#Química - Volume 1 (2016) - Martha Reis
Comentários e sugestões Inicie o assunto listando com os alunos alguns materiais presentes no cotidiano e fazendo-os tentar diferenciá-los em misturas e substâncias. Se for possível, leve alguns materiais para classificar para a sala de aula. A partir dessa classificação inicial, defina esses dois conceitos de uma forma bem simples, sem se preocupar com fórmulas, somente verificando com seus alunos a composição, ou seja, se é formado por um único componente ou mais. É interessante, neste momento, mencionar que substâncias e misturas apresentam diferenças nas propriedades, tais como densidade, temperaturas de fusão e de ebulição, entre outras. Para diferenciar materiais homogêneos e heterogêneos dê exemplos bem simples, tais como água + óleo; água + açúcar dissolvido; água + areia + serragem; água + álcool etílico + cubos de gelo, para que os alunos utilizem como critério de diferenciação somente o aspecto visual. Compare e analise com seus alunos os gráficos da temperatura em função do tempo das misturas azeotrópicas e das misturas eutéticas presentes no boxe Curiosidade com misturas que não são desses tipos. A representação gráfica é um método muito utilizado em Química. Por isso é importante que os alunos resolvam os exercícios que envolvam construções de gráficos e saibam interpretá-los. Caso a escola apresente recursos digitais disponíveis, convide seus alunos para assistir ao vídeo Tratamento de água disponível em: (acesso em: 5 fev. 2016). O vídeo tem duração de 9min8s e apresenta de uma maneira bem simples a forma com que o tratamento de água é realizado com técnicas de separação de misturas; além disso, informa sobre maneiras de economizar água. Depois de apresentado o vídeo, questione e inicie uma discussão sobre as possíveis técnicas que são utilizadas no tratamento de água e qual sua importância para a sociedade. No decorrer da conversa, outras técnicas podem ser mencionadas, tais como destilação simples e fracionada, separação magnética, entre outras. É importante enfatizar que cada técnica é utilizada para um tipo de mistura específica. Por exemplo: a destilação fracionada é utilizada para separar mistura homogênea de materiais líquidos. Na seção Cotidiano do Químico da página 63 há figuras dos materiais envolvidos na filtração comum e a vácuo. É interessante mostrar aos seus alunos e explicar a principal diferença entre as duas. Em uma próxima aula, peça aos alunos que resolvam numa folha alguns exercícios da página 64 e entreguem no final da aula como uma forma de avaliar o conhecimento sobre o assunto deste capítulo. Conversa com o professor Ultramicroscópio O ultramicroscópio difere do microscópio comum pela forma especial de iluminar a amostra, permitindo que ela seja observada sobre um fundo escuro. Nesse aparelho, a iluminação é feita lateralmente (quase perpendicularmente ao eixo óptico), de modo que só chegam ao observador os raios de luz difundidos pela amostra examinada, o que permite a observação de partículas extremamente pequenas. O princípio de funcionamento de um ultramicroscópio é baseado no denominado efeito Tyndall, o fenômeno que permite que se vejam, em um ambiente em penumbra, as partículas de poeira dispersas no ar, quando iluminadas por um feixe de raios solares que se propagam em um plano perpendicular ao eixo de visão do observador. Nesse caso, as partículas de poeira se tornam visíveis porque dispersam a luz que incide sobre elas em todos os sentidos. No ambiente em penumbra, o observador não recebe diretamente a luz solar, mas a luz dispersa pelas partículas, que passam a funcionar como “espelhos ou satélites microscópicos”. As partículas dispersas em gases ou em líquidos atuam da mesma forma e por isso podem ser observadas ao microscópio eletrônico com grande ampliação e perfeição de detalhes, permitindo, inclusive, a medição de suas dimensões. Ultracentrífuga A centrífuga comum, usada no cotidiano de um laboratório de Química ou de um laboratório de análises clínicas, consta de uma série de suportes onde são colocados tubos de ensaio contendo a mistura para ser submetida a uma rotação acelerada. A força centrífuga, obtida pela rotação acelerada dos tubos de ensaio, empurra a