Ser Protagonista - Matéria e Transformações - Fukui - 1 Edição (2020)

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ENSINO MÉDIO
CIÊNCIAS DA NATU
REZA
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MATÉRIA E TRANS
FORMAÇÕES
MANUAL DO PROFESSORMA
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RodRigo MaRchioRi LiegeL
ana Luiza P. ne
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Editores responsáveis: 
André Zamboni 
Lia Monguilhott Bezerra 
Organizadora: SM Educação 
Obra coletiva, desenvolvida e produzida 
por SM Educação.
VeRa Lucia Mitiko aoki
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ISBN 978-65-5744-173-2 
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Organizadora: SM Educação
Obra coletiva, desenvolvida e produzida por SM Educação.
São Paulo, 1a edição, 2020
AnA LuizA P. nery
Bacharela e licenciada em Química pela Universidade de São Paulo (USP).
Doutora em Ciências pela USP.
Professora no Ensino Médio.
rodrigo MArchiori LiegeL
Bacharel e licenciado em Química pela Universidade de São Paulo (USP).
Mestre em Ciências e doutor em Química pela USP.
Professor no Ensino Médio.
VerA LuciA Mitiko Aoki
Bacharela e licenciada em Química pela Universidade de São Paulo (USP).
Professora no Ensino Médio.
editoreS reSPonSÁVeiS: 
André zAMboni
Licenciado em Ciências Biológicas pela Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).
Especialista em Jornalismo Científico pela Unicamp.
Editor de livros didáticos.
LiA MonguiLhott bezerrA
Bacharela e licenciada em Ciências Biológicas pelo Instituto de Biociências (IB) da Universidade de São Paulo (USP). 
Mestra em Ciências, área de concentração Botânica, pelo IB – USP.
Editora de livros didáticos.
CIÊNCIAS DA NATU
REZA E SUAS TECN
OLOGIAS
MATÉRIA E TRANS
FORMAÇÕES
ENSINO MÉDIO
MANUAL DO PROFESSOR
SP_PNLD21_FRONT_CN_MATERIA.indd 1 21/09/20 17:33
 Ser Protagonista Ciências da Natureza e suas Tecnologias – 
 Matéria e Transformações
 © SM Educação 
 Todos os direitos reservados
 Direção editorial M. Esther Nejm
 Gerência editorial Cláudia Carvalho Neves
 Gerência de design e produção André Monteiro
 Edição executiva Lia Monguilhott Bezerra
 Edição André Henrique Zamboni, Carolina Mancini Vall Bastos, Juliana Rodrigues F. 
 de Souza, Marcelo Augusto Barbosa Medeiros, Marcelo Viktor Gilge, 
 Sylene Del Carlo, Tomas Masatsugui Hirayama, Tatiana Novaes Vetillo, 
 Filipe Faria Berçot, Mauro Faro
 Colaboração técnico-pedagógica Marco Silveira, Barbara Kazue Amaral Onishi, Isabella Italiano, Adelaide Viveiros
 Suporte editorial Fernanda Fortunato, Karina Miquelini
 Coordenação de preparação e revisão Cláudia Rodrigues do Espírito Santo
 Preparação: Ana Paula Ribeiro Migiyama, Eliane de Abreu Santoro, 
 Helena Costa, Vera Lúcia Rocha
 Revisão: Ana Paula Ribeiro Migiyama, Fátima Valentina Cezare Pasculli, 
Vera Lúcia Rocha
 Apoio de equipe: Alzira Aparecida Bertholim Meana, Beatriz Nascimento, 
 Camila Durães Torres, Camila Lamin Lessa, Lívia Taioque
 Coordenação de design Gilciane Munhoz
 Design: Andreza Moreira
 Coordenação de arte Ulisses Pires
 Edição de arte: Vivian Dumelle
 Assistência de arte: Mauro Moreira, Selma Barbosa Celestino
 Assistência de produção: Leslie Morais
 Coordenação de iconografia Josiane Laurentino
 Pesquisa iconográfica: Bianca Fanelli
 Tratamento de imagem: Marcelo Casaro 
 Capa Gilciane Munhoz, Lissa Sakajiri
 Ilustração de capa: Hannah Nader
 Projeto gráfico Gilciane Munhoz, Thatiana Kalaes
 Editoração eletrônica Setup Bureau
 Pré-impressão Américo Jesus
 Fabricação Alexander Maeda
 Impressão 
SM Educação
Rua Tenente Lycurgo Lopes da Cruz, 55
Água Branca 05036-120 São Paulo SP Brasil
Tel. 11 2111-7400
atendimento@grupo-sm.com
www.grupo-sm.com/br
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) 
(Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil)
Nery, Ana Luiza P. 
Ser protagonista : ciências da natureza e suas tecnologias : 
matéria e transformações : ensino médio / Ana Luiza P. 
Nery, Rodrigo Marchiori Liegel, Vera Lucia Mitiko Aoki ; 
obra coletiva, desenvolvida e produzida por SM Educação ; 
editores responsáveis André Zamboni, Lia Monguilhott 
Bezerra. — 1. ed. — São Paulo : Edições SM, 2020.
Bibliografia.
ISBN 978-65-5744-172-5 (aluno)
ISBN 978-65-5744-173-2 (professor)
1. Ciências da natureza (Ensino médio) 2. Tecnologia 
educacional I. Liegel, Rodrigo Marchiori. II. Aoki, Vera Lucia 
Mitiko. III. Zamboni, André. IV. Bezerra, Lia Monguilhott. 
V. Título. 
20-41296 CDD-373.19
Índices para catálogo sistemático:
1. Ensino integrado : Livro-texto : Ensino médio 373.19
Cibele Maria Dias - Bibliotecária - CRB-8/9427
1a edição, 2020
Em respeito ao meio ambiente, as 
folhas deste livro foram produzidas com 
fibras obtidas de árvores de florestas 
plantadas, com origem certificada.
SP_CIE_NAT2_PNLD21_INICIAIS_002.indd 2 9/18/20 11:30 AM
APRESENTAÇÃO
Caro(a) estudante,
Você já deve ter ouvido falar nas mídias e até mesmo discutido 
em rodas de conversa sobre temas como energia e suas aplicações 
no cotidiano, preservação e conservação ambiental, reações quími-
cas, engenharia genética e tecnologias aplicadas ao estudo dos 
átomos. Esses são alguns temas do mundo contemporâneo relacio-
nados às Ciências da Natureza. Assim, conhecê-los significa poder 
compreender assuntos que fazem parte da nossa vida e refletir de 
modo mais consciente sobre o mundo em que vivemos.
Esta coleção foi pensada de modo a articular os conhecimen-
tos das áreas que compõem as Ciências da Natureza e suas Tec-
nologias. Nesta proposta, conhecimentos da Biologia, da Química 
e da Física integram-se de forma organizada, simples e direta, para 
fortalecer sua compreensão e ampliar sua visão de mundo e de si 
mesmo. Esperamos que a obra colabore para o aprimoramento do 
seu pensamento crítico, contribuindo para a aquisição dos conteú-
dos formais por você, estudante, e para que se torne um cidadão 
mais participativo e atuante. Aproveite-a para questionar e ques-
tionar-se, aprofundando sua reflexão e motivando-se para a ação.
Acreditamos em seu protagonismo e em sua capacidade de bus-
car respostas e soluções para os desafios presentes e para os que 
estão por vir. Temos confiança de que, por meio de sua atuação e 
de sua interação com o mundo, você desenvolverá as competências 
e as habilidades necessárias ao pleno exercício da cidadania no sé-
culo XXI, seguindo caminhos coerentes com seu projeto de vida.
Bom trabalho!
Equipe editorial
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CONHEÇA SEU LIVRO
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TO PRODUTOS QUÍMICOS EM CASA
MANUAL PARA IDENTIFICAÇÃO, 
USO E ARMAZENAGEM
 O que será feito 
Ao ser utilizado em ambiente domiciliar, qualquer produto de limpeza, cuja 
fórmula contém diferentes compostos químicos, pode trazer riscos à saúde, por 
ser inflamável, tóxico ou contaminante. Também pode causar irritação na pele 
e alergias.
Infelizmente, ainda hoje é comum nos depararmos com produtos de limpeza 
clandestinos, que podem exibir ou não rótulo em que constem informações sobre 
sua composição e sobre cuidados de uso e armazenamento. Produtos clandestinos 
não são certificados pelo Ministério da Saúde, ou seja, não foram submetidos à 
avaliação de sua eficácia e segurança para uso, manuseio ou armazenagem. A 
Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa) é o órgão responsável por fisca-
lizar e coibir o comércio desses produtos irregulares e pelo registro de produtos. Por 
isso, é importante comprar e utilizar apenas produtos certificados por esse órgão.
São muitos os produtos químicos domésticos: alvejantes, desengordurantes, 
detergentes, entre outros. Produtos de limpeza doméstica podem 
representar riscos à saúde, como intoxicação ou queimaduras. 
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No entanto, até mesmo em produtos de limpeza certificados verifica-se, mui-
tas vezes, que as informações sobre sua composição e os riscos que podem cau-
sar à saúde, presentes nos rótulos, nem sempre estão em uma linguagem aces-
sível às famílias, que estarão expostas aos riscos inerentes a esses produtos. 
Essa falha de comunicação pode causar acidentes domésticos de consequências 
graves, como intoxicações (por via oral, respiratória ou cutânea) ou queimaduras.
Embora os produtos devam ser, geralmente, manuseados apenas por adultos, 
as vítimas desses acidentes podem também ser crianças, adolescentes e até ani-
mais domésticos. Mas o que pode ser feito para prevenir que problemas desse 
tipo aconteçam?
Neste projeto, você e os colegas vão elaborar um manual para identificação, 
uso e armazenamento de produtos de limpeza doméstica. Esse manual será di-
recionado tanto à comunidade escolar quanto à comunidade externa e poderá 
ser compartilhado tanto em formato impresso quanto em formato digital.
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Não escreva no livro.10
Objetivos
 » Investigar informações sobre os produtos químicos 
de uso doméstico.
 » Definir o público-alvo do manual e as informações 
mais relevantes a serem divulgadas.
 » Confeccionar um manual de identificação, uso e ar-
mazenagem que contenha essas informações.
 » Divulgar e disponibilizar o manual para a comuni-
dade, em formato físico e/ou on-line, visando alcan-
çar o público-alvo.
 Preparação 
Listando os produtos de limpeza 
presentes nas residências
Para o desenvolvimento deste projeto, é importan-
te refletir sobre algumas questões nesta etapa inicial. 
Por exemplo: Quais são os produtos de limpeza mais 
utilizados em residências? Quais são os possíveis ris-
cos decorrentes das falhas no uso e no armazenamen-
to desses produtos? Esses produtos apresentam in-
formações de segurança para seu uso e ar mazenamento 
em rótulos, estabelecimentos comerciais, internet?, 
entre outros questionamentos.
