA A GRANDEZA TEMPERATURA

Grandeza Unidade de medida Símbolo da unidade Relação da unidade com o SI*

T Kelvin (SI) K

Temperatura

t Grau Celsius °C T/K = (t/°C) + 273,15

θ Grau Fahrenheit °F T/K = [(θ/°F – 32)/1,8] + 273,15

* A conversão da escala de temperatura Fahrenheit (θ) para a temperatura Celsius (°C) é: t/°C = (θ/°F – 32)/1,8.

No Brasil, a escala comumente utilizada é a Celsius (°C). Ela é baseada nas temperaturas

de fusão e de ebulição da água. A primeira recebe valor arbitrário igual a zero

(temperatura de fusão da água = 0 °C) e a segunda, valor igual a cem (temperatura de

ebulição da água = 100 °C).

121


ESTUDO DOS GASES

Nos Estados Unidos e na Europa, utiliza-se a escala Fahrenheit (°F), que é definida

de forma similar à escala Celsius, com a diferença de que foi convencionado 32 °F como

temperatura de fusão da água e 212 °F como temperatura de ebulição. O zero dessa escala

corresponde à temperatura de fusão de uma mistura de água, gelo picado, cloreto

de sódio e amônia. A variação de 1 °C equivale à variação de 1,8 °F.

A escala oficial de temperatura do Sistema Internacional de Unidades é a

termodinâ-

mica, também denominada temperatura termodinâmica. O significado dessa escala

será discutido mais adiante neste capítulo. Ela é similar à escala Celsius, com a diferença

de que a temperatura de fusão da água é 273,15 K, e a de ebulição é 373,15 K. Quando

há variação de 1 °C, também há variação de 1 K.

Com base nos dados da tabela anterior, podemos fazer algumas conversões de unidade

de temperatura. Vejamos os exemplos a seguir.

a) Em um hospital europeu, foi constatado que uma pessoa estava com temperatura

igual a 104 graus Fahrenheit. Essa pessoa está com febre ou não?

Considerando a relação entre unidades: t/°C = (θ/°F – 32)/1,8, teremos:

t

(104 °F / °F – 32)

= = 40 V t = 40 °C

°C 1,8

Logo, a pessoa está com febre.

Observe que as unidades °C e °F estão presentes no fator de conversão, de forma

que na resolução se obtenha a unidade correta.

b) Num dia muito quente de verão, os termômetros estavam marcando 41 °C. Qual será

a temperatura no SI?

Considerando a relação entre unidades: T/K = (t/°C) + 273,15

T 41 °C

= + 273,15 = 314,15 V T = 314,15 K

K °C

c) Converta 110 °F em temperatura na escala Kelvin.

Considerando a relação entre unidades: T/K = [(t/°F – 32)/1,8] + 273,15, teremos:

T (110 °F / °F – 32)

K = + 273,15 = 314,15 T = 316,48 K

1,8

Volozhanin Ivan/Shutterstock

Igor Masin/Shutterstock

Exercícios

1. Por que medidores de cozinha não poderiam ser usados

em um laboratório de análises científicas?

2. Em um experimento científico, é recomendável que todas

as medidas de uma grandeza sejam feitas pela

mesma pessoa. Justifique.

3. Qual é a diferença entre precisão e exatidão?

4. Por que todas as grandezas devem ser seguidas de uma

unidade?

5. Sabendo que a densidade do chantili é muito menor

do que a do creme de leite, explique por que o primeiro

é vendido em unidade de volume e o segundo em

unidade de massa.

FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO.

6. Embora tenha sido pioneiro na adoção do sistema métrico,

o Brasil ainda hoje convive com mais de um sistema de

unidades. Por exemplo, no comércio compramos ferro na

unidade barra e tinta na unidade galão, e na lavoura os

agricultores usam unidades como arroba e saca. Por que

ainda são usados esses diferentes sistemas de unidade?

Utilizando as relações indicadas na tabela da página 117,

resolva os exercícios a seguir.

7. De quantos minutos é constituído um ano?

8. Converta os valores de comprimento das medidas a

seguir na unidade de base do SI:

a) 6,8 Å; c) 48 pés;

b) 75,3 polegadas; d) 3,5 léguas.