parte sólida (o disperso) para o fundo do tubo, enquanto a parte líquida (o dispergente) fica límpida, sobre o sólido depositado. Sistema metaestável Provavelmente o aluno já passou pela seguinte situação: foi retirar uma garrafa de refrigerante do congelador, e a bebida, que inicialmente estava líquida, começou a cristalizar bem diante de seus olhos. Por que isso acontece? Nas mudanças de fase de agregação em que há perda de energia térmica (condensação, solidificação), pode ocorrer eventualmente um retardamento no fenômeno, ou seja, a mudança de fase pode não acontecer na temperatura esperada. Por exemplo, a água pode ser resfriada até –10 °C (sob pressão de 1 atm) sem que ocorra a solidificação. É o que chamamos de sistema metaestável ou equilíbrio metaestável. Manual do Professor 315
Esse equilíbrio só ocorre quando há ausência de pontos de nucleação do sistema. E o que é isso? Pontos de nucleação são sujeirinhas ou ranhuras no plástico ou no vidro que formam um lugar para os cristais de água “se apoiarem” e começarem a crescer quando a temperatura atinge 0 °C (temperatura de solidificação da água sob pressão de 1 atm). Mas se a garrafa de refrigerante não tiver nenhum ponto de nucleação, ao ser colocada no congelador, sua temperatura pode descer abaixo do ponto de solidificação (0 °C) sem que a água presente na bebida cristalize (passe para o estado sólido). Contudo, ao pegarmos essa garrafa, perturbamos o equilíbrio metaestável com o movimento e fornecemos calor ao líquido de forma brusca, iniciando a solidifificação da bebida. Temperatura/°C 50 40 30 20 10 0 –10 –20 –30 L L L ( s s Tempo/s Na passagem da água do estado líquido para o sólido, a 0 °C, ocorreu um resfriamento abaixo dessa temperatura em que a água permaneceu no estado líquido. Quando o sistema sofre uma perturbação, a temperatura sobe para 0 °C, e a água imediatamente se cristaliza. Banco de imagens/Arquivo da editora Resolução dos exercícios 1 São corretos os itens: 02, 04, 16 e 32. Resposta: 54. 01. Errado, em ambos os sistemas as substâncias encontram-se em uma única fase, a sólida. 08. Errado, pois o gráfico II é característico de substâncias simples, porque apresenta patamares bem definidos. 2 O material A está sofrendo um aquecimento e é uma mistura comum (o gráfico não apresenta nenhum patamar). O material B está sofrendo um resfriamento e é uma substância (o gráfico apresenta dois patamares). O material C está sofrendo um resfriamento e é uma mistura eutética (o gráfico apresenta um patamar na solidificação). O material D está sofrendo um resfriamento e é uma mistura azeotrópica (o gráfico possui um patamar na condensação). 3 Alternativa e. 4 Alternativa d. A água mineral é uma mistura homogênea (solução). 5 Alternativa c. O leite é um sistema heterogêneo, mais precisamente uma dispersão coloidal. 6 Alternativa c. Existem 3 fases, pois a 356,7 °C inicia-se o processo de ebulição do Hg, assim tem-se Hg no estado líquido, Hg no estado de vapor e Ag no estado líquido. 7 Essa afirmação só é válida se a substância se apresentar em uma única fase de agregação. Um sistema contendo uma substância mudando de fase de agregação pode ser bifásico ou trifásico. Por exemplo: um sistema contendo gelo (água sólida), água líquida e vapor de água é trifásico. 8 Alternativa a. O sistema contém quatro fases: fase água com cloreto de sódio dissolvido cloreto de sódio não dissolvido gelo gases nitrogênio e oxigênio dissolvidos entre si. O sistema contém quatro componentes: água cloreto de sódio nitrogênio oxigênio. 9 0. II – A água do mar é uma mistura. 1. I – O bronze é uma solução sólida (uma mistura homogênea). 2. I – O etanol é uma substância (álcool etílico). 3. II – O oxigênio é uma substância. 4. I – O ar contém aproximadamente 78% de nitrogênio e 20% de oxigênio. 10 Alternativa d. 11 Alternativa b. As substâncias apresentam constantes físicas definidas. 12 Alternativa d. 13 Resposta pessoal. 14 Alternativa c. 15 Alternativa a. Na etapa A é feita uma filtração grosseira da água na medida em que ela entra na ETA. Na etapa C é feita a decantação dos flóculos formados pela ação dos agentes químicos adicionados na etapa anterior e na etapa E é feita a cloração que irá garantir a potabilidade da água, eliminando os agentes patogênicos. 16 Alternativa c. O processo de floculação consiste na adição de produtos químicos que promovem a aglutinação e o agrupamento das partículas a serem removidas, tornando o peso específico das mesmas maiores que o da água, facilitando a decantação. 316 Manual do Professor