Comecem o projeto por sua casa. Tendo como pa-
râmetros o armazenamento e o uso de produtos de 
limpeza em sua casa, pensem nas questões a seguir 
e escrevam as respostas no caderno.
1 Quais produtos de limpeza você e seus familiares 
geralmente têm em casa?
2 Onde esses produtos são armazenados? Esse ar-
mazenamento é feito tomando-se precauções? 
Quais? Você sabe quais são os riscos desses pro-
dutos à saúde?
3 Você já ouviu falar de algum caso de intoxicação 
ou de queimadura causada pela má utilização de 
produtos de limpeza em ambiente domiciliar? Des-
creva o ocorrido.
Organizem-se em grupos para conversar sobre as 
respostas que deram a essas questões. Elabore com 
os colegas de grupo uma lista dos produtos de limpe-
za mencionados.
Com a lista em mãos, cada integrante do grupo de-
ve coletar dados nas comunidades escolar e externa. 
Para isso, façam cópias dessa lista e distribuam-nas 
entre colegas de outras turmas, vizinhos e outras 
O álcool em gel é um produto cada vez mais frequente nas 
residências do Brasil e do mundo. A higienização frequente 
das mãos com água e sabão ou álcool em gel, assim como o 
uso de máscaras, estão entre as medidas mais importantes 
para a proteção contra o SARS-CoV-2, vírus que causa a 
infecção chamada covid-19.
PARA EXPLORAR 
Acesse
 » Site da Anvisa
A pandemia de covid-19 em 2020 desencadeou 
uma demanda acima da média por água sanitá-
ria e álcool em concentração entre 68° e 72° GL 
(líquido e em gel). 
Ambos os produtos usados para desinfecção re-
querem cuidados de uso e armazenamento e têm 
sua fabricação e comercialização reguladas pela 
Anvisa. Acesse a página dessa agência para sa-
ber mais sobre as recomendações para esses 
produtos.
Disponível em: http://portal.anvisa.gov.br/noticias/-/ 
asset_publisher/FXrpx9qY7FbU/content/saneantes- 
populacao-deve-usar-produtos-regularizados/219201. 
Acesso em: 24 abr. 2020.
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pessoas da comunidade, solicitando-lhes que assina-
lem os produtos de limpeza que costumam usar e ar-
mazenar em casa.
Com o auxílio do professor, tabulem os dados in-
seridos nas listas, elencando os produtos que apa-
recem com mais frequência nas residências. 
Apresente aos demais grupos os resultados con-
tabilizados, expressando as quantidades absolutas 
e a proporção, em porcentagem, dos produtos mais 
encontrados.
11Não escreva no livro.
O texto principal é complementado por boxes especiais, que aprofundam ou contextualizam o 
conteúdo.
O projeto propõe a 
realização de 
atividades que 
envolvem a 
comunidade, em busca 
de um bem coletivo.
Abertura de unidade
A partir de um pequeno texto, 
perguntas e uma imagem 
impactante, você vai começar 
a refletir sobre o assunto da 
unidade. Também informa 
objetivos, justificativa, 
competências e habilidades 
desenvolvidas na unidade.
Conteúdo apresentado de maneira 
organizada. Ilustrações, esquemas, 
fotografias e eventuais atividades resolvidas 
facilitam a compreensão do conteúdo.
Enzimas: Proteínas com a fun-
ção específica de acelerar as 
reações químicas, atuando co-
mo catalisadores das reações 
que ocorrem em células e em 
tecidos vivos.
DE OLHO NO CONCEITO
De olho no 
conceito 
Retoma e/ou 
define algum 
conceito 
importante para 
a compreensão 
do assunto.
Educação para o trânsito – o uso do bafômetro
Uma das infrações mais graves que um motorista pode cometer é 
dirigir embriagado. Essa infração gera multa, suspensão da habilita-
ção e apreensão do veículo. 
A condição de embriaguez do motorista pode ser determinada pelo 
nível de álcool em sua corrente sanguínea. A análise da taxa de álcool no 
sangue pode ser feita por um exame de sangue ou por meio de um apa
relho chamado bafômetro, que é utilizado por policiais. De acordo com a 
legislação brasileira, o motorista não pode apresentar uma concentração 
igual ou maior que 0,05 mg de álcool por litro de ar no bafômetro. 
Há vários tipos de bafômetro. No de funcionamento mais simples 
(bafômetro descartável), a pessoa investigada sopra em um tubo con
tendo dicromato de potássio e sílica. Caso exista etanol em sua expi-
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Ação e cidadania
Exemplos de aplicações 
da ciência que promovem 
melhorias na vida das 
pessoas e no ambiente 
ou que abordem direitos 
e deveres dos cidadãos, 
atitudes e valores, etc.
Competências específicas 
e habilidades das áreas:
CECNTEM1 (EM13CNT101), 
(EM13CNT104)
CECNTEM2 (EM13CNT202)
CECNTEM3 (EM13CNT301), 
(EM13CNT303) 
Competências gerais: 
CGEB 1, CGEB 2, CGEB 5, CGEB 7, 
CGEB 9
COMPETÊNCIAS E HABILIDADES 
DESENVOLVIDAS NA UNIDADE
Há indícios de que a diversidade de vida no planeta só foi possível 
graças à disponibilização de gás oxigênio no ar atmosférico. Esse fe-
nômeno provavelmente ocorreu com a evolução de seres vivos capa-
zes de realizar fotossíntese, como plantas, algas e algumas bactérias. 
Nesta unidade, você vai compreender que as reações de oxirre-
dução e a transferência de elétrons são processos que ocorrem não 
só na matéria inanimada, mas também em fenômenos que se de-
senvolvem em organismos vivos, como a fotossíntese e o forneci-
mento de energia para as células. Você vai conhecer também como 
os processos metabólicos dos organismos envolvem, direta ou in-
diretamente, a produção de proteínas.
OBJETIVOS
 • Compreender as reações de transferência de elétrons e o concei-
to de número de oxidação. 
 • Balancear equações de reações de oxirredução.
 • Reconhecer o papel das reações de oxirredução no metabolismo.
 • Analisar os processos metabólicos essenciais à manutenção da 
vida, como a fotossíntese e a respiração celular. 
 • Relacionar o metabolismo a DNA, RNA, código genético, síntese 
de proteínas e determinação de características nos seres vivos.
JUSTIFICATIVA
Reconhecer processos de transferência de elétrons e reações de 
oxirredução, tanto no metabolismo dos seres vivos quanto na ma-
téria inanimada, é importante para entender melhor a si mesmoe 
o que acontece ao seu redor. 
QUESTÕES PARA REFLETIR
1. Reações de oxirredução, como as que ocorrem em processos de 
corrosão, são comuns no dia a dia. Destaque dois problemas 
relacionados à corrosão de materiais.
2. Os seres vivos consomem energia para realizar suas atividades. 
Qual é a importância de conhecer a origem dessa energia e os 
processos responsáveis por sua formação?
3. Reações como as de oxirredução são estudadas em diversos 
setores, como na engenharia metalúrgica e na indústria química. 
Você já pensou em seguir alguma dessas carreiras? Comente.
REAÇÕES DE OXIRREDUÇÃO
E METABOLISMO CELULAR
74
PROCESSOS ANAERÓBIOS DE OBTENÇÃO DE ENERGIA
Organismos que realizam apenas respiração aeróbia são chamados aeróbios 
obrigatórios.
Alguns microrganismos que fazem respiração celular aeróbia também podem 
realizar processos anaeróbios em caso de diminuição ou de ausência de gás oxi-
gênio no ambiente onde se encontram. Esses organismos são chamados anaeró-
bios facultativos.
Outros microrganismos não são capazes de utilizar gás oxigênio – são os cha-
mados anaeróbios obrigatórios; para eles, o gás oxigênio é prejudicial.
A respiração anaeróbia e a fermentação são os dois processos anaeróbios rea-
lizados por organismos anaeróbios facultativos e obrigatórios.
Respiração anaeróbia
Realizada por alguns tipos de bactérias, a respiração anaeróbia ocorre no ci-
tosol das células em interação com enzimas presentes na membrana plasmática.
Nesse processo, acontecem as mesmas etapas da respiração celular aeróbia, po-
rém o aceptor final de elétrons na cadeia respiratória não é o gás oxigênio, mas são 
substâncias como nitritos, nitratos, sulfatos ou carbonatos. Certas bactérias que vi-
vem no solo, por exemplo, realizam a respiração anaeróbia, resumida nesta equação:
glicose 0 nitrato 0 ADP 0 Pi é CO2 0 água 0 N2 (gasoso) 0 ATP
Fermentação
A fermentação é outro processo de liberação de energia que ocorre sem a par-
ticipação do gás oxigênio.
As reações químicas da fermentação envolvem a degradação parcial da glicose 
(glicólise) com liberação de piruvato. Entretanto, ao final dessas reações, são pro-
duzidas outras substâncias cujas moléculas são maiores do que as de H2O e CO2 
produzidas na respiração celular. Como boa parte da energia contida inicialmente 
na glicose continua associada a seus produtos, ao final da fermentação o rendi-
mento energético é pequeno: duas moléculas de ATP por molécula de glicose. Esse 
processo é considerado, em termos evolutivos, o mecanismo mais antigo de obten-
ção de energia. 
A fermentação ocorre no citosol das células. Inicialmente, 
a molécula de glicose é degradada em duas moléculas de pi-
ruvato. A partir daí, dependendo do tipo de organismo, o pro-
cesso de reações químicas prossegue e pode formar álcool 
etílico (fermentação alcoólica), ácido acético (fermentação 
acética) ou, ainda, ácido lático (fermentação lática).
A fermentação lática, por exemplo, é um processo anaeróbio 
de obtenção de energia, realizado por vários organismos (como 
bactérias, protozoários, fungos) e tecidos animais em geral – por 
exemplo, o tecido muscular esquelético.
Bactérias anaeróbias produtoras de ácido lático são ampla-
mente utilizadas na produção industrial de iogurtes, coalhadas, 
queijos, manteigas e outros derivados do leite. A elevação da aci-
dez proveniente da produção de ácido lático causa a alteração das 
proteínas do leite, que coagulam, e isso cria a consistência carac-
terística da coalhada. Esses microrganismos também são usados 
na produção de carnes curadas, como salame e outros embutidos, 
de conservas do tipo picles e chucrute ou de azeitonas. A acidez 
que se desenvolve nesse tipo de conserva inibe o crescimento de 
outros microrganismos, contribuindo para sua preservação.
Esquema simplificado da fermentação alcoólica. 
Fonte de pesquisa: Alberts, B. et al. Fundamentos da biologia 
celular. 3. ed. Porto Alegre: Artmed, 2011. p. 432.
ROTEIRO
4. Compare a fase anaeróbia da 
respiração com o processo 
de fermentação.