122


9. Converta os valores de massa das medidas a seguir na

unidade de base do SI:

a) 750 libras; b ) 8 235 ⋅ 10 9 dáltons.

10. Em um filme, um guarda de trânsito para um motorista

que dirigia a 70 milhas/h. Esse motorista seria multado

por excesso de velocidade em uma rodovia no Brasil

cuja velocidade máxima é 110 km/h?

11. A pressão atmosférica medida em uma cidade foi de

912 mmHg. Calcule o valor dessa pressão em:

a) atmosferas (atm); b) pascals (Pa).

12. Onde a pressão atmosférica é maior: em Brasília (a

aproximadamente 1050 m de altitude) ou no Rio de

Janeiro (ao nível do mar)? Justifique.

13. Qual é a relação existente entre a altura da coluna de

mercúrio e a pressão atmosférica?

14. O balão meteorológico, conhecido como balão-sonda,

é munido de aparelhagem para observar as condições

do tempo. Ele tem 21700 L de gás. Converta seu volume

em metros cúbicos.

15. Qual é a referência do ponto zero na escala de temperatura

de termodinâmica proposta por Kelvin?

16. Dois enfermeiros aferiram a temperatura de diferentes

pacientes e preencheram as fichas anotando os seguintes

valores, sem unidade: 311,15 e 96,8.

a) Qual a unidade de medida que cada enfermeiro

utilizou?

b) Com base nesses valores, qual a temperatura de

cada paciente na escala Celsius?

17. Converta as temperaturas abaixo em graus Celsius:

a) 25 °F. b) 135 °F. c) 270 K. d) 350 K.

18. Converta as temperaturas abaixo em temperatura absoluta

(K):

a) 37 °C. c) 100 °F.

b) –25 °C. d) 15 °F.

CAPÍTULO

1

2

3

4

5

6

7

8

3 PROPRIEDADES DOS GASES

Você sabia que a atmosfera da Antártida sofre um processo de degradação, embora

praticamente não haja atividade humana no local? É que as moléculas dos gases estão

em constante movimento e dispersam-se por toda a atmosfera. A dispersão atenua os

efeitos de alguns gases tóxicos em determinadas regiões, mas não elimina o problema e se

globaliza. É por esse motivo que o acidente nuclear de Chernobyl contaminou vários países

da Europa. É por isso também que o fenômeno de chuvas ácidas, provocado pela produção

de gases de enxofre em usinas termelétricas no Sul do Brasil, afeta o Paraguai. Portanto, uma

propriedade básica dos gases, como a dispersão, é um dos motivos que tornam a poluição

atmosférica um problema de caráter mundial, envolvendo aspectos políticos e econômicos.

Para buscar soluções para tais problemas, é preciso compreender bem as propriedades

dos gases. Por isso, vamos estudá-las.

Com base na observação de vários fenômenos, elaboraremos um modelo científico,

ou seja, uma representação do mundo real que nos permitirá compreender o comportamento

dos gases e, de forma geral, da matéria.

Gases de enxofre produzidos

pelas usinas termelétricas

no Sul do

Brasil são responsáveis

pela chuva ácida que atinge

o Paraguai. Usina termelétrica

a gás de Araucária

(PR), 2008.

Paul Thur/National Science Foundation

Paul Thur/National Science Foundation

Por causa da dispersão dos gases, até a atmosfera da Antártida

está em processo de degradação. Via de Leverett Glacier, na Antártida,

2009.

123


Compressibilidade dos gases

Vamos começar este estudo desenvolvendo o experimento a seguir.

ESTUDO DOS GASES

Química na escola

Teste do êmbolo: ele se move sozinho?

Esse experimento pode ser feito individualmente ou em grupo, na própria

sala de aula ou em sua casa, ou de forma demonstrativa pelo seu professor.

Materiais

• duas seringas de 10 mL

• lamparina

Consulte as normas de segurança no

laboratório, na última página deste livro.

Hely Demutti

Procedimento

1. Em uma das seringas, coloque água até a marca de 7 mL. Com uma lamparina, aqueça a sua ponta, lacrando-a.

Deixe esfriar.