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pontos de nucleação do sistema.<br />
E o que é isso? Pontos de nucleação são sujeirinhas<br />
ou ranhuras no plástico ou no vidro que formam<br />
um lugar para os cristais de água “se apoiarem”<br />
e começarem a crescer quando a temperatura<br />
atinge 0 °C (temperatura de solidificação da água<br />
sob pressão de 1 atm).<br />
Mas se a garrafa de refrigerante não tiver nenhum<br />
ponto de nucleação, ao ser colocada no congelador,<br />
sua temperatura pode descer abaixo do ponto de solidificação<br />
(0 °C) sem que a água presente na bebida<br />
cristalize (passe para o estado sólido).<br />
Contudo, ao pegarmos essa garrafa, perturbamos<br />
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0 °C, e a água imediatamente se cristaliza.<br />
Banco de imagens/Arquivo da editora<br />
Resolução dos exercícios<br />
1 São corretos os itens: 02, 04, 16 e 32. Resposta: 54.<br />
01. Errado, em ambos os sistemas as substâncias encontram-se<br />
em uma única fase, a sólida.<br />
08. Errado, pois o gráfico II é característico de substâncias<br />
simples, porque apresenta patamares bem definidos.<br />
2 O material A está sofrendo um aquecimento e é uma<br />
mistura comum (o gráfico não apresenta nenhum patamar).<br />
O material B está sofrendo um resfriamento e<br />
é uma substância (o gráfico apresenta dois patamares).<br />
O material C está sofrendo um resfriamento e é uma<br />
mistura eutética (o gráfico apresenta um patamar<br />
na solidificação).<br />
O material D está sofrendo um resfriamento e é uma<br />
mistura azeotrópica (o gráfico possui um patamar<br />
na condensação).<br />
3 Alternativa e.<br />
4 Alternativa d.<br />
A água mineral é uma mistura homogênea (solução).<br />
5 Alternativa c.<br />
O leite é um sistema heterogêneo, mais precisamente<br />
uma dispersão coloidal.<br />
6 Alternativa c.<br />
Existem 3 fases, pois a 356,7 °C inicia-se o processo de<br />
ebulição do Hg, assim tem-se Hg no estado líquido, Hg<br />
no estado de vapor e Ag no estado líquido.<br />
7 Essa afirmação só é válida se a substância se apresentar<br />
em uma única fase de agregação. Um sistema contendo<br />
uma substância mudando de fase de agregação pode<br />
ser bifásico ou trifásico.<br />
Por exemplo: um sistema contendo gelo (água sólida),<br />
água líquida e vapor de água é trifásico.<br />
8 Alternativa a.<br />
O sistema contém quatro fases: fase água com cloreto<br />
de sódio dissolvido cloreto de sódio não dissolvido gelo<br />
gases nitrogênio e oxigênio dissolvidos entre si. O sistema<br />
contém quatro componentes: água cloreto de sódio <br />
nitrogênio oxigênio.<br />
9 0. II – A água do mar é uma mistura.<br />
1. I – O bronze é uma solução sólida (uma mistura homogênea).<br />
2. I – O etanol é uma substância (álcool etílico).<br />
3. II – O oxigênio é uma substância.<br />
4. I – O ar contém aproximadamente 78% de nitrogênio<br />
e 20% de oxigênio.<br />
10 Alternativa d.<br />
11 Alternativa b.<br />
As substâncias apresentam constantes físicas definidas.<br />
12 Alternativa d.<br />
13 Resposta pessoal.<br />
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15 Alternativa a.<br />
Na etapa A é feita uma filtração grosseira da água na<br />
medida em que ela entra na ETA. Na etapa C é feita a<br />
decantação dos flóculos formados pela ação dos agentes<br />
químicos adicionados na etapa anterior e na etapa<br />
E é feita a cloração que irá garantir a potabilidade da<br />
água, eliminando os agentes patogênicos.<br />
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O processo de floculação consiste na adição de produtos<br />
químicos que promovem a aglutinação e o agrupamento<br />
das partículas a serem removidas, tornando o peso<br />
específico das mesmas maiores que o da água, facilitando<br />
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