C C C C C C
piruvato
C C C
piruvato
glicólise fermentação alcoólica
glicose
C C
álcool
etílico
álcool
etílico
NADH 1 H1
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CO2
NADH 1 H1
ATP
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ATP
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96 Não escreva no livro.
Unidade
2
Contando elétrons
Metabolismo celular 2
1
O fenômeno de oxidação ocorre 
tanto na matéria inanimada, 
como o ferro, quanto em seres 
vivos, como as plantas.
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75
FOTOSSÍNTESE
A fotossíntese é um fenômeno biológico que ocorre nos cloroplastos de seres 
eucarióticos ou em sistemas de membranas presentes no citoplasma de seres pro-
carióticos fotossintetizantes.
O fenômeno envolve dois reagentes (uma fonte de carbono – o gás carbônico, 
CO2 – e uma fonte de hidrogênio – a água, H2O), uma fonte luminosa e pigmentos 
sensíveis à luz.
A fonte primária de energia luminosa da fotossíntese é o Sol, mas o fenômeno 
também ocorre na presença de fontes artificiais de energia, como as lâmpadas.
O rearranjo das moléculas de gás carbônico e água forma três produtos distin-
tos – carboidrato, água e gás oxigênio (O2) – após uma série de reações.
Desconsiderando, neste momento, todas as reações bioquímicas envolvidas, 
a fotossíntese pode ser genericamente representada pela equação:
2 H2O 0 CO2 luz ⎯ → (CH2O) 0 H2O 0 O2
Nessa equação, (CH2O) é a fórmula geral dos carboidratos.
É comum encontrar glicose, composto orgânico com seis carbonos, representada 
nessa equação, embora ela não seja o único carboidrato produzido nesse processo:
12 H2O 0 6 CO2 é C6H12O6 0 6 H2O 0 6 O2
Cloroplasto
Um cloroplasto tem três componentes principais: en-
voltório, tilacoide e estroma (veja imagem ao lado).
O envoltório, parte externa da organela, é formado por 
uma membrana dupla, composta de membrana externa 
e membrana interna. As moléculas de clorofila estão lo-
calizadas na membrana interna. Nos cloroplastos madu-
ros, a membrana interna forma vesículas com o formato 
de discos achatados, denominados tilacoides, onde ocor-
re a etapa fotoquímica da fotossíntese.
Os tilacoides podem organizar-se em pilhas, cada uma 
delas chamada granum (grão, em latim). A totalidade des-
sas pilhas em um cloroplasto recebe o nome grana (plural 
de granum).
No espaço entre o envoltório e os tilacoides, encontra-
-se uma substância gelatinosa, o estroma, que contém 
ribossomos, DNA e RNA, responsáveis pela síntese de 
certas proteínas do cloroplasto. No estroma, ocorre a eta-
pa química da fotossíntese.
Os primeiros seres 
fotossintetizantes
Evidências indicam que os 
primeiros organismos capazes 
de realizar a fotossíntese 
eram similares às atuais ciano-
bactérias e viveram há cerca 
de 3,5 bilhões de anos. Por 
volta de 2 bilhões de anos 
atrás, a proliferação desses 
organismos unicelulares acar-
retou uma mudança conside-
rável na atmosfera primitiva 
da Terra: com o aumento da 
taxa de fotossíntese, a quan-
tidade de gás oxigênio au-
mentou gradativamente, tor-
nando possível a evolução de 
seres aeróbios aquáticos e ter-
restres. Posteriormente, no-
vas espécies de organismos 
fotossintetizantes e heteró-
trofos apareceram, ampliando 
significativamente a biodiver-
sidade em nosso planeta.
Células vegetais com grande quantidade de cloroplastos. (Foto ao 
microscópio de luz; aumento de cerca de 570 vezes.) 
Corte transversal de cloroplasto. (Foto ao microscópio 
eletrônico de transmissão; imagem colorizada; aumento 
de cerca de 12 mil vezes.) 
Representação de um cloroplasto cortado. Cores-fantasia.
Fonte de pesquisa: reece, J. B. et al. Campbell Biology. 10. ed. 
[S. l.]: Pearson, 2014. p. 111.
membrana 
externa membrana 
interna
tilacoides estroma
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Representação 
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97Não escreva no livro.
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METABOLISMO E ENERGIA
Todaatividade realizada pelos seres vivos – e, portanto, por suas células – 
depende de fornecimento constante de energia. Os físicos consideram energia a 
capacidade que um corpo, uma substância ou um sistema físico têm de realizar 
trabalho (geralmente produzir movimento). A energia pode ser transferida de um 
corpo a outro e também ser convertida de um tipo em outro. O calor, a luz e o som, 
por exemplo, são diferentes tipos de energia.
Toda matéria é formada por substâncias, que, por sua vez, são constituídas de 
moléculas e átomos. Os átomos estão ligados uns aos outros por ligações quími-
cas que contêm energia armazenada. As moléculas presentes em um pedaço de 
madeira, por exemplo, contêm energia química na ligação entre seus átomos. 
Quando ocorre a combustão (queima) da madeira, a energia química desse ma-
terial se transforma em energia luminosa e térmica.
O tipo de energia utilizada pelas células é a energia química. É ela que permite 
às jogadoras de futebol retratadas na foto desta página realizarem movimentos 
e ações como visualizar a bola, mover o corpo, saltar e manter o equilíbrio, locali-
zar as outras jogadoras, decidir qual é a melhor jogada e, ao mesmo tempo, man-
ter as funções vitais do organismo. Todas essas atividades requerem a conversão 
da energia química dos alimentos em outras formas de energia.
Além da demanda por energia, a atividade celular depende de inúmeras pro-
teínas, moléculas que participam de praticamente todas as reações químicas vi-
tais. As proteínas são sintetizadas pelas próprias células por meio de um proces-
so que envolve a formação de uma cadeia de aminoácidos a partir de informações 
contidas no DNA.
Neste capítulo, você vai estudar os processos e as reações que garantem a trans-
formação da energia contida nos alimentos em energia utilizável no metabolismo 
celular, bem como os mecanismos de síntese de proteínas e de regulação gênica.
 » Para começar
1. Como as células 
obtêm a energia 
necessária para seu 
metabolismo?
2. Quais substâncias 
fornecem energia 
para as células? 
Como essas 
substâncias podem 
ser obtidas pelos 
seres vivos?
3. Qual é a importância 
das proteínas para 
as células?
METABOLISMO CELULAR
Seleções femininas de 
futebol do Brasil e do 
Chile, em partida 
disputada em São Paulo 
(SP). Foto de 2019.
Va
n 
C
am
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Fo
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ar
en
a
88 Não escreva no livro.
Abertura de 
capítulo
Um texto e uma 
imagem abrem o 
capítulo. Também 
traz questões sobre 
o que você já sabe 
do tema em estudo.
Boxe com informações 
que ampliam ou 
complementam o assunto.
Os primeiros seres 
fotossintetizantes
Evidências indicam que os 
primeiros organismos capazes 
de realizar a fotossíntese 
eram similares às atuais ciano-
bactérias e viveram há cerca 
de 3,5 bilhões de anos. Por 
volta de 2 bilhões de anos 
atrás, a proliferação desses 
organismos unicelulares acar-
retou uma mudança conside-
Acesse
 » Balanceamento de reações 
químicas 
Elaborado pela Universidade 
do Colorado, nos EUA, o pro-
grama apresenta uma intro-
dução com um simulador e 
uma fase de jogo. 
Disponível em: http://phet.colora 
do.edu/sims/html/balancing-che 
mical-equations/latest/balancing- 
chemical-equations_pt_BR.html. 
Acesso em: 26 abr. 2020.
PARA EXPLORAR 
Para explorar
Indicações de 
sites, livros, 
filmes, entre 
outras, para 
você explorar o 
assunto.
REAÇÕES REDOX 
O número de oxidação permite a identificação de rea-
ções de oxirredução, sendo essa a sua principal aplicação. 
A diminuição do Nox de um átomo presente em determi-
nada espécie química indica uma redução; o aumento do 
Nox indica uma oxidação.
Na transformação do etanol em ácido acético, especi-
ficamente, observa-se um aumento do Nox do átomo de 
carbono (C), variando de 21 para 13. Já os átomos de oxi-
gênio presentes no O2 têm seus Nox diminuídos ao se 
incorporar às moléculas de ácido acético e de água, pas-
sando de 0 para 22. Essa variação de Nox indica que se 
trata de um processo de oxirredução.
Nessa reação, todos os átomos estão unidos por liga-
ções covalentes, ou seja, não há formação de íons e, por-
tanto, os Nox não correspondem à carga elétrica.
gás 
oxigênio
00
OO O
H
H
22
11
11
água
agente redutor 
(sofreu oxidação) 
aumento do Nox 
CH
H
H
C
O
O H
11
11
11 22 11
13
22
23
ácido acético
 aumento do Nox
(21 para 3)
 diminuição do Nox 
(0 para 22)
agente oxidante 
(sofreu redução) 
diminuição do Nox
etanol
OC CH
HH
HH
11
23
11 11
21 22
11 11
11
H
1
A descoberta do oxigênio
Historiadores admitem que a descoberta do gás hoje conhe-
cido como oxigênio envolve no mínimo três personagens: o quí-
mico francês Antoine Lavoisier (1743-1794), o teólogo e filóso-
fo inglês Joseph Priestley (1733-1804) e o químico sueco Carl 
Wilhelm Scheele (1742-1786). No século XVIII, diversos estu-
diosos se dedicavam a entender o comportamento dos “ares”. 
Em 1774, Priestley utilizou uma grande lente para focalizar raios 
solares e decompor uma amostra de óxido de mercúrio, e depois 
testou o gás produzido. Ao capturar e testar o “ar”, ele notou que 
este era capaz de manter a combustão de uma vela e, ao expor 
um camundongo isolado a esse gás, observou que o animal pa-
recia mais revigorado. Em 1772, Scheele também tinha notado 
um estranho comportamento de um gás liberado ao aquecer 
compostos como o dióxido de manganês, chamando esse gás 
de “ar de fogo”, devido a sua capacidade de combustão. Lavoi-
sier, que teve acesso aos trabalhos de Priestley, decidiu também 
estudar o óxido de mercúrio. Ao repetir as experiências, Lavoisier analisou as propriedades desse novo gás e per-
cebeu que ele não se dissolvia na água, mas reagia com certos metais formando óxidos. Ao realizar vários testes, 
ele concluiu que o “ar” era formado por dois tipos distintos de gases, um capaz de gerar combustão e sustentar a 
vida e outro com teor asfixiante. O primeiro é conhecido hoje como oxigênio, e o segundo, como nitrogênio. 
1. Durante muito tempo, o crédito pela descoberta do oxigênio foi dado exclusivamente ao francês Lavoisier. 
Segundo o texto acima, é possível afirmar que somente ele foi responsável por essa descoberta? Justifique 
sua resposta.
