Prévia do material em texto
MANUAL DO PROFESSOR QUÍMICA Cidadã VOLUME 1 PEQUIS – PROJETO DE ENSINO DE QUÍMICA E SOCIEDADE Coleção Química Cidadã ENSINO MÉDIO – QUÍMICA – 1a- série São Paulo – 2013 2ª- edição Wildson Luiz Pereira dos Santos (coord.) Professor Adjunto do Instituto de Química da UnB. Licenciado em Química pela Universidade de Brasília, mestre em Educação em Ensino de Química pela Unicamp e doutor em Educação em Ensino de Ciências pela UFMG. Gerson de Souza Mól (coord.) Professor Adjunto do Instituto de Química da UnB. Bacharel e licenciado em Química pela Universidade Federal de Viçosa, mestre em Química Analítica pela UFMG e doutor em Ensino de Química pela Universidade de Brasília (UnB). Siland Meiry França Dib Professora do Ensino Médio da Secretaria de Estado de Educação do Distrito Federal. Licenciada em Química pela Universidade Católica de Brasília (UCB) e mestre em Educação pela Universidade Católica de Brasília (UCB). Roseli Takako Matsunaga Professora do Ensino Médio da Secretaria de Educação do Distrito Federal. Licenciada em Química pela Universidade Católica de Brasília (UCB) e mestre em Ensino de Ciências pela Universidade de Brasília (UnB). Sandra Maria de Oliveira Santos Professora do Ensino Médio da Secretaria de Estado de Educação do Distrito Federal. Licenciada em Química pela Universidade Católica de Brasília (UCB) e mestre em Ensino de Ciências pela Universidade de Brasília (UnB). Eliane Nilvana F. de Castro Professora do Ensino Médio da Secretaria de Estado de Educação do Distrito Federal. Licenciada em Química pela Universidade Católica de Brasília (UCB). Gentil de Souza Silva Professor do Ensino Médio da Secretaria de Estado de Educação do Distrito Federal e químico industrial. Licenciado em Química pela Universidade Estadual da Paraíba e especialista em Química pela Universidade Federal de Lavras. Salvia Barbosa Farias Professora do Ensino Médio da Secretaria de Educação do Distrito Federal. Licenciada em Química pela Universidade Católica de Brasília (UCB). 2013 Editora AJS Ltda. – Todos os direitos reservados Endereço: R. Xavantes, 719, sl. 632 Brás – São Paulo – SP CEP: 03027-000 Telefone: (011) 2081-4677 E-mail: editora@editoraajs.com.br Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil) Química cidadã : volume 1 : ensino médio : 1º série / Wildson Luiz Pereira dos Santos, Gerson de Souza Mól , (coords.) . -- 2. ed. -- São Paulo : Editora AJS, 2013. -- (Coleção química cidadã) PEQUIS - Projeto de Ensino de Química e Sociedade. "Componente curricular: Química". Vários autores. Suplementado pelo manual do professor. Bibliografia 1. Química (Ensino médio) I. Santos, Wildson Luiz Pereira dos. II. Mól, Gerson de Souza. III. Série. 13-06557 CDD-540.7 Índices para catálogo sistemático: 1. Química : Ensino médio 540.7 ISBN:978-85-62482-85-4 (Aluno) ISBN:978-85-62482-86-1 (Professor) Título original: Química Cidadã – Volume 1 © Editora AJS Ltda, 2013 Editores: Arnaldo Saraiva e Joaquim Saraiva Projeto gráfico e capa: Flávio Nigro Pesquisa iconográfica: Cláudio Perez Produção editorial: Maps World Produções Gráficas Ltda Direção: Maurício Barreto Direção editorial: Antonio Nicolau Youssef Gerência editorial: Carmen Olivieri Coordenação de produção: Larissa Prado Edição de arte: Jorge Okura Editoração eletrônica: Alexandre Tallarico, Flávio Akatuka, Francisco Lavorini, Juliana Cristina Silva, Veridiana Freitas, Vivian Trevizan e Wendel de Freitas Edição de texto: Ana Cristina Mendes Perfetti Revisão: Adriano Camargo Monteiro, Fabiana Camargo Pellegrini, Juliana Biggi, Luicy Caetano e Thaís dos Santos Coutinho Pesquisa iconográfica: Elaine Bueno e Luiz Fernando Botter Ilustrações: AMJ Studio, José Yuji Kuribayashi, Osvaldo Sequetin e Paulo Cesar Pereira Ilustração da capa: Moacir Knorr Guterres (Moa) APRESENTAÇÃO A você, estudante Ingressar no Ensino Médio signi� ca iniciar a etapa � nal de sua formação básica que lhe capacitará a ingressar no mercardo de trabalho, a participar da sociedade e a avançar em estudos superiores. Com essa formação, você terá uma base mais sólida para compreender a dinâmica do mundo, reivindicar seus direitos e atuar com ações positivas na construção de uma sociedade mais justa e igualitária. Para isso é que você precisa estudar Ciências, pois seu estudo nos fornece modelos que permitem a previsão de fatos, possibilitando intervenções que trazem melhor qualidade de vida. A Química engloba conhecimentos sobre produtos químicos e suas transformações, que têm permitido a humanidade lidar com as diversidades de sua existência. Participar da sociedade é ter o direito a ingressar em um mercado de trabalho que garanta os recursos materiais mínimos para uma vida digna. Para isso, são exigidos conhecimentos e habilidades que permitam uma atuação produtiva. Sem dúvida, o domínio dos princípios da matéria nos capacita para o exercício pro� ssional com maior quali� cação e potencial para auferir melhores salários. E esse domínio também nos quali� cará para o progresso em estudos superiores. Com essas � nalidades este livro foi escrito. O conhecimento cientí� co por ele veiculado foi cuida- dosamente selecionado para que você entenda os princípios do estudo das substâncias, dos materiais e de suas transformações. Fazemos uso de conceitos dos diversos campos da Ciência, sobretudo da Física e da Biologia, e trabalhamos com as ferramentas da Matemática para bem compreender a complexidade do mundo físico. Os autores deste livro, com larga experiência no ensino de Química, buscaram estratégias e conteúdos relevantes para sua formação como cidadão. Acreditamos que o Ensino Médio esteja mudando, assim como o Ensino Superior precisa de mudanças, selecionando estudantes que, mais do que o domínio de fórmulas, saibam resolver problemas desa� adores da existência da vida no planeta. As provas do Enem vêm se consolidando nesse processo de mudança, exigindo capacidade de leitura e interpretação. É com essa perspectiva que vamos prepará-lo com este livro. Isso tudo está exigindo um novo per� l de estudante. Entendemos que aprender Química não é simplesmente memorizar fórmulas, decorar conceitos e resolver exercícios. Aprender Química é entender como essa atividade humana tem se desenvolvido ao longo dos anos, como os seus conceitos explicam os fenômenos que nos rodeiam e como podemos fazer uso de seu conhecimento na busca de alternativas para melhorar a condição de vida do planeta. Com o propósito de formar um cidadão crítico, nos três volumes da coleção trataremos das relações entre a Química, as suas tecnologias, a sociedade e o ambiente. Neste primeiro volume, vamos estudar os materiais e as substâncias: suas propriedades, suas transformações e seus constituintes. Nesse estudo, veremos os modelos dos constituintes e as suas interações, bem como as suas proporções nas reações químicas. Estudaremos, ainda, o que é Química, seus vários campos de atuação e suas relações com as demais Ciências. Em nossa abordagem temática, daremos um enfoque à Química ambiental por meio de temas que demonstram os impactos da tecnologia química na sociedade e que possibilitam desenvolver ações que conciliem desenvolvimento tecnológico, qualidade de vida, preservação ambiental e justiça social. Para isso, precisamos compreender os problemas relacionados às mudanças climáticas que ameaçam a nossa existência e buscar uma mudança de atitude em relação ao consumismo, ao destino do lixo, à poluição atmosférica, ao uso indiscriminado de agrotóxicos e de produtos químicos. Estudaremos esses temas discutindo problemas sociais e atitudes para assegurar a vida das nossas e das futuras gerações. Esperamos que o início de seu aprendizadoem Química seja muito prazeroso com essa nova abordagem. Um forte abraço. Os autores CONHEÇA SEU LIVRO Este livro é dividido em três Unidades, e em cada uma, abordamos um tema social, que contextualiza o conhecimento químico. Mesmo que o seu professor não tenha tempo de discutir os textos desses temas em sala de aula, mantenha-se informado lendo todas as informações contidas nas Unidades. Tema em foco Ao se deparar no texto com uma questão com o comando Pense, pare a leitura, reflita e tente responder antes de prosseguir. Procurar explicações e expressá-las com as próprias palavras ajuda a entender melhor o que está sendo ensinado, pois você pode comparar a sua ideia original com os novos conceitos que estão sendo introduzidos. Pense Sempre que você encontrar a chamada A Ciência na História, leia o texto atentamente e procure observar a contextualização histórica do surgimento das definições e conceitos relativos aos conteúdos estudados, bem como as circunstâncias em que os cientistas citados contribuíram para o desenvolvimento da Química e da Ciência. A Ciência na História Para buscar um mundo melhor é preciso aprender a participar dos debates sobre o nosso futuro. Neste livro, esperamos que você participe o tempo todo apresentando e defendendo suas ideias, além de ouvir e respeitar as de seus colegas. Aprenda a participar, tentando explicar tudo o que lhe é perguntado com as suas próprias palavras. Debata e entenda Os temas fazem parte de sua vida. Por isso, propomos atividades de Ação e cidadania com o objetivo de você conhecer a sua comunidade e procurar pensar em alternativas para seus problemas. Participe das atividades com espírito de cooperação, solidariedade, responsabilidade, respeito e tolerância à opinião do outro. Assim, você estará contribuindo para a construção de uma sociedade em que os interesses da coletividade estejam acima dos interesses individuais. Ação e cidadania Ao terminar o estudo de cada capítulo, faça uma revisão de tudo que aprendeu. Para isso, verifique ao final do capítulo, na seção O que aprendemos neste capítulo, se você compreendeu claramente todos os conceitos ali apontados, revendo no capítulo as explicações que foram fornecidas na sua apresentação. Em Atitude sustentável você encontra um rico conjunto de sugestões, cuidados e orientações para a prática da Cidadania, sobretudo no que se refere aos impactos ambientais, nos quais estão envovidos diversos conceitos estudados em nosso curso de Química. Atitude sustentável Em Química na escola você se depara com uma série de experimentos investigativos. Muitos poderão ser feitos na própria sala de aula. Todos poderão ajudar o professor a conseguir os materiais necessários. Ao discutir os resultados, você aprenderá a usar tabelas e gráficos. Pense sempre sobre as conclusões que poderão ser extraídas de suas observações. Caso seja muito difícil realizar os experimentos, procure analisar os dados que fornecemos. Aprender a observar e explicar o que está ao seu redor ajudará você a entender melhor o mundo em que vivemos. Química na escola Alertamos para que, ao realizar os experimentos, você siga rigorosamente as normas de segurança da última página do livro. Nunca tente fazer qualquer experimento sem a orientação e supervisão de seu professor. Lembre- -se também de usar o mínimo possível de materiais para gerar poucos resíduos. Assim você estará contribuindo para a preservação do ambiente. O aprendizado dos conceitos da Química ocorre a partir da leitura dos textos e da realização dos Exercícios e Atividades, apresentados nos capítulos. Lembre-se da importância da realização dos exercícios e das atividades, mas tenha sempre em mente que o aprendizado depende também das leituras e revisões de todos os textos e das diversas discussões propostas ao longo do desenvolvimento do conteúdo. Exercícios UNIDADE 1 Consumo sustentável . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 CAPÍTULO 1 TRANSFORMAÇÕES E PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1. Transformações químicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2. Química, tecnologia e sociedade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3. Propriedades das substâncias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4. Identificação das substâncias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Tema em foco • Consumismo: mal do século XXI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 CAPÍTULO 2 MATERIAIS E PROCESSOS DE SEPARAÇÃO . . . . . . . . . . . . 42 1. Materiais e substâncias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 2. Processos de separação de materiais . . . . . . . . . . . . . . . . 54 Tema em foco • Reutilizar e reciclar: Retornando o material ao ciclo útil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 CAPÍTULO 3 CONSTITUINTES DAS SUBSTÂNCIAS, QUÍMICA E CIÊNCIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 1. Da Alquimia à Química . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 2. Conhecimento científico e senso comum . . . . . . . . . . . 79 3. Constituintes da matéria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 4. A Química e sua linguagem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Temas em foco • Lixo: tratamento e disposição final . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 • Em busca do consumo sustentável . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 UNIDADE 2 Poluição atmosférica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 CAPÍTULO 4 ESTUDOS DOS GASES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 1. Medidas, fenômenos e modelos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 2. Grandezas do estado gasoso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 3. Propriedades dos gases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 4. Leis dos gases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 5. Lei geral dos gases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 6. Teoria cinética dos gases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Tema em foco • Poluição atmosférica e aquecimento global. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 CAPÍTULO 5 MODELOS ATÔMICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 1. Modelos e teorias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 2. Modelo atômico de Dalton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 3. Modelo atômico de Thomson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .151 4. Modelo atômico de Rutherford . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 5. O átomo e suas partículas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .161 6. Modelo atômico de Bohr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 7. Modelo quântico para o átomo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .171 8. Configuração eletrônica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .175 Temas em foco • Camada de ozônio e radiação solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 • Mercado de carbono! O que é isso? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 6. Teoria cinética dos gases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Temaem foco • Poluição atmosférica e aquecimento global. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 6. Modelo atômico de Bohr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 7. Modelo quântico para o átomo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .171 8. Configuração eletrônica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .175 Temas em foco • Camada de ozônio e radiação solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 • Mercado de carbono! O que é isso? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 SUMÁRIO UNIDADE 3 Agricultura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 CAPÍTULO 6 CLASSIFICAÇÃO PERIÓDICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 1. Elementos químicos: síntese, descoberta e simbologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 2. Breve histórico da classificação dos elementos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 3. Classificação moderna dos elementos químicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 4. A Lei Periódica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 5. Propriedades periódicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .211 Tema em foco • Química e agricultura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 CAPÍTULO 7 LIGAÇÕES QUÍMICAS . . . . . . . 218 1. Ligação iônica . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 2. Regra do octeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 3. Representação das substâncias iônicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 4. Ligação covalente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .237 5. Tipos de ligação covalente . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 6. Fórmula estrutural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 7. Constituintes moleculares e amoleculares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .241 8. Representação geométrica das moléculas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .247 9. Polaridade das moléculas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 10. Ligação metálica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .253 Tema em foco • Produção de alimentos e ambiente: faces da mesma moeda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 CAPÍTULO 8 SUBSTÂNCIAS INORGÂNICAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 1. Interações entre constituintes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 2. Forças intermoleculares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 3. Substâncias inorgânicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272 4. Ácidos e bases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272 5. Teorias de ácidos e bases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 6. Nomenclatura de ácidos e bases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286 7. A neutralização de ácidos e bases – sais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290 8. Óxidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 Tema em foco • Agricultura sustentável: opção inteligente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302 Gabarito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315 É bom ler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316 Bibliografia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .317 Tabela periódica dos elementos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319 Segurança no laboratório . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320 QuímicaQuímicaQuímicaQuímicaQuímicaQuímicaQuímicaQuímicaQuímica cidadãcidadãcidadãcidadãcidadãcidadãcidadãcidadãcidadã QuímicaQuímicaQuímica cidadã QuímicaQuímicaQuímica cidadã QuímicaQuímicaQuímica cidadã QuímicaQuímicaQuímica 8 O artista plástico Sérgio Luiz Cezar, que utiliza vários materiais encontrados no lixo para fazer maquetes. UNIDADE 1 Re na to V el as co /P re ns a Tr ês Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo Consumo sustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentávelsustentável Como conciliar desenvolvimento, qualidade de vida, distribuição de renda, justiça social e preservação ambiental? 9 Capítulo 1 Transformações e propriedades das substâncias 1. Transformações químicas 2. Química, tecnologia e sociedade 3. Propriedades das substâncias 4. Identifi cação das substâncias Capítulo 2 Materiais e processos de separação 1. Materiais e substâncias 2. Processos de separação de materiais Capítulo 3 Constituintes das substâncias, Química e Ciência 1. Da Alquimia à Química 2. Conhecimento científi co e senso comum 3. Constituintes da matéria 4. A Química e sua linguagem Temas em foco: • Consumismo: mal do século XXI • Reutilizar e reciclar: retornando o material ao ciclo útil • Lixo: tratamento e disposição fi nal • Em busca do consumo sustentável Di vu lg aç ão CONSUMISMO: MAL DO SÉCULO XXI A palavra “desperdício” pode ser entendida em vários contextos e podemos defini-la como “o que é gasto sem proveito”. Isso tem relação com os valores consumistas da sociedade industrializada em que vivemos. No início do século XX, a indústria tinha como meta buscar novos mercados para seus produtos, abastecendo-os e crescendo. Logo, os produtos deveriam ser bons, duráveis e baratos. Mas, com o tempo, os consumidores já tinham os produtos e não precisavam mais comprá-los. A solução para a indústria foi lançar no mercado novos produtos, mais moder- nos, com novos designs, com novasfunções, tornando os anteriores obsoletos e fora de moda. Hipermercados, centros de compras, feiras, shoppings, cada dia novas possibilidades, sofisticados, elegantes e re- luzentes. Cada vez mais, verifica-se a existência de mais e mais prateleiras com uma variedade crescente de produtos. Quantas marcas de detergentes sintéticos existem? Quantos diferentes tipos de automóveis, celulares, câmeras digi- tais, equipamentos domésticos? Para ganhar o mercado, cada indústria lança um novo tipo de produto acrescentando novidades para o consumidor, como diferentes odores, embalagens, consistências, aspectos, funções e recursos etc. Imagine quantas transformações ocorrem diaria- mente no planeta. Essas transformações provocadas por mais de 7 bilhões de pessoas geram custos de impac- tos no planeta que precisam ser avaliadas por todos nós! Talvez você ainda tenha alguns desses modelos de celulares em casa guardados em algum lu- gar. Será que nenhum deles pode ser usado? Será que o modelo que não tenha câmera fotográfica de três megapixels, MP10, TV etc. não serve mais como um aparelho de celular? CONSUMISMO: MAL DO SÉCULO XXI Associada ao processo de lançamento de novos produtos está a preocu- pação com a estética. Muitas vezes, a única mu- dança que o produto ga- nha é a embalagem. Capítulo 1 Como identifi camos uma reação química? Transformação sustentável do planeta TRANSFORMAÇÕES E PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS Talvez você ainda tenha alguns desses modelos de celulares em casa guardados em algum lu- gar. pode ser usado? modelo que não tenha câmera fotográfica de três MP10, TV etc. não serve mais como um aparelho de celular? tos no planeta que precisam ser avaliadas por todos nós! Fo to s: H el y D em ut ti novidades para o consumidor, como diferentes odores, embalagens, consistências, aspectos, funções e recursos etc. Talvez você ainda tenha alguns Talvez você ainda tenha alguns He ly D em ut ti Ku rh an /D re am st im e TR AN SF O RM AÇ Õ ES E P RO PR IE DA DE S DA S SU BS T N CI AS Tema em foco 10 É difícil estabelecer a diferença entre consumo e consumismo, pois o que é básico para alguns pode ser supérfluo para outros. Podemos dizer que consumo é a utilização de bens e serviços para satisfazer necessidades individuais e coletivas. Somos con- sumidores de alimentos, água, energia elétrica, transporte etc. O consumismo, por sua vez, está associado ao consumo supér- fluo e inconsciente, sob influência de empresas, grupos e po- líticas públicas e privadas diversas. Consumismo é o consumo extravagante. É o consumo além do necessário para se ter um bem-estar individual, grupal e social. Isso é percebido durante o processo da compra. Associadas com o consumo além das necessidades naturais, existem três espécies de compra: a não planejada (feita em vir- tude da pressão do tempo ou por lembrar-se de comprar ao ver exposto), a impulsiva (súbita vontade de comprar algo que não estava nos planos) e a compulsiva (compras em excesso em res- posta a sentimentos de tensão, ansiedade, aborrecimentos, au- toestima etc.). A estrutura econômica hoje, na qual estamos inseridos, se organiza de modo a favorecer o aumento do consumo, que concorre para a criação de um modelo de economia fundamental para o desenvolvimento econômico do país. Mas, se o consumo assumir uma dinâmica progressiva de crescimento, aonde vamos parar? A ideia dominante do ponto de vista econômico é a de que o crescimento está alicerçado no aumento contínuo da produção e do consumo de bens e serviços, reconhecidos como meios de promover a prosperidade e a qualidade de vida para o maior número possível de pessoas. Isso se fundamenta no modelo de desenvolvimento contínuo da ciência e tecnologia, que para muitos implica desenvolvimento social. No entanto, sabe-se que nem sempre o desenvolvimento econômico acarreta desenvolvimento social. Atualmente, com o processo de globalização, o que ocorre é a concentração de riqueza e o aumento da pobreza. Essa ordem de crescimento não é sustentável a médio e longo prazo. A atual dinâmica de consumo desenfreado tem provocado a destruição em larga escala da natureza em um ritmo superior ao que o planeta pode se ajustar. A Terra já dá sinais de que o preço a ser pago com esse descontrole será altíssimo. Há indícios de que a área terrestre e marinha neces- sária para regenerar o ambiente natural e dispor os resíduos gerados pelo ritmo de consumo em vigor já ultrapassa a área da superfície terrestre. O presente modelo econômico introduziu o que chamamos consumismo, que significa a expansão da cultura do “ter” em detrimento da cultura do “ser”. O estilo de vida norte-americano provocou a expansão do consumo, que, estimulado pelas forças do mercado, da moda e da propaganda, se transformou em compulsão. Tal dinâmica influen- ciou a personalidade social. Na cultura do consumo, os indivíduos passaram a ser reconhecidos, avaliados e julgados pelo que consomem, vestem e calçam, pelo carro e celular exibidos em público. Isso chegou a tal ponto que até fe- licidade e qualidade de vida passaram a ser avaliadas por muitos com base no que o indivíduo consome. Podemos dizer que o consumo é necessário, afinal precisamos manter nossas necessidades básicas de sobrevivên- cia. Entretanto, existem dificuldades em se diferenciar consumo e consumismo, o limite entre necessidades básicas e supérfluas relacionam-se com características culturais das sociedades. Para você, o que significam necessidades básicas e necessidades supérfluas? Pense