2. Encha a outra seringa com ar até a marca de 7 mL e aqueça a ponta para lacrá-la. Deixe esfriar.

3. Agora, tente empurrar os êmbolos e observe o comportamento de cada seringa.

Destino dos resíduos

Essa atividade não gera resíduos. As seringas devem ser guardadas para serem utilizadas por outras turmas.

Análise de dados

Observe que é mais fácil empurrar o êmbolo

da seringa com ar do que o da seringa com água.

1. O que você observou?

2. Em qual das seringas foi mais fácil para você empurrar o êmbolo?

3. Proponha um modelo, por meio de desenhos, para os constituintes (partículas) dos materiais contidos em cada seringa.

4. Cite exemplos do seu cotidiano em que você observa o comportamento dos gases similar ao do experimento e explique-os

com base nesse modelo que você propôs.

No experimento acima, você deve ter notado que foi mais fácil comprimir o êmbolo

da seringa cheia de ar do que daquela com água. Por que isso ocorreu? Que modelo explicaria

esse comportamento?

Se você considerar que tanto a água quanto o ar são formados por partículas – no

caso, moléculas –, você já tem aqui o esboço de um modelo científico, ou seja, uma representação

da realidade. Imagine agora essas partículas sendo comprimidas. É possível

comprimir mais as moléculas do gás porque há mais espaços vazios entre elas.

Isso nos leva à primeira conclusão:

As moléculas dos gases estão bastante afastadas umas das outras.

124


Pense

De acordo com o modelo partículas, explique por que os sólidos e os líquidos não são compressíveis como os gases, desenhando

como estariam as partículas da matéria em cada estado de agregação.

CAPÍTULO

1

Ilustrações: J. Yuji

Utilizando o nosso modelo, podemos representar os três estados de agregação da

matéria por partículas. No estado gasoso, elas estão muito afastadas. Nos estados sólido

e líquido, as partículas estão mais próximas umas das outras, sendo que, no primeiro, elas

estão mais organizadas do que no estado líquido. Com esse modelo, é possível explicar

por que os líquidos e gases têm formas variáveis, enquanto os sólidos têm forma fixa.

A B C

sólido líquido gasoso

Modelo representando os

constituintes de um material

em diferentes estados

físicos:

a) No estado sólido, os constituintes

se apresentam

muito próximos.

b) No estado líquido, esses

constituintes estão muito

próximos, mas de forma

desorganizada.

c) No estado gasoso, esses

constituintes têm uma liberdade

maior em relação

aos outros estados físicos.

2

3

4

5

6

7

8

Observe que o modelo elaborado explica não somente uma das propriedades dos

gases, a compressibilidade, mas também as propriedades dos três estados de agregação

apresentadas no quadro abaixo.

COMPARAÇÃO DAS PROPRIEDADES DOS SÓLIDOS, LÍQUIDOS E GASES

Propriedade Sólidos Líquidos Gases

Volume definido (fixo) definido (fixo)

Forma

definida (fixa)

forma do recipiente em que está contido sem,

necessariamente, ocupar todo o seu volume

(variável)

Compressibilidade relativa muito pouca muito pouca grande

Densidade relativa grande grande pequena

Difusão dos gases

Existem pessoas de olfato tão sensível que consegue perceber a aproximação de outra

pessoa pelo perfume que ela usa.

Pense

forma do recipiente que o

contém (variável)

forma do recipiente em que

está contido (variável)

Por que sentimos o cheiro de um móvel feito de madeira verde (recém-cortada) e não sentimos o cheiro de um móvel de ferro?

Para entender esse processo, vamos analisar um experimento muito curioso, que pode

ser demonstrado pelo seu professor, caso sua escola possua um laboratório de Química

dotado de uma capela.

125


ESTUDO DOS GASES

J. Yuji

Anel de cloreto de

amônio: produto sólido

formado pela reação

entre vapores de NH 3 e HCl.

chumaço de

algodão umedecido

com amônia (NH 3 )

Um tubo de vidro bem limpo e seco, de um metro de comprimento, é fixado na

horizontal em um suporte. Simultaneamente, coloca-se em uma extremidade um chumaço

de algodão umedecido com ácido clorídrico (HCl) e na outra extremidade um chumaço

umedecido em amônia (NH 3 ). Após cerca de 15 segundos, nota-se a formação de um anel

branco. Em um experimento desse tipo, observou-se que o anel foi formado a 59,4 cm

do algodão com amônia e a 40,6 cm do algodão com ácido clorídrico.