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ÊN
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O número total de elétrons compartilhados pelos áto-
mos também é o mesmo nos reagentes e nos produtos. 
Os átomos de carbono compartilham, cada um, quatro 
pares de elétrons; os de oxigênio, dois pares; e os de hi-
drogênio, um par. Logo, nenhum átomo perdeu ou ganhou 
elétrons, transformando-se em íon. Por que, então, essa 
reação é considerada de oxirredução? Qual é o significado 
dos números de oxidação?
Cada átomo de oxigênio que faz parte do O2 (molécula 
apolar) passou a formar ligações com átomos de elemen-
tos menos eletronegativos: o carbono presente no ácido 
acético e o hidrogênio na água. Essas ligações são pola-
res, e os elétrons são mais atraídos pelo oxigênio, que é 
mais eletronegativo. Ou seja, a densidade eletrônica de 
cada oxigênio nas moléculas dos produtos é maior do que 
aquela na molécula O5O, em que os elétrons da ligação 
são igualmente atraídos pelos dois átomos.
Já o átomo de carbono ligado ao oxigênio, no etanol, 
tem sua densidade eletrônica diminuída, pois passa a ter 
dois de seus elétrons atraídos por um átomo de oxigênio 
adicional, que é mais eletronegativo.
Nessa reação, ocorrem a diminuição da densidade ele-
trônica do carbono (que corresponde a um aumento da 
carga parcial positiva: d1) e o aumento da densidade ele-
trônica do oxigênio (que corresponde a um aumento da 
carga parcial negativa: d2).
Logo, podemos concluir que há transferência de elétrons 
do átomo de carbono do agente redutor para os átomos 
de oxigênio do agente oxidante, mesmo que ela não tenha 
originado cátions e ânions. A variação dos Nox indica, por-
tanto, o número de elétrons envolvidos no processo.
Equipamentos utilizados por Joseph Priestley para 
estudar o comportamento dos “ares”. Gravura 
presente na obra Nomenclature Chimique: Ou 
SynonymieAncienne Et Moderne, Pour Servir A 
L'Intelligence Des Auteurs (1789).
79Não escreva no livro.
Ciência se discute 
Apresenta debates, 
conflitos e controvérsias 
entre os próprios 
cientistas ou entre 
sociedade e ciência.
4 Não escreva no livro.
ATIVIDADES
1 Reação química e equação química são sinônimos? 
Justifique.
2 A proporção entre os reagentes químicos é impor-
tante? Explique.
3 Como as espécies químicas participantes de uma 
reação são representadas em equações químicas?
4 Faça o balanceamento das equações a seguir.
a) H2SO4(aq) 1 Fe(OH)3(s) é Fe2(SO4)3(aq) 1 H2O(º)
b) N2H4(g) 1 N2O4(g) é N2(g) 1 H2O(g)
c) SO2(g) 1 O2(g) é SO3(g)
5 Leia as afirmações a seguir e aponte qual delas está 
correta. Justifique sua resposta com base na defini-
ção dos termos utilizados.
a) Oxidação é o processo pelo qual o agente redutor 
doa elétrons para o agente oxidante.
b) Redução é o processo pelo qual o agente oxidan-
te doa elétrons para o agente redutor.
6 É possível haver uma reação de oxidação sem que 
ocorra uma reação de redução? Por quê?
7 Qual é a principal modificação nos átomos quando 
ocorre uma reação de oxirredução?
8 Quatro tubos de ensaio contêm uma solução de íons 
Aº31. Em cada um deles são inseridos os seguintes 
metais: Sr, K, Cr e Pb. O que deve acontecer em cada 
um dos tubos? E se os tubos contivessem íons Ba21?
9 Analise se os pares de substâncias apresentados em 
cada um dos itens abaixo reagem. Em caso afirma-
tivo, equacione as reações.
a) Au 1 HCº
b) Ba 1 2 HCº
c) Aº 1 3 HCº
10 Considere as reações a seguir.
 I. CaCO3   CaO 1 CO2
 II. AgBr   Ag 1 Br2
 III. NaCº      Na 1 Cº2
 • Como essas reações podem ser classificadas? Fa-
ça o balanceamento, se necessário.
11 Dada a reação Cº2 1 2KBr é 2KCº 1 Br2, indique:
a) o agente oxidante e o agente redutor;
b) o elemento que ganha elétrons;
c) o elemento que perde elétrons.
12 O hidrogenocarbonato de sódio (NaHCO3) é utilizado 
em fármacos denominados antiácidos e ajuda a di-
minuir a acidez estomacal causada pelo excesso de 
ácido clorídrico (HCº). Escreva a equação da reação 
entre esses dois compostos.
13 Na reação Aº 1 Cr31 é Aº31 1 Cr, indique o agente 
redutor e o agente oxidante. Explique.
14 Dois béqueres (A e B) contêm soluções aquosas de 
sulfato de cobre(II) – CuSO4 – de cor azul, como mos-
tra o esquema abaixo.
Nos béqueres A e B são introduzidas, respectivamen-
te, uma lâmina de zinco metálico (Zn) e uma de prata 
metálica (Ag). Elas permanecem em contato com as 
soluções por, aproximadamente, duas horas.
Com a retirada das lâminas, observa-se que:
 • a lâmina de zinco apresenta-se recoberta por uma 
camada de sólido escuro;
 • nenhuma alteração foi observada na lâmina de 
prata nem na solução em que essa lâmina foi in-
troduzida.
a) Justifique o que ocorreu no béquer A. Por que no 
béquer B nenhuma alteração é observada?
b) Explique as observações indicadas acima.
15 A droga conhecida como aspirina ou AAS é um medi-
camento muito popular no mundo todo. Seu princípio 
ativo é o ácido acetilsalicílico, cuja estrutura molecular 
encontra-se representada abaixo (em cores-fantasia).
 • Determine a fórmula molecular e a composição 
centesimal do ácido acetilsalicílico com base na es-
trutura representada na imagem.
16 O aspartame é um adoçante artificial cujo poder 
adoçante é cerca de duzentas vezes maior que o do 
açúcar comum. Por isso, é muito utilizado em bebidas 
diet. Sua fórmula molecular é C14H18N2O5. Obtenha 
sua fórmula porcentual.
17 A massa de 13,9 g de uma substância X foi formada 
a partir da reação entre 2,07 g de fósforo (P) e uma 
determinada massa de gás cloro (Cº2). Identifique a 
fórmula empírica da substância X.
D
luz
eletricidade
Ilu
st
ra
çõ
es
: I
D
/B
R
Zn
camada de
sólido avermelhado
soluções aquosas de CuSO4
Ag
Zn Ag
A B
carbono
oxigênio
hidrogênio
42 Não escreva no livro.
Atividades
Ao final dos 
capítulos, há um 
conjunto de 
atividades sobre os 
assuntos do capítulo. 
Pode incluir um 
exemplo de 
atividade resolvida.
PENSANDO CIÊNCIAS
COMO DESCOBRIR SE O LEITE FOI ADULTERADO?
A indústria alimentícia segue normas rígidas que regulam a qualidade dos pro-
dutos comercializados para o consumo humano. Alterações na composição dos 
alimentos, porém, podem ocorrer por acidente ou mesmo intencionalmente. 
No caso do leite, pode-se citar a adição de substâncias proibidas pela Agência 
Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa), a fim de aumentar o rendimento 
e/ou disfarçar a deterioração do produto.
Reúna-se em grupo e imagine a seguinte situação: você e os colegas de grupo 
fazem parte do setor de inspeção de produtos lácteos e receberam uma denúncia 
de que o fabricante de determinada marca de leite está adulterando o produto. 
Como vocês fariam para determinar se a composição do leite foi alterada?
 Decompondo o problema 
Inicialmente, vocês vão decompor o problema complexo em problemas mais 
simples de serem resolvidos. Para responder à questão “Como determinar se a 
composição do leite foi alterada?”, é necessário conhecer a regulamentação da 
indústria de laticínios, as fraudes geralmente aplicadas nesse segmento, a ma-
neira como o leite é fiscalizado pelas autoridades, entre outros aspectos. 
Algumas sugestões de perguntas:
• Qual é o padrão de qualidade determinado para os leites processados?
• Que aditivos legais podem ser colocados no leite?
• Quais substâncias são geralmente usadas para adulterar o leite?
• Como detectar a presença de substâncias ilegais no leite?
• Que materiais devem ser utilizados para fazer a análise da composição do leite?
 Reconhecendo padrões 
Partindo da pergunta “Como detectar a presença de substâncias ilegais no lei-
te?”, é possível reconhecer características desta situação que sejam comuns a ou-
tras situações que envolvem a identificação de substâncias em uma amostra.
Por exemplo, se você adicionar iodo em uma amostra de farinha de trigo, vai 
notar a região dessa amostra em que o iodo foi aplicado fica mais escura. Isso 
acontece porque a farinha de trigo tem amido em sua composição e esse carboi-
drato reage com o iodo, passando da cor laranja para a cor preta. A mudança de 
coloração do iodo, portanto, evidencia a ocorrência de uma reação química entre 
ele e o amido presente na farinha.
Discuta com os colegas de grupo se faria sentido pensar em reações químicas 
para identificar a presença de substâncias ilegais no leite adulterado. Reconhe-
çam também padrões para os demais problemas levantados na etapa anterior.
O leite processado 
industrialmente pode 
ser pasteurizado ou 
esterilizado pelo 
método UHT (sigla para 
ultra high temperature).
Ao aplicar iodo em uma 
amostra de açúcar (A) e 
em uma amostra de 
farinha de trigo (B), nota-
-se que a reação ocorre 
apenas na farinha de 
trigo. Logo, apenas a 
farinha apresenta amido 
em sua composição.
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68 Não escreva no livro.
ESTUDO DE CASO 
MUDANÇAS DE PARADIGMA NA CIÊNCIA: O EXEMPLO 
DA PRODUÇÃO DE ATP
A vida na Terra não seria possível se os mecanismos de captura, de transfor-
mação e de armazenamento de energia não tivessem evoluído. Esses mecanis-
mos são tão fundamentais à vida, que foram altamente conservados ao longo da 
evolução. Ou seja, são os mesmos entre os organismos mais primitivos e os mais 
recentes na história evolutiva.
Até a década de 1950, muito já havia sido descoberto sobre como os seres vi-
vos transformam e armazenam a energia capturada do ambiente. Os cientistas 
sabiam, por exemplo, que a energia é armazenada na molécula de ATP mediante 
a fosforilação do ADP, e que a quebra do ATP libera essa energia. A via bioquími-
ca do ciclo de Krebs já havia sido elucidada. Já se conhecia a existência da cadeia 
transportadora de elétrons, localizada na membrana interna das mitocôndrias, e 
dos carreadores de elétrons, hoje chamados NAD e FAD. Sabia-se também que 
ao final da cadeia, o O2 seria o últimoaceptor de elétrons, e a partir daí o ATP se-
ria produzido. No entanto, o que os bioquímicos ainda não haviam descoberto era 
o que ligava o transporte de elétrons à produção de ATP.