Muito do que é comprado pelas pessoas é para atender à vontade momentânea de com- pra e não para atender a alguma necessidade real. Esse tipo desnecessário de compra caracteriza o consumista patológico. AMj Studio A estrutura econômica hoje, na qual estamos inseridos, se organiza de modo a favorecer o aumento do consumo, que concorre para a criação de um modelo de economia fundamental para o desenvolvimento econômico do país. Mas, se o consumo assumir uma dinâmica progressiva de crescimento, aonde vamos parar? A ideia dominante do ponto de vista econômico é a de que o crescimento está alicerçado no aumento contínuo da produção e do consumo de bens e serviços, reconhecidos como meios de promover a prosperidade e a qualidade de vida para o maior número possível de pessoas. Isso se fundamenta no modelo de desenvolvimento contínuo da ciência e tecnologia, que para muitos implica desenvolvimento social. No entanto, sabe-se que nem sempre o desenvolvimento econômico acarreta desenvolvimento social. Atualmente, com o processo de globalização, o que ocorre é a concentração de riqueza e o aumento da pobreza. Essa ordem de crescimento não é sustentável a médio e longo prazo. A atual dinâmica de consumo desenfreado tem provocado a destruição em larga escala da natureza em um ritmo superior ao que o planeta pode se ajustar. A Terra já dá sinais de que o preço a ser pago com esse descontrole será altíssimo. Há indícios de que a área terrestre e marinha neces- sária para regenerar o ambiente natural e dispor os resíduos gerados pelo ritmo de consumo em vigor já ultrapassa O presente modelo econômico introduziu o que chamamos consumismo, que significa a expansão da cultura do “ter” em detrimento da cultura do “ser”. O estilo de vida norte-americano provocou a expansão do consumo, que, estimulado pelas forças do mercado, da moda e da propaganda, se transformou em compulsão. Tal dinâmica influen- ciou a personalidade social. Na cultura do consumo, os indivíduos passaram a ser reconhecidos, avaliados e julgados pelo que consomem, vestem e calçam, pelo carro e celular exibidos em público. Isso chegou a tal ponto que até fe- licidade e qualidade de vida passaram a ser avaliadas por muitos com base no que o indivíduo consome. Podemos dizer que o consumo é necessário, afinal precisamos manter nossas necessidades básicas de sobrevivên- C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 11 No entanto, oconsumismo pode causar má qualidade de vida às pessoas. Uma mania que prejudica o bem-estar de um ser humano é a oniomania (impulso compulsivo de com- prar), considerada psicopatológica. Outro fator que afeta a qualidade de vida é o conheci- do “mal do século XXI”, ou seja, o tecnoestresse – ansiedade diária, nervosismo e cansaço por excesso de informações por meio da utilização de computadores, notebooks, celula- res e outros. Existem pessoas que querem ter produtos tecnológicos de última geração e ficam ansiosas para adquiri-los. Para fabricantes, publicitários, mídia e comerciantes, esse tipo de indivíduo é essencial aos seus negócios. E para o planeta, será um bom negócio? Sem dúvida, a publicidade é um meio eficiente para tornar um bem de consumo co- nhecido. No entanto, como ela atende a interesses da indústria e do comércio, busca ar- tifícios para atingir pontos vulneráveis do consumidor – vaidade, desejo, gosto e outros. As mulheres das propagandas de cosméticos são muito bonitas, atraentes, magras – parecem ideais. E quando a mídia explora produtos de limpeza, parece que estamos vivendo em uma casa modelo, brilhando e com mobílias novas. Já a imagem do homem é, geralmente, a de pessoa viril, simpática, alinhada, com carro esportivo etc. Infelizmente, existem grupos publicitários que produzem propagandas enganosas ou abusivas, explorando a credibilidade dos consumidores. Nesse caso, como bons cidadãos, devemos denunciá-los à Procuradoria de Proteção e Defesa do Consumidor (Procon) ou ao Ministério Público, pois essa prática é proibida pelo Código de Defesa do Consumidor. Para mudar essa situação, a sociedade precisa ter clareza de que o con- sumo desenfreado e a mentalidade de utilizar produtos descartáveis repre- sentam uma ameaça à presente e às futuras gerações. É preciso aprender a cuidar adequadamente do planeta Terra. É necessário mudar nossos há- bitos e nos tornar mais críticos em relação à publicidade. Precisamos apren- der a avaliar não só o custo financeiro de um bem, mas também seu custo ambiental e social. Porém o fundamental, e talvez o mais difícil, é consumir apenas o necessário, sem extravagância. A M j S tu di o As propagandas vendem a imagem do consumidor feliz, mas na realidade o que ele enfrenta no dia a dia não é lá um modelo de felicidade! Atualmente, muita gente opta por um modelo de vida mais simples na busca de maior felicidade. Debata e entenda 1. O texto fez referências ao “consumo compulsivo”, existente na sociedade moderna e tecnológica. Quais são os aspectos éticos que devem ser discutidos no contexto da sociedade de consumo? 2. Discuta em sala de aula situações do dia a dia em que o consumismo prejudica a qualidade de vida do ser humano. 3. Discuta com os colegas a afirmação “O consumo é fundamental para o desenvolvimento econômico de um país”. 4. O desperdício é um fator que deve ser evitado para a manutenção da economia de empresas, residências, indús- trias e vários outros espaços da sociedade; diversos fatores também estão relacionados ao desperdício, como a poluição ambiental, intoxicações etc. Observando o dia a dia de sua casa e de sua escola, cite alguns exemplos de desperdícios e como se pode combatê-los. 5. Ainda com relação ao desperdício, dê uma olhada detalhada na despensa de sua casa e faça uma pequena lista, apenas para não esquecer, dos produtos que você utiliza no cotidiano. Em sala de aula, discuta com os colegas, num grande grupo, as questões abaixo e depois comente os resultados com a família: a) que produtos poderiam ser retirados da lista de compras de sua casa sem maiores prejuízos? b) que produtos poderiam ser substituídos por outros com o mesmo efeito gerando menor impacto ambiental? 6. Debata com os colegas como a expansão da cultura do “ter” em detrimento da cultura do “ser” afeta (influencia) o seu relacionamento com os amigos e com a família. FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO. 12 TR AN SF O RM AÇ Õ ES E P RO PR IE DA DE S DA S SU BS TÊ N CI AS No entanto, o consumismo pode causar má qualidade de vida às pessoas. Uma mania que prejudica o bem-estar de um ser humano é a oniomania (impulso compulsivo de com- prar), considerada psicopatológica. Outro fator que afeta a qualidade de vida é o conheci- do “mal do século XXI”, ou seja, o tecnoestresse – ansiedade diária, nervosismo e cansaço por excesso de informações por meio da utilização de computadores, res e outros. Existem pessoas que querem ter produtos tecnológicos de última geração e ficam ansiosas para adquiri-los. Para fabricantes, publicitários, mídia e comerciantes, esse tipo de indivíduo é essencial aos seus negócios. E para o planeta, será um bom negócio? Sem dúvida, a publicidade é um meio eficiente para tornar um bem de consumo co- nhecido. No entanto, como ela atende a interesses da indústria e do comércio, busca ar- tifícios para atingir pontos vulneráveis do consumidor – vaidade, desejo, gosto e outros. As mulheres das propagandas de cosméticos são muito bonitas, atraentes, magras – parecem ideais. E quando a mídia explora produtos de limpeza, parece que estamos vivendo em uma casa modelo, brilhando e com mobílias novas. Já a imagem do homem é, geralmente, a de pessoa viril, simpática, alinhada, com carro esportivo etc. Infelizmente, existem grupos publicitários que produzem propagandas enganosas ou abusivas, explorando a credibilidade dos consumidores. Nesse caso, como bons cidadãos, devemos denunciá-los à Procuradoria de Proteção e Defesa do Consumidor (Procon) ou ao Ministério Público, pois essa prática é proibida pelo Código de Defesa do Consumidor. As propagandas vendem a imagem do consumidor feliz, mas na realidade o que ele enfrenta no dia a dia não é lá um modelo de felicidade! Atualmente, muita gente opta por um modelo de vida mais simples na busca de maior felicidade. TR AN SF O RM AÇ Õ ES E P RO PR IE DA DE S DA S SU BS T N CI AS 1 TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS A Química está intimamente relacionada ao consumo da sociedade atual por pos- sibilitar a produção de novos bens de consumo. Para isso, é fundamental com- preendermos como são desenvolvidos novos materiais e como se mudam as propriedades dos já existentes. A Química também nos ajuda a compreender melhor as consequên- cias ambientais do alto consumo humano. A partir daí, podemos pensar em ações para melhorar as condições de vida na Terra por meio da economia de energia e matéria- -prima e da diminuição das consequências do descarte do lixo em diferentes ambientes. Que transforma ções acontecem, com o passar do tempo, com os materiais descartados no lixo? Que materiais, aparentemente, não sofrem transformações no lixo? Pense Com o passar do tempo, o lixo sofre uma série de transformações. Muda de cor, de cheiro e de aparência. Um bom exemplo dessas transformações é a degradação de restos de alimen- tos. Não há dúvida de como as características de um alimento mudam quando descartado. Identificar as transformações que acontecem com os materiais é parte fundamental da Química. Para aprendermos como isso pode ser feito, vamos realizar as atividades abaixo. Os cientistas denominam os objetos ou os processos que estão sendo estudados de sistemas, e as características e propriedades que os sistemas apresentam, de estado do sistema. Portanto, a evidência de uma transformação está na mudança de esta- do do sistema. O conjunto de características anteriores à transformação é denominado estado inicial do sistema e o conjunto de características posterior à transformação é denominado estado final do sistema. AtividadesAtividadesAtividades 1. Cite cinco exemplos de transformações de materiais que ocorrem na natureza. 2. Reproduza a tabela abaixo no caderno, relacionando, como no exemplo, as transformações que você identificou acima com características que permitam a identificação. IDENTIFICAÇÃO DE TRANSFORMAÇÕES Ordem Termo anterior Valor do termo 2 1 1 + 2 = 3 3. Vocêpoderia dizer se na queima e no corte de uma folha de papel ocorrem transformações do mesmo tipo? Justifique. Qual é a diferença entre as transformações sofridas por alimentos e a transfor- mação ocorrida em uma lata ao ser amassada? Pense Iguais ou diferentes? O que você acha? He ly D em ut ti TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS Química está intimamente relacionada ao consumo da sociedade atual por pos- sibilitar a produção de novos bens de consumo. Para isso, é fundamental com- preendermos como são desenvolvidos novos materiais e como se mudam as propriedades dos já existentes. A Química também nos ajuda a compreender melhor as consequên- cias ambientais do alto consumo humano. A partir daí, podemos pensar em ações para melhorar as condições de vida na Terra por meio da economia de energia e matéria- -prima e da diminuição das consequências do descarte do lixo em diferentes ambientes. Que transforma ções acontecem, com o passar do tempo, com os materiais descartados no lixo? Que materiais, Com o passar do tempo, o lixo sofre uma série de transformações. Muda de cor, de cheiro e de aparência. Um bom exemplo dessas transformações é a degradação de restos de alimen- tos. Não há dúvida de como as características de um alimento mudam quando descartado. Identificar as transformações que acontecem com os materiais é parte fundamental da Química. Para aprendermos como isso pode ser feito, vamos realizar as atividades abaixo. C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 13 Química na escola Como sabemos que ocorreu uma reação química? Nesse experimento, você fará uma série de testes com o objeti- vo de observar ocorrências que permitam a identificação de reações químicas. Faça os testes em grupo. Se necessário, os tubos de ensaio podem ser substituídos por pequenos frascos de vidro transparentes, como aqueles usados para acondicionar medicamento injetável. Materiais • 5 tubos de ensaio • conta-gotas • estante para tubos de ensaio • pinça de madeira • lamparina • água • gelo • açúcar • solução de hidróxido de sódio (NaOH) 0,1 mol/L (pode-se usar 1 colher de café de soda cáustica para 0,5 litro de água) • vinagre branco • 1/4 de comprimido efervescente • solução de fenolftaleína, 10 g/L (pode-se usar 1 colher de café para 100 mL de álcool etílico comercial) Procedimento 1. Numere os tubos de ensaio de 1 a 5. 2. Reproduza no caderno a tabela apresentada a seguir e complete-a ao realizar cada teste. He ly D em ut ti O uso de equipamentos de segurança é fundamental no trabalho do químico em laboratório. Ao compararmos o estado inicial de uma lata normal com o estado final, após ser amassada, verificamos que ocorreu uma mudança nas características. Porém, o que mu- dou foi só a forma física do material. A lata continua sendo constituída de liga de alumí- nio, sem alterar características, tais como cor, cheiro, textura etc. Já os alimentos, depois que sofrem decomposição, apresentam outra constituição. Os processos em que não ocorrem mudanças na constituição das substâncias presentes no material são denominados processos físicos. Os processos em que ocorrem mudanças na constituição do material por causa de formação de nova(s) substância(s) são denominados transformações químicas, também chamados reações químicas. Para entendermos o que é uma transformação química, vamos fazer o experimento a seguir. DADOS DE DESCRIÇÃO DO ESTADO DO SISTEMA Tubo Estado inicial Estado final Observações 1 z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z 2 z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z 3 z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z Consulte as normas de segurança no laboratório, na última página deste livro. 14 QQuímica na escolauímica na escola Como sabemos que ocorreu uma reação química? Nesse experimento, você fará uma série de testes com o objeti- vo de observar ocorrências que permitam a identificação de reações químicas. Faça os testes em grupo. Se necessário, os tubos de ensaio Ao compararmos o estado inicial de uma lata normal com o estado final, após ser amassada, verificamos que ocorreu uma mudança nas características. Porém, o que mu- dou foi só a forma física do material. A lata continua sendo constituída de liga de alumí- nio, sem alterar características, tais como cor, cheiro, textura etc. Já os alimentos, depois que sofrem decomposição, apresentam outra constituição. Os processos em que não ocorrem mudanças na constituição das substâncias presentes no material são denominados processos físicos constituição do material por causa de formação de nova(s) substância(s) são denominados transformações químicas, também chamados Para entendermos o que é uma transformação química, vamos fazer o experimento a seguir. TR AN SF O RM AÇ Õ ES E P RO PR IE DA DE S DA S SU BS T N CI AS Hely Demutti 3. Em cada tubo, adicione os materiais indicados nos itens seguintes e observe as propriedades que os caracterizam (cor, estado de agregação, forma de apresentação, odor). Essas propriedades devem ser anotadas na coluna “estado inicial” da tabela. 4. Após a realização dos procedimentos indicados, observe novamente as propriedades dos materiais e anote-as na coluna “estado final”. 5. Observe atentamente se houve mudança de cor, liberação de gás, exalação de odor, aparecimento de um novo estado de agregação, mudança de temperatura ou outras alterações e anote-as na coluna das “observações”. 6. No tubo 1, coloque um fragmento de gelo e observe ao final de todos os testes. 7. No tubo 2, coloque um pouco de água e ¼ do comprimido efervescente. Observe. 8. No tubo 3, coloque água e aqueça. Observe. 9. No tubo 4, coloque um pouco de açúcar e água e misture. Observe. 10. No tubo 5, adicione 1 mL (20 gotas) de solução de hidróxido de sódio (NaOH) e algumas gotas de fenolftaleína. Observe. Guarde este tubo para o próximo teste. 11. No tubo 5, goteje o vinagre branco. Observe. 12. O restante das soluções de hidróxido de sódio e fenolftaleína deve ser acondicionado em embalagens limpas, fecha- das e devidamente rotuladas, para reutilização em outras atividades práticas. Destino dos resíduos 1. Os resíduos dessa atividade podem ser descartados no sistema de coleta de esgoto. 2. No tubo 5, deve-se adicionar vinagre até que a cor da fenolftaleína desapareça por completo antes de des- cartar seu conteúdo. Análise de dados 1. Considerando os fenômenos observados, indique em quais dos procedimentos realizados houve indícios de formação de novas substâncias. Justifique a resposta. 2. Procure relacionar as transformações observadas com outras situações da sua vida diária. A todo instante ocorrem transformações à nossa volta. Você já viu que muitas dessas transformações são processos físicos, como o ocorrido quando uma lata de alumínio é pren- sada, que não mudam a natureza do material. Mas pegue uma lata de ferro sem pintura e deixe-a alguns dias em ambiente úmido para ver o que acontece. Ela será oxidada, ou seja, enferrujará. A ferrugem é uma substância que tem propriedades bem diferentes do metal original. Ou seja, no enferrujamento há formação de novas substâncias. As transformações desse tipo são chamadas transformações químicas ou reações químicas. Podemos dizer, então, que: Transformações químicas são processos em que há formação de novas substâncias. As substâncias iniciais são chamadas reagentes e as substâncias formadas são chamadas produtos. A característica central das reações químicas está na formação de novas substâncias. Isso acontece em nosso corpo o tempo todo. A partir dos nutrientes contidos nos alimentos ingeridos, ele produz diversas substâncias que farão parte da constituição de nossas célu- las. Outras reações químicas estão presentes no cotidiano: no cozimento dos alimentos, na queima de combustíveis, na produção ou degradação de materiais dos mais diversos etc. Na reação do ferro com o oxigênio, surge uma nova substância: o óxido deferro (ferrugem). Em cada tubo, adicione os materiais indicados nos itens seguintes e observe as propriedades que os caracterizam (cor, estado de agregação, forma de apresentação, odor). Essas propriedades devem ser Após a realização dos procedimentos indicados, observe novamente as propriedades dos materiais e anote-as na Observe atentamente se houve mudança de cor, liberação de gás, exalação de odor, aparecimento de um novo estado de agregação, mudança de temperatura ou outras alterações e anote-as na coluna das “observações”. No tubo 1, coloque um fragmento de gelo e observe ao final de todos os testes. No tubo 2, coloque um pouco de água e ¼ do comprimido efervescente. Observe. No tubo 4, coloque um pouco de açúcar e água e misture. Observe. No tubo 5, adicione 1 mL (20 gotas) de solução de hidróxido de sódio (NaOH) e algumas gotas de fenolftaleína. Observe. Guarde este tubo para o próximo teste. O restante das soluções de hidróxido de sódio e fenolftaleína deve ser acondicionado em embalagens limpas, fecha- das e devidamente rotuladas, para reutilização em outras atividades práticas. C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 15 Todas as tecnologias mais avançadas, como a robó- tica, são derivadas de co- nhecimentos da estrutu- ra dos materiais. D a mesma maneira que podemos dizer que a Química começou a se desenvolver a partir de técnicas primitivas de domínio do fogo, é possível considerar que a tec- nologia nasceu quando o ser humano descobriu que podia fazer ferramentas a partir de diferentes materiais, tais como paus, ossos e pedras. Modernamente, o conceito de tec- nologia está associado ao conhecimento especializado para produzir e aprimorar bens de consumo (alimentos, roupas, cadeiras, televisores etc.), mercadorias (produtos químicos, ferramentas, máquinas etc.) e serviços (tratamento odontológico, construção civil etc.), geralmente em processos industriais que envolvem máquinas e grandes organizações. Essa tecnologia moderna teve desenvolvimento acelerado após a Revolução Industrial, por causa da introdução de novos modelos de produção e de exploração da natureza. Esses modelos foram, pouco a pouco, substituindo o trabalho dos artesãos. A tro- ca gradativa do trabalho humano pela máquina reduziu custos e aumentou a produção. Esperava-se que a industrialização diminuísse o tempo de trabalho humano, liberando as pessoas para desenvolver mais atividades culturais e de lazer. Será que tudo isso aconteceu? O que você acha? Por quê? De fato o modelo tecnológico atual tem uma contradição: ao mesmo tempo que contribui para a melhoria da qualidade de vida também traz diversos problemas para a sociedade. Ao longo desta coleção, discutiremos uma série de questões relativas a esse modelo de desenvolvimento e as relações entre a Ciência Química e nossa sociedade. Veja um pouco mais sobre a tecnologia. Tecnologia: fruto da Ciência e da sociedade O conhecimento tecnológico e o científico são intimamente ligados. Com o avanço do conhecimento acerca da estrutura dos materiais, por exemplo, é possível gerar todo um aparato tecnológico para processar informações por meio de máquinas incríveis, conhe- cidas como computadores. Em nossa vida diária, é muito comum ouvirmos os termos “tecnológico” e “tecnologia”. Para você, o que significam? Pense É por meio de reações químicas que obtemos diferentes materiais a serem utilizados em nossas atividades. É também a partir das reações químicas que adquirimos energia para diferentes atividades como transporte, preparação de alimentos e até mesmo reali- zação de outras reações químicas. No entanto, a partir dessas transformações que realizamos no planeta, diminuímos as quantidades das substâncias utilizadas como reagentes e aumentamos as quantidades das que originam os produtos. Como diminuimos as quantidades de determinadas substâncias e materiais e aumentamos as quantidades de outras, podemos dizer que estamos mudan- do o estado do planeta. Quais as consequências dessa mudança de estado global? Embora haja muitas previsões, especulações e até mesmo constatações, não sabemos ao certo o que pode acontecer. Daí a necessidade urgente de reduzirmos o ritmo dessas transformações. Por isso, entre outros motivos, o estudo da Química é fundamental em nossas vidas. Afinal, vivemos em uma sociedade tecnológica em que a quase totalidade dos materiais utilizados é obtida por meio de processos químicos. Vamos, a seguir, estudar um pouco como a Química está inserida nesse mundo tecnológico. 2 QUÍMICA, TECNOLOGIA E SOCIEDADE Ca tw al ke r/S hu tt er st oc k 16 Em nossa vida diária, é muito comum ouvirmos os termos “tecnológico” e “tecnologia”. Para você, o que significam? PensePensePensePensePensePensePensePense É por meio de reações químicas que obtemos diferentes materiais a serem utilizados em nossas atividades. É também a partir das reações químicas que adquirimos energia para diferentes atividades como transporte, preparação de alimentos e até mesmo reali- zação de outras reações químicas. No entanto, a partir dessas transformações que realizamos no planeta, diminuímos as quantidades das substâncias utilizadas como reagentes e aumentamos as quantidades das que originam os produtos. Como diminuimos as quantidades de determinadas substâncias e materiais e aumentamos as quantidades de outras, podemos dizer que estamos mudan- do o estado do planeta. Quais as consequências dessa mudança de estado global? Embora haja muitas previsões, especulações e até mesmo constatações, não sabemos ao certo o que pode acontecer. Daí a necessidade urgente de reduzirmos o ritmo dessas transformações. Por isso, entre outros motivos, o estudo da Química é fundamental em nossas vidas. Afinal, vivemos em uma sociedade tecnológica em que a quase totalidade dos materiais utilizados é obtida por meio de processos químicos. Vamos, a seguir, estudar um pouco como a Química está inserida nesse mundo tecnológico. 