ATENÇÃO! Não tente reproduzir em casa esse experimento, pois nele se utilizam substâncias

potencialmente perigosas.

O anel branco observado no tubo é a substân-

chumaço de algodão cia cloreto de amônio (NH 4

Cl), que, em tempera-

umedecido com

tura ambiente, é um sólido. Essa substância é pro-

ácido clorídrico (HCl)

duzida na reação, conforme a equação química:

HCl(g) + NH 3

(g) ( NH 4

Cl(s).

Para a reação ocorrer, é necessária a interação

entre as moléculas do cloreto de hidrogênio

e as da amônia, o que só aconteceu a uma certa

distância das extremidades.

Pense

Por que o cloreto de amônio não foi formado

nas extremidades do tubo e sim próximo

à região central?

Esse experimento demonstrou, portanto, que as moléculas dos gases têm ampla liberdade

de movimento. Essa propriedade explica o odor dos perfumes: as suas moléculas se espalham

rapidamente pelo ar e sentimos o aroma porque algumas delas chegam ao nosso nariz.

O ácido clorídrico (HCl) e a amônia (NH 3

) são gases que estão dissolvidos em água.

Ao abrirmos um frasco de uma dessas soluções, rapidamente percebemos o seu forte odor

característico, pois esses gases se difundem no ambiente. No experimento em questão,

tivemos uma evidência desse processo. No tubo, as moléculas dos gases difundiram-se,

ou seja, elas se movimentaram.

A diferença de velocidade dos gases deve-se à diferença de massa de suas moléculas.

A massa de uma molécula de ácido clorídrico é maior do que o dobro da massa de uma

molécula de amônia. Por isso, o deslocamento das moléculas de ácido clorídrico é bem

mais lento. O que nos leva à segunda conclusão de nosso modelo científico:

J. Yuji

A compressibilidade e a difusão dos gases podem

ser explicadas pela baixa interação e pelo movimento

desordenado das moléculas.

As moléculas dos gases estão em constante movimento. Por isso, eles podem

se expandir, ocupando todo o volume do recipiente.

126


Expansibilidade

A expansibilidade decorrente de variações de temperatura é outra importante propriedade

dos gases e poderá ser observada no próximo experimento.

Pense

Será que o volume de um gás está sujeito a variações de temperatura? Nesse caso, como

varia o volume de um gás se aumentarmos a temperatura? E se a diminuirmos?

Química na escola

Brincando com bexiga: o que acontece quando

mudamos sua temperatura?

Verifique a relação entre temperatura e volume dos gases e tente elaborar um modelo

que explique o seu comportamento.

Materiais

• duas garrafas descartáveis de água mineral (500 mL)

• dois balões de festa (bexigas)

• dois recipientes de tamanho suficiente para colocar as garrafas mergulhadas em água

• água quente

• água e gelo

Procedimento

1. Adapte um balão à boca de cada garrafa.

2. Aperte uma das garrafas e observe. O que acontece? Justifique.

3. Mergulhe uma garrafa em um recipiente com água quente (próxima a 80 °C).

4. Deixe por pelo menos 3 minutos, retire a garrafa da água quente, observe e anote.

5. Mergulhe a outra garrafa no outro recipiente com água e gelo.

6. Deixe por pelo menos 3 minutos, retire a garrafa, observe e anote.

Destino dos resíduos

Essa atividade não gera resíduos. O material deve ser guardado para ser utilizado por outras turmas.

Análise de dados

Consulte as normas de segurança no

laboratório, na última página deste livro.

1. O que aconteceu com o gás contido na garrafa quando esta foi mergulhada em água quente? E em água fria?

2. Represente, por meio de desenhos, o que aconteceu com as moléculas de gás em cada caso, após a variação de temperatura.

3. O número de moléculas aumentou ou diminuiu após o aquecimento e o resfriamento dos gases? Justifique.

4. Represente graficamente essa relação, ou seja, faça um gráfico da variação do volume em função da temperatura. Considere

que você tem três pontos (situações diferentes): quente, temperatura ambiente e frio.

5. Baseando-se no gráfico confeccionado, indique qual das relações abaixo você pode estabelecer entre o volume (V) e a

temperatura (T) de um gás:

a) volume é igual à temperatura (V = T); c) V é inversamente proporcional a T (V α 1/T);

b) V é proporcional a T (VαT); d) V independe de T.

6. Descreva uma hipótese que justifique as variações observadas.

Hely Demutti

CAPÍTULO

1

2

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4

5

6

7

8

127


ESTUDO DOS GASES

O aumento de volume de

uma bexiga de ar pode ser

explicado, se considerarmos

que as moléculas dos gases

do ar estão em constante

movimento.

Paulo César Pereira

Você já sabe que as moléculas dos gases estão em constante movimento.

Consequentemente, elas devem chocar-se contra as paredes do recipiente que as contém.

Quando sopramos uma bexiga, injetamos nela moléculas de ar que a pressionam,

fazendo-a aumentar de tamanho.

Pense

O que poderá produzir a variação de volume do gás?

No caso de um balão lacrado, a quantidade de moléculas

que ele contém é constante.

Vamos verificar se o modelo que estamos utilizando

pode justificar essa variação.

Sabe-se que um corpo em movimento possui

energia cinética. Energia é a capacidade de um

sistema de realizar trabalho, ou seja, de produzir uma

força para deslocar um corpo.

Pense

Que veículo em movimento produzirá maior trabalho, ou seja, será capaz de provocar um

maior deslocamento de outro carro, se houver um choque entre eles:

a) Um fusquinha ou um caminhão?

b) Um carro em uma rodovia na velocidade regulamentar de 80 km/h ou um carro de Fórmula 1

em um autódromo à velocidade de 200 km/h?

Pela análise das questões acima, percebe-se que a energia cinética está relacionada

com a massa e a velocidade.

Estudos físicos sobre a energia cinética demonstram que ela pode ser descrita pela

equação matemática:

E= mv 2

c

2

em que E c

representa a energia cinética; m, a massa da partícula; e v, sua velocidade.

As moléculas gasosas estão em constante movimento, ou seja, possuem energia

cinética. Em nosso modelo, para explicar os resultados experimentais, podemos acrescentar

a ideia de que a energia cinética das moléculas está associada com a temperatura. Quanto

maior for a temperatura de um gás, maior será a energia cinética e a velocidade de suas

partículas gasosas e, consequentemente, maior será o volume ocupado por este, ou seja,

maior será a sua expansão. Daí chegamos à seguinte conclusão:

Quanto maior a temperatura, maiores serão a energia cinética e a velocidade

das partículas gasosas.

Estudos mais detalhados sobre o comportamento dos gases demonstram que a energia

cinética média das partículas de um gás é proporcional à temperatura. Dessa forma,

podemos considerar que a temperatura corresponde a uma dada energia cinética média

das moléculas dos gases.

128


Se dois gases encontram-se a uma mesma temperatura, suas moléculas têm a mesma

energia cinética média. Demoramos a perceber o cheiro de certas substâncias porque suas

moléculas são mais pesadas e, consequentemente, de velocidades menores. No caso do

experimento apresentado na página 126, percebeu-se que as moléculas do ácido clorídrico

apresentaram uma menor velocidade de difusão do que as moléculas de amônia. Se

ambas estavam na mesma temperatura, então, de acordo com o nosso modelo, tinham

a mesma energia cinética média (E c

), ou seja:

E c

(HCl) = E c

(NH 3

)

Logo, m 2

⋅ v

= m 2

⋅ v

HCl HCl NH 3 NH3 .

2

2

Para manter essa igualdade, se a massa de HCl é maior do que a massa de NH 3 , então a

velocidade das moléculas de NH 3 terá que ser maior do que a velocidade das moléculas de HCl.

Essa teoria também explica por que é mais fácil sentirmos o cheiro das substâncias a