Naquela época, a abordagem usada pelos cientistas para desvendar uma via 
bioquímica era isolar cada um de seus componentes, como enzimas e substratos, 
e associá-los in vitro para demonstrar a ocorrência das reações. Assim, era dessa 
forma que os bioquímicos estavam tentando responder ao mistério da produção 
do ATP: buscavam por substratos, enzimas e reações intermediárias entre a ca-
deia transportadora de elétrons e a produção de ATP. Cerca de uma década se 
passou sem que obtivessem sucesso.
Em 1961, o bioquímico britânico Peter Mitchell (1920-1992) propôs uma nova 
e ousada hipótese para a época: o fluxo de elétrons pela cadeia transportadora 
de elétrons, tanto nos cloroplastos quanto nas mitocôndrias, gerava um gradien-
te de prótons (H1) através da membrana. A síntese de ATP seria, então, promovi-
da por uma força motora de prótons, gerada por esse gradiente eletroquímico. 
Por essa teoria, que foi comprovada por estudos subsequentes, Mitchell recebeu 
o prêmio Nobel de Química em 1978.
Representação de figura 
de artigo de Mitchell, de 
1961, com hipóteses 
sobre o papel da 
quimiosmose (força 
motora de prótons) na 
produção de ATP.
Fonte de pesquisa: Tischler, 
M. L. How to make ATP: 
three classic experiments 
in biology. Disponível em: 
https://sciencecases.lib.
buffalo.edu/files/2-atp_
syntesis_flip.pdf. Acesso 
em: 23 abr. 2020. 
(Tradução dos autores.)
Interior
SH2
QH2
FPH2S 1 H1
FP 1 H1
Q 1 2H1
H1
O 1 H1
 1 H
2 2 
3 OHˇ
OH ˇ
2H
Cyt.
3 (ADP 1 P) ˇ
3 ATP
DPN1
DPNH
Membrana Exterior
114 Não escreva no livro.
 • Misturando-se os reagentes de forma adequada e 
fornecendo energia suficiente para iniciar o pro-
cesso, determine a massa de Fe2O3 necessária pa-
ra reagir com 135 g de alumínio.
20 A glicose (C6H12O6) é a principal fonte de energia para 
os diversos tipos de atividades metabólicas que 
nosso organismo realiza. Considere a combustão de 
18  g de glicose de acordo com a equação química 
balanceada e determine o que se pede.
C6H12O6(s) 1 6 O2(g) é 6 CO2(g) 1 6 H2O(º) 1 energia
a) A quantidade de matéria de gás oxigênio, em mol, 
necessária para a combustão completa da glicose.
b) O volume de dióxido de carbono formado, a 1 atm 
e 36 °C. 
 Dado: R 5 0,082 atm ? L ? mol21 ? K21.
c) A massa, em grama, de água formada no processo.
21 A metalurgia inclui um conjunto de técnicas desen-
volvido ao longo do tempo com a finalidade de extrair 
e manipular metais e ligas metálicas a partir de mi-
nérios. A indústria siderúrgica é o ramo da metalur-
gia associado à produção de aço a partir de minério 
de ferro, cujo principal componente é o Fe2O3. Essa 
conversão pode ser representada pela equação:
 • Calcule a quantidade máxima de etanol, em tone-
lada, que pode ser obtida a partir da fermentação 
de 1 ? 106 mol de sacarose, considerando que o 
processo apresenta um rendimento de 75%.
26 Um medicamento líquido indica, em seu rótulo, que 
a concentração de diclofenaco de potássio em sua 
composição é igual a 15  mg/mL. Uma enfermeira 
ministrou uma dose desse medicamento a um pa-
ciente por meio da diluição de 2 mL dele em água, 
resultando em um volume final de 200 mL. 
 • Qual era a concentração de diclofenaco de potás-
sio na solução ingerida pelo paciente?
23 O hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) é conhecido como cal 
hidratada ou cal extinta e é muito utilizado na cons-
trução civil. Para determinar o grau de pureza em 
hidróxido de cálcio de uma amostra de 15 g de cal 
hidratada, um químico realizou a neutralização total 
dessa amostra, o que consumiu 0,3  mol de ácido 
clorídrico. 
 • Qual foi o grau de pureza da amostra encontrado 
pelo químico?
24 Em uma das etapas da produção de ácido nítrico, a 
amônia é queimada sobre telas de platina em pre-
sença de ar atmosférico. Essa reação é representada 
pela equação abaixo.
18 Principal componente da parede celular das plantas, 
a celulose corresponde a 50% da composição da ma-
deira. A análise de uma amostra de 1 kg de celulose 
obteve os resultados apresentados na tabela abaixo. 
Determine a fórmula mínima da celulose.
Massa total 
da amostra
Massa de 
carbono
Massa de 
hidrogênio
Massa de 
oxigênio
1 kg 444,5 g 61,7 g 493,8 g
Importante
 • Considere o volume molar de 22,4 L/mol nas CNTP 
e 25 L/mol nas CATP, e a constante de Avogadro 
igual a 6,0 ? 1023 mol21.
19 A reação termita, fortemente exotérmica, envolve o 
metal alumínio e um óxido de outro metal. Entre as 
diversas aplicações, essa reação pode ser utilizada 
para soldar ou cortar grandes peças metálicas. Ob-
serve a representação dessa reação:
22 Em um recipiente contendo 300 g de ferro em pó, 
foram adicionados 3 mol de gás O2. O recipiente foi 
fechado e, sob agitação e aquecimento, ocorreu a 
formação de Fe2O3, de acordo com a equação repre-
sentada abaixo. Supondo rendimento de reação igual 
a 100%, calcule a massa produzida de óxido de ferro(III).
Considerando que sejam misturados 150 g de NH3 
com 150 g de O2, pergunta-se:
a) Os reagentes foram misturados em proporção 
estequiométrica?
b) Qual é a massa, em grama, de NO formada nessas 
condições?
c) Há algum reagente em excesso? Em caso afirma-
tivo, determine a massa desse excesso.
25 Biocombustíveis têm origem biológica não fóssil e 
são obtidos em escala industrial a partir de produtos 
agrícolas, como cana-de-açúcar, mamona, soja, ba-
baçu e milho, entre outros. O etanol, biocombustível 
comercializado há mais tempo nos postos de gaso-
lina, pode ser obtido pela fermentação da sacarose, 
reação representada de modo simplificado pela se-
guinte equação química balanceada:
Fe2O3(s) 1 2 Aº(s) é Aº2O3(s) 1 2 Fe(s)
4 Fe(s) 1 3 O2(g) é 2 Fe2O3
4 NH3(g) 1 5 O2(g) é 4 NO(g) 1 6 H2O(g)
C12H22O11(s) 1 H2O(º) é 4 C2H6O(º) 1 4 CO2(g)
Fe2O3(s) 1 3 CO(g) é 2 Fe(º) 1 3 CO2(g)
 • Determine a massa, em tonelada, de ferro metálico 
que pode ser obtida pela reação de 16 toneladas 
de Fe2O3 na presença de CO em excesso.
43Não escreva no livro.
 Abstraindo o problema 
Cada detalhe levantado ao se estudar um problema mais complexo envolve questiona-
mentos. Alguns deles, porém, não são pertinentes para o estudo em questão. Por isso, é im-
portante abstrair os pontos relevantes de um problema. Para isso, vamos voltar à questão: 
“Como detectar a presença de substâncias ilegais no leite?”
Uma das substâncias adicionadas ilegalmente ao leite para mascarar o gosto azedo de sua 
deterioração é o hidróxido de sódio (NaOH), conhecido popularmente como soda cáustica. 
A presença de substâncias básicas como a soda cáustica pode ser evidenciada por meio de um 
indicador de acidez, como a fenolftaleína, que fica incolor em meio ácido e cor-de-rosa em meio 
básico. O leite fraudado com água também fica levemente mais básico.
Analisem se o uso de um indicador de acidez é uma opção interessante para detectar a 
presença de substâncias ilegais no leite. Na discussão, procurem identificar os aspectos que 
realmente importam à solução do problema. Por exemplo: A marca do indicador de acidez é 
relevante? Não. E quem vai aplicar o produto também é relevante? Também não. Existem ou-
tros indicadores de acidez? Sim. Quais são eles e como funcionam? Para essa questão, é pos-
sível organizar uma tabela com as informações a respeito de vários tipos de indicador de aci-
dez conhecidos. 
Indicador de acidez Que cor fica em meio ácido?
Que cor fica em 
meio básico?
Facilidade de obtenção 
e custo
fenolftaleína incolor cor-de-rosa //////////////////////////////
//////////////////////////// //////////////////////////// //////////////////////////// //////////////////////////////
//////////////////////////// //////////////////////////// //////////////////////////// //////////////////////////////
Além disso, levantem questionamentos a respeito dos outros problemas. É importante con-
siderar que a mudança de coloraçãoé apenas uma das evidências da ocorrência de uma rea-
ção química. Outro ponto é que substâncias similares podem desencadear as mesmas reações.
 Buscando soluções 
Em grupo, discutam uma possível solução para o problema, descrevendo qual 
procedimento e quais materiais serão utilizados. Compartilhem a ideia com o profes-
sor para que ele possa avaliá-la.
 Elaborando o algoritmo 
A solução de um problema pode ser expressa na forma de um algoritmo, que apresen-
ta o passo a passo do que deve ser realizado. 
Tomando como exemplo a tarefa de pendurar um quadro pequeno na parede, é necessário: 
a. marcar na parede, com um lápis, o local onde se deseja colocar o prego; b. escolher um prego 
com cabeça de tamanho adequado ao quadro; c. segurar o prego, posicionando sua ponta sobre 
a marca a lápis na parede; d. com a outra mão, usar o martelo para bater algumas vezes na cabe-
ça do prego até que entre na parede; e. pendurar o quadro na parede, pelo seu suporte.
Com base na pesquisa e na discussão em grupo, elaborem um algoritmo para determinar 
se há alguma substância ilegal no leite denunciado por adulteração. 
PARA DISCUTIR
1 Compartilhem com os demais grupos o algoritmo que desenvolveram e analisem o algo-
ritmo deles. Depois, discutam as diferenças e semelhanças entre eles.
2 Quais são as limitações do algoritmo desenvolvido em cada grupo?
3 Quais foram as principais dificuldades para desenvolver essa atividade? Como cada 
grupo lidou com elas?
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ro
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69Não escreva no livro.
Cadeia respiratória e produção de ATP nas mitocôndrias como conhecemos hoje. Cores-fantasia.