2 QUÍMICA, TECNOLOGIA E SOCIEDADE TR AN SF O RM AÇ Õ ES E P RO PR IE DA DE S DA S SU BS T N CI AS Os primeiros compu- tadores chegavam a ocupar uma sala in- teira. O desenvolvimen- to dos chips, minúsculos circuitos eletrônicos que substituíram as válvulas, possibilitou a redução contínua do tamanho dos computadores, apesar do aumento da capacidade de processamento. Hoje, todos dependem do computador. O trânsito das grandes cidades, os caixas de supermercados, a contagem de votos em uma eleição, as transmissões de TV e até mesmo o fornecimento de água e luz são exemplos de atividades controladas por computadores. Enfim, os computadores provocaram uma verdadeira revolução na vida das pessoas: mudaram hábitos, relações de trabalho nas empresas, relacionamento humano e até formas de lazer. Todo esse desenvolvimento tecnológico surgiu devido, entre outros fatores, às novas necessidades humanas e está associado também ao desenvolvimento científico. A partir, por exemplo, do conhecimento das propriedades dos materiais foi possível produzir no- vos produtos químicos com uma infinidade de aplicações na medicina, na agricultura, na engenharia e até mesmo em nossas residências. A grande quantidade de produtos que surge diariamente, por sua vez, tem sido projetada conforme as exigências de consumo da população. Muitas vezes, porém, em vez de a sociedade determinar quais são os bens de consumo (mercadorias e serviços) de seu interesse, as próprias empresas criam, por meio da mídia, necessidades de consumo de produtos os quais poderiam ser considera- dos supérfluos e que são consumidos como se fossem essenciais. Pode-se dizer que a Ciência avança também em função das necessidades geradas pela sociedade. Muitas pesquisas se desenvolvem na tentativa de solucionar proble- mas sociais, como a aids, a desnutrição, a falta de energia, a poluição etc. Por sua vez, o aperfeiçoamento tecnológico contribui para o desenvolvimento da Ciência. Cálculos que os cientistas, às vezes, levavam diaspara realizar, atualmente, graças aos compu- tadores, são feitos em alguns minutos. Esses mesmos computadores permitem que os químicos da atualidade projetem e modelem materiais pulando diversas etapas antes feitas em bancadas de laboratórios. A Ciência, a tecnologia e a sociedade têm caminhado na busca de soluções de grandes problemas. No entanto, as transformações ge- radas também têm provocado consequências desastrosas ao equilíbrio no planeta. EN IA C M us eu m , S EA S, U P Ja ga de es h N V/ Co rb is /L at in st oc k A le xa nd r S te bl ov sk iy /D re am st im e A cada dia são lançados novos materiais de limpeza. Alguns têm novas formulações e são mais eficientes. Outros são iguais aos existentes, mas com embalagens novas e mais bonitas. Cuidado com esse truque de marketing! A cada dia são lançados novos materiais de limpeza. Alguns têm novas formulações e são mais eficientes. Outros são iguais aos existentes, mas com embalagens novas e mais He ly D em ut ti Os primeiros compu- Hoje, todos dependem do computador. O trânsito das grandes cidades, os caixas de supermercados, a contagem de votos em uma eleição, as transmissões de TV e até mesmo o fornecimento de água e luz são exemplos de atividades controladas por computadores. Enfim, os computadores provocaram uma verdadeira revolução na vida das pessoas: mudaram hábitos, relações de trabalho nas empresas, relacionamento humano e até EN IA C M us eu m , S EA S, U P C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 17 A Química na sociedade Pi cs fiv e / D re am st im e Ju ca V ar el la /F ol ha Im ag em A síntese do náilon revo- lucionou a indústria têxtil, permitindo uma diversifi- cação na produção de rou- pas, apropriadas a diferen- tes tipos de clima, tipos de serviço profissional e até mesmo estilo de moda. O desenvolvimento da agroindústria associado ao uso de maquinários especiais aumentou a produtividade agrí- cola, mas trouxe também sérios problemas ambientais. A produção de medicamentos com base em estudos da química de produtos naturais (ramo da Química res- ponsável pelo isolamento e determinação da estrutura de substâncias de origem natural) tem evitado a morte prematura de milhares de pessoas. Materiais plásticos foram utilizados para substituir diversas peças metálicas dos carros antigos, permitindo maior leveza aos automóveis, menor consumo de combustível, maior velocidade, mais conforto e segurança. 18 A vida em si já é um fantástico processo químico, no qual transformações de substâncias nos permitem andar, pensar, sentir, viver. As diversas sensações biológicas, como dor, cãibra e apetite, e as diversas reações psicológicas, como medo, ale- gria e felicidade, estão associadas com as substâncias presentes no organismo. O nosso corpo é um verdadeiro laboratório de transformações químicas. Estudar Química possibilita-nos compreender não só os fe- nômenos naturais, mas também entender o complexo mundo social em que vivemos. A Química tem garantido ao ser humano uma vida mais lon- ga e confortável. O seu desenvolvimento permite a busca para solução de problemas ambientais, o tratamento de doenças an- tes incuráveis, o aumento da produção agrícola, a construção de prédios mais resistentes, a produção de materiais que possibilitam a confecção de novos equipamentos etc. Debata com os colegas os efeitos da Química na sociedade. Vocês acham que ela deve ser vista como causadora dos problemas ambientais? Pense He ly De m ut ti Contudo, o progresso tem um preço e está associado a uma infinidade de desequilíbrios ambientais. Vazamento de gases tóxicos, contaminação dos rios e do solo e envenenamen- to por ingestão de alimentos contaminados, entre outros, são problemas divulgados, todos os dias pela imprensa, como os das manchetes das reportagens a seguir. Divulgação 18 A Química na sociedade Ju ca V ar el la /F ol ha Im ag em A síntese do náilon revo- O desenvolvimento da agroindústria associado ao uso de maquinários especiais aumentou a produtividade agrí- cola, mas trouxe também sérios problemas ambientais. A vida em si já é um fantástico processo químico, no qual transformações de substâncias nos permitem andar, pensar, sentir, viver. As diversas sensações biológicas, como dor, cãibra e apetite, e as diversas reações psicológicas, como medo, ale- gria e felicidade, estão associadas com as substâncias presentes no organismo. O nosso corpo é um verdadeiro laboratório de transformações químicas. Estudar Química possibilita-nos compreender não só os fe- nômenos naturais, mas também entender o complexo mundo social em que vivemos. A Química tem garantido ao ser humano uma vida mais lon- ga e confortável. O seu desenvolvimento permite a busca para solução de problemas ambientais, o tratamento de doenças an- tes incuráveis, o aumento da produção agrícola, a construção de Debata com os colegas os efeitos da Química na sociedade. Vocês acham que ela deve ser vista como causadora dos problemas ambientais? PensePensePensePensePensePensePensePensePensePensePense TR AN SF O RM AÇ Õ ES E P RO PR IE DA DE S DA S SU BS T N CI AS Na verdade, o que as manchetes apresentadas anteriormente revelam é o para- doxo do desenvolvimento científico e tecnológico, que tanto traz benefícios para a sociedade, como também riscos para a própria sobrevivência humana. Já mencionava o conhecido cientista Albert Einstein [1879-1955]: “A Ciência não tem sentido senão quando serve aos interesses da humanidade”. No entanto, quan- tas vezes a Ciência, em nome de interesses econômicos e políticos, é utilizada em guerras tecnológicas? Quantas vezes, em nome do desenvolvimento, enriquece pe- quenos grupos de pessoas, sem gerar benefícios para a sociedade como um todo e ainda causando catástrofes ambientais? Quantos realmente têm acesso aos bene- fícios do desenvolvimento científico e tecnológico, em um planeta no qual a maior parte da população vive abaixo da linha da pobreza? Com a finalidade de mudar essa situação, todos nós, cidadãos, deveríamos buscar desenvolver ações na sociedade que contribuam para que as aplicações da Ciência e da tecnologia possam proteger a vida da nossa e das futuras gerações e propiciar condições a fim de que todos tenham acesso a seus benefícios. Fatos como o listado acima têm feito um mal danado à reputação da Química, quando deveriam apenas alertar para sua má utiliza- ção. Essa imagem tem sido tão forte que, muitas vezes, as pessoas não dão impor- tância para as notícias posi- tivas, como a apresentada acima, que também são fre- quentemente veiculadas na imprensa. Por exemplo, to- dos conseguem se lembrar com facilidade do acidente radioativo com o césio-137, mas poucos se recordam das milhares de pessoas que tiveram a vida prolon- gada graças ao tratamento com césio-137. Anvisa proíbe formol nos salões de beleza A moda do cabelo liso popularizou um trata- mento conhecido como escova progressiva, que pode provocar problemas graves e inclusive a morte, se o tratamento incluir produtos à base de formol, um produto tóxico que provoca câncer, lesões nos olhos, pele, ferimentos nas vias respiratórias, ede- ma pulmonar, pneumonia, reação alérgica, além de debilitação da visão e aumento do fígado… Notícia extraída do jornal Diário da Amazônia, 2 jul. 2009. Um novo remédio contra o diabetes Vem do Rio Grande do Sul o mais recente alento para quem luta contra o diabetes tipo 2, que atinge 15% da população mundial acima de 65 anos. Depois de 10 anos de estudos, um químico gaú- cho desenvolveu um novo medicamento para com- bater a enfermidade. O remédio, que promete re- volucionar o tratamento da doença, tem como base uma substância especial chamada resveratrol, en- contrada na uva, no suco da fruta e no vinho tinto… Notícia extraída do jornal Zero Hora, 21 jun. 2009. C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 Exercícios 1. Classifique os testes que você fez noexperimento an- terior, em Química na escola, em função da trans- formação ocorrida, como química ou física. 2. No teste do tubo 1 do experimento anterior, o gelo se transformou em água e, no teste do tubo 3, a água se transformou em vapor. Nos testes dos tubos 2 e 4, também houve o aparecimento de um novo estado de agregação. Com base nas observações, comente se o surgimento de um novo estado de agregação é indi- cador preciso de reação química. 3. Classifique as possíveis transformações, apresentadas a seguir, em físicas ou químicas: a) sobras de alimentos transformados em adubo; b) garrafas de vidro reutilizadas para acondicionar no- vos materiais; c) frascos de vidro reciclados para obtenção de novos frascos e garrafas; d) reciclagem de latas de alumínio; e) queima de madeira em uma fogueira. FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO. Na verdade, o que as manchetes apresentadas anteriormente revelam é o para- doxo do desenvolvimento científico e tecnológico, que tanto traz benefícios para a sociedade, como também riscos para a própria sobrevivência humana. Fatos como o listado acima têm feito um mal danado à reputação da Química, quando deveriam apenas Um novo remédio contra o diabetes Vem do Rio Grande do Sul o mais recente alento para quem luta contra o diabetes tipo 2, que atinge 15% da população mundial acima de 65 anos. Depois de 10 anos de estudos, um químico gaú- cho desenvolveu um novo medicamento para com- bater a enfermidade. O remédio, que promete re- volucionar o tratamento da doença, tem como base uma substância especial chamada resveratrol, en- contrada na uva, no suco da fruta e no vinho tinto… Notícia extraída do jornal Zero Hora, 21 jun. 2009.Zero Hora, 21 jun. 2009.Zero Hora C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 19 4. Com relação às transformações acima, em qual(is) você pode afirmar que houve a formação de novas substân- cias? Justifique a resposta. 5. A todo instante estão ocorrendo transformações à nossa volta. Dê exemplos de outras reações químicas que você identifica no dia a dia, além das citadas na questão 3. 6. Os efeitos maléficos do lixo podem ser classificados por: a) agentes físicos: caso do lixo acumulado às margens de curso-d’água ou de canais de drenagem e em en- costas, provocando assoreamentos e deslizamentos; b) agentes químicos: poluição atmosférica causada pela queima de lixo a céu aberto, a poluição do solo e a contaminação de lençóis-d’água por subs- tâncias presentes no lixo. Com base no conceito de transformação física e quími- ca, diferencie os agentes físicos dos químicos. 7. Classifique os processos a seguir em físico e químico e justifique. a) Produção siderúrgica de aço com base no minério de ferro. b) Produção de peças de automóveis com base no aço fabricado em metalúrgicas. 8. A Química está tão presente na vida humana, que é difícil imaginar a vida sem ela. Os produtos químicos têm inúmeras aplicações, entre as quais se ressalta fabricação dos computadores, que constituem a re- volução dos tempos atuais. Considerando a presen- ça da Química no cotidiano, julgue os itens a seguir, marcando C para os corretos e E para os errados. 1) Apesar dos benefícios que os produtos químicos trazem para a indústria, deve-se evitar a ingestão de quaisquer deles. 2) Um aquário com muitos peixes deve ter sua água borbulhada com ar para repor o oxigênio que os peixes consomem. Nesse sistema, ocorrem tanto transformações físicas como químicas. 3) Um produto alimentício considerado natural sofre somente transformações físicas para ser produzido. 9. O estudo central da Química baseia-se nas reações químicas. Por isso, dizemos que a Química é a Ciência que estuda as transformações das substâncias. O gran- de desafio do químico está em desenvolver métodos de obtenção de novas substâncias que possam, entre outras coisas, propiciar a fabricação de materiais para reduzir o tempo de trabalho das pessoas ou melhorar sua qualidade de vida. Com relação às transformações das substâncias, julgue os itens marcando C para os corretos e E para os errados. 1) A palha de aço úmida, com o passar do tempo, de acinzentada torna-se avermelhada, o que indica a ocorrência de um fenômeno químico. 2) Uma lata de alumínio, depois de amassada e des- cartada, enferruja com o passar do tempo, pois sofre uma transformação física. 3) O nosso organismo sintetiza, com base em subs- tâncias contidas nos alimentos ingeridos, milhares de outras substâncias que vão fazer a constituição das nossas células. Essas transformações são cer- tamente químicas. 4) O papel é um material reciclável. Devido a algumas facilidades desse processo, papelão, papéis de todo tipo e de toda cor podem ser reciclados. A mudança de cor desses materiais nas etapas de reciclagem é uma transformação química. 10. (UnB-DF) Julgue os itens a seguir, marcando C para os corretos e E para os errados. 1. As reações químicas são definidas como processos artificiais. 2. As reações químicas em um sistema podem ser identificadas pela mudança de propriedades físicas desse sistema. 3. A transformação química é caracterizada pela impos- sibilidade de se obter novamente os materiais iniciais. 11. O uso da palavra “tecnologia” é cada vez mais comum em nosso dia a dia. O que você entende por tecnologia? 12. Como a Ciência influencia a tecnologia? 13. Como os computadores mudaram os hábitos das pes- soas, as relações de trabalho nas empresas, o relacio- namento humano e as formas de lazer? 14. Procure lembrar-se de exemplos de descobertas quími- cas que alteraram os hábitos de vida das pessoas. 15. O desenvolvimento da Química permitiu um aumento da expectativa e da qualidade de vida das pessoas. Por que então dois terços da população do planeta estão sujeitos a doenças, cujo controle já é de domínio da Ciência, moram em residências sem as condições mínimas de habitação e não têm acesso à alimenta- ção mínima exigida pelos padrões de saúde? 16. Comente sobre os eventos que seriam os responsá- veis pelos problemas ambientais decorrentes do uso da Química. 17. Procure artigos de revistas ou de jornais que contenham informações que ilustrem a presença da Química na sociedade e prepare cartazes para montar um mural na sala de aula. 4. 4. Com relação às transformações acima, em qual(is) você pode afirmar que houve a formação de novas substân- cias? Justifique a resposta. 5. 5. A todo instante estão ocorrendo transformações à nossa volta. Dê exemplos de outras reações químicas que você identifica no dia a dia, além das citadas na questão 3. 6. 6. Os efeitos maléficos do lixo podem ser classificados por: a) agentes físicos: caso do lixo acumulado às margens de curso-d’água ou de canais de drenagem e em en- costas, provocando assoreamentos e deslizamentos; b) agentes químicos: poluição atmosférica causada pela queima de lixo a céu aberto, a poluição do solo e a contaminação de lençóis-d’água por subs- tâncias presentes no lixo. Com base no conceito de transformação física e quími- ca, diferencie os agentes físicos dos químicos. 7. 7. Classifique os processos a seguir em físico e químico e justifique. a) Produção siderúrgica de aço com base no minério de ferro. 10. 10. 20 TR AN SF O RM AÇ Õ ES E P RO PR IE DA DE S DA S SU BS T N CI AS TR AN SF O RM AÇ Õ ES E P RO PR IE DA DE S DA S SU BS T N CI AS 20 3 PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS A identificação da ocorrência de transformação química se dá pela constatação da formação de novas substâncias, que vão apresentar propriedades específicas di- ferentes das propriedades das substâncias iniciais. Mudanças de cor, formação de pre- cipitados, liberação de gases, alteração de temperatura, são indícios que os químicos utilizam para constatar a ocorrência de reações. Em alguns casos, essas e outras trans- formações podem ser nítidas como as chamas de uma fogueira. Em outros, pode ser de difícil percepção como a chamaincolor do metanol. É comum o químico agir como um detetive à procura de provas que confirmem ou contestem suas hipóteses. Os químicos criminalísticos representam a junção dessas duas formas de investigação, trabalhando com os materiais encontrados pela perícia. Como verdadeiros detetives, os químicos trabalham nos laboratórios, identificando os materiais por meio de suas propriedades. Ao determinar as propriedades, eles podem, por exemplo, identificar a composição de alimentos e medicamentos. Conseguem também investigar a existência de substâncias tóxicas ou de adulterações. Na atividade a seguir, você terá a chance de aprender a identificar as propriedades de alguns materiais. AtividadesAtividadesAtividades Observe os pares de materiais apresentados nas fotos a seguir. Quais são as diferenças? Copie no caderno a tabela a seguir e, com base em suas análises, complete-a: He ly D em ut ti He ly D em ut ti He ly D em ut ti He ly D em ut ti Objetos de alumínio e de cobre. Sal e açúcar. Água e álcool. Anéis de ouro e de prata. DIFERENÇA VISUAL ENTRE MATERIAIS Materiais Diferença Álcool e água Não há. z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS identificação da ocorrência de transformação química se dá pela constatação da formação de novas substâncias, que vão apresentar propriedades específicas di- ferentes das propriedades das substâncias iniciais. Mudanças de cor, formação de pre- cipitados, liberação de gases, alteração de temperatura, são indícios que os químicos utilizam para constatar a ocorrência de reações. Em alguns casos, essas e outras trans- formações podem ser nítidas como as chamas de uma fogueira. Em outros, pode ser de difícil percepção como a chama incolor do metanol. É comum o químico agir como um detetive à procura de provas que confirmem ou contestem suas hipóteses. Os químicos criminalísticos representam a junção dessas duas formas de investigação, trabalhando Como verdadeiros detetives, os químicos trabalham nos laboratórios, identificando os materiais por meio de suas propriedades. Ao determinar as propriedades, eles podem, por exemplo, identificar a composição de alimentos e medicamentos. Conseguem também investigar a existência de substâncias tóxicas ou de adulterações. Na atividade a seguir, você terá a chance de aprender a identificar as propriedades de C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 21 Apesar de bastante úteis, as propriedades organolépticas nem sempre podem ser apli- cadas pelo químico, pois muitos materiais são potencialmente tóxicos. Por isso, preste atenção: NUNCA cheire nem coloque na boca materiais de laboratório. Eles podem ser tóxicos e prejudiciais à saúde. Em um laboratório, todo cuidado é pouco. Mesmo substâncias conhecidas, como o açúcar, podem estar contaminadas com substâncias tóxicas. No dia a dia, também devemos tomar muito cuidado com substâncias desconhecidas. Como não sabemos se são tóxicas, não devemos tocá-las, cheirá-las ou prová-las. Nos laboratórios, os químicos utilizam as propriedades químicas ou físicas, e não as organolépticas, para identificar as substâncias. As propriedades químicas são aquelas relacionadas com as transformações químicas das substâncias, ou seja, que são observadas e medidas quando comparadas com outras substâncias. Uma substância pode ser, por exemplo: • combustível – o álcool reage com o oxigênio do ar; a água, não; • oxidável – uma barra de ferro oxida em contato com a umidade; muitas frutas oxidam ao contato com o ar. Uma joia de ouro praticamente não oxida; • explosiva – o gás hidrogênio pode explodir; o gás nitrogênio, não; • corrosiva – ácidos corroem metais; óleos, não; • efervescente – o mármore libera gás quando em contato com ácido clorídrico, o quartzo não. Já as propriedades físicas dizem respeito a características inerentes às substâncias, ou seja, características particulares que independem de transformação em outra substân- cia. A densidade, a cor, as temperaturas de fusão e de ebulição e a condutividade térmica ou elétrica são alguns exemplos de propriedades físicas. Lembramos que nem todas as propriedades permitem a identificação de substâncias. Algumas propriedades são comuns a diferentes materiais e, por isso, são denominadas propriedades gerais. Por exemplo, massa e volume são duas propriedades intrínsecas da matéria e que não diferenciam um material de outro. Em outras palavras, não se pode Propriedades químicas e físicas Os materiais apresentados na tabela da atividade anterior podem ser diferenciados por meio de propriedades que percebemos utilizando os sentidos. Assim, podemos dis- tinguir um anel de ouro de um de prata simplesmente pela cor. Para isso, utilizamos a vi- são. Podemos distinguir a água do álcool utilizando o olfato. E qualquer criança é capaz de diferenciar o açúcar do sal colocando uma pitada de cada um deles na boca, ou seja, por meio do paladar. Podemos, ainda, descobrir se um objeto é de alumínio ou de aço inox pelo brilho característico deste último. Essas propriedades percebidas pelos sentidos são chamadas propriedades organolépticas. Os produtos poten- cialmente perigosos trazem, nas embalagens, alertas e cuidados que se devem ter ao utilizá-los. Será que sempre poderemos utilizar as propriedades organolépticas para diferenciar os materiais? Por quê? Será que podemos utilizar as propriedades organolépticas para separar os componentes do lixo? Justifique a sua resposta. E, no caso de substâncias desconhecidas, como podemos diferenciá-las? Pense He ly D em ut ti A efervescência é um exemplo de propriedade química. He ly D em ut ti 22 Apesar de bastante úteis, as propriedades organolépticas nem sempre podem ser apli- Propriedades químicas e físicas Os materiais apresentados na tabela da atividade anterior podem ser diferenciados por meio de propriedades que percebemos utilizando os sentidos. Assim, podemos dis- tinguir um anel de ouro de um de prata simplesmente pela cor. Para isso, utilizamos a vi- são. Podemos distinguir a água do álcool utilizando o olfato. E qualquer criança é capaz de diferenciar o açúcar do sal colocando uma pitada de cada um deles na boca, ou seja, por meio do paladar. Podemos, ainda, descobrir se um objeto é de alumínio ou de aço inox pelo brilho característico deste último. Essas propriedades percebidas pelos sentidos são chamadas organolépticas. Será que sempre poderemos utilizar as propriedades organolépticas para diferenciar os Será que sempre poderemos utilizar as propriedades organolépticas para diferenciar os materiais? Por quê? Será que podemos utilizar as propriedades organolépticas para separar os componentes do lixo? Justifique a sua resposta. E, no caso de substâncias desconhecidas, como podemos diferenciá-las? PensePensePensePensePensePensePensePense TR AN SF O RM AÇ Õ ES E P RO PR IE DA DE S DA S SU BS T N CI AS identificar um material pela informação de que ele tem massa de 1 quilograma ou o vo- lume de 1 litro. Esse aspecto não identifica de que material se trata, pois qualquer subs- tância pode ter essa massa ou esse volume. Vale lembrar que a uma propriedade (característica) de algo do universo físico que pode ser medido chamamos grandeza. Como massa e volume são propriedades que podem ser medidas, são chamadas grandezas. A medida de massa, por exemplo, é feita com o auxílio de balanças. É o que fazemos, por exemplo, quando subimos em uma balança de farmácia: compara-se a quantidade que se tem de matéria em relação a um padrão que equilibra a ba- lança. O padrão internacional de unidade de massa empregado atualmente é o quilograma (kg). As propriedades que permitem a identificação de substâncias são chamadas proprie- dades específicas. Vamos ver mais adiante exemplos de propriedades específicas e como elas podem identificar as substâncias. Densidade Dê umaolhada nas imagens a seguir. Elas apresentam o que acontece quando colo- camos cubos de gelo em um copo com água e, em outro, com álcool (etanol). Se você quiser, pode repetir em casa, tomando cuidado ao manipular o álcool, que é inflamável. Por que o gelo se comporta de maneira diferente quando mergulha- do nos diferentes líquidos mostrados nas imagens? O que você imagina que pode acontecer se misturarmos em um único copo a água e o álcool e de- pois adicionarmos o gelo? Pense Água e gelo. Álcool e gelo. He ly D em ut ti Química na escola Por que os materiais afundam ou flutuam? O experimento a seguir pode ser realizado em grupo, na escola ou em casa. Ele serve para que você aprenda a distinguir diferentes materiais usando uma propriedade que está relacionada à flutuação de objetos em líquidos. Materiais • proveta de 200 mL • água • uma pequena peça de material plástico • xarope de groselha • um pedaço de metal (prego, parafuso, porca etc.) • um pedaço de isopor ou cortiça • óleo de soja • uma uva (de preferência uva itália) He ly D em ut ti Consulte as normas de segurança no laboratório, na última página deste livro. identificar um material pela informação de que ele tem massa de 1 quilograma ou o vo- lume de 1 litro. Esse aspecto não identifica de que material se trata, pois qualquer subs- Vale lembrar que a uma propriedade (característica) de algo do universo físico que pode . Como massa e volume são propriedades que podem ser medidas, são chamadas grandezas. A medida de massa, por exemplo, é feita com o auxílio de balanças. É o que fazemos, por exemplo, quando subimos em uma balança de farmácia: compara-se a quantidade que se tem de matéria em relação a um padrão que equilibra a ba- lança. O padrão internacional de unidade de massa empregado atualmente é o quilograma (kg). As propriedades que permitem a identificação de substâncias são chamadas proprie- dades específicas. Vamos ver mais adiante exemplos de propriedades específicas e como Dê uma olhada nas imagens a seguir. Elas apresentam o que acontece quando colo- camos cubos de gelo em um copo com água e, em outro, com álcool (etanol). Se você quiser, pode repetir em casa, tomando cuidado ao manipular o álcool, que é inflamável. C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 23 1. Em uma proveta (ou em um reci- piente transparente e comprido), coloque xarope de groselha até atingir um quarto de altura. 2. Adicione o mesmo volume de óleo de soja. 3. Acrescente a seguir, lenta e cui- dadosamente, o mesmo volume de água. 4. Adicione, nessa sequência, os seguintes objetos: um pedaço de metal, uma uva, uma pequena peça de material plástico, um pedaço de isopor ou cortiça. 5. Se for possível em sua escola, meça o volume e a massa dos materiais apresentados na ta- bela a seguir. Lembre-se de que o volume é uma grandeza correspondente ao espaço que a matéria ocupa. No caso de sólidos regulares, o volume pode ser calculado a partir da medida das dimensões, considerando-se as relações geométricas e que 1 cm3 corresponde a 1 mL. No caso de líquidos, utilizam-se instrumentos volumétricos graduados, como uma proveta. Para o caso de sólidos irregulares, é possível determinar o volume pelo método de deslocamento de volume de um líquido, geralmente água (Veja foto a seguir). Por que será que mate- riais diversos flutuam de forma diferente? Muitos sólidos podem ter o volume medido pelo deslocamento de líquidos. O volume da pedra será igual ao volume de água deslocado, ou seja, à diferença entre o volume final e o inicial. O que acontecerá ao adicio- narmos o óleo na proveta? Pense Onde a água vai se posicionar em relação ao xarope e ao óleo? Pense Onde cada material vai se po- sicionar em relação aos líquidos? Pense He ly D em ut ti He ly D em ut ti He ly D em ut ti Procedimento 6. Reproduza no caderno, substituindo os valores indicados e completando os demais itens solicitados. Caso você não possa obter os dados, utilize o que é fornecido pela tabela a seguir. DADOS DE MASSA E VOLUME DE DIFERENTES MATERIAIS Material Massa (m) Volume (V) m – V m + V m · V m/V Água líquida 10,0 g 10,0 mL z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z 29,2 g 30,0 mL z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z 48,9 g 50,0 mL z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z Óleo 9,37g 10,0 mL z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z 18,74 g 20,0 mL z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z 1 uva 10,58 g 9,3 mL z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z 3 uvas 31,2 g 27,5 mL z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z 24 1. Em uma proveta (ou em um reci- piente transparente e comprido), coloque xarope de groselha até atingir um quarto de altura. 2. Adicione o mesmo volume de óleo de soja. 4. Adicione, nessa sequência, os seguintes objetos: um pedaço de metal, uma uva, uma pequena peça de material plástico, um pedaço de isopor ou cortiça. 5. Se for possível em sua escola, meça o volume e a massa dos materiais apresentados na ta- bela a seguir. Lembre-se de que o volume é uma grandeza correspondente ao espaço que a matéria ocupa. No caso de sólidos regulares, o volume pode ser calculado a partir da medida das dimensões, considerando-se as relações geométricas e que 1 cm caso de líquidos, utilizam-se instrumentos volumétricos graduados, como uma proveta. Para O que acontecerá ao adicio-O que acontecerá ao adicio- narmos o óleo na proveta? PensePensePensePensePensePensePensePensePensePense Onde a água vai se posicionar Onde a água vai se posicionar em relação ao xarope e ao óleo? PensePensePensePensePensePensePensePensePensePense Procedimento TR AN SF O RM AÇ Õ ES E P RO PR IE DA DE S DA S SU BS T N CI AS Destino dos resíduos 1. Os resíduos líquidos dessa prática podem ser descartados no sistema de esgoto. 2. O óleo de soja não deve ser descartado na pia. Ele pode ser estocado e utilizado posteriormente na mesma prática ou utilizado para fazer sabão. 3. A uva deverá ser descartada em coletor de lixo orgânico. Os demais sólidos (isopor ou cortiça, plástico e metal) devem ser lavados com sabão e guardados para uso futuro. Análise de dados 1. Desenhe, no caderno, os materiais e a sua disposição na proveta. 2. Por que os materiais ficaram dispostos da forma observada? 3. Será que se adicionarmos os materiais em ordem diferente a disposição será outra? Justifique. 4. O que é possível observar nos dados obtidos na tabela construída? 5. Que coluna apresenta dados que não dependem da quantidade de amostra? Pense Se analisarmos a tabela do experimento, apresentada no início desta página, vamos verificar que os valores de massa e volume de cada material podem variar em função da quan- tidade, mas a razão entre esses valores (m/V) será constante. Os dados da tabela nos indicam também que podemos ter uma mesma massa ou um mesmo volume para diferentes materiais, mas a razão entre a massa e o volume será diferente. Como já vimos, massa e volume são propriedades ge- rais da matéria, ou seja, são propriedades que qualquer material tem em função da quantidade. Já a razão entre a massa e o volume de um objeto depende do material do qual é feito, ou seja, é uma propriedade específica de cada substância, à qual se dá o nome densidade. Por ser uma propriedade específica que expressa uma relação de medi- das, a densidade é considerada uma grandeza. Dois cilindros de mesmo volume, sendo o da esquerda de cobre e o da direita de alumínio. Qual dos dois cilindros tem massa maior, o de alumínio ou o de cobre? Por quê? Qual dos dois metais é mais denso, o alumínio ou o cobre? Por quê? He ly D em ut ti Densidade é uma grandeza que expressa quanto há de massa por unidade de volume de dado material. Para calcular a densidade de um material utiliza-se, então, a equação: d = m V em que d representa a densidade, m a massa e V o volume. Qual é a unida de da grandeza den sidade? Que metal vai ocupar maior volume, 1 kg de alumínio ou 1 kg de chumbo? Por quê? Pense Os resíduos líquidosdessa prática podem ser descartados no sistema de esgoto. O óleo de soja não deve ser descartado na pia. Ele pode ser estocado e utilizado posteriormente na mesma A uva deverá ser descartada em coletor de lixo orgânico. Os demais sólidos (isopor ou cortiça, plástico e metal) devem Desenhe, no caderno, os materiais e a sua disposição na proveta. Por que os materiais ficaram dispostos da forma observada? Será que se adicionarmos os materiais em ordem diferente a disposição será outra? Justifique. O que é possível observar nos dados obtidos na tabela construída? Que coluna apresenta dados que não dependem da quantidade de amostra? Se analisarmos a tabela do experimento, apresentada no início desta página, vamos verificar que os valores de massa e volume de cada material podem variar em função da quan- C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 25 He ly D em ut ti Os densímetros das bom- bas de álcool combustível medem a densidade, de modo que o consumidor vai identificar se o combustível foi adulterado. Observe que toda grandeza é representada por um número seguido de uma unidade de medida (padrão de medida: metro, polegada, milha etc.). O número represen- ta quantas vezes nossa grandeza é maior que o padrão. No caso da densidade, a unida- de será sempre uma grandeza de massa (grama ou quilograma) por unidade de volume (cm3 ou mL, 1 mL = 1 cm3). A densidade dos materiais varia de acordo com a composição. Por isso, os químicos usam os valores da densidade para determinar a qualidade de alguns produtos que são consumidos pela população em geral. É o caso do controle de qualidade do leite, um material que contém várias substâncias. O leite produzido pelas vacas e utilizado para o consumo humano tem densidade que va- ria em uma faixa limitada. A adição de água ou de outras substâncias altera a densidade do leite. Essa adulteração pode ser identificada pelo uso de um densímetro, equipamento específico para medir densidade de líquidos. A determinação da densidade é empregada também para o controle de qualidade do álcool combustível. De acordo com especificações da Agência Nacional de Petróleo (ANP), o álcool combustível comercializado nos postos deve apresentar valor de densida- de entre 0,805 e 0,811 g/cm3, que pode ser verificado por meio de diferentes dispositivos transparentes, que se localizam ao lado das bombas de combustível. Em um tipo desses dispositivos, encontram-se duas esferas de densidades definidas, posicionadas de manei- ra diferente dentro do recipiente. Quando se adultera o álcool combustível, a densidade é modificada, e as posições das bolas sofrem alterações. Dessa maneira, fica fácil para o consumidor observar se o álcool está fora de padrão, já que existem instruções ao lado do recipiente sobre a padronização da densidade. Exercícios 1. Calcule, com base nos dados da tabela abaixo, a den- sidade dos seguintes materiais: MEDIDAS DE MASSA E VOLUME DE DIFERENTES MATERIAIS Material Massa Volume Xarope de groselha 13,6 g 10,0 mL Metal (alumínio) 13,19 g 5,0 mL Cubo de plástico com 1 cm de aresta 2,85 g 3,0 mL Isopor 6,16 g 423,0 mL Cortiça 0,97 g 2,0 mL Esfera de aço de raio igual a 2 cm 75,4 g ** Cubo de alumínio com 2 cm de aresta 21,6 g *** Os valores apresentados na tabela são referentes às amostras específicas. Outras amostras podem apre- sentar diferentes resultados. ** Calcule o volume da esfera (V = 4/3 πr3) *** Calcule o volume do cubo (V = a3) 2. Quando jogamos uma pequena e leve pedra num rio, ela imediatamente afunda. Entretanto, se jogarmos um grande e pesado tronco de árvore em um rio, ele flutuará. Como podemos prever a flutuação ou não de um material em água? 3. Sabendo que o ferro possui densidade maior do que a da água, como é possível que um barco ou mesmo um gran- de navio feito de chapas de aço (liga de ferro) flutue? 4. (FMTM-MG) Considere as substâncias e as respectivas densidades à temperatura ambiente: Substância Densidade (g/mL) Ácido sulfúrico 1,8410 Tolueno 0,8669 Acetona 0,7899 Há maior massa em um litro de: a) ácido sulfúrico que em dois litros de tolueno. b) tolueno que em dois litros de acetona. c) acetona que em dois litros de tolueno. FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO. 26 He ly D em ut ti Os densímetros das bom- bas de álcool combustível medem a densidade, de modo que o consumidor vai Observe que toda grandeza é representada por um número seguido de uma unidade de medida (padrão de medida: metro, polegada, milha etc.). O número represen- ta quantas vezes nossa grandeza é maior que o padrão. No caso da densidade, a unida- de será sempre uma grandeza de massa (grama ou quilograma) por unidade de volume (cm3 ou mL, 1 mL = 1 cm3). A densidade dos materiais varia de acordo com a composição. Por isso, os químicos usam os valores da densidade para determinar a qualidade de alguns produtos que são consumidos pela população em geral. É o caso do controle de qualidade do leite, um material que contém várias substâncias. O leite produzido pelas vacas e utilizado para o consumo humano tem densidade que va- ria em uma faixa limitada. A adição de água ou de outras substâncias altera a densidade do leite. Essa adulteração pode ser identificada pelo uso de um densímetro, equipamento específico para medir densidade de líquidos. A determinação da densidade é empregada também para o controle de qualidade do álcool combustível. De acordo com especificações da Agência Nacional de Petróleo (ANP), o álcool combustível comercializado nos postos deve apresentar valor de densida- de entre 0,805 e 0,811 g/cm3, que pode ser verificado por meio de diferentes dispositivos transparentes, que se localizam ao lado das bombas de combustível. Em um tipo desses dispositivos, encontram-se duas esferas de densidades definidas, posicionadas de manei- ra diferente dentro do recipiente. Quando se adultera o álcool combustível, a densidade é modificada, e as posições das bolas sofrem alterações. Dessa maneira, fica fácil para o TR AN SF O RM AÇ Õ ES E P RO PR IE DA DE S DA S SU BS T N CI AS d) ácido sulfúrico que em três litros de acetona. e) tolueno que em dois litros de ácido sulfúrico. 5. Qual é a densidade de uma chapa de aço de 1 m2 de área por 1 cm de espessura que pesa 55 kg? 6. (Unicamp-SP) Três frascos de vidro transparentes, fechados, de formas e dimensões iguais, contêm a mesma massa de líquidos diferentes. Um contém água; o outro, clorofórmio; e o terceiro, etanol. Os três líquidos são incolores e não preenchem totalmente os frascos, os quais não têm nenhuma identificação. Sem abrir os frascos, como você faria para identificar as substâncias? A densidade (d) de cada um dos líquidos, à temperatura ambiente, é: d(água) = 1,0 g/cm3, d(clorofórmio) = = 1,4 g/cm3 e d(etanol) = 0,8 g/cm3. 7. (UFMG) Um limão foi espremido em um copo contendo água e as sementes ficaram no fundo do recipiente. A seguir, foi adicionado ao sistema um pouco de açú- car, que se dissolveu completamente. Em consequên- cia dessa dissolução do açúcar, as sementes subiram e passaram a flutuar. Assinale a alternativa em que se explica corretamente a flutuação das sementes após a adição do açúcar. a) A densidade do líquido aumentou. b) A densidade das sementes diminuiu. 8. (UnB) Em condições ambientes, a densidade do mer- cúrio é de aproximadamente 13 g/cm3. A massa desse metal, da qual um garimpeiro de Poconé (MT) necessita para encher completamente um frasco de meio litro de capacidade, é de: a) 2 500 g. b) 3 200 g. c) 4 800 g. d) 6 500 g. e) 7 400 g. 9. (Fuvest-SP) Material Densidade (g/cm3) à temperatura ambiente Alumínio 2,7 Bambu 0,31 – 0,40 Carvão 0,57 Osso 1,7 – 1,8 Ao adicionar à água pura, à temperatura ambiente, pedaços de cada um desses materiais, observa-se flu- tuação apenas de: a) alumínio. b) alumínio e osso. c) bambu. d) bambu e carvão. e) carvão e osso. 10. (Unicamp-SP) Dois frascos idênticos estão esquematiza-dos abaixo. Um deles contém uma certa massa de água (H2O) e o outro, a mesma massa de álcool (CH3CH2OH). Dado: Usando-se uma bolinha de densidade adequada, fez-se o experimento ao lado. água álcool A B J. Yu ji Qual das substâncias está no frasco A e qual está no frasco B? Justifique. Temperaturas de fusão e de ebulição Na natureza, encontramos os materiais em diferentes estados de agregação. Vejamos alguns exemplos: o oxigênio e o nitrogênio estão presentes em nossa atmosfera na for- ma de gás; o álcool e a gasolina apresentam-se como líquidos; e os metais, à exceção do mercúrio, são sólidos. No entanto, sabemos que um mesmo material pode apresentar-se em mais de um estado de agregação. O exemplo mais comum é a água, que pode ser encontrada nos três estados de agregação. O estado de agregação de um material é uma propriedade que depende das condi- ções de temperatura e pressão em que se encontra. Será que vamos conseguir diferenciar os materiais pela forma com a qual se apresentam, ou seja, sólida, líquida ou gasosa? Pense de (Unicamp-SP) Três frascos de vidro transparentes, fechados, de formas e dimensões iguais, contêm a mesma massa de líquidos diferentes. Um contém água; o outro, clorofórmio; e o terceiro, etanol. Os três líquidos são incolores e não preenchem totalmente os frascos, os quais não têm nenhuma identificação. Sem abrir os frascos, como você faria para identificar as substâncias? A densidade (d) de cada um dos líquidos, à temperatura , d(clorofórmio) = (UFMG) Um limão foi espremido em um copo contendo água e as sementes ficaram no fundo do recipiente. A seguir, foi adicionado ao sistema um pouco de açú- car, que se dissolveu completamente. Em consequên- cia dessa dissolução do açúcar, as sementes subiram e passaram a flutuar. Assinale a alternativa em que se explica corretamente a flutuação das sementes após d) 6 500 g. e) 7 400 g. 9. 9. (Fuvest-SP) Material Densidade (g/cm3) à temperatura ambiente Alumínio 2,7 Bambu 0,31 – 0,40 Carvão 0,57 Osso 1,7 – 1,8 Ao adicionar à água pura, à temperatura ambiente, pedaços de cada um desses materiais, observa-se flu- tuação apenas de: a) alumínio. b) alumínio e osso. c) bambu. d) bambu e carvão. e) carvão e osso. 10. 10. (Unicamp-SP) Dois frascos idênticos estão esquematiza- C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 27 SÓLIDO LÍQUIDO GASOSO fusão solidificação vaporização sublimação sublimação liquefação O esquema acima resume as seguintes definições: Fusão é a passagem de um material do estado sólido para o líquido. Solidificação é o contrário da fusão, é a passagem do estado líquido para o sólido. Vaporização é a passagem do estado líquido para o gasoso. Liquefação é a passagem de um gás para o estado líquido. Quando a passagem do estado gasoso para o líquido ocorre a partir do vapor, ela é chamada de condensação. Sublimação é a passagem do estado sólido diretamente para o estado gasoso, ou vice-versa. Evaporação e ebulição são conceitos parecidos. Ambos se referem à passagem do es- tado líquido para o estado gasoso. Mas existe uma diferença fundamental. A ebulição ocorre quando a substância atinge a temperatura de mudança de estado. É o que acon- tece com a água quando atinge os 100 °C. Já a evaporação ocorre em temperaturas in- feriores. A água de um lago, por exemplo, está em constante processo de evaporação, mesmo a uma temperatura de 30 °C. Existe também uma diferença entre vapor e gás, embora os dois estejam no estado gasoso. O estado gasoso é um estado de agregação da matéria em que os constituintes estão muito afastados, com baixa interação entre si. Uma substância no estado gasoso pode passar para o estado líquido (liquefação) pelo abaixamento de temperatura ou pelo aumento da pressão, como ocorre com o gás liquefeito de petróleo – GLP –, que se en- contra a uma alta pressão. Dados experimentais demonstram que para cada substância Um sólido, quando aquecido, ao atingir determinada temperatura, começa a se fundir, tornando-se líquido. Esse líquido, continuando sob aquecimento, chegará a uma tempera- tura em que se inicia a vaporização, ou seja, a passagem do estado líquido para o gasoso. Alguns materiais ou substâncias podem passar diretamente do estado sólido para o gasoso e vice-versa. No esquema a seguir, apresentamos as possíveis mudanças de estado dos materiais e os respectivos nomes. Fo to s: H el y D em ut ti 28 SÓLIDO LÍQUIDO fusão sublimação Um sólido, quando aquecido, ao atingir determinada temperatura, começa a se fundir, tornando-se líquido. Esse líquido, continuando sob aquecimento, chegará a uma tempera- tura em que se inicia a vaporização, ou seja, a passagem do estado líquido para o gasoso. Alguns materiais ou substâncias podem passar diretamente do estado sólido para o gasoso e vice-versa. No esquema a seguir, apresentamos as possíveis mudanças de estado dos materiais e os respectivos nomes. TR AN SF O RM AÇ Õ ES E P RO PR IE DA DE S DA S SU BS T N CI AS Montagem para medida da temperatura durante o aquecimento de uma amostra de água. existe a temperatura crítica acima da qual ela somente pode retornar ao estado líquido com o abaixamento de temperatura, ou seja, variações na pressão não provocam a mu- dança para o estado líquido. Nesse caso temos um gás. Abaixo da temperatura crítica, a substância pode facilmente mudar para o estado líquido, pelo resfriamento ou por sim- ples compressão; temos, então, um vapor. VARIAÇÃO DA TEMPERATURA DURANTE O AQUECIMENTO DA ÁGUA DESTILADA Tempo Temperatura Estado de agregação* 0 min –4 °C sólido 1 min –4 °C sólido 2 min –3 °C sólido 3 min –1 °C sólido 4 min 0 °C sól. e líquido 5 min 0 °C sól. e líquido 6 min 0 °C sól. e líquido 7 min 0 °C sól. e líquido 8 min 1 °C líquido 9 min 6 °C líquido 10 min 9 °C líquido 11 min 14 °C líquido 12 min 21 °C líquido 13 min 30 °C líquido 14 min 42 °C líquido 15 min 53 °C líquido 16 min 63 °C líquido 17 min 73 °C líquido 18 min 82 °C líquido 19 min 88 °C líquido 20 min 92 °C líquido 21 min 95 °C líquido 22 min 95 °C líquido 23 min 95,5 °C líquido e vapor 24 min 95,5 °C líquido e vapor 25 min 95,5 °C líquido e vapor 26 min 95,5 °C líquido e vapor 27 min 97 °C vapor 28 min 100 °C vapor 29 min 102 °C vapor 30 min 103 °C vapor 31 min 105 °C vapor * Estado de agregação de maior predominância no sistema. No caso do vapor, a mudança do estado gasoso para o líquido (condensação) se dá facilmente; já a mudança de estado de um gás (liquefação) vai exigir uma temperatura muito baixa. Assim, em temperatura ambiente, temos gás oxigênio e vapor de água. Ambos estão no estado gasoso. No entanto, o oxigênio que você respira vai deixar de ser gás no ambiente, pois isso somente pode ocorrer a uma temperatura de –218 °C, enquanto o vapor de água pode se condensar se encontrar uma parede fria no caminho. Vejamos agora como varia a temperatura de um ma- terial quando muda de estado de agregação. Essa obser- vação pode ser feita experimentalmente na escola. Não havendo condições de realizá-la, analise os resultados que poderiam ser encontrados e que apresentamos a seguir. He ly D em ut ti 29 existe a temperatura crítica acima da qual ela somente pode retornar ao estado líquido com o abaixamento de temperatura, ou seja, variações na pressão não provocam a mu- dança para o estado líquido. Nesse caso temos um gás. Abaixo da temperatura crítica, a substância pode facilmente mudar para o estado líquido, pelo resfriamento ou por sim- VARIAÇÃO DA TEMPERATURA DURANTE O AQUECIMENTO DA ÁGUA DESTILADA Tempo Temperatura Estado de agregação* 0 min –4 °C sólido 1 min –4 °C sólido 2 min –3 °C sólido 3 min –1 °C sólido 4 min 0 °C sól. e líquido 5 min 0 °C sól. e líquido 6 min 0 °C sól. e líquido 7 min 0 °C sól. e líquido 8 min 1 °C líquido C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 Em um primeiro experimento, aqueceram-se pedaços de gelo picado de água destilada; a tabela mostraos dados obtidos. Em um segundo experimento, aqueceu-se uma solução preparada a partir da dissolu- ção de 10 g de cloreto de sódio (sal de cozinha) dissolvido em 100 mL de água. Os valo- res de temperatura foram lidos de 1 em 1 minuto e são apresentados na tabela a seguir. VARIAÇÃO DA TEMPERATURA DURANTE O AQUECIMENTO DE 100 ML DE SOLUÇÃO DE CLORETO DE SÓDIO (NACL) 100 G/L Tempo Temperatura Estado de agregação* Tempo Temperatura Estado de agregação* 0 min –5,5 °C sólido 12 min 69,0 °C líquido 1 min –2,0 °C sólido e líquido 13 min 76,0 °C líquido 2 min –1,5 °C sólido e líquido 14 min 80,0 °C líquido 3 min –1,0 °C sólido e líquido 15 min 84,0 °C líquido 4 min 7,0 °C líquido 16 min 88,0 °C líquido 5 min 18,0 °C líquido 17 min 91,0 °C líquido 6 min 27,5 °C líquido 18 min 93,0 °C líquido 7 min 35,0 °C líquido 19 min 94,5 °C líquido 8 min 42,0 °C líquido 20 min 95,5 °C líquido 9 min 49,5 °C líquido 21 min 97,0 °C líquido e vapor 10 min 56,0 °C líquido 22 min 98,0 °C líquido e vapor 11 min 64,0 °C líquido 23 min 98,0 °C líquido e vapor * Estado de agregação de maior predominância no sistema. AtividadesAtividadesAtividades 1. Desenhe, em uma folha de papel milimetrado, gráficos da variação da temperatura em função do tempo para os dois experimentos (aquecimento da água destilada e aquecimento da solução de cloreto de sódio). Utilize os dados da ta- bela ou os dados que você obteve no laboratório, caso tenha realizado a experiência. 2. Desenhe, em uma folha de papel milimetrado, um gráfico da variação da temperatura em função do tempo, durante o aquecimento da solução de cloreto de sódio. Empregue os dados da tabela anterior ou os seus dados, caso você tenha feito o experimento. Com base nos dados obtidos nos experimentos, responda às questões a seguir. a) Em que faixas de temperatura a água destilada encontra-se em cada estado de agregação? b) Em que estado de agregação a água vai estar quando exposta a uma temperatura de –50 °C? c) Como a temperatura varia durante a mudança de estado no caso da água destilada? d) Analise os gráficos do aquecimento da água destilada e da solução de cloreto de sódio e compare-os, comentando as diferenças entre as curvas (gráficos) obtidas. A temperatura na qual uma substância muda do estado sólido para o líquido ou do líquido para o sólido é denominada temperatura de fusão. A temperatura na qual uma substância muda do estado líquido para o gasoso e vice-versa é denominada temperatura de ebulição. As temperaturas de fusão e de ebulição são determinadas experimentalmente por meio de curvas de aquecimento ou de resfriamento. Quando temos uma única substância, como no caso da água destilada, o gráfico de variação da temperatura apresenta um aumento gradual constante. Depois de determinado patamar, apesar de o sistema continuar em aquecimento, a temperatura não varia. Esse patamar existe tanto na fusão como na ebuli- ção e ocorre, respectivamente, quando se atingem as temperaturas de fusão e de ebulição. 