Fonte de pesquisa: Pereira, L. Mitocôndria como alvo para avaliação de toxicidade de xenobiótico. Revista Brasileira 
de Toxicologia, v. 25, p. 1-14, jan. 2012. Disponível em: https://www.researchgate.net/figure/Figura-1-Fosforilacao-
Oxidativa-Os-complexos-da-cadeia-respiratoria-I-II-III-e-IV-e_fig1_279912311. Acesso em: 23 abr. 2020.
Reúna-se com os colegas para resolver as atividades a seguir.
1 No modelo de Mitchell, os elétrons estão representados por “2” e os componentes DPN1, 
DPNH, FP 1 H1 e FPH2 equivalem ao que chamamos hoje NAD1, NADH, FAD e FADH2. 
Identifiquem as outras correspondências entre os componentes do sistema de Mitchell 
e os componentes do sistema conhecido hoje, indicados na figura a seguir.
(A) Vesículas artificiais 
contendo diferentes 
quantidades da proteína da 
Halobacterium halobium. 
Cores-fantasia. 
(B) Gráfico com os resultados 
do primeiro experimento de 
Racker e Stoeckenius.
Fonte de pesquisa: Tischler, M. L. 
How to make ATP: three classic 
experiments in biology. 
Disponível em: https://
sciencecases.lib.buffalo.edu/
files/2-atp_syntesis_flip.pdf. 
Acesso em: 23 abr. 2020.
2 Com base em seus conhecimentos sobre a cadeia respiratória, determinem qual é a po-
laridade de cada lado da membrana interna da mitocôndria resultante do transporte de 
prótons produzido pela cadeia transportadora de elétrons. 
3 Em 1974, o bioquímico polonês Efraim Racker (1913-1991) e o biofísico alemão Walther 
Stoeckenius (1921-2013) publicaram um estudo que forneceu fortes evidências em favor da 
hipótese de Mitchell. Em um experimento, eles purificaram uma proteína de membrana 
da bactéria fotossintetizadora Halobacterium halobium e inseriram-na nas membranas 
de vesículas artificiais. Essa proteína realiza o transporte de prótons H0 na presença de luz. 
Depois, expuseram as vesículas à luz e mediram a quantidade de prótons transportados 
para o interior de vesículas, as quais continham diferentes quantidades dessa proteína.
 • O que o gráfico dos resultados indica?
4 Em um segundo experimento, quando os autores adicionaram mais uma proteína à mem-
brana das vesículas artificiais – extraída das mitocôndrias do coração de bois –, 
passaram a observar a formação de ATP na presença de luz. Além disso, quando retiravam 
desse sistema as proteínas da Halobacterium halobium, nenhum ATP era produzido. Hoje 
se sabe que a proteína retirada das mitocôndrias do coração de boi é a ATP sintetase.
a) De acordo com o exposto acima, expliquem por que o modelo criado por Racker e 
Stoeckenius foi uma evidência crucial para a confirmação da hipótese de Mitchell.
b) Por que podemos dizer que a ideia de Mitchell representou uma mudança de paradigma 
na bioquímica?
mg proteína da Halobacterium halobium 
10
9
8
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Representação sem 
proporção de tamanho.
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Espaços intermembranas
Matriz mitocondrial
complexo I
4H1 4H1 2H1
1/2O2 1 2H1
ADP 1 Pi
H2O 
ATP
H1
F0
F1
H1 H1
H1
NADH 1 H1 NAD1
H1
Fe2S
Fe2S
UQ
citocromo C
FMN FADH2
succinato fumarato
complexo II
complexo III complexo IV
ATP 
sintetase
115Não escreva no livro.
(Enem) De acordo com o texto abaixo, responda 
às duas próximas questões.
4 O suco extraído do repolho roxo pode ser utili-
zado como indicador do caráter ácido (pH entre 
0 e 7) ou básico (pH entre 7 e 14) de diferentes 
soluções. Misturando-se um pouco de suco de 
repolho e da solução, a mistura passa a apre-
sentar diferentes cores, segundo sua natureza 
ácida ou básica, de acordo com a escala adiante.
Algumas soluções foram testadas com esse 
indicador, produzindo os seguintes resultados:
Cor vermelho rosa roxo azul verde amarelo
pH 2 6 9 124 8 11 141 53 7 10 13
Material Cor
 I. amoníaco verde
 II. leite de magnésia azul 
III. vinagre vermelho 
IV. leite de vaca rosa
Utilizando-se o indicador citado em sucos de 
abacaxi e de limão, podem-se esperar como 
resultado as cores
a) rosa ou amarelo.
b) vermelho ou roxo.
c) verde ou vermelho.
d) rosa ou vermelho.
e) roxo ou azul.
5 De acordo com esses resultados, as soluções I, 
II, III e IV têm, respectivamente, caráter
a) ácido/básico/básico/ácido.
b) ácido/básico/ácido/básico.
c) básico/ácido/básico/ácido.
d) ácido/ácido/básico/básico.
e) básico/básico/ácido/ácido.
6 (Enem) Diversos produtos naturais podem ser 
obtidos de plantas por processo de extração. O 
lapachol é da classe das naftoquinonas. Sua 
estrutura apresenta uma hidroxila enólica (pKa 5 
6,0) que permite que este composto seja isolado 
da serragem dos ipês por extração com solução 
adequada, seguida de filtração simples. Consi-
dere que pKa 5 2log Ka, em que Ka é a constan-
te ácida da reação de ionização do lapachol.
Qual solução deve ser usada para extração do 
lapachol da serragem do ipê com maior eficiência?
a) Solução de Na2CO3 para formar um sal de 
lapachol.
b) Solução-tampão ácido acético/acetato de 
sódio (pH 5 4,5).
c) Solução de NaCº a fim de aumentar a força 
iônica do meio.
d) Solução de Na2SO4 para formar um par iô-
nico com lapachol.
e) Solução de HCº a fim de extraí-lo por meio 
de reação ácido-base.
7 (UEM-PR) O pH (potencial hidrogeniônico) de 
soluções aquosas é dado pela expressão 
pH 5 2log [H1], onde [H1] indica a concentração 
em mol/litro de íons H1 nessa solução. O quadro 
abaixo fornece o pH aproximado de algumas 
bebidas do nosso dia a dia.
Bebida pH
suco de limão 2,5
vinho 3,0
suco de laranja 3,5
cerveja 4,5
leite 6,5
água 7,0
Com base nessa tabela e nos conhecimentos de 
Química, assinale o que for correto.
(01) Um litro de cerveja contém mais íons H1 
do que um litro de suco de laranja.
(02) Quanto maior for a concentração de íons 
H1 mais ácida será a bebida.
(04) Em um litro de leite existem, aproximada-
mente, d XXXX 1 ____ 1013 mols de íons H1.
(08) O pH de uma solução tendo 100 mililitros 
de água e 200 mililitros de vinho é menor 
do que 4.
(16) Se adicionarmos água a qualquer outra 
bebida da tabela, a concentração de íons 
H1 na nova solução irá aumentar.
8 (UEPB)
Seca na Paraíba
A Paraíba, bem como todo o Nordeste, passa 
pela pior seca dos últimos cinquenta anos. A 
situação hídricaestá em nível crítico, com mais 
da metade dos mananciais monitorados abaixo 
de 20% da capacidade de armazenamento da 
água. Esta diminuição do volume de água ar-
mazenada impede que seja utilizada para con-
sumo humano. Além disso, as águas de poços 
artesianos que ainda resistem também têm 
concentração elevada de sais. Com a finalidade 
O
O
OH
Lapachol
CoSta, P. R. R. et al. Ácidos e bases em química orgânica. 
Porto Alegre: Bookman, 2005 (adaptado).
157Não escreva no livro.
CIÊNCIA TEM HISTÓRIA
Influências sociais na síntese industrial da amônia no século XX
As leguminosas como a 
ervilha e o feijão 
conseguem absorver o 
nitrogênio presente na 
atmosfera, pois apresentam, 
em suas raízes, 
microrganismos fixadores 
de nitrogênio.
A AGRICULTURA NO SÉCULO XIX E A URGÊNCIA EM 
OTIMIZAR A PRODUÇÃO
A prática da agricultura permite ao ser humano obter alimentos em quantida-
de suficiente, desde que haja condições adequadas ao plantio. Para isso, desta-
ca-se a utilização de substâncias contendo nitrogênio, um nutriente essencial ao 
desenvolvimento das plantas.
Até o início do século XIX, os agricultores utiliza-
vam restos da própria colheita e excrementos como 
fontes de nitrogênio. Com a expansão da industria-
lização na Europa, porém, as pessoas passaram a 
viver concentradas nos grandes centros urbanos, 
longe das áreas de plantio. Com essa mudança, os 
agricultores já não tinham meios de recolher os res-
tos de alimentos ou excrementos para fertilizar suas 
lavouras, dificultando sua produção. Concomitante-
mente, o século XIX se caracterizou por grandes ta-
xas de crescimento populacional, desproporcionais 
ao aumento na produção de alimentos. Por essa ra-
zão, desenvolver novos meios para otimizar a pro-
dução das lavouras se tornou uma necessidade.
Para lidar com as dificuldades em obter nitrogênio 
fixo, os agricultores lançavam mão de duas alternati-
vas: o salitre (NaNO3) oriundo dos desertos chilenos e 
o excremento de guano, ave marítima do litoral perua-
no. Esses recursos naturais foram amplamente utilizados até o início do século XX. 
Entretanto, devido ao consumo crescente desses recursos, previu-se seu esgota-
mento em poucos anos. Esse problema conduziu à busca por alternativas que os 
substituíssem. Entre as alternativas existentes na época, cogitou-se o uso da maior 
fonte de nitrogênio disponível, o ar atmosférico, para se obter nitrogênio fixo.
A obtenção de nitrogênio como matéria-prima para fertilizantes se tornou um 
grande desafio, pois as plantas, de modo geral, não são capazes de aproveitar o 
nitrogênio do ar, que contém aproximadamente 78% de gás nitrogênio (N2), um 
gás inerte em virtude de sua elevada estabilidade química. Ao fim do século XIX, 
não havia tecnologia capaz de transformar de modo rentável o N2 em outras subs-
tâncias reativas, como nitritos ou nitratos, para que as plantas as absorvessem.
A síntese da amônia a partir dos gases hidrogênio e nitrogênio
Fixar nitrogênio foi uma tarefa árdua. Métodos baseados em descargas elétri-
cas e em aumento da temperatura ou da pressão atmosférica foram testados sem 
sucesso. Uma das possibilidades era fixar o nitrogênio pela produção de amônia 
(NH3) a partir das substâncias simples correspondentes, como demonstra o equi-
líbrio a seguir.
3 H2(g) 1 N2(g)   2 NH3(g)     DH0f 5 245,89 kJ/mol
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Cores-fantasia. 
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130 Não escreva no livro.
PRÁTICAS DE CIÊNCIAS
INVESTIGANDO O pH DE SOLUÇÕES
A escala de pH é utilizada para descrever o grau de acidez de uma solução. É possível medir o pH uti-
lizando diversos instrumentos, e o mais preciso deles é o peagâmetro. Nesta atividade, você e os colegas 
vão realizar a simulação de um peagâmetro para investigar o pH de diferentes soluções, bem como sua 
variação após a adição de água.
Material
• computador, celular ou tablet com acesso à internet
• Simulador de peagâmetro. Disponível em: https://phet.colorado.edu/sims/html/ph-scale/latest/ 
ph-scale_pt_BR.html. Acesso em: 29 jun. 2020.
Como fazer
1 Acesse a simulação da escala de pH pelo link e 
selecione a opção “Macro”.
2 Escolha “água” para que 0,5 L dessa substância 
seja adicionado no recipiente. Você também po-
de abrir a torneira da direita para despejar água 
na cuba.
3 Posicione o instrumento verde na solução para 
medir o pH. Observe, no visor do peagâmetro, o 
valor do pH calculado pelo equipamento. Qual 
é o pH da água pura? Ela é considerada ácida, 
neutra ou básica?
4 Copie a tabela a seguir no caderno e complete-a com dados coletados na simulação. Para diluir uma 
amostra, adicione água, abrindo a torneira da direita.
Amostra
(0,5 L) pH
A amostra é 
acida, básica 
ou neutra?
pH após 
adição de 
0,25 L de água
pH após 
adição de 
0,5 L de água
A amostra diluída 
é acida, básica 
ou neutra?
Suco de laranja ////////////////// ////////////////// ////////////////// ////////////////// ///////////////////////
Leite ////////////////// ////////////////// ////////////////// ////////////////// ///////////////////////
Sabonete ////////////////// ////////////////// ////////////////// ////////////////// ///////////////////////
Canja de galinha ////////////////// ////////////////// ////////////////// ////////////////// ///////////////////////
Sangue ////////////////// ////////////////// ////////////////// ////////////////// ///////////////////////
5 Em seguida, selecione “café”. Qual é o pH do café nesse caso? Ele é considerado ácido, neutro ou básico?
6 Teste a seguinte hipótese: É possível diluir o café até um ponto em que ele se torne básico? Em caso 
afirmativo, qual é o volume de água necessário? Se for preciso, utilize a torneira da esquerda para dre-
nar parte da solução.
Para discutir
1 Com base nos dados coletados, elabore uma regra para a variação do pH após adição de água a uma 
solução qualquer.
2 Você imaginava o resultado obtido ao analisar soluções de café no item 6 de Como fazer? O que se 
pode concluir dessa investigação?
3 A mistura de partes iguais de sabonete e leite resultaria em uma amostra ácida, neutra ou básica? 
Explique seu raciocínio.
Simulador de peagâmetro.
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147Não escreva no livro.
Questões globais
Questões mais elaboradas e/ou atividades de vestibulares do país e do Enem 
para você se familiarizar com os exames de ingresso no Ensino Superior.
Ciência, tecnologia e sociedade
Apresenta um texto de circulação social e 
estimula a reflexão sobre ciência e 
tecnologia e suas implicações na sociedade.
Ciência tem história
Apresenta e discute o 
contexto em que 
algumas das ideias 
científicas foram 
construídas, 
estimulando a 
discussão e a reflexão.
Práticas de Ciências
Atividades práticas, 
experimentais e 
investigativas 
levam você a 
desenvolver as 
várias formas de 
investigação 
próprias da ciência.
AT
IV
ID
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ÇÕ
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Pensando Ciências
Apresenta um problema/uma questão a 
ser solucionado(a) por meio da aplicação 
do pensamento computacional.
Estudo de caso
Texto narrativo em que uma personagem 
ou um narrador apresenta uma situação-
-problema, para que você e os colegas 
discutam e, em grupo, proponham uma 
solução e/ou interpretação para o caso.
ROTEIRO
9. Com base na análise de uma 
proteína e sua sequência de 
aminoácidos, é possível de-
terminar a sequência de có-
dons do DNA que a gerou? 
Justifique sua resposta.
Roteiro
Ao longo dos 
capítulos, 
atividades 
trabalham os 
conteúdos dos 
tópicos 
estudados.
QUESTÕES GLOBAIS
1 (Fuvest-SP) A figura a seguir é um modelo 
simplificado de um sistema em equilíbrio quí-
mico. Esse equilíbrio foi atingido ao ocorrer uma 
transformação química em solução aquosa.
Considere que as soluções dos reagentes iniciais 
são representadas por:
Ilu
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es
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uv
es
t-
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P.
 F
ac
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ím
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: I
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R
Assim,qual das seguintes equações químicas 
pode representar, de maneira coerente, tal trans-
formação? 
 e representam diferentes espécies químicas. 
Moléculas de solvente não foram representadas.
a) H1 1 Cº2 1 Na1 1 OH2 Na1 1 Cº2 1 H2O
b) 2 Na1 1 C O322 1 2 H1 1 2 Cº2 2 Na1 1 
1 2 Cº21 H2O 1 CO2
c) Ag1 1 N O32 1 Na1 1 Cº2 AgCº 1 Na1 1 N O23
d) Pb21 1 2 N O23 1 2 H1 1 2 Cº2 PbCº2 1 2 H1 1 
1 2 N O23
e) NH41 1 Cº2 1 H2O NH4OH 1 H1 1 Cº2
2 (UFRGS-RS) O gráfico abaixo representa a evo-
lução de um sistema em que uma reação rever-
sível ocorre até atingir o equilíbrio.
a) uma situação anterior ao equilíbrio, pois as 
velocidades são iguais.
b) um instante no qual o sistema já alcançou o 
equilíbrio.
c) uma situação na qual as concentrações de 
reagentes e produtos são necessariamente 
iguais.
d) uma situação anterior ao equilíbrio, pois a 
velocidade da reação direta está diminuindo 
e a velocidade da reação inversa está au-
mentando.
e) um instante no qual o produto das concen-
trações dos reagentes é igual ao produto 
das concentrações dos produtos.
3 (Enem) Os refrigerantes têm se tornado cada 
vez mais o alvo de políticas públicas de saúde. 
Os de cola apresentam ácido fosfórico, subs-
tância prejudicial à fixação de cálcio, o mineral 
que é o principal componente da matriz dos 
dentes. A cárie é um processo dinâmico de 
desequilíbrio do processo de desmineralização 
dentária, perda de minerais em razão da acidez. 
Sabe-se que o principal componente do esmal-
te do dente é um sal denominado hidroxiapati-
ta. O refrigerante, pela presença da sacarose, 
faz decrescer o pH do biofilme (placa bacteria-
na), provocando a desmineralização do esmal-
te dentário. Os mecanismos de defesa salivar 
levam de 20 a 30 minutos para normalizar o 
nível do pH, remineralizando o dente. A equação 
química seguinte representa esse processo:
Ca5(PO4)3OH(s) 
desmineralização
mineralização
 5 Ca21(aq) 1 
1 3 P O 
4
 3− (aq) 1 OH2(aq)
Groisman, S. Impacto do refrigerante nos dentes é avaliado 
sem tirá-lo da dieta. Disponível em: http://www.isaude.net. 
Acesso em: 1o maio 2010 (adaptado).
Considerando que uma pessoa consuma refri-
gerantes diariamente, poderá ocorrer um pro-
cesso de desmineralização dentária, devido ao 
aumento da concentração de
a) OH2, que reage com os íons Ca21, deslocan-
do o equilíbrio para a direita.
b) H1, que reage com as hidroxilas OH2, deslo-
cando o equilíbrio para a direita.
c) OH2, que reage com os íons Ca21, deslocan-
do o equilíbrio para a esquerda.
d) H1, que reage com as hidroxilas OH2, deslo-
cando o equilíbrio para a esquerda.
e) Ca21, que reage com as hidroxilas OH2, des-
locando o equilíbrio para a esquerda.
t
t1
v
ID
/B
R
Sobre o ponto t1, nesse gráfico, pode-se afirmar 
que indica
156 Não escreva no livro.
CIÊNCIA, TECNOLOGIA E SOCIEDADE
[…] 
A capacidade do oceano de absorver CO2 da atmosfera é regulada por dois tipos de processos, 
denominados bomba física e bomba biológica. A bomba física está relacionada à solubilidade do CO2 
na água do mar. Uma vez dissolvido, o CO2 reage com a água para formar ácido carbônico (H2CO3) 
que se transforma em íons H1 e HCO3
2. Em uma situação de equilíbrio, os íons H1 em excesso reagem 
com os íons carbonato (CO23
2) para formar bicarbonato (HCO3
2), evitando assim a acidificação da água. 
A bomba biológica ocorre depois dessa dissolução e diz respeito à assimilação do gás durante a “pro-
dução primária” marinha (fotossíntese) e ao transporte dos detritos produzidos pelo fitoplâncton pa-
ra o oceano profundo. Dessa forma, a bomba biológica possibilita que o CO2 seja absorvido da atmos-
fera. A integração entre os mecanismos da bomba física e a bomba biológica permite que os oceanos 
moderem os impactos do clima na vida terrestre. Sem a interação entre a atmosfera e o oceano a 
concentração de CO2 na atmosfera seria muito mais elevada que a atual. 
Com o aumento da concentração de CO2 na atmosfera, a dissolução desse gás na superfície 
marinha também aumenta. […]
[…]
As consequências da acidificação dos oceanos nos organis-
mos marinhos dependem de suas características metabólicas e 
estruturais, níveis de atividade e aspectos do ciclo de vida. Es-
tudos sobre os efeitos da acidificação foram realizados em diver-
sos grupos de organismos marinhos revelando impactos no me-
tabolismo, crescimento e calcificação, expressão gênica, sistema 
imunológico e estrutura da comunidade, que poderiam produzir 
efeitos devastadores na cadeia alimentar e nos ecossistemas. […] 
Os organismos potencialmente mais sensíveis são os que pos-
suem esqueletos calcários (compostos por calcita ou aragonita), 
já que em pH mais baixo, a produção do esqueleto pode ser se-
veramente comprometida pela dificuldade em se depositar car-
bonato de cálcio. As estruturas calcárias expostas à água tam-
bém podem ser dissolvidas, reduzindo a capacidade de 
sustentação e proteção do organismo. […]
turrA, A.; MAiA, R. S. Mudanças climáticas e sequestro de carbono: a acidificação dos oceanos. In: JAcobi, P. R. et al 
(org.). Temas atuais em mudanças climáticas para os ensinos Fundamental e Médio. São Paulo: IEE-USP, 2015. 
p. 57-59. Disponível em: http://www.incline.iag.usp.br/data/arquivos_download/TEMAS_ATUAIS_EM_MUDANCAS_
CLIMATICAS_on-line.pdf. Acesso em: 27 mar. 2020.
PARA DISCUTIR
1 Suponha que a principal fonte de renda de famílias de pescadores costeiros seja a pesca e 
a venda de peixes e frutos do mar, como lagostas, camarões e ostras. Com a acidificação dos 
oceanos, essas famílias seriam prejudicadas? Como? Reescreva um trecho do texto em sua 
resposta. 
2 As implicações da acidificação dos oceanos dependem da característica de cada espécie. De 
acordo com o texto, como esse processo de acidificação afetaria organismos com esqueleto 
calcário?
3 Que medidas podem ser tomadas a fim de minimizar os impactos da acidificação do oceanos? 
Se necessário, faça uma pesquisa.
Mudanças climáticas e sequestro de carbono: a acidificação dos oceanos
Os ecossistemas de corais são mais 
sensíveis às alterações causadas 
pela acidificação dos oceanos.
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151Não escreva no livro.
5Não escreva no livro.
6
(CGEB1) Valorizar e utilizar os conhecimentos historicamente construídos sobre o mundo 
físico, social, cultural e digital para entender e explicar a realidade, continuar aprendendo e 
colaborar para a construção de uma sociedade justa, democrática e inclusiva. 
(CGEB2) Exercitar a curiosidade intelectual e recorrer à abordagem própria das ciências, 
incluindo a investigação, a reflexão, a análise crítica, a imaginação e a criatividade, para 
investigar causas, elaborar e testar hipóteses, formular e resolver problemas e criar soluções 
(inclusive tecnológicas) com base nos conhecimentos das diferentes áreas. 
(CGEB4) Utilizar diferentes linguagens – verbal (oral ou visual-motora, como Libras, e escrita), 
corporal, visual, sonora e digital –, bem como conhecimentos das linguagens artística, 
matemática e científica, para se expressar e partilhar informações, experiências, ideias e 
sentimentos em diferentes contextos e produzir sentidos que levem ao entendimento mútuo. 
(CGEB5) Compreender, utilizar e criar tecnologias digitais de informação e comunicação de 
forma crítica, significativa, reflexiva e ética nas diversas práticas sociais (incluindo as 
escolares) para se comunicar, acessar e disseminar informações, produzir conhecimentos, 
resolver problemas e exercer protagonismo e autoria na vida pessoal e coletiva. 
(CGEB7) Argumentar com base em fatos, dados e informações confiáveis, para formular, 
negociar e defender ideias, pontos de vista e decisões comuns que respeitem e promovam os 
direitos humanos, a consciência socioambiental e o consumo responsável em âmbito local, 
regional e global, com posicionamento ético em relação ao cuidado de si mesmo, dos outros e 
do planeta. 
(CGEB9) Exercitar a empatia, o diálogo, a resolução de conflitos e a cooperação,fazendo-se 
respeitar e promovendo o respeito ao outro e aos direitos humanos, com acolhimento e 
valorização da diversidade de indivíduos e de grupos sociais, seus saberes, identidades, 
culturas e potencialidades, sem preconceitos de qualquer natureza.
(CGEB10) Agir pessoal e coletivamente com autonomia, responsabilidade, flexibilidade, 
resiliência e determinação, tomando decisões com base em princípios éticos, democráticos, 
inclusivos, sustentáveis e solidários.
CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS
(CECNTEM1) Analisar fenômenos naturais e processos tecnológicos, com base nas 
interações e relações entre matéria e energia, para propor ações individuais e 
coletivas que aperfeiçoem processos produtivos, minimizem impactos 
socioambientais e melhorem as condições de vida em âmbito local, regional e global.
(CECNTEM2) Analisar e utilizar interpretações sobre a dinâmica da Vida, da Terra e do 
Cosmos para elaborar argumentos, realizar previsões sobre o funcionamento e a 
evolução dos seres vivos e do Universo, e fundamentar e defender decisões éticas e 
responsáveis. 
(CECNTEM3) Investigar situações-problema e avaliar aplicações do conhecimento 
científico e tecnológico e suas implicações no mundo, utilizando procedimentos e 
linguagens próprios das Ciências da Natureza, para propor soluções que considerem 
demandas locais, regionais e/ou globais, e comunicar suas descobertas e conclusões 
a públicos variados, em diversos contextos e por meio de diferentes mídias e 
tecnologias digitais de informação e comunicação (TDIC).
COMPETÊNCIAS ESPECÍFICAS
COMPETÊNCIAS GERAIS 
DA EDUCAÇÃO BÁSICA
COMPETÊNCIAS E HABILIDADES DA BNCC
Neste volume, são desenvolvidas as competências e habilidades da Base Nacional Comum 
Curricular (BNCC) para o Ensino Médio indicadas a seguir. As siglas utilizadas para as competên-
cias são: competências gerais da Educação Básica (CGEB) e competências específicas de Ciências 
da Natureza e suas Tecnologias para o Ensino Médio (CECNTEM).
6 Não escreva no livro.
7
HABILIDADES
CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS
COMPETÊNCIA ESPECÍFICA 1
(EM13CNT101) Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais 
específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de 
matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em 
situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o 
uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas. 
(EM13CNT104) Avaliar os benefícios e os riscos à saúde e ao ambiente, considerando a 
composição, a toxicidade e a reatividade de diferentes materiais e produtos, como também o 
nível de exposição a eles, posicionando-se criticamente e propondo soluções individuais e/ou 
coletivas para seus usos e descartes responsáveis.
COMPETÊNCIA ESPECÍFICA 2
(EM13CNT202) Analisar as diversas formas de manifestação da vida em seus diferentes níveis 
de organização, bem como as condições ambientais favoráveis e os fatores limitantes a elas, com 
ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade 
virtual, entre outros). 
(EM13CNT205) Interpretar resultados e realizar previsões sobre atividades experimentais, 
fenômenos naturais e processos tecnológicos, com base nas noções de probabilidade e 
incerteza, reconhecendo os limites explicativos das ciências.
COMPETÊNCIA ESPECÍFICA 3
(EM13CNT301) Construir questões, elaborar hipóteses, previsões e estimativas, empregar 
instrumentos de medição e representar e interpretar modelos explicativos, dados e/ou 
resultados experimentais para construir, avaliar e justificar conclusões no enfrentamento de 
situações-problema sob uma perspectiva científica. 
(EM13CNT302) Comunicar, para públicos variados, em diversos contextos, resultados de 
análises, pesquisas e/ou experimentos, elaborando e/ou interpretando textos, gráficos, 
tabelas, símbolos, códigos, sistemas de classificação e equações, por meio de diferentes 
linguagens, mídias, tecnologias digitais de informação e comunicação (TDIC), de modo a 
participar e/ou promover debates em torno de temas científicos e/ou tecnológicos de 
relevância sociocultural e ambiental. 
(EM13CNT303) Interpretar textos de divulgação científica que tratem de temáticas das 
Ciências da Natureza, disponíveis em diferentes mídias, considerando a apresentação dos 
dados, tanto na forma de textos como em equações, gráficos e/ou tabelas, a consistência dos 
argumentos e a coerência das conclusões, visando construir estratégias de seleção de fontes 
confiáveis de informações. 
(EM13CNT306) Avaliar os riscos envolvidos em atividades cotidianas, aplicando conhecimentos 
das Ciências da Natureza, para justificar o uso de equipamentos e recursos, bem como 
comportamentos de segurança, visando à integridade física, individual e coletiva, e 
socioambiental, podendo fazer uso de dispositivos e aplicativos digitais que viabilizem a 
estruturação de simulações de tais riscos.
(EM13CNT307) Analisar as propriedades dos materiais para avaliar a adequação de seu uso em 
diferentes aplicações (industriais, cotidianas, arquitetônicas ou tecnológicas) e/ou propor 
soluções seguras e sustentáveis considerando seu contexto local e cotidiano. 
Brasil. Ministério da Educação. Secretaria de Educação Básica. Base nacional comum curricular: educação é a base.
Brasília: MEC/SEB, 2018. Disponível em: http://basenacionalcomum.mec.gov.br/. Acesso em: 14 jul. 2020.
7Não escreva no livro.
CAPÍTULO 1 - Contando átomos 
e moléculas 16
Reações químicas 16
Equações químicas 17
Práticas de Ciências: 
Regras de segurança 
e descarte de resíduos 22
Balanceamento 
de equações 23
Tipos de fórmulas 24
Práticas de Ciências: 
Queima da palha de aço 27
Cálculo estequiométrico 28
Reagente em excesso 
e reagente limitante 31
Relações entre a quantidade 
de soluto e a de solvente 
ou a de solução 35
UNIDADE 1
Reações químicas
14
Ciência tem história: 
O estudo da concentração de CO2 
na atmosfera no século XX 40
Atividades 42
CAPÍTULO 2 - Reações químicas na 
natureza e no sistema produtivo 44
Reações químicas e a 
obtenção de produtos 44
Processos de obtenção 
de alguns metais 45
Reações ácido-base 47
Reações de combustão 48
Reações que envolvem 
funções oxigenadas 50
Práticas de Ciências: 
Investigando a fermentação 54
Sabões 62
Práticas de Ciências: 
Oficina de saponificação 64
Ciência, tecnologia e sociedade: 
Ciência dos aromas: 
os segredos por trás do 
gosto da sua comida 65
Atividades 66
10Produtos químicos em casa: manual para identificação, uso e armazenagem 
CAPÍTULO 1 - Contando elétrons 76
Reações de oxirredução 76
Transferência de elétrons 77
Eletronegatividade e 
número de oxidação 78
Reações redox 79
Regras para determinação 
do Nox 80
Práticas de Ciências: 
Por que o ferro enferruja? 81
Balanceamento de 
equações de oxirredução 82
UNIDADE 2 74
Reações de oxirredução e 
metabolismo celular
SUMÁRIO
PROJETO
Pensando Ciências: Como 
descobrir se o leite foi adulterado? 68
Questões globais 70
8 Não escreva no livro.
CAPÍTULO 1 - Estado de equilíbrio 120
Reconhecendo o 
equilíbrio químico 120
Equilíbrio químico 122
Práticas de Ciências: 
Estabelecendo o 
equilíbrio químico 124
Constantes de equilíbrio 126
Cálculo das constantes 
de equilíbrio 129
Ciência tem história: 
Influências sociais na 
síntese industrial da amônia 
no século XX 130
Princípio de Le Châtelier 132
Atividades 135
CAPÍTULO 2 - Equilíbrio ácido-base 136
Ácidos e bases no cotidiano 136
Ácidos e bases segundo 
a teoria de Arrhenius 137
UNIDADE 3
Equilíbrio químico
118
Ácidos e bases segundo 
a teoria de Brönsted-Lowry 138
Constantes de dissociação 
de ácidos e bases 139
Equilíbrio iônico e produto 
iônico da água 140
Determinação do pH 142
Indicadores ácido-base 144
Cálculo de pH de