30 Em um primeiro experimento, aqueceram-se pedaços de gelo picado de água destilada; a tabela mostra os dados obtidos. Em um segundo experimento, aqueceu-se uma solução preparada a partir da dissolu- ção de 10 g de cloreto de sódio (sal de cozinha) dissolvido em 100 mL de água. Os valo- res de temperatura foram lidos de 1 em 1 minuto e são apresentados na tabela a seguir. VARIAÇÃO DA TEMPERATURA DURANTE O AQUECIMENTO DE 100 ML DE SOLUÇÃO DE CLORETO DE SÓDIO (NACL) 100 G/L Tempo Temperatura Estado de agregação* 0 min –5,5 °C sólido 1 min –2,0 °C sólido e líquido 2 min –1,5 °C sólido e líquido 3 min –1,0 °C sólido e líquido 4 min 7,0 °C líquido 5 min 18,0 °C líquido 6 min 27,5 °C líquido 7 min 35,0 °C líquido 8 min 42,0 °C líquido 9 min 49,5 °C líquido TR AN SF O RM AÇ Õ ES E P RO PR IE DA DE S DA S SU BS T N CI AS Curva de aquecimento da água Curva de resfriamento da água Ao nível do mar, a água pura entra em ebulição a 100 °C e congela a 0 ºC. Essas trans- formações podem ser observadas pela curva do gráfico a seguir: Temperatura (°C) Tempo (min) t e = 100 °C t f = 0 °C gelo água vapor-d’água gelo + água água + vapor Gelo sendo aquecido. Temperatura crescente. Água sendo aquecida. Temperatura crescente. Vapor sendo aquecido. Temperatura crescente.Fusão. Temperatura constante. Ebulição. Temperatura constante. Início da fusão (0 °C) Início da ebulição (100 °C) Fim da ebulição (100 °C) Fim da fusão (0 °C) Na curva do gráfico anterior, observa-se que os dois patamares (trechos da curva em horizontal) correspondem aos períodos em que ocorrem a fusão e a ebulição, nos quais a temperatura do sistema permanece constante. No primeiro patamar ocorre a fusão do gelo em uma temperatura constante de 0 °C, chamada temperatura de fusão do gelo. Somente após todo o material passar do estado sólido para o líquido haverá aumento da temperatura do sistema. Assim, o segundo patamar indica a ebulição da água a uma temperatura constante de 100 °C, chamada temperatura de ebulição da água. No caso do resfriamento da água, a curva do gráfico vai apresentar o inverso do aquecimento. Temperatura (°C) Tempo (min) t e = 100 °C t f = 0 °C gelo água vapor-d’água gelo + água água + vapor Líquido resfriando. Vapor resfriando. Fusão. Condensação. Gelo resfriando. J. Yu ji J. Yu ji Ao nível do mar, a água pura entra em ebulição a 100 °C e congela a 0 ºC. Essas trans- formações podem ser observadas pela curva do gráfico a seguir: Tempo (min) água vapor-d’água água + vapor Água sendo aquecida. Temperatura crescente. Vapor sendo aquecido.aquecido. Temperatura crescente. Ebulição. Temperatura Temperatura constante. Início da ebulição (100 °C) Fim da ebulição (100 °C) Fim da fusão (0 °C) J. Yu ji C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 31 Quando temos mais de uma substância, como no caso da mistura água e sal, verifica- -se uma alteração nas curvas dos gráficos de aquecimento ou de resfriamento. A tempe- ratura passa a apresentar pequenas alterações nas faixas de fusão e de ebulição. Nesse caso, a curva não apresenta patamar de temperatura constante característico, pois, em vez disso, há variação de temperatura durante a mudança de estado, como se pode ob- servar na curva do gráfico a seguir. 01_G38_1Q_AJS Curva de aquecimento de água com sal Temperatura (°C) Tempo (min) faixa de ebulição faixa de fusão sólido líquido ebulição vapor TEMPERATURA DE FUSÃO E DE EBULIÇÃO DE ALGUMAS SUBSTÂNCIAS Substância Temperatura de fusão Temperatura de ebulição Água 0 °C 100 °C Cloreto de sódio 804 °C 1 400 °C Cloro –101,6 °C –34,5 °C Clorofórmio –63,0 °C 61,74 °C Hidróxido de sódio 318,4 °C 1 390 °C Nitrogênio –209,86 °C –195,8 °C Oxigênio –218,4 °C –183,0 °C Naftaleno 80,55 °C 218,0 °C Em resumo: as temperaturas de fusão e de ebulição das substâncias permanecem cons tantes enquanto ocorre a mudança de estado. Já em sistemas que contêm materiais, ocorrem variações de temperaturas durante a fusão e a ebulição. A tabela abaixo apresenta os valores das temperaturas de fusão e de ebulição de algumas substâncias. Essas propriedades são características das substâncias? Por quê? A tabela abaixo apresenta os valores das temperaturas de fusão e de ebulição de algumas Pense M ar ce lo S pa ta fo ra /P ul sa r I m ag en s 32 Enquanto a água funde a 0 °C, o ferro funde a 1 538 °C. J. Yu ji Quando temos mais de uma substância, como no caso da mistura água e sal, verifica- -se uma alteração nas curvas dos gráficos de aquecimento ou de resfriamento. A tempe- ratura passa a apresentar pequenas alterações nas faixas de fusão e de ebulição. Nesse caso, a curva não apresenta patamar de temperatura constante característico, pois, em vez disso, há variação de temperatura durante a mudança de estado, como se pode ob- servar na curva do gráfico a seguir. Curva de aquecimento de água com sal Temperatura (°C) faixa de ebulição faixa de fusão sólido TR ANSF O RM AÇ Õ ES E P RO PR IE DA DE S DA S SU BS T N CI AS Curva de aquecimento de uma mistura azeotrópica A le xa nd re B ue no A le xa nd re B ue no Mistura eutética, como uma liga de bronze (mistura dos metais cobre e estanho), apre- senta uma curva de aquecimento semelhante à ilustrada no Gráfico 1. Como apresenta baixa temperatura de fusão, o bronze é bastante utilizado em diversos processos side- rúrgicos. Nesse tipo de mistura, durante o processo de fusão a temperatura permanece constante (T1), enquanto a temperatura de ebulição varia em uma faixa que vai de T2 a T3. Na mistura azeotrópica, o comportamento da curva é semelhante e o patamar em que a temperatura fica constante é o da temperatura de ebulição, enquanto a fusão vai ocorrer durante uma faixa de temperatura (veja Gráfico 2). Como exemplos de misturas azeotrópicas, temos a mistura de acetona e clorofórmio e a mistura de etanol e benzeno. Como se observa, as temperaturas de fusão e de ebulição variam de substância para substância. Para determinar a temperatura de ebulição, um fator externo importantíssimo deve ser considerado: a pressão atmosférica. A água é o melhor exemplo dessa situação. Ao nível do mar ela entra em ebulição a 100 °C. O mesmo não acontece quando estamos a uma altitude elevada, pois a pressão atmosférica é menor. À medida que a altitude au- menta, a temperatura de ebulição da água diminui, pois a pressão atmosférica também vai diminuindo. Isso ocorre porque, para um líquido entrar em ebulição, a pressão de va- por das bolhas formadas no processo de aquecimento deve ser maior ou igual à pressão atmosférica externa. E o inverso também vai ocorrer: quando a pressão atmosférica for maior, a temperatura de ebulição do líquido também será maior. Pressão atmosférica é definida como a pressão exercida, por causa da massa de ar da atmosfera, sob determinada área. É a força, por unidade de área, exercida pelo ar contra uma superfí- cie. Medida por meio de instrumentos denominados barômetros, está relacionada com as condições ambientais, como radiação solar, temperatura, altitude e latitude. Um exemplo prático da variação da temperatura de ebulição com a pressão é a panela de pressão. Nesse caso, como o siste- ma é fechado, a pressão interna aumenta com o aquecimento, o que eleva a temperatura de ebulição da água. Por estarem a uma temperatura maior do que se estivessem em uma panela comum, os alimentos são cozidos mais rapidamente. Curva de aquecimento de uma mistura eutética Gráfico 1 Gráfico 2 ˚ ˚ Existem misturas com características especiais, pois se comportam como se fossem uma única substância durante a fusão/solidificação ou durante a ebulição/condensação. No primeiro caso, são chamadas misturas eutéticas, que fundem/solidificam a uma tem- peratura constante. No segundo caso, temos as misturas azeotrópicas, que fervem/con- densam a uma temperatura constante. Ja ce k/ Ki no Na panela de pressão a água ferve a uma tempe- ratura superior a 100 °C por conta do aumento da pressão. Curva de aquecimento de uma mistura azeotrópica A le xa nd re B ue no Mistura eutética, como uma liga de bronze (mistura dos metais cobre e estanho), apre- senta uma curva de aquecimento semelhante à ilustrada no Gráfico 1. Como apresenta Gráfico 2 ˚̊ Existem misturas com características especiais, pois se comportam como se fossem uma única substância durante a fusão/solidificação ou durante a ebulição/condensação. No primeiro caso, são chamadas misturas eutéticas, que fundem/solidificam a uma tem- peratura constante. No segundo caso, temos as misturas azeotrópicas, que fervem/con- C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 33 Exercícios 1. Quais são as temperaturas de fusão e de ebulição da água destilada apresentadas na tabela da página 29 – “Variação da temperatura durante o aqueci- mento da água destilada”? 2. Como será a variação de temperatura durante a fusão ou a ebulição de materiais que contêm duas ou mais substâncias das apresentadas na tabela da página 32? 3. Com base na curva de aquecimento, tente explicar por que em leiteiras com sistema de banho-maria (aquelas que assobiam quando aquecidas) o leite não derrama. 4. Sabendo-se que a temperatura de ebulição da água destilada é 100 °C, explique que motivo justificaria o fato de o valor apresentado na tabela “Variação da temperatura durante o aquecimento da água destila- da” (página 29) ser diferente. 5. A temperatura de ebulição do isoctano à pressão de 1 atmosfera é 99 °C e a temperatura de fusão é –107 °C. À mesma pressão, indique o estado de agregação do isoctano quando estiver nas seguintes temperaturas: a) –125 °C. c) 25 °C. e) 99 °C. b) –25 °C. d) 125 °C. 6. (Unicamp-SP) Evidências experimentais mostram que somos capazes, em média, de segurar por um certo tempo um frasco que esteja a uma temperatura de 60 °C, sem nos queimarmos. Suponha a situação em que dois béqueres contendo cada um deles um líqui- do diferente (X e Y) tenham sido colocados sobre uma chapa elétrica de aquecimento, que está à temperatura de 100 °C. A temperatura normal de ebulição do lí- quido X é 50 °C e a do líquido Y é 120 °C. Após certo tempo de contato com essa chapa, qual dos frascos poderá ser tocado com a mão sem que se corra o risco de sofrer queimaduras? Justifique a resposta. 7. (UFV-MG) O gráfico abaixo representa a variação de temperatura observada ao se aquecer uma substân- cia A durante cerca de 80 minutos. 2 4 6 8 10 50 40 30 20 10 0 Tempo (min) Te m p er at ur a (° C ) a) Qual é a faixa de temperatura em que a substância A permanece sólida? b) Qual é faixa de temperatura em que a substância A permanece líquida? c) Qual é a temperatura de ebulição da substância A? 8. Analise o gráfico a seguir, correspondente à curva de aquecimento de um material, na qual estão repre- sentadas diferentes fases (s = sólido, l = líquido e v = vapor) e julgue os itens seguintes, marcando C para os corretos e E para os errados. T2 T1 Tempo (min) Te m p er at ur a (° C ) l + v s + l s l v 1) T2 corresponde à temperatura de ebulição. 2) Se, no estado líquido, essa porção de matéria fosse resfriada, se solidificaria à temperatura T1. 3) A temperatura referente ao patamar l + v será ele- vada com o aumento da pressão atmosférica. 4) Segundo o gráfico, essa porção de matéria é cons- tituída por uma mistura de três substâncias. 9. (UFRN) Considere a seguinte tabela, cujos dados fo- ram obtidos à pressão de 1 atmosfera. Quantas dessas substâncias são líquidas a 25 °C e à pressão de 1 atmosfera? Substância Temperatura de fusão (°C) Temperatura de ebulição (°C) Etano –171 –93 Propano –190 –45 Butano –135 0,6 Pentano –131 36 a) Nenhuma. b) 1. c) 2. d) 3. e) Todas. FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO. J. Yu ji J. Yu ji 34 ExercíciosExercícios 1. 1. Quais são as temperaturas de fusão e de ebulição da água destilada apresentadas na tabela da página 29 – “Variação da temperatura durante o aqueci- mento da água destilada”? 2. 2. Como será a variação de temperatura durante a fusão ou a ebulição de materiais que contêm duas ou mais substâncias das apresentadas na tabela da página 32? 3. 3. Com base na curva de aquecimento, tente explicar por que em leiteiras com sistema de banho-maria (aquelas que assobiam quando aquecidas) o leite não derrama. 4. 4. Sabendo-se que a temperatura de ebulição da água destilada é 100 °C, explique que motivo justificaria o fato de o valor apresentado na tabela “Variação da temperatura durante o aquecimento da água destila- da” (página 29) ser diferente. 5. 5. A temperatura de ebulição do isoctano à pressão de 1 atmosfera é 99 °C e a temperatura de fusão é –107 °C. 8. 8. TR AN SF O RM AÇ Õ ES E P RO PR IE DA DE S DA S SU BS T N CI AS 10. (Ufes) Uma mistura eutética é definida como aquela que funde à temperatura constante. O gráfico que melhor representao comportamento dessa mistura até sua completa vaporização é: a) b) c) d) e) t(min) s L T(K) t(min) s L T(K) t(min) s L T(K) t(min) s L T(K) t(min) s L T(K) Solubilidade Para discutir essas questões, vamos realizar uma atividade relacionada a essa propriedade. Materiais • suporte para tubos • tubos de ensaio (podem ser substituídos por copinhos descartáveis transparentes ou pequenos frascos de vi- dro transparentes) • 3 béqueres de 50 mL • bastão de vidro • isopor • água • açúcar refinado • sal • talco • enxofre (pode ser encontrado em farmácias de manipulação) • sulfato de cobre penta-hidratado [CuSO4 · 5H2O] (pode ser comprado como produto para tratamento de piscina) • solvente para remover esmalte • espátula pequena (ou tampa de caneta com ponta comprida) Química na escola Que material é mais solúvel? Realize esse experimento em grupo para verificar como alguns materiais se comportam quando colocados em água ou em outros líquidos. Se na escola não houver os materiais, cada aluno pode consegui-los em casa. Esse experimento pode ser realizado em sala de aula. Quando uma onda “arrebenta” na praia, a água salgada mistura-se com a areia. Aos poucos, a areia separa-se da água que continuará salgada. Se a areia se separa da água, por que o sal não? Será que essa diferença de comportamento entre o sal e a areia, na presença de água, permite a diferenciação das substâncias? Pense Consulte as normas de segurança no laboratório, na última página deste livro. (Ufes) Uma mistura eutética é definida como aquela que funde à temperatura constante. O gráfico que melhor representa o comportamento dessa mistura até sua c) d) e) t(min) s LL T(K) t(min) s L T(K) t(min) s L T(K) Quando uma onda “arrebenta” na praia, a água salgada mistura-se com a areia. Aos poucos, a areia separa-se da C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 35 4. Reproduza a tabela a seguir no caderno e anote o resultado da dissolução na coluna do açúcar, linha da água. Se todo o açúcar se dissolveu, registre como resultado: solúvel; se não se dissolveu, registre: pouco solúvel ou insolúvel. SOLUBILIDADE DE DIFERENTES SUBSTÂNCIAS Solvente Soluto Açúcar Sal Talco Enxofre Sulfato de cobre Isopor Água z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z Solvente para remover esmalte z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z 5. Repita os procedimentos de 1 a 4 com os demais sólidos e anote na tabela. 6. Repita os procedimentos de 1 a 5, substituindo a água pelo solvente para remover esmalte e tam- bém anote na tabela. Parte B 1. Coloque em um béquer de 50 mL aproximadamente 20 mL de água gelada. Em outro béquer, coloque 20 mL de água à temperatura ambiente. Em um terceiro béquer, coloque 20 mL de água em ebulição. 2. Adicione um pouco de sulfato de cobre, agite com o bastão de vidro. Observe e registre o resultado obser- vado. Guarde essas soluções para a atividade prática da página 168. Destino dos resíduos 1. As soluções aquosas de açúcar, sal e talco podem ser descartadas no sistema de esgoto. 2. A solução de água e enxofre deve ser filtrada para o reaproveitamento do enxofre e o líquido pode ser descartado na pia. 3. A solução aquosa de sulfato de cobre, das partes A e B, deve ser acondicionada em embalagem compatível, limpa e à prova de vazamento, para ser reutilizada em outras atividades práticas. 4. As soluções preparadas com solvente de removedor de esmalte, em pequenas quantidades e misturadas à água, po- dem ser drenadas pela pia com um volume de água de lavagem dez vezes superior. Quando adicionamos um sólido a um lí- quido e ele se dissolve totalmente, di- zemos que esse sólido é solúvel no líquido em questão. Observe que, depen- dendo da quantidade de sólido adicio- nado, parte deste ficará depositada no fundo. Se apenas uma pequena quanti- dade do sólido adicionado se dissolver, dizemos que ele é pouco solúvel, se uma grande quantidade do material se dis- solver, dizemos que ele é muito solúvel. Quando adicionamos um sólido a um líquido e ele não se dissolve, dizemos que esse sólido é insolú- vel no líquido em questão. He ly D em ut ti He ly D em ut ti Procedimento Parte A 1. Coloque em um tubo de ensaio aproximadamente 5 mL de água. 2. Com a espátula, adicione ao tubo com água uma pequena quantidade de açúcar. 3. Agite e observe se dissolveu. 36 4. Reproduza a tabela a seguir no caderno e anote o resultado da dissolução na coluna do açúcar, linha da água. Se Quando adicionamos um sólido a um lí- quido e ele se dissolve totalmente, di- zemos que esse sólido é solúvel no líquido em questão. Observe que, depen- dendo da quantidade de sólido adicio- nado, parte deste ficará depositada no fundo. Se apenas uma pequena quanti- dade do sólido adicionado se dissolver, dizemos que ele é pouco solúvel, se uma grande quantidade do material se dis- solver, dizemos que ele é muito solúvel. He ly D em ut ti Procedimento Parte A 1. Coloque em um tubo de ensaio aproximadamente 5 mL de água. 2. Com a espátula, adicione ao tubo com água uma pequena quantidade de açúcar. 3. Agite e observe se dissolveu. Procedimento TR AN SF O RM AÇ Õ ES E P RO PR IE DA DE S DA S SU BS T N CI AS Análise de dados O sólido dissolvido é chamado soluto. O líquido que o dissolve é o solvente. Os dois compõem um material chamado solução. A quantidade de soluto que uma quantidade de solvente pode dissolver é limitada. Se for adicionado soluto além dessa capacidade, mesmo após agitação, parte do soluto deposita-se no fundo do recipiente e recebe a denomi- nação precipitado. No primeiro experimento da página 14, o material identificado como solução de hidróxido de sódio (NaOH) corres- ponde ao hidróxido de sódio dissolvido em água. As soluções cujo solvente é a água são chamadas soluções aquosas. Agora, com o auxílio da tabela da Parte A, responda às questões seguintes: 1. Quais solutos se dissolveram melhor em água? 2. Quais solutos se dissolveram menos em água? 3. Que solvente solubilizou melhor o isopor? 4. Em qual solvente você observou que o sulfato de cobre se dissolve melhor? 5. Na Parte B, a que temperatura o sulfato de cobre se dissolveu melhor? 6. Como você pode diferenciar as substâncias pelos dados da tabela anterior? 7. O que você pode concluir sobre a dissolução de um material em diferentes solventes? Análise de dados A solubilidade é uma importante propriedade das substâncias. No experimento anterior, foi possível observar que a solubilidade de um material é uma característica que depen- de também do solvente. Assim, uma substância pode ser solúvel em um solvente e não solúvel em outro, ou seja, uma substância tem solubilidade diferente em cada solvente. Enquanto o sal é solúvel em água, ele é praticamente insolúvel em acetona ou acetato de etila (solvente usado para remover esmalte). Da mesma forma, um mesmo solvente dis- solve substâncias distintas de maneira diferente. Enquanto a água dissolve com facilidade o sal, ela não dissolve o talco. Normalmente, a solubilidade das substâncias é expressa em gramas por litros, mas também pode ser expressa em gramas por 100 mL ou 100 g de solvente. A tabela a seguir representa os valores de solubilidade a 20 °C de algumas substâncias em água e álcool (etanol). Quando preparamos uma limonada, observamos que o açúcar não se dissolve com fa- cilidade na água gelada. Observamos também que, ao preparar café, o açúcar se dissolve melhor se a água estiver quente. SOLUBILIDADE DE DIFERENTES SUBSTÂNCIAS Substâncias Solubilidade em 100 mL Água Álcool Açúcar 179 g insolúvel Cloreto de sódio 35,9 g insolúvel Bicarbonato de amônio (presente no sal amoníaco) 25 g insolúvel Fenolftaleína 0,018 g 20,9 g Iodo 0,029 g 20,5 g Ácido ascórbico (presente no comprimido de vitamina C) 33,3 g ~3 g O sólido dissolvido é chamado soluto. O líquido que o dissolve é o solvente. Os dois compõem um material chamado . A quantidade de soluto que umaquantidade de solvente pode dissolver é limitada. Se for adicionado soluto além dessa capacidade, mesmo após agitação, parte do soluto deposita-se no fundo do recipiente e recebe a denomi- No primeiro experimento da página 14, o material identificado como solução de hidróxido de sódio (NaOH) corres- ponde ao hidróxido de sódio dissolvido em água. As soluções cujo solvente é a água são chamadas soluções aquosas. Agora, com o auxílio da tabela da Parte A, responda às questões seguintes: Em qual solvente você observou que o sulfato de cobre se dissolve melhor? Na Parte B, a que temperatura o sulfato de cobre se dissolveu melhor? Como você pode diferenciar as substâncias pelos dados da tabela anterior? O que você pode concluir sobre a dissolução de um material em diferentes solventes? A solubilidade é uma importante propriedade das substâncias. No experimento anterior, foi possível observar que a solubilidade de um material é uma característica que depen- C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 37 A solubilidade de um ma- terial em determinado solven- te depende da temperatura em que o sistema se encontra. O gráfico anterior apresenta a variação de solubilidade de algumas substâncias em gra- mas por 100 g de água, a dife- rentes valores de temperatura. De modo geral, a solubili- dade das substâncias aumen- ta com o aumento da tempe- ratura. Porém, há casos em que isso não ocorre, como o do sulfato de sódio: a partir de determinada temperatu- ra, a solubilidade dele diminui em vez de aumentar. Solubilidade é a quantidade máxima de uma substância que se dissolve em 100 g de um solvente específico à determinada temperatura. A quantidade de um material que conseguimos dissolver em determinada quantidade de solvente específico é também uma propriedade que pode servir para diferenciá-lo de outros materiais que nos rodeiam. Essa propriedade é chamada solubilidade. A solubilidade é muito utilizada pelos químicos na separação das substâncias que cons- tituem os materiais. Um exemplo da utilização dessa propriedade no cotidiano é o proces- so de preparação do café, em que a água dissolve uma série de substâncias presentes no pó e que são solúveis a quente, conferindo sabor característico à bebida. Processo seme- lhante é empregado na extração de substâncias contidas em plantas utilizadas em chás. 4 IDENTIFICAÇÃO DAS SUBSTÂNCIAS A s propriedades que você determinou nos experimentos anteriores auxiliam na ca- racterização de substâncias. Como você constatou, substâncias diferentes possuem densidades, temperaturas de ebulição, temperaturas de fusão e solubilidades diferentes. Sendo tais propriedades características das substâncias, elas foram denominadas proprie- dades físicas específicas. Existem mais de trinta propriedades específicas, mas o químico uti- liza com mais frequência a densidade, as temperaturas de ebulição e de fusão e a solubilidade. Propriedades químicas também são muito utilizadas para identificar substâncias. Podemos diferenciar uma amostra de água de outra de álcool verificando qual delas se queima. Podemos identificar os gases hidrogênio, oxigênio e dióxido de carbono pelo Solubilidade de diferentes substâncias em função da temperatura 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Temperatura (°C) Coefi ciente de solubilidade (g/100 g de H2O) Brometo de potássio Clorato de potássio Sulfato de sódio Oxalato de cálcio Analisando o gráfico abaixo, o que você pode concluir sobre a dissolução de uma substância em um mesmo solvente a di- ferentes temperaturas? Que substâncias apresentadas no gráfico diminuem a solubilidade com o aumento de temperatura? Pense J. Yu ji 38 Solubilidade de diferentes substâncias em função da temperatura 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 Coefi ciente de solubilidade (g/100 g de H2O) Analisando o gráfico abaixo, o que você pode concluir sobre a dissolução de uma substância em um mesmo solvente a di-Analisando o gráfico abaixo, o que você pode concluir sobre a dissolução de uma substância em um mesmo solvente a di- ferentes temperaturas? Que substâncias apresentadas no gráfico diminuem a solubilidade com o aumento de temperatura? Analisando o gráfico abaixo, o que você pode concluir sobre a dissolução de uma substância em um mesmo solvente a di- PensePensePensePensePensePensePensePensePensePensePense J. Yu ji TR AN SF O RM AÇ Õ ES E P RO PR IE DA DE S DA S SU BS T N CI AS comportamento diante do fogo: enquanto o hidrogênio explode, o oxigênio aviva uma chama e o dióxido de carbono a apaga. A identificação de amido em alimentos pode ser feita adicionando-se iodo: se houver amido, obtém-se um forte azul-escuro. Os ácidos podem ser distinguidos pelo uso de diferentes indicadores ácido-base. Várias análises clínicas e patológicas fornecem informações sobre o funcionamento do organismo por meio de reações químicas características de certas substâncias nele presentes. Se as substâncias são identificadas pelas propriedades específicas, isso significa que a identificação de uma transformação química pode ser feita pela constatação da mudança de propriedades de um sistema reacional. A constatação de mudanças de propriedades do sistema indica que houve formação de nova(s) substância(s). Em alguns materiais, as propriedades físicas são constantes; em outros, não. Enquanto a temperatura de ebulição da água destilada é constante, no processo de ebulição da solução de água e sal é possível notar variação nos valores. Essa diferença de comportamento se deve à presença de outras substâncias que alteram o comportamento previsto para a subs- tância. Somente têm propriedades específicas definidas os materiais puros, ou seja, formados por um mesmo tipo de constituinte. Esses materiais puros são denominados substâncias. Os materiais em que as propriedades específicas variam não são puros, ou seja, são for- mados por mais de um tipo de matéria. Esses materiais que não são puros são constituídos por mais de uma substância e, por isso, são geralmente denominados materiais. Veja na tabela a seguir as propriedades específicas de algumas substâncias. PROPRIEDADES ESPECÍFICAS DE ALGUMAS SUBSTÂNCIAS Substância Fórmula química Densidade Temperatura de fusão Temperatura de ebulição Acetato de metila C3H6O2 0,93 g/cm3 –98 °C 57 °C Propanona (acetona) C3H6O 0,79 g/cm3 –95 °C 57 °C Metanol CH4O 0,79 g/cm3 –98 °C 64,7 °C Etanol C2H6O 0,79 g/cm3 –117 °C 78,3 °C O mineral pirita é conhecido como “ouro de tolo”, por seu brilho amarelo característico. Mas diferenciá-lo do ouro não é difícil: a pirita contém sulfeto de ferro, que reage com ácido clorídrico. Basta pingar umas gotas do ácido e observar se ocorre reação. Analise os dados da tabela anterior e responda: as propriedades específicas das substâncias são iguais? Justifique a resposta. Que propriedade específica pode ser utilizada para diferenciar as quatro substâncias? Utilize os dados da tabela anterior e empregue as propriedades específicas das substâncias, diferenciando o metanol do etanol. Analise os dados da tabela anterior e responda: as propriedades específicas das substâncias são iguais? Pense He ly D em ut ti Como se pode constatar pela tabela anterior, a caracterização de uma substância não pode ser feita por apenas uma propriedade específica. Ela depende da avaliação de um conjunto de propriedades específicas. Por meio de várias propriedades, o químico pode identificar, por exemplo, a presença de substâncias poluentes. Análises químicas, feitas em amostras de adubos orgânicos produzidos em usinas de compostagem de lixo, já detectaram até mesmo a presença elevada de metais pe- sados, que são altamente tóxicos e podem contaminar o solo e os lençóis de água subterrâneos. Portanto, ao utilizar os conhecimentos e as técnicas da Química, é possível identificar subs- tâncias que causam problemas ambientais. É com base nessa identificação que seestabelecem leis como as do Conselho Nacional do Meio Ambiente (Conama). Uma dessas leis institui que baterias industriais constituídas de chumbo, cádmio e seus compostos, destinados a teleco- municações, usinas elétricas, sistemas ininterruptos de fornecimento de energia, alarme, segu- rança, movimentação de cargas ou pessoas, partida de motores diesel e uso geral industrial, após seu esgotamento energético, deverão ser entregues pelo usuário ao fabricante ou ao comportamento diante do fogo: enquanto o hidrogênio explode, o oxigênio aviva uma chama e o dióxido de carbono a apaga. A identificação de amido em alimentos pode ser feita adicionando-se iodo: se houver amido, obtém-se um forte azul-escuro. Os ácidos podem ser distinguidos pelo uso de diferentes indicadores ácido-base. Várias análises clínicas e patológicas fornecem informações sobre o funcionamento do organismo por meio de reações químicas características de certas substâncias nele presentes. Se as substâncias são identificadas pelas propriedades específicas, isso significa que a identificação de uma transformação química pode ser feita pela constatação da mudança de propriedades de um sistema reacional. A constatação de mudanças de propriedades do sistema indica que houve formação de nova(s) substância(s). Em alguns materiais, as propriedades físicas são constantes; em outros, não. Enquanto a temperatura de ebulição da água destilada é constante, no processo de ebulição da solução de água e sal é possível notar variação nos valores. Essa diferença de comportamento se deve à presença de outras substâncias que alteram o comportamento previsto para a subs- tância. Somente têm propriedades específicas definidas os materiais puros, ou seja, formados por um mesmo tipo de constituinte. Esses materiais puros são denominados substâncias. Os materiais em que as propriedades específicas variam não são puros, ou seja, são for- mados por mais de um tipo de matéria. Esses materiais que não são puros são constituídos por mais de uma substância e, por isso, são geralmente denominados materiais. Veja na tabela a seguir as propriedades específicas de algumas substâncias. PROPRIEDADES ESPECÍFICAS DE ALGUMAS SUBSTÂNCIAS O mineral pirita é conhecido como “ouro de tolo”, por seu brilho amarelo característico. Mas diferenciá-lo do ouro não é difícil: a pirita contém sulfeto de ferro, que reage com ácido clorídrico. Basta pingar umas gotas do ácido e observar se ocorre reação. He ly D em ut ti C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 39 importador ou ao distribuidor da bateria, as recolher e dar destino às pilhas depois de usadas. Os legisladores puderam criar essa lei com base no momento em que os químicos identificaram os efeitos ambientais provocados pela quantidade de metal pesado existente em tais baterias. Além das baterias, diversos outros materiais contêm substâncias tóxicas e deveriam tam- bém ter um destino adequado. Acompanhe a seguir. MATERIAIS DOMÉSTICOS CUJO DESCARTE É POTENCIALMENTE PERIGOSO Tipo Produtos Material para pintura • tinta • pigmentos • solventes • vernizes Produtos para jardinagem e animais • pesticidas • repelentes • inseticidas • herbicidas Produtos para automóveis • baterias • fluidos de freio e transmissão • óleos lubrificantes Outros itens • pilhas • frascos de aerossóis em geral • lâmpadas fluorescentes Enfim, o estudo das propriedades dos materiais têm nos dado várias respostas sobre o quanto temos de fazer para que o consumo de nossa sociedade não altere de forma drás- tica as características de nosso planeta. Exercícios 1. Sabe-se hoje que as distribuidoras de combustíveis mis- turam à gasolina uma quantidade de aproximadamente 20% em volume de álcool para melhorar a qualidade dela. Identifique nessa mistura o solvente e o soluto. 2. Em um medicamento encontramos a expressão: “pró- polis em solução alcoólica”. O que ela significa? 3. A solubilidade identifica o soluto ou o solvente? Justi- fique a resposta. 4. Para preparar o cafezinho, utilizamos água fervente. Será que se usarmos água fria o café terá o mesmo sabor? Justifique a resposta. 5. Por que é necessário especificar o valor da temperatura na determinação da solubilidade? 6. Como podemos identificar dois líquidos diferentes usan- do um sólido conhecido? 7. Sabendo que a solubilidade do cloreto de sódio a 20 °C é de 36,0 g em 100 g de água, o que aconteceria se adicionássemos 80 g desse sal a 200 g de água man- tendo a mesma temperatura? 8. O refrigerante é uma solução que tem como solvente a água e um dos solutos é o gás carbônico (CO2). Compa- rando o que acontece quando abrimos uma garrafa de refrigerante à temperatura ambiente e quando abrimos uma garrafa que estava na geladeira, explique como varia a solubilidade desse gás em relação à temperatura. 9. (UnB-DF) Examine a tabela seguinte, com dados sobre a solubilidade da sacarose (C12H22O11), do sulfato de sódio (Na2SO4) e do clorato de potássio (KClO3) em água a duas temperaturas diferentes e julgue os itens seguintes, marcando C para os corretos e E para os errados. SUBSTÂNCIA SOLUBILIDADE EM ÁGUA (g/L) 40 °C 60 °C C12H22O11 2 381 2 873 Na2SO4 488 453 KClO3 12 22 1) A solubilidade de uma substância em determinado solvente independe da temperatura. 2) A dada temperatura, a quantidade-limite de um soluto que se dissolve em determinado volume de solvente é conhecida como solubilidade. 3) Nem todas as substâncias são mais solúveis a quente. 10. (Fuvest-SP) Quatro tubos contêm 20 mL (mililitros) de água cada um. Coloca-se nesses tubos dicromato de potássio (K2Cr2O7) nas seguintes quantidades: Massa de Tubo A Tubo B Tubo C Tubo D K2Cr2O7 1,0 3,0 5,0 7,0 A solubilidade do sal, a 20 °C, é igual a 12,5 g por 100 mL de água. Após agitação, em quais dos tubos coexistem, nessa temperatura, solução saturada e fase sólida? a) Em nenhum. d) Apenas em B, C e D. b) Apenas em D. e) Em todos. c) Apenas em C e D. FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO. Fonte: D’ALMEIDA, M. L. O. (Coord.) Lixo municipal: manual de gerenciamento integrado. 2. ed. São Paulo: IPT/Cempre, 2000. 40 importador ou ao distribuidor da bateria, as recolher e dar destino às pilhas depois de usadas. Os legisladores puderam criar essa lei com base no momento em que os químicos identificaram os efeitos ambientais provocados pela quantidade de metal pesado existente em tais baterias. Além das baterias, diversos outros materiais contêm substâncias tóxicas e deveriam tam- bém ter um destino adequado. Acompanhe a seguir. MATERIAIS DOMÉSTICOS CUJO DESCARTE É POTENCIALMENTE PERIGOSO Tipo Material para pintura • tinta • pigmentos Produtos para jardinagem e animais • pesticidas • repelentes Produtos para automóveis • baterias • fluidos de freio e transmissão Outros itens • pilhas • frascos de aerossóis em geral Enfim, o estudo das propriedades dos materiais têm nos dado várias respostas sobre o quanto temos de fazer para que o consumo de nossa sociedade não altere de forma drás- tica as características de nosso planeta. ExercíciosExercícios 1. 1. Sabe-se hoje que as distribuidoras de combustíveis mis- turam à gasolina uma quantidade de aproximadamente Fonte: D’ALMEIDA, M. L. O. (Coord.) Lixo municipal: manual de gerenciamento integrado. 2. ed. São Paulo: IPT/Cempre, 2000. TR AN SF O RM AÇ Õ ES E P RO PR IE DA DE S DA S SU BS T N CI AS 11. O que são propriedades específicas? Dê exemplos. 12. Em um laboratório, um estudante encontrou sobre a ban- cada dois frascos contendo substâncias incolores, aparen- temente iguais. Como ele poderia identificar as substân- cias? Ele poderia utilizar as propriedades organolépticas? 13. Defina propriedades químicas e propriedades físicas. 14. Dê exemplos de substâncias ou materiaisque você pode identificar por meio de propriedades químicas (procu- re outros exemplos, além dos apresentados no texto). Indique as propriedades utilizadas para cada exemplo. 15. Dê um conceito para substância. 16. Redija um parágrafo para justificar ou não o descarte de baterias de celular no lixo doméstico. 17. (Mack-SP) Certas propagandas recomendam determina- dos produtos, destacando que são saudáveis por serem naturais, isentos de QUÍMICA. Um aluno atento percebe que essa afirmação é: a) verdadeira, pois o produto é dito natural porque não é formado por substâncias. b) falsa, pois as substâncias são sempre benéficas. c) verdadeira, pois a Química só estuda materiais artificiais. d) enganosa, pois confunde o leitor, levando-o a crer que “química” significa não saudável, artificial. e) verdadeira, somente se o produto oferecido não contiver água. 18. (Fuvest-SP) Quais das propriedades abaixo são as mais indicadas para verificar se é pura certa amostra sólida de uma substância conhecida? a) Cor e densidade. c) Temperatura e densidade. b) Cor e dureza. d) Cor e temperatura de fusão. Transformações químicas b A Química é uma ciência que estuda as substâncias e as transformações. Desse modo, essa ciência pode colaborar com a proteção do ambiente e para a melhoria da qualidade de vida. b As transformações químicas, ou reações químicas, são processos em que há formação de novas substâncias, evi- denciada por mudanças de cor, odor, textura ou temperatura, pela formação de um precipitado ou de um gás. b Nas reações químicas, as substâncias iniciais são denominadas reagentes e as substâncias finais, denominadas produtos. b São consideradas transformações físicas os processos nos quais não há formação de novas substâncias. Química, tecnologia e sociedade b A Química começou a se desenvolver fundamentada nas técnicas primitivas de domínio do fogo. É possível considerar que a tecnologia nasceu quando o ser humano descobriu que podia fazer ferramentas com base em diferentes materiais. b A Ciência, a tecnologia e a sociedade têm caminhado na busca de soluções de grandes problemas, mas as trans- formações geradas também têm provocado consequências ao equilíbrio no planeta. Propriedades das substâncias b Propriedades físicas são aquelas propriedades das substâncias ou materiais que podem ser medidas sem alterar a identidade de seu constituinte. b Propriedades químicas são propriedades das substâncias ou materiais relacionadas com a interação com outras substâncias e que mudam a identidade de seus constituintes. b Densidade é uma grandeza que expressa a relação entre massa e volume de dado material. b Temperatura de fusão é a temperatura na qual a substância muda de estado de sólido para líquido, ou vice-versa. b Temperatura de ebulição é a temperatura na qual a substância muda de estado líquido para gás, ou vice-versa. b Solubilidade é a quantidade de um soluto que pode ser dissolvida em um solvente e depende de suas caracterís- ticas, do solvente e da temperatura do sistema. b As substâncias podem ser identificadas por propriedades específicas, tais como temperatura de fusão e ebulição, que são bem definidas. b Os materiais não apresentam propriedades específicas bem definidas. Em um laboratório, um estudante encontrou sobre a ban- cada dois frascos contendo substâncias incolores, aparen- temente iguais. Como ele poderia identificar as substân- cias? Ele poderia utilizar as propriedades organolépticas? Dê exemplos de substâncias ou materiais que você pode identificar por meio de propriedades químicas (procu- re outros exemplos, além dos apresentados no texto). Indique as propriedades utilizadas para cada exemplo. Redija um parágrafo para justificar ou não o descarte (Mack-SP) Certas propagandas recomendam determina- dos produtos, destacando que são saudáveis por serem naturais, isentos de QUÍMICA. Um aluno atento percebe que essa afirmação é: a) verdadeira, pois o produto é dito natural porque não é formado por substâncias. b) falsa, pois as substâncias são sempre benéficas. c) verdadeira, pois a Química só estuda materiais artificiais. d) enganosa, pois confunde o leitor, levando-o a crer que “química” significa não saudável, artificial. e) verdadeira, somente se o produto oferecido não contiver água. 18. 18. (Fuvest-SP) Quais das propriedades abaixo são as mais indicadas para verificar se é pura certa amostra sólida de uma substância conhecida? a) Cor e densidade. c) Temperatura e densidade. b) Cor e dureza. d) Cor e temperatura de fusão. C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 41 Fonte: Consumo sustentável : manual de Educação. Brasília: Consumers International/MMA/MEC, 2005. Tempo de vida médio do brasileiro é de aproximadamente 73 anos (IBGE, 2009). 42 TR AN SF O RM AÇ Õ ES E P RO PR IE DA DE S DA S SU BS TÊ N CI AS Tema em foco Como isolamos substâncias contidas em materiais? Como reutilizar e reciclar materiais? MATERIAIS E PROCESSOS DE SEPARAÇÃO REUTILIZAR E RECICLAR: RETORNANDO O MATERIAL AO CICLO ÚTIL Quando o problema é o lixo, uma questão é ponto-chave! O tempo necessário para que os materiais se decom- ponham quando são descartados no ambiente. De modo geral, analisando a composição química dos resíduos do lixo da nossa sociedade, esse tempo é relativamente demasiado. Então, o que fazer? G en a9 6/ Sh ut te rs to ck Je su s Ke lle r/S hu tt er st oc k Da ff od ilr ed /S hu tt er st oc k Lu ck yr ac co on /S hu tt er st oc k G iv ag a/ Sh ut te rs to ck Je sa da ph or n/ Sh ut te rs to ck Pz A xe /S hu tt er st oc k Q ua ng H o/ Sh ut te rs to ck Be re nt s/ Sh ut te rts oc k O MATERIAL E O TEMPO GASTO PARA A DECOMPOSIÇÃO 3 a 6 meses de 6 meses a um ano mais de 5 anos mais de 13 anos mais de 20 anos mais de 100 anos mais de 200 anos mais de 400 anos mais de 1 000 anos indeterminado 9c om eb ac k/ Sh ut te rs to ck TTema em focoema em focoTema em focoTTema em focoTema em foco Como isolamos substâncias contidas em materiais? Como reutilizar e reciclar materiais? MATERIAIS E PROCESSOS DE SEPARAÇÃO REUTILIZAR E RECICLAR: RETORNANDO O MATERIAL AO CICLO ÚTIL Quando o problema é o lixo, uma questão é ponto-chave! O tempo necessário para que os materiais se decom- ponham quando são descartados no ambiente. De modo geral, analisando a composição química dos resíduos do 42 Capítulo 2 O lixo da sociedade atual é cheio de materiais cuja decomposição é muito lenta. Resta, então, encontrar alterna- tivas que minimizem esse efeito e as consequências para o ambiente. Um caminho para a solução desse problema é apontado pelo Princípio dos Três Erres (3 Rs) – Reduzir, Reutilizar e Reciclar. ALTERNATIVA PARA O LIXO = 3 Rs A M j S tu di o REDUZIR AO MÁXIMO A PRODUÇÃO DE LIXO REUTILIZAR TUDO QUE FOR POSSÍVEL FACILITAR A RECICLAGEM 43 C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 Esses princípios são alicerçados em um novo conceito sobre o que vem a ser lixo. Em geral, entende-se por lixo restos de tudo aquilo que fazemos, no dia a dia, e que consideramos inútil, indesejável ou descartável. Ocorre que boa parte do lixo, na verdade, não é lixo, pois muitos materiais que estão no lixo são materiais que ainda poderiam ser utilizados ou reciclados e estão, ali, no local inadequado. Assim, um dos objetivos do gerenciamento dos refugos urbanos é a REUTILIZAÇÃO de alguns produtos descartáveis. Frascos de vidro que foram usados para acondicionar produtos alimentícios podem ser reaproveitados na própria cozinha, ou servir de potes para guardar miudezas. Um sapato furado, uma roupa que ficou larga ou o rádio que quebrou também não precisariam ser descartados: toda cidade tem pessoas especializadas no reparo desses objetos. Pneus velhos de carros podem ser reutilizados de várias formas: recauchutados, ganham nova vida útil; recortados, podem virar sola de sapatos e outros artefatos; triturados, podem ser utilizados parafabricar tapetes ou misturados ao asfalto para pavimentação de estradas. É claro que o reaproveitamento nem sempre é viável. Existem materiais que, se reapro- veitados, podem oferecer riscos à saúde. Frascos de produtos de limpeza ou de agrotóxi- cos, por exemplo, devem ser descartados. Basta usar o bom senso e seguir a orientação do fabricante, assim temos que nos preocupar se a reutilização do material é devidamente higiênica e respeitar as características dos materiais. Outra opção para a diminuição do refugo urbano é RECICLAR. O material pode ser aproveitado como matéria-prima na produção de novos bens. Com isso, economizam-se energia e matéria-prima original. A reciclagem consiste na recuperação de materiais, modificando-os em suas propriedades físi- cas e químicas em processos de obtenção de novos materiais. Muitos desses processos são conduzidos por meio da fusão dos materiais com posterior solidificação em um processo de moldagem para obtenção de novos objetos, como na reciclagem de metais, plásticos e vidros. Nesses processos, são adicionados outros materiais para conferir novas propriedades aos novos ma- teriais que se deseja. Outros processos são caracterizados pelo desenvolvimento de reações químicas, como a reci- clagem de papéis. cos, por exemplo, devem ser descartados. Basta usar o bom senso e seguir a orientação do fabricante, assim temos que nos preocupar se a reutilização do material é devidamente Outra opção para a diminuição do refugo urbano é RECICLAR. O material pode ser aproveitado como matéria-prima na produção de novos bens. Com isso, economizam-se energia e matéria-prima original. A reciclagem consiste na recuperação de materiais, modificando-os em suas propriedades físi- cas e químicas em processos de obtenção de novos materiais. Muitos desses processos são conduzidos por meio da fusão dos materiais com posterior solidificação em um processo de moldagem para He ly D em ut ti O uso de canecas é uma prática ambientalmente correta, pois evita o con- sumo desnecessário de copos descartáveis. O lixo da sociedade atual é cheio de materiais cuja decomposição é muito lenta. Resta, então, encontrar alterna- tivas que minimizem esse efeito e as consequências para o ambiente. Um caminho para a solução desse problema é apontado pelo Princípio dos Três Erres (3 Rs) – Reduzir, Reutilizar ALTERNATIVA PARA O LIXO = 3 Rs A M j S tu di o REUTILIZAR TUDO QUE FOR POSSÍVEL FACILITAR A RECICLAGEM Esses princípios são alicerçados em um novo conceito sobre o que vem a ser lixo. Em geral, entende-se por lixo C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 43 INFORMAÇÕES GERAIS SOBRE MATERIAIS QUE PODEM SER RECICLADOS Material Matéria- -prima Processos de produção Processos de reciclagem Vantagens da reciclagem Papel Madeira (80% do papel do Brasil é produzido a partir da madeira). Cultivo da madeira (eucalipto e pínus). Tratamento por processos químicos e mecânicos para a obtenção da pasta de celulose. Fabricação de papel. Catação. Moagem (pasta de celulose). Fabricação do papel. Redução de lixo (o papel demora no mínimo três meses para se biodegradar; jornais e revistas ficam intactos por décadas). Economia de recursos naturais, como matéria-prima, energia, água (reciclar uma tonelada de papel poupa 22 árvores, consome 71% menos de energia elétrica e polui o ar 74% menos do que fabricá-lo). Plástico Petróleo ou gás natural, ou carvão mineral. Extração do petróleo. Refinação do petróleo, obtendo a nafta por destilação fracionada. Craqueamento da nafta, que consiste na decomposição em substâncias menores. Transformação de substâncias por meio da polimerização. Moldagem. Catação de plásticos no lixo. Fusão do plástico. Filtragem das impurezas. Modelagem. Redução do volume de lixo (o saco plástico demora quarenta anos para desaparecer, e as garrafas de plástico, cem anos). Economia de energia (1 kg de plástico equivale a 1 L de petróleo em energia). Economia de petróleo (uma tonelada reciclada economiza 130 kg de petróleo). Menor preço dos artefatos produzidos. Melhoria no processo de decomposição da matéria orgânica nos aterros sanitários. Obtenção de outros produtos, como calça jeans, carpetes, mangueiras, cordas, sacos e para-choques. Vidro Areia. Barrilha. Óxido de sódio. Calcário. Feldspato. Extração da areia. Mistura das demais matérias-primas. Fusão. Conformação ou moldura. Recozimento. Acabamento. Coleta seletiva. Limpeza. Prensamento e enfarda- mento. Fusão. Recozimento. Acabamento. Diminui o volume de lixo nos aterros (uma garrafa de vidro leva 5 mil anos para decompor). Aproveitamento de 100% do material. Para cada tonelada de vidro reciclado, gastam-se 70% menos do que na fabricação. Diminui o processo de extração de areia em rios, o qual devasta matas, provoca erosões e assoreamento de rios. Para cada tonelada de vidro reciclado, economiza-se 1,2 tonelada de matéria-prima. Metal Minérios que contêm o metal combinado com outros elementos químicos. Carvão. Extração do minério. Britagem, moagem e classificação. Transformação do minério para o estado metálico, reagindo com carvão em altos-fornos. Fusão do metal. Conformação do metal. Seleção de sucatas no lixo. Fusão. Conformação. Economia de energia gasta na redução de minérios (no caso do alumínio, o consumo de energia é vinte vezes menor e, no caso do ferro, 3,7 – para uma lata de refrigerante reciclada, a economia de energia equivale a uma televisão ligada por três horas). Economia na extração, transporte e instalação de siderúrgicas. O quadro a seguir apresenta informações básicas para a compreensão da importância da reciclagem. INFORMAÇÕES GERAIS SOBRE MATERIAIS QUE PODEM SER RECICLADOS Material Matéria- -prima Processos de produção Processos de reciclagem Papel Madeira (80% do papel do Brasil é produzido a partir da madeira). Cultivo da madeira (eucalipto e pínus). Tratamento por processos químicos e mecânicos para a obtenção da pasta de celulose. Fabricação de papel. Catação. Moagem (pasta de celulose). Fabricação do papel. Petróleo ou Extração do petróleo. Refinação do petróleo, obtendo a nafta por destilação fracionada. Craqueamento da nafta, que consiste Catação de plásticos no lixo. O quadro a seguir apresenta informações básicas para a compreensão da importância da reciclagem. 44 M AT ER IA IS E P RO CE SS OS D E SE PA RA Çà O Um bom e conhecido exemplo de reciclagem é o do alumínio. O impacto ambiental de sua reciclagem equivale a 10% do impacto causado pela produção com base no minério, matéria-prima original. Por isso, seu sucesso. No processo de extração do alumínio do minério, consome-se grande quantidade de energia para se obter um nível de pureza desejado. Medem-se, assim, os benefícios da reciclagem, considerando os diferentes impactos ambientais que vão da produção até a reciclagem. A reciclagem resulta de inúmeras atividades, como coleta, separação e processamento. Os materiais que antes achávamos descartáveis podem tornar-se matéria-prima na manufatura de bens, evitando a utilização de matéria virgem. Mas antes se deve analisar se a recuperação do resíduo é viável técnica e economicamente. Por exemplo, na atualidade existem poucas empresas especializadas na reciclagem de isopor; por isso, esse material acaba virando lixo. O fato de o material ser potencialmente reciclável não quer dizer que a reciclagem vai ocorrer. Nesse sentido, um ponto fundamental é evitar o consumo de materiais que tenham pouca possibilidade de ser reciclado. Abolir o uso de isopor em trabalhos escolares é uma importante medida ambiental, a menos que seja para reutilizar isopor de embalagens. Devemos ainda tomar cuidado em campanhas de materiais recicláveis que induzem ao consumo de materiais “sem o sentimento de culpa”. Lembre-se: mesmo o processo de reciclagem consome energia e quanto maior for o consumo do material, maiorserá a quantidade de matéria-prima a ser consumida. Esse é o problema de campanhas de coleta de garrafas PET e de latas de refrigerante: o resultado sempre contribui para o aumento desnecessário do consumo. Ao participar dessas campanhas ou de oficinas de material de sucata, lembre-se de que o foco deve ser a coleta de materiais que já foram descartados. Comprar materiais para reaproveitar as em- balagens não é uma medida ambientalmente sustentável. Fonte: <www.cempre.org.br>. Dados de 2005. Fo to s: H el y D em ut ti Apenas 11% dos resíduos urbanos são reciclados no Brasil. PERCENTUAL DO MATERIAL QUE É RECICLADO Material Matéria-prima Material Matéria-prima resíduos orgânicos domésticos 1,5% embalagens de vidro 45% plástico 20% resina plástica PET (polietileno tereftálico) 47% óleo lubrificante 22% papelão ondulado 77% (volume total) papel 37% latas de alumínio 92,2% latas de alumínio Fo to s: H el y D em ut ti PERCENTUAL DO MATERIAL QUE É RECICLADO Material Matéria-prima embalagens de vidro 45% resina plástica PET (polietileno tereftálico) 47% papelão ondulado 77% (volume total) C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 45 Destino dos resíduos não reutilizáveis ou recicláveis Todo material que não puder ser reutilizado nem reciclado deverá ter um destino adequado. No presente ca- pítulo, vamos tratar do que fazer com os resíduos sólidos da atividade humana, que são chamados lixo. Como já vimos, antes de tudo devemos pensar em formas de reduzir a produção dos resíduos, depois do reaproveitamen- to ou da reciclagem. O destino dos resíduos que sobram vai depender muito da natureza dos materiais, por isso o lixo recebe classificações que são muito úteis em termos de planejamento de disposição final. Veja a classifica- ção na tabela a seguir. CLASSIFICAÇÃO DO LIXO Critério Classificação Características/observações Exemplos Natureza física Seco Material seco: se separado adequadamen- te, poderá ser isolado com facilidade para reciclagem. Papéis, plásticos, metais, couros tratados, tecidos, vidros, madeiras, cerâmicas, guardanapos e toalhas de papel, pontas de cigarro, isopor, lâmpadas, parafina, porcelana, espumas, cortiças. Úmido Material úmido: o contato direto com o lixo seco leva muitos dos materiais a não serem reaproveitados. Pó de café, chá, cabelos, sobras de alimentos, cascas e bagaços de frutas, verduras, ovos e legumes, alimentos deteriorados, ossos, podas de jardim. Origem em relação a seres vivos Orgânico Materiais originados de organismos vivos. Restos de comida, cascas e bagaços de frutas, verduras, ovos e legumes, alimentos estragados. Inorgânico Materiais de produtos manufaturados. Plásticos, vidros, borrachas, tecidos, metais, alumínio, isopor, lâmpadas, velas, parafina, cerâmicas, porcelana, espumas, cimento. Origem em relação à atividade humana Domiciliar Originado da vida diária das residências, podendo conter alguns resíduos tóxicos. Produtos deteriorados, jornais, revistas, garrafas, embalagens em geral, papel higiênico, fraldas descartáveis, sobras de alimentos, pilhas. Comercial Originado dos diversos estabelecimentos comerciais e de serviços, como supermercados, estabelecimentos bancários, lojas, bares, restaurantes etc. Papéis, plásticos, embalagens diversas e resíduos de asseio dos funcionários e usuários, tais como toalhas de papel, guardanapos, papel higiênico. Setor público e de serviços de saúde Originado dos serviços de limpeza urbana, incluindo todos os resíduos de varrição das vias públicas, limpeza de praias, galerias, córregos, sobras de podas de plantas, limpeza de feiras livres etc. Restos de vegetais diversos, embalagens. Hospitalar Descartado por hospitais, farmácias, clínicas veterinárias: merece cuidado especial no acondicionamento, manipulação e disposição final, devendo ser incinerado e os resíduos levados para aterro sanitário. Algodão, seringas, agulhas, restos de remédios, luvas, curativos, sangue coagulado, meios de cultura e animais utilizados em testes, resina sintética, filmes fotográficos de raios X. Portos, aeroportos, terminais rodoviários e ferroviários Constituem resíduos sépticos, ou seja, que contêm ou potencialmente podem conter germes patogênicos. Basicamente originam-se de material de higiene pessoal e restos de alimentos, que podem hospedar doenças de outras cidades, estados e países. Destino dos resíduos não reutilizáveis ou recicláveis Todo material que não puder ser reutilizado nem reciclado deverá ter um destino adequado. No presente ca- pítulo, vamos tratar do que fazer com os resíduos sólidos da atividade humana, que são chamados vimos, antes de tudo devemos pensar em formas de reduzir a produção dos resíduos, depois do reaproveitamen- to ou da reciclagem. O destino dos resíduos que sobram vai depender muito da natureza dos materiais, por isso o lixo recebe classificações que são muito úteis em termos de planejamento de disposição final. Veja a classifica- ção na tabela a seguir. CLASSIFICAÇÃO DO LIXO Critério Classificação Características/observações Natureza física Seco Material seco: se separado adequadamen- te, poderá ser isolado com facilidade para reciclagem. Úmido Material úmido: o contato direto com o lixo seco leva muitos dos materiais a não serem reaproveitados. Origem Orgânico Materiais originados de organismos vivos. 46 M AT ER IA IS E P RO CE SS OS D E SE PA RA Çà O CLASSIFICAÇÃO DO LIXO Critério Classificação Características/observações Exemplos Origem em relação à atividade humana Industrial Originado das atividades industriais: nessa categoria inclui-se grande quantidade de lixo tóxico que necessita de tratamento especial, dado o potencial de contaminação. Cinzas, lodos, óleos, resíduos alcalinos ou ácidos, plásticos, papéis, madeiras, fibras, borrachas, metais, escórias, vidros, cerâmicas. Radioativo Resíduos provenientes da atividade nuclear, os quais permanecem em atividade por milhares de anos: têm tratamento e disposição final bastante específica. Resíduos de atividades com urânio, césio, tório, radônio, cobalto. Espacial Lixo cósmico. Pedaços de satélites, foguetes, tanques de combustível, parafusos, ferramentas, luvas perdidas por astronautas. Agrícola Resíduos sólidos das atividades agrícolas e pecuárias (as embalagens dos agroquímicos são lixo tóxico e têm de ser tratadas adequadamente). Embalagens de adubos, defensivos agrícolas, ração, restos de colheita. Entulho O entulho é geralmente um material inerte, passível de reaproveitamento. Resíduos da construção civil: demolições e restos de obras, solos de escavações. No lixo domiciliar, por exemplo, encontramos diversos materiais que podem ser reciclados. O lixo industrial precisa passar por processos especiais de tratamento para isolar os agentes poluentes. Já o lixo radioativo, perigosíssimo, tem de ser armazenado em locais muito bem isolados e protegidos. O lixo orgânico se refere a restos de animais e vegetais, principalmente sobras de alimentos. Esses materiais se de- compõem em curto prazo e, por isso, podem ser transformados em algum tipo de adubo. Essa classificação de “orgâ- nico” não coincide com a utilizada na Química. Em Química, Orgânica é a área que estuda as substâncias de carbono; e Inorgânica, a área que estuda as substâncias dos demais elementos químicos. Durante o estudo da Química, em outros capítulos, vamos discutir com mais propriedade essa diferenciação de Química Orgânica e Química Inorgânica. Os materiais do lixo seco apresentam grande potencial para reaproveitamento ou reciclagem, mas podem ser prejudicados quando em contato com o lixo úmido. Em geral, o lixo úmido tem origem em seres vivos (lixo orgânico). Por isso, recipientes de plásticos e latas devem ser secos antes de colocados no lixo. Conclusão – regra básica para separação do lixo domiciliar: nunca misture lixo úmido com lixo seco. Os diferentes tipos de lixo têm propriedades físicase químicas diferentes. O conhecimento das propriedades permite o desenvolvimento de tecnologias adequadas para tratamento. Esse estudo implica a necessidade do conhecimento da composição dos materiais. Fonte: <www.slu.df.gov.br>. Acesso em: 26 jan. 2001. (Adaptado) A le xa nd re T ok ita ka /P ul sa r I m ag en s A classificação do lixo visa separar diferentes tipos de resíduos para que cada um deles tenha tratamento adequado à sua natureza. CLASSIFICAÇÃO DO LIXO Características/observações Exemplos Originado das atividades industriais: nessa categoria inclui-se grande quantidade de lixo tóxico que necessita de tratamento especial, dado o potencial de Cinzas, lodos, óleos, resíduos alcalinos ou ácidos, plásticos, papéis, madeiras, fibras, borrachas, metais, escórias, vidros, cerâmicas. Resíduos provenientes da atividade nuclear, os quais permanecem em atividade por milhares de anos: têm tratamento e disposição final bastante específica. Resíduos de atividades com urânio, césio, tório, radônio, cobalto. Pedaços de satélites, foguetes, tanques de combustível, parafusos, ferramentas, luvas perdidas por astronautas. Resíduos sólidos das atividades agrícolas e pecuárias (as embalagens dos agroquímicos são lixo tóxico e têm de ser Embalagens de adubos, defensivos agrícolas, ração, restos de colheita. O entulho é geralmente um material Resíduos da construção civil: demolições e restos C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 47 Atitude sustentável Destino de resíduos sólidos domésticos b Separe o lixo seco, como papéis, papelões, vidros, metais e plásticos, e entregue-os a um catador ou aos postos de coleta seletiva. b Nunca coloque lixo úmido junto a lixo seco destinado à coleta seletiva. b Preste atenção na separação do lixo seco nos coletores de coleta seletiva; muitos plásticos de embalagens, às vezes, são con- fundidos com papel, por exemplo, os chamados “papel de bala” que são de plástico, assim como há garrafas plásticas que se confundem com vidro. b Materiais de madeira, de tecido e de isopor, em geral, devem ser reaproveitados e só são destinados à coleta seletiva quan- do envolvidos no processo de empresas especializadas no reaproveitamento ou reciclagem desses materiais. b Plásticos aluminizados, espelhos e vidros planos, lâmpadas incandescentes, esponjas de aço, espumas, cerâmicas e canos são materiais de difícil reciclagem pelo elevado custo operacional, ou seja, pela inexistência de empresas recicladoras. b Papel higiênico, guardanapos, lenços de papel e fraldas descartáveis sujos não são recicláveis. Devem ir para o lixo orgânico. b Pilhas de uso comum que receberam o selo de descarte e as do tipo botão usadas em relógios, calculadoras e brinquedos ainda podem ser descartadas em lixos domésticos, segundo resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente (Conama). b Baterias de celulares, automóveis e industriais devem ser devolvidas à rede de assistência técnica autorizada e indicada pelas indústrias. b Disquetes e CDs devem ser separados como lixo seco para reciclar como plástico normal. b Cartuchos de impressoras – tente sempre a recarga, caso não seja mais possível, separar como lixo seco para reciclar como plástico. b Roupas, brinquedos, materiais escolares e utensílios domésticos ainda em condições de reaproveitamento devem ser desti- nados a instituições sociais que os encaminhem adequadamente para comunidades assistidas. Fonte: www.cempre.org.br 1. Consumimos e geramos lixo… 2. separamos… 3. coletamos… 4. reciclamos… 5. os produtos reciclados voltam ao mercado… 6. o que não é reciclado vai para o aterro sanitário. A rota do lixo O sv al do S eq ue tin Atitude sustentávelAtitude sustentável Destino de resíduos sólidos domésticos b Separe o lixo seco, como papéis, papelões, vidros, metais e plásticos, e entregue-os a um catador ou aos postos de coleta seletiva. b Nunca coloque lixo úmido junto a lixo seco destinado à coleta seletiva. b Preste atenção na separação do lixo seco nos coletores de coleta seletiva; muitos plásticos de embalagens, às vezes, são con- fundidos com papel, por exemplo, os chamados “papel de bala” que são de plástico, assim como há garrafas plásticas que se confundem com vidro. b Materiais de madeira, de tecido e de isopor, em geral, devem ser reaproveitados e só são destinados à coleta seletiva quan- do envolvidos no processo de empresas especializadas no reaproveitamento ou reciclagem desses materiais. Atitude sustentávelAtitude sustentável A rota do lixo 48 M AT ER IA IS E P RO CE SS OS D E SE PA RA Çà O Debata e entenda 1. Tudo o que se joga fora pode ser considerado lixo? Justifique a resposta. 2. Identifique alguns dos problemas ambientais e de saúde causados pelo acondicionamento inadequado do lixo. 3. Procure o serviço de limpeza urbana de sua cidade e tente descobrir quanto lixo, em média, cada habitante pro- duz por dia. Compare os dados obtidos com os dados apresentados na tabela abaixo e indique os fatores que podem contribuir para a diferença entre a produção diária per capita de diferentes municípios. Quantidade diária de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) em algumas capitais do Brasil 4. Analise atentamente, na tabela abaixo, os dados sobre a evolução histórica da caracterização dos resíduos no município de São Paulo. Variação na composição dos resíduos sólidos em São Paulo (%) Responda: a) Quais foram as mudanças que você observou em relação aos materiais jogados no lixo durante o período de 1927 a 2003 citado na tabela? Como você justificaria as mudanças? b) Que mudanças ocorreram no século passado em relação às embalagens dos produtos de consumo? 5. Relacione as embalagens que não devem ser reaproveitadas e justifique o motivo da restrição. (Cuidado! A reutilização indiscriminada de garrafas, potes e outros vasilhames constitui risco potencial à saúde.) 6. Cite as principais contribuições ambientais da reciclagem. 7. Seguindo a recomendação dos 3Rs, como você avalia o comportamento de pessoas que compram refrigerantes em lata para recolhê-las para reciclagem a fim de receber prêmios de campanhas promovidas pelas fábricas produtoras? 8. O lixo de portos, aeroportos, terminais rodoviários e ferroviários podem ser reciclados? Como esse processo deveria ser feito? FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO. Fonte: ABREPEL, 2011 e IBGE, 2011. Fonte: Dados de resíduos LIMPURB, 2006. Dimensões de Gênero no Manejo de Resíduos Domésticos em Áreas Urbanas e Peri Urbanas. Capitais Área (km2) Quantidade diária RSU (t/dia) População Quantidade per capita (g/dia) Palmas (TO) 2 465 240,0 228 543 1 050 Rio Branco (AC) 9 877 379,5 314 390 950 Aracaju (SE) 181 592,0 579 563 1 021 João Pessoa (PB) 210 786,5 730 393 1 077 Maceió (AL) 511 1023,7 942 478 1 086 Salvador (BA) 325 3679,5 2 692 869 1 366 Brasília (DF) 5 802 4031,0 2 522 692 1 599 Cuiabá (MT) 3 971 570,0 545 857 1 044 Belo Horizonte (MG) 331 2990,8 2 385 639 1 254 Rio de Janeiro (RJ) 1 261 8263,0 6 355 949 1 300 São Paulo (SP) 1 525 14261,3 11 196 263 1 274 Vitória (ES) 89 342,0 330 526 1 035 Curitiba (PR) 430 2175,4 1 764 540 1 233 Porto Alegre (RS) 496 1635,5 1 413 094 1 157 Tipos de material 1927 1957 1969 1976 1991 1996 1998 2000 2003 Matéria orgânica 82,5 76 52,2 62,7 60,6 55,7 49,5 48,2 57,88 Papel, papelão, jornal 13,4 16,7 29,2 21,4 13,9 16,6 18,8 16,4 10,45 PET, isopor, plástico mole e duro — — 1,9 5 11,5 14,3 22,9 16,8 17,04 Trapos e panos 1,5 2,7 3,8 2,9 4,4 5,7 3 3,9 Vidro 0,9 1,4 2,6 1,7 1,7 2,3 1,5 1,3 1,61 Metais e latas 1,7 2,2 7,8 4 3,5 2,8 2,9 3,3 2,15 Tudo o que se joga fora pode ser considerado lixo? Justifique a resposta. Identifique alguns dos problemas ambientais e de saúde causados pelo acondicionamento inadequado do lixo. Procure o serviço de limpeza urbana de sua cidade e tente descobrir quanto lixo, em média, cada habitante pro- duz por dia. Compare os dados obtidos com os dados apresentados na tabelaabaixo e indique os fatores que podem contribuir para a diferença entre a produção diária per capita de diferentes municípios.per capita de diferentes municípios.per capita Quantidade diária de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) em algumas capitais do Brasil FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO. Quantidade diária RSU (t/dia) População Quantidade per capita (g/dia)per capita (g/dia)per capita 240,0 228 543 1 050 379,5 314 390 950 592,0 579 563 1 021 786,5 730 393 1 077 1023,7 942 478 1 086 3679,5 2 692 869 1 366 4031,0 2 522 692 1 599 570,0 545 857 1 044 2990,8 2 385 639 1 254 8263,0 6 355 949 1 300 C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 49 A composição química do café inclui, além da cafeína, outras substâncias: as lactonas, que agem sobre o sistema nervoso central e são tão estimulantes quanto a cafeína; a celulose, que estimula os intestinos; os minerais, importantes para o metabolismo; os açúcares e o tanino, que acentuam o sabor; e os lipídios, que caracterizam o aroma. Os materiais e as substâncias são objetos de estudo da Química. Para um estudo mais eficiente, é fundamental que tenhamos bem claro esses e outros conceitos. Para a Química, material é qualquer porção de matéria. De modo geral, podemos dizer que os materiais são misturas de substâncias. Por exemplo, o solo é formado pela combinação de minerais, óxido de ferro (FeO), silicatos (SiO2), água (H2O) etc.; o ar é formado pela mistura de gases nitrogênio (N2), oxigênio (O2), hidrogênio (H2) etc.; e o leite é uma mistura de substâncias: água (H2O), ácido láctico (C3O3H6), cloreto de sódio (NaCl) etc. Na natureza, poucas são as substâncias encontradas dissociadas de outras. O ouro (Au), dissociado do diamante e do grafite, que são formas do carbono (C), são exemplos raros dessas situações. Do ponto de vista operacional da Química, podemos definir material como porção da matéria que contém mais de uma substância. Em geral, a matéria se apresenta como material, e não como substância. Normalmente, as substâncias podem ser extraídas de minérios. O ferro é obtido a partir da hematita e o cobre, da cuprita. Esse processo consiste em purificar o material, ou seja, reduzi-lo a uma substância. Para os químicos, puro significa que contém uma só substân- cia. A pureza é um conceito relativo. A água da bela cachoeira pode ser pura o suficiente para tomar banho e lavar roupa, mas talvez não seja potável para consumo humano, como a água de uma mina. Por sua vez, a água mineral, que é ótima para consumo humano, não serve para ser colocada em uma bateria de chumbo, usada em automóveis, por conter subs- tâncias que diminuem a sua vida útil. Para tal finalidade, é utilizada água destilada. Essa água destilada poderá, no entanto, não ser suficientemente pura para determinadas aplicações químicas. Pode ser necessário o uso de água bidestilada. Esta, por sua vez, ainda conterá, em menores quantidades, outras espécies químicas que não a própria água. Como se pode notar, o conceito de substância é um conceito ideal. É possível obter graus de pureza maiores do que 99,99%, mas nunca teremos 100% de pureza. Na linguagem cotidiana, empregamos o termo “puro” para indicar que o material não foi adulterado, ou seja, não foi falsificado, é de boa qualidade, ou não está contaminado. Geralmente, essa denominação é usada também para indicar que o material é de origem natural e não passou por adição de outras substâncias ou materiais. Dessa maneira, o grau de pureza para classificação de um material como puro é relati- vo. Assim, por exemplo, o álcool 95° (95 mL de álcool e 5 mL de água) é considerado puro para determinados fins farmacêuticos. Para o químico, é uma mistura de água e álcool. Empregamos o termo substância quando o material tem um grau de pureza adequa- do aos parâmetros experimentais a que se destina. É muito difícil encontrarmos substâncias isoladas na natureza. A purificação dos ma- teriais é frequentemente realizada em laboratórios. Assim, como vimos, os materiais en- contrados na natureza ou nos produtos que consumimos são, em geral, misturas de subs- tâncias. No presente capítulo, veremos mais adiante como podemos isolar as substâncias existentes nos materiais. 1 MATERIAIS E SUBSTÂNCIAS R eduzir o consumo de materiais tem sido o foco desta unidade. Do ponto de vista da Química, o que vem a ser um material? Os reagentes usados pe- los químicos em laborató- rio apresentam um grau de pureza muito eleva- do; no entanto, nem esses são 100% puros. TR AN SF O RM AÇ Õ ES E P RO PR IE DA DE S DA S SU BS TÊ N CI AS M AT ER IA IS E P RO CE SS OS D E SE PA RA Çà O Qual é a diferença entre material e substância? Pense He ly D em ut ti He ly D em ut ti A composição química do café inclui, além da cafeína, outras substâncias: as lactonas, que agem sobre o sistema nervoso central e Os materiais e as substâncias são objetos de estudo da Química. Para um estudo mais eficiente, é fundamental que tenhamos bem claro esses e outros conceitos. Para a Química, material é qualquer porção de matéria. De modo geral, podemos dizer que os materiais são misturas de substâncias. Por exemplo, o solo é formado pela combinação de minerais, óxido de ferro (FeO), silicatos (SiO nitrogênio (N2), oxigênio (O2), hidrogênio (H água (H2O), ácido láctico (C3O3H6 as substâncias encontradas dissociadas de outras. O ouro (Au), dissociado do diamante e do grafite, que são formas do carbono (C), são exemplos raros dessas situações. Do ponto de vista operacional da Química, podemos definir 1 MATERIAIS E SUBSTÂNCIAS R eduzir o consumo de materiais tem sido o foco desta unidade. Do ponto de vista da Química, o que vem a ser um material? Qual é a diferençaQual é a diferença entre material e substância? PensePensePensePensePensePensePensePensePensePensePense He ly D em ut ti 50 M AT ER IA IS E P RO CE SS OS D E SE PA RA Çà O He ly D em ut ti He ly D em ut ti He ly D em ut ti He ly D em ut ti Muitos desses materiais são identificados nos rótulos como “puros”. Mas, apesar de puros quanto à origem, são misturas de várias substâncias. Classificação dos materiais Fo to s: H el y D em ut ti Material homogêneo: é um tipo de material cujo aspecto é uniforme de ponto a ponto. Material heterogêneo: é um tipo de material cujo aspecto é multiforme de ponto a ponto. mel puro água e óleo sal e açúcar água e álcool água e areia açúcar puro café descafeinado banha pura Os químicos classificam os materiais quanto ao aspecto em duas grandes categorias: ma- teriais homogêneos e materiais heterogêneos. Os materiais homogêneos apresentam as- pecto uniforme em toda a extensão, ou seja, de ponto a ponto. Os materiais heterogêneos apresentam mais de um aspecto na extensão, ou seja, são multiformes de ponto a ponto. Analise os materiais apresentados nas fotos abaixo e procure classificá-los em dois grupos, usando critérios de aparência.Analise os materiais apresentados nas fotos abaixo e procure classificá-los em dois grupos, usando critérios de aparência. Pense Quando temos um material heterogêneo, cada região do material que apresenta os mesmos aspectos é denominada fase. Os materiais homogêneos têm apenas uma fase, por isso, são também chamados monofásicos. Muitos materiais homogêneos podem se tornar heterogêneos, dependendo da variação da quantidade de um dos seus componentes. Por exemplo, se adicionarmos uma quantidade de sal superior à sua solubilidade em água em determinada temperatura, ou seja, superior à quantidade que a água pode dissolver àquela temperatura, este vai se depositar no fundo do recipiente, e teremos aí um material heterogêneo. Vemos, assim, que misturas de muitas substâncias podem ser homogêneas ou heterogêneas, dependendo das quantidades presentes no material. He ly D em ut ti He ly D em ut ti He ly D em ut ti Muitos desses materiais são identificados nos rótulos como “puros”. Mas, apesarde puros quanto à origem, são misturas de várias substâncias. Fo to s: H el y D em ut ti café descafeinado banha pura Analise os materiais apresentados nas fotos abaixo e procure classificá-los em dois grupos, usando critérios de aparência. C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 51 Existem, porém, substâncias que, se misturadas a outras em quaisquer proporções, formam sempre um sistema homogêneo. Então, podemos concluir que temos, propriamente dito, uma mistura, pois a dispersão das substâncias umas nas outras independe de quantidades. Dessa forma, os químicos denominam misturas apenas os materiais homogêneos que assim o são independentemente das proporções das substâncias presentes. Portanto, são denominados misturas os materiais como o ar e a água com álcool, nos quais, independentemente das proporções, sempre se obtém uma única fase. Os materiais que somente são homogêneos até determinada proporção de substâncias são denominados soluções. Assim, quando há limite para proporção entre as substâncias, a partir do qual há separação de fases, temos as soluções, como no caso do sal dissolvido em água. He ly D em ut ti He ly D em ut ti Óleo e água. Tipo de ma- terial heterogêneo com duas fases. Os coloides como a gelatina apresentam aspecto uniforme a olho nu, mas com instru- mentos ópticos de maior reso- lução se apresentam com mais de uma fase. Muitos materiais são ho- mogêneos em uma faixa de proporção entre as subs- tâncias que os constituem. Esses materiais são deno- minados soluções. Nas soluções, um material em menor quantidade, o solu- to, está dissolvido em ou- tro em maior quantidade, o solvente. Para os químicos, o preparado de leite em pó não é uma mistura, pois ele só é homogêneo em de- terminada quantidade de leite adicionado em água. Se a proporção não for ade- quada, o que teremos é um material heterogêneo. Mistura: material que se apresenta na forma homogênea independentemente da proporção em que estão as substâncias nele contidas. Agregado é um tipo de material heterogêneo cuja multiformidade é constatada por meio de instrumentos de baixa resolução. Coloide é um tipo de material heterogêneo cuja multiformidade é constatada apenas por meio de instrumentos de alta resolução. Solução: material que se apresenta na forma homogênea somente dentro do limite de proporção entre as substâncias nele contidas. A uniformidade de aspecto de um material depende do instrumento de observação utili- zado. O que parece homogêneo a olho nu pode não o ser quando observado com uma lupa ou com um microscópio. Nesse sentido, os químicos classificam os materiais heterogêneos em coloide e agregado. O coloide é um tipo de material cujo aspecto multiforme somen- te é constatado com instrumentos ópticos de alta resolução, ou seja, por instrumentos que conseguem distinguir dois pontos diferentes, ainda que estejam bem próximos. O agregado é um material cujo aspecto multiforme é percebido a olho nu ou com instrumentos ópticos de baixa resolução. Já os materiais cujo aspecto é uniforme, mesmo quando utilizados ins- trumentos ópticos de alta resolução, são classificados como homogêneos. Percebe-se, assim, que a identificação de agregado é muito fácil. Já a diferenciação entre coloi de e material homogêneo depende da utilização de instrumentos ópticos. Como são poucos os materiais coloidais, trataremos os materiais em geral com aspecto uniforme como homogêneos. He ly D em ut ti Os agregados são materiais heterogêneos facilmente identificados a olho nu. No copo ao lado temos um material heterogêneo, consti- tuído por várias fases cuja multiformidade po- de ser percebida a olho nu: material argiloso (terra) depositado ao fundo, fragmentos de rocha (pedras), material argiloso em suspen- são na água (terra) e fragmentos de vegetais flutuando na superfície. He ly D em ut ti Existem, porém, substâncias que, se misturadas a outras em quaisquer proporções, formam sempre um sistema homogêneo. Então, podemos concluir que temos, propriamente dito, uma mistura, pois a dispersão das substâncias umas nas outras independe de quantidades. Dessa forma, os químicos denominam misturas apenas os materiais homogêneos que assim o são independentemente das proporções das substâncias presentes. Portanto, são denominados álcool, nos quais, independentemente das proporções, sempre se obtém uma única fase. Os materiais que somente são homogêneos até determinada proporção de substâncias são denominados soluções. Assim, quando há limite para proporção entre as substâncias, a partir do qual há separação de fases, temos as He ly D em ut ti He ly D em ut ti He ly D em ut ti Óleo e água. Tipo de ma- terial heterogêneo com duas fases. Muitos materiais são ho- mogêneos em uma faixa He ly D em ut ti 52 M AT ER IA IS E P RO CE SS OS D E SE PA RA Çà O Uma substância geral- mente se apresenta em um sistema monofásico. Em alguns casos, porém, pode se apresentar com mais de uma fase, como esse copo que contém água destilada nos esta- dos líquido e sólido. Esse sistema de classificação dos materiais é operacional, ou seja, depende do obser- vador e do instrumento utilizado para observação. Não há uma regra geral que permita definir se dois materiais, quando misturados, vão formar um agregado ou um sistema co- loidal. Esse tipo de imprevisibilidade é que dá à Química seu caráter experimental. As substâncias geralmente se apresentam em sistemas monofásicos, mas também po- dem se apresentar em sistemas heterogêneos. Isso acontece quando, por exemplo, temos um copo com água destilada nos estados líquido e sólido. Veja, então: não temos como diferenciar substância de materiais pelas aparências, pois os sistemas homogêneos podem ser uma substância ou um material. E ainda é possível ter sistemas heterogêneos em que se encontra apenas uma substância. Os materiais, portanto, podem ser classificados conforme o sistema a seguir. He ly D em ut ti solução agregadomistura coloide homogêneo heterogêneo material Exercícios 1. Explique por que não podemos identificar pela aparên- cia a pureza dos materiais que são lançados no lixo. 2. Qual é a importância de diferenciar material de substância? 3. A água de torneira é uma solução ou uma substância? Justifique. 4. Em que sentido geralmente se emprega o termo pureza? 5. Como o químico identifica o grau de pureza de um material? 6. (UnB-DF) Julgue os itens abaixo, marcando C para os corretos e E para os errados. 1) A água é um material heterogêneo que resulta da reunião de hidrogênio e oxigênio. 2) Materiais quimicamente puros são de origem natural. 3) Produtos químicos, como detergentes e loções para a pele, contêm mais de uma substância. 4) Uma substância sempre constituirá um sistema monofásico. 7. (FEI-SP) Num tubo graduado A, adicionaram-se água, óleo de cozinha e álcool etílico, nessa ordem. Em um tubo B, adicionaram-se álcool etílico, água e óleo de cozinha, nessa ordem. O número de fases nos tubos A e B são, respectivamente: (Dados: densidade da água > densidade do óleo > densidade do álcool) a) 3 e 3. c) 2 e 3. e) 1 e 1. b) 2 e 2. d) 3 e 2. 8. (Fuvest-SP-Adaptado) Em alguns países, o lixo orgâ- nico e o lixo inorgânico são colocados em recipientes diferentes. Devem ser colocados no recipiente rotula- do “lixo inorgânico”, seguindo a classificação de lixo quanto à origem de seres vivos: a) cacos de vidro e latas de refrigerante. b) trapos de limpeza e cacos de louça. c) cascas de ovos e de frutas. d) embalagens de plástico e de alumínio. e) papel e flores murchas. 9. (PUC-SP) Considere as substâncias que se seguem e os correspondentes estados de agregação nas condições ambientais: I – cloreto de potássio (sólido). II – bromo (líquido). III – água (líquido). IV – monóxido de carbono (gasoso). V – nitrogênio (gasoso). Entre essas substâncias, aquelas que, misturadas em quaisquer proporções, sempre formam sistemasmo- nofásicos são: a) IV e V. c) II e III. e) III e IV. b) I e III. d) III e V. FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO. Uma substância geral- mente se apresenta em um sistema monofásico. Em alguns casos, porém, pode se apresentar com mais de uma fase, como esse copo que contém água destilada nos esta- dos líquido e sólido. Esse sistema de classificação dos materiais é operacional, ou seja, depende do obser- vador e do instrumento utilizado para observação. Não há uma regra geral que permita definir se dois materiais, quando misturados, vão formar um agregado ou um sistema co- loidal. Esse tipo de imprevisibilidade é que dá à Química seu caráter experimental. As substâncias geralmente se apresentam em sistemas monofásicos, mas também po- dem se apresentar em sistemas heterogêneos. Isso acontece quando, por exemplo, temos um copo com água destilada nos estados líquido e sólido. Veja, então: não temos como diferenciar substância de materiais pelas aparências, pois os sistemas homogêneos podem ser uma substância ou um material. E ainda é possível ter sistemas heterogêneos em que Os materiais, portanto, podem ser classificados conforme o sistema a seguir. He ly D em ut ti agregado coloide heterogêneo C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 53 2 PROCESSOS DE SEPARAÇÃO DE MATERIAIS C omo vimos anteriormente, é raro encontrarmos na natureza materiais puros. A água encontrada em rios, lagos e mares, por exemplo, é uma solução cujos solutos são sais minerais e gases dissolvidos. Contudo, de modo geral, os químicos precisam controlar muito bem as reações e os processos desenvolvidos em seu trabalho, o que exige, normalmente, o uso de substâncias. Para obtê-las, são utilizados dois processos básicos: a síntese química (processo químico) ou a extração de materiais (processo físico). Muito comumente, esses dois processos são empregados de forma combinada. A síntese química é o processo a partir do qual reagentes e condições físicas são controlados de forma a se obterem novas substâncias ou materiais desejados. Ela ocor- re, por exemplo, nos processos de fermentação, na produção de sabão e na indústria petroquímica. Nos processos físicos não há formação de novas substâncias, mas obtêm-se substân- cias por meio de sua extração de materiais nos quais elas estão presentes associadas a outras substâncias. Como exemplos de processos físicos, podemos citar a extração de es- sências de vegetais para produzir perfume, a destilação da garapa fermentada para pro- dução de álcool e a extração de diferentes componentes do petróleo. Geralmente, após a extração, os materiais são purificados até se obter o produto nas condições desejadas. Os processos utilizados para a extração de substâncias, chamados separação de mistura ou purificação de materiais, correspondem a uma das atividades básicas do químico. Muitos desses processos são empregados diariamente por você. Enumere exemplos de processos de separação de materiais utilizados no dia a dia. Pense 10. (UFRGS-RS) Analise os sistemas materiais abaixo, es- tando ambos na temperatura ambiente. Sistema I: mistura de 10 g de sal de cozinha, 30 g de areia fina, 20 mL de óleo e 100 mL de água. Sistema II: mistura de 2,0 L de CO2, 3,0 L de N2 e 1,5 L de O2. Sobre esses sistemas é correto afirmar que: a) ambos são heterogêneos, pois apresentam mais de uma fase. b) em I, o sistema é bifásico, após forte agitação, e, em II, é monofásico. c) em I, o sistema é trifásico, após forte agitação, e, em II, é monofásico. d) ambos apresentam uma única fase, formando sis- temas homogêneos. e) em I, o sistema é trifásico, independentemente da or- dem de adição dos componentes, e, em II, é bifásico. 11. (Mack-SP) Granito, refresco de xarope de groselha, água mineral fluoretada e sangue visto ao microscópio são, respectivamente, exemplos de materiais: a) homogêneo, homogêneo, heterogêneo e heterogêneo. b) heterogêneo, heterogêneo, homogêneo, homogêneo. c) homogêneo, heterogêneo, heterogêneo e homogêneo. d) heterogêneo, homogêneo, homogêneo e heterogêneo. e) heterogêneo, homogêneo, homogêneo e homogêneo. 12. (FGV-SP) Uma mistura de açúcar, areia e sal de cozinha é tratada com água em excesso. Quantas fases existirão no sistema final resultante? a) 5. b) 4. c) 3. d) 2. e) 1. 13. (Uema) Constitui um sistema heterogêneo o material formado de: a) água e acetona. b) gases N2 e CO2. c) querosene e óleo diesel. d) cubos de gelo e solução aquosa de açúcar (glicose). e) água e xarope de groselha. 10. 10. (UFRGS-RS) Analise os sistemas materiais abaixo, es- tando ambos na temperatura ambiente. Sistema I: mistura de 10 g de sal de cozinha, 30 g de areia fina, 20 mL de óleo e 100 mL de água. Sistema II: mistura de 2,0 L de CO2, 3,0 L de N2 e 1,5 L de O2. Sobre esses sistemas é correto afirmar que: a) ambos são heterogêneos, pois apresentam mais de uma fase. b) em I, o sistema é bifásico, após forte agitação, e, em II, é monofásico. c) em I, o sistema é trifásico, após forte agitação, e, em II, é monofásico. d) ambos apresentam uma única fase, formando sis- temas homogêneos. e) em I, o sistema é trifásico, independentemente da or- dem de adição dos componentes, e, em II, é bifásico. 11. 11. (Mack-SP) Granito, refresco de xarope de groselha, água mineral fluoretada e sangue visto ao microscópio são, respectivamente, exemplos de materiais: 12. 12. 13. 13. 54 M AT ER IA IS E P RO CE SS OS D E SE PA RA Çà O A técnica de filtração é também muito empregada em laboratórios. Tu ca V ie ira /F ol ha Im ag em He lia S ch ep pa /JC Im ag em Nas indústrias e nos labo- ratórios de Química, são empregados diversos pro- cessos de separação e de extração para purifica- ção dos materiais. A seguir, vamos conhecer os principais processos usados pelos químicos em laborató- rios, muitos deles empregados por você em casa. Entre os processos utilizados diariamente para separar materiais, podemos citar: coar o café, catar o feijão, centrifugar a roupa na máquina de lavar, aspirar a poeira do chão, penei- rar areia, fazer coleta seletiva de lixo etc. Todos esses métodos envolvem técnicas simples e podem ser explicados por meio das propriedades dos materiais. Por exemplo, a coleta seletiva exige a separação correta de materiais, que muitas vezes confundem as pessoas. Por exem- plo, o “papel de bala” atualmente é feito de plástico e deve ser separado como plástico. Mais do que a aparência, temos de observar atentamente as demais propriedades dos materiais. Filtração A filtração em talhas ou filtros de barro é feita por velas constituídas de material poroso que re- tém impurezas presentes na água. Toda vez que você pega um copo de água do filtro de sua cozinha, você está diante de uma operação largamente utilizada nos laboratórios de Química para separar um líquido de um sólido insolúvel. No processo de filtração, o sólido fica retido no filtro, enquanto o líquido passa. Existem vários tipos de filtros com espessuras diferentes, que são usados de acordo com as propriedades dos materiais que se quer separar. A filtração também pode ser utilizada para separar determinado sólido de um gás. É o que faz o aspirador de pó e o filtro de ar dos automóveis. Os filtros são muito utilizados tanto em laboratórios como em indústrias. Qual é o método convencional para separar partículas e pequenos organismos da água que bebemos em nossa casa? Pense A filtração em talhas ou Qual é o método convencional para separar partículas e pequenos He ly D em ut ti Hely Demutti He lia S ch ep pa /JC Im ag em Nas indústrias e nos labo- ratórios de Química, são empregados diversos pro- cessos de separação e de extração para purifica- ção dos materiais. A seguir, vamos conhecer os principais processos usados pelos químicos em laborató- Entre os processos utilizados diariamente para separar materiais, podemos citar: coaro café, catar o feijão, centrifugar a roupa na máquina de lavar, aspirar a poeira do chão, penei- rar areia, fazer coleta seletiva de lixo etc. Todos esses métodos envolvem técnicas simples e podem ser explicados por meio das propriedades dos materiais. Por exemplo, a coleta seletiva exige a separação correta de materiais, que muitas vezes confundem as pessoas. Por exem- plo, o “papel de bala” atualmente é feito de plástico e deve ser separado como plástico. Mais do que a aparência, temos de observar atentamente as demais propriedades dos materiais. C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 55 Química na escola Separando materiais sólidos de líquidos Esse experimento é bem simples e faz parte do dia a dia. Na falta dos materiais listados, você poderá usar a criativi- dade para substituir alguns deles (por exemplo, preparando um funil utilizando garrafa PET de refrigerante). Materiais • anel metálico • papel-filtro • 2 béqueres • funil de vidro • água • bastão de vidro • areia Procedimento Parte A – Aprendendo a dobrar o papel-filtro 1. Dobre o papel-filtro ao meio formando um semicírculo. 2. Faça uma segunda dobra não exatamente ao meio, mas de tal modo que as duas extremidades fiquem afastadas mais ou menos meio centímetro. 3. Coloque o papel-filtro no funil e molhe-o com água. Coloque o conjunto sobre o anel metálico preso à haste metálica. Parte B – Aprendendo a filtrar 1. Coloque no béquer cerca de uma colher de areia e de 100 mL de água (aproximadamente meio copo). 2. Filtre a suspensão preparada, vertendo-a lentamente no funil e coletando o líquido no outro béquer. 3. Cuidadosamente, com o auxílio do bastão de vidro, retire a areia do papel-filtro, colocando-a em outro béquer. Destino dos resíduos 1. O resíduo sólido dessa atividade deve ser devolvido à origem ou descartado no lixo seco. O material filtrado pode ser descartado no sistema de esgoto. 2. Como a água não será utilizada para consumo, o papel-filtro pode ser lavado, secado e reaproveitado em outras práticas. Análise de dados 1. As propriedades físicas específicas são características das substâncias, sendo as mais utilizadas a densidade, a solubilidade, a temperatura de fusão e ebuli- ção. Com base no que você observou, de qual propriedade específica depende o processo de filtração? 2. Qual é a propriedade, ou seja, a característica que um material deve ter para ser usa- do como filtro? A filtração é uma prática muito comum em laboratórios de Química. Dependendo do que se quer filtrar, usam-se filtros com porosidades diferentes. He ly D em ut ti Consulte as normas de segurança no laboratório, na última página deste livro.QQuímica na escolauímica na escola Separando materiais sólidos de líquidos Esse experimento é bem simples e faz parte do dia a dia. Na falta dos materiais listados, você poderá usar a criativi- dade para substituir alguns deles (por exemplo, preparando um funil utilizando garrafa PET de refrigerante). Materiais • anel metálico • papel-filtro • 2 béqueres • funil de vidro • água • bastão de vidro • areia Procedimento Parte A – Aprendendo a dobrar o papel-filtro 1. Dobre o papel-filtro ao meio formando um semicírculo. 56 M AT ER IA IS E P RO CE SS OS D E SE PA RA Çà O A centrífuga é muito utilizada em análises clínicas de sangue. Nela são colocados tubos de ensaio com sangue que, ao serem rotacionados em alta velocidade, causa decantação de material sólido no fundo dos tubos, os quais são separados para análise. Nos tanques de decantação dos sistemas de tratamento de água são depositados os materiais sólidos. No caso dos plásticos, eles serão separados por grades metálicas. Alguns materiais dificultam o funcionamento do sistema, por isso, não jogue, no vaso sanitário, sólidos, como areia, plásticos, fraldas descartáveis etc., pois esses materiais poderão entupir o esgoto ou vão onerar seu tratamento no processo de decantação. Além da filtração, pode-se separar a areia da água por decantação. É um processo fí- sico natural que permite separar um material sólido ou líquido de outros materiais que têm densidades diferentes e não são miscíveis (não se misturam). A decantação diferencia-se da filtração por não utilizar nenhum tipo de filtro e por ser feita a partir da separação na- tural das fases. A filtração não poderia ser utilizada para separar dois líquidos como água e óleo porque os dois passariam pelo filtro. No laboratório, para separar dois líquidos imiscíveis, como água e óleo, utiliza-se um funil de decantação como o mostrado na foto. Se possível, faça essa separação no labo- ratório da escola ou na sala de aula, em mesa apropriada. Se necessário, o funil de sepa- ração pode ser substituído, de forma rudimentar, por uma garrafa descartável de refrige- rante, cortando-se o fundo e utilizando a tampa para abrir e fechar, a fim de que apenas o líquido de baixo escoe. Nas indústrias, são utilizados tanques de decan- tação, onde os materiais mais densos são deposi- tados. Esses tanques são encontrados também no sistema de tratamento de água e neles ficam de- positados areia e outros materiais sólidos. Decantação O funil de decantação possibilita a separação de líquidos imiscíveis com densidades diferentes pelo controle da torneira. He ly D em ut ti He ly D em ut ti Como você pode separar uma mistura de areia e água? O que você faria para separar o óleo e a água contidos em um recipiente? Pense He ly D em ut ti O vinho é uma solução ou uma substância? Por quê? É possível extrair o álcool do vinho por decantação? Que propriedade específica pode ser usada para separar o álcool do vinho? Justifique. Pense Centrifugação A centrifugação nada mais é do que a decantação forçada, quando esta é muito lenta ou não ocorre naturalmente. O material é submetido a um movimento circular, medido em rotações por minuto (RPM), que, pela força centrífuga, leva o material mais denso a se depositar no fundo do tubo. Além da filtração, pode-se separar a areia da água por decantação. É um processo fí- sico natural que permite separar um material sólido ou líquido de outros materiais que têm densidades diferentes e não são miscíveis (não se misturam). A decantação diferencia-se da filtração por não utilizar nenhum tipo de filtro e por ser feita a partir da separação na- tural das fases. A filtração não poderia ser utilizada para separar dois líquidos como água No laboratório, para separar dois líquidos imiscíveis, como água e óleo, utiliza-se um funil de decantação como o mostrado na foto. Se possível, faça essa separação no labo- ratório da escola ou na sala de aula, em mesa apropriada. Se necessário, o funil de sepa- ração pode ser substituído, de forma rudimentar, por uma garrafa descartável de refrige- rante, cortando-se o fundo e utilizando a tampa para abrir e fechar, a fim de que apenas O funil de decantação possibilita a separação de líquidos imiscíveis com densidades diferentes pelo controle da torneira. He ly D em ut ti He ly D em ut ti Como você pode separar uma mistura de areia e água? O que você faria para separar o óleo C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 57 1 2 3 O sv al do S eq ue tin 4 5No alambique ocorre a destilação do caldo de cana fermentado, chamado mos- to, produzindo a cachaça ou aguardente. Química na escola Separando álcool do vinho Experiência demonstrativa Esse experimento deve ser feito com o auxílio do professor no laboratório da escola ou em uma sala apropriada. Caso a escola não disponha dos equipamentos necessários, procure visitar algum laboratório que tenha um sistema de destilação. Você também pode montar um sistema de destilação artesanal. He ly D em ut ti Destilação O processo usado para separar o álcool do vinho é a destilação. Ela se baseia na di- ferença de temperatura de ebulição dos componentes dos materiais. Durante o aqueci- mento, as substâncias que atingem a temperatura de ebulição evaporam-se. Depois, por refrigeração, voltam aoestado líquido e são recolhidas. A destilação é um processo largamente utilizado na sociedade em que vivemos. A par- tir da destilação de caldo de cana fermentado se obtém cachaça. Nesse caso, a destilação ocorre por meio de alambiques. Alambiques são destiladores feitos de cobre, vidro ou aço inox. Os alambiques, como o ilustrado abaixo, são constituídos de uma base (1), chamada caldeira ou panela, na qual se coloca o material a ser destilado, conectada ao capitel ou capacete, que tem a função de resfriar os gases liberados. O capacete (2) é ligado a um tubo no formato de pescoço de cisne (3), que transporta os vapores até a serpentina. A serpentina (4) é um tubo no formato de espiral, disposto em um recipiente, no qual circula água fria. Nesse local, os vapores serão condensados por resfriamento e apresentam grande quantidade de álcool etílico. O líquido, então, é recolhido em um recipiente adequado (5). Para entender como se dá esse processo, acompanhe atentamente a demonstração do experimento a seguir. Consulte as normas de segurança no laboratório, na última página deste livro. Destilação O processo usado para separar o álcool do vinho é a ferença de temperatura de ebulição dos componentes dos materiais. Durante o aqueci- mento, as substâncias que atingem a temperatura de ebulição evaporam-se. Depois, por refrigeração, voltam ao estado líquido e são recolhidas. A destilação é um processo largamente utilizado na sociedade em que vivemos. A par- tir da destilação de caldo de cana fermentado se obtém cachaça. Nesse caso, a destilação ocorre por meio de alambiques. Alambiques são destiladores feitos de cobre, vidro ou aço inox. Os alambiques, como o ilustrado abaixo, são constituídos de uma base (1), chamada caldeira ou panela, na qual se coloca o material a ser destilado, conectada ao capitel ou capacete, que tem a função de resfriar os gases liberados. O capacete (2) é ligado a um tubo no formato de pescoço de cisne (3), que transporta os vapores até a serpentina. A serpentina (4) é um tubo no formato de espiral, disposto em um recipiente, no qual circula água fria. Nesse local, os vapores serão condensados por resfriamento e apresentam grande quantidade de álcool etílico. O líquido, então, é recolhido em um recipiente adequado (5). Para entender como se dá esse processo, acompanhe atentamente a demonstração do experimento a seguir. 58 M AT ER IA IS E P RO CE SS OS D E SE PA RA Çà O Análise de dados 1. De acordo com o que você observou durante a ebulição do vinho, a temperatura permaneceu constante? Justifique com base em seus conhecimentos. 2. Qual é a temperatura de ebulição do vinho nessa destilação? 3. Explique como o álcool foi separado do vinho. 4. A temperatura de ebulição do álcool será sempre a mesma? Justifique. 5. Qual é a finalidade da passagem da água no condensador? 6. Qual é a propriedade física utilizada para separar substâncias por meio da destilação? O sv al do S eq ue tin O balão de destilação pode ser substituído por uma jarra de cafeteira elétrica, que resis- ta ao aquecimento, e o con- densador, por uma manguei- ra enrolada no interior de uma garrafa descartável de refrige- rante do tipo PET. Use a cria- tividade para substituir alguns desses materiais, mas tenha sempre muito cuidado. Materiais • bico de Bunsen • béquer • suporte metálico • anel metálico • tela de amianto • condensador • balão de destilação • termômetro • mangueiras de borracha • erlenmeyer • garras metálicas • vinho tinto Procedimento 1. Monte a aparelhagem para a destilação (cuidado para não submeter o vidro a pressões excessivas). 2. Coloque o vinho no balão de destilação. 3. Abra com cuidado a entrada de água para o condensador e depois inicie o aquecimento do balão. 4. Colete o destilado em um béquer e observe. 5. Anote a temperatura durante a destilação. Destino dos resíduos O resíduo dessa atividade pode ser descartado no sistema de esgoto, em água corrente. Destilação simples Termômetro Condensador Erlenmeyer Suporte metálico Bico de Bunsen Tela de amianto Balão de destilação Material a ser destilado Tripé Suporte metálico Líquido destilado Saída de água Entrada de água O balão de destilação pode ser substituído por uma jarra de cafeteira elétrica, que resis- ta ao aquecimento, e o con- densador, por uma manguei- ra enrolada no interior de uma garrafa descartável de refrige- rante do tipo PET. Use a cria- tividade para substituir alguns desses materiais, mas tenha sempre muito cuidado. • termômetro Condensador Erlenmeyer Líquido destilado Entrada de água C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 59 Na destilação fraciona- da são separadas substân- cias que apresentam dife- rentes temperaturas de ebulição. Observe que, no caso, o tubo acima do ba- lão de destilação é mais comprido do que o tubo da destilação simples. Assim, os vapores das substân- cias com menor tempera- tura de ebulição conden- sam antes de entrar no condensador, e somente depois que as substâncias mais voláteis forem con- densadas é que as outras vão se condensar. Cromatografia A cromatografia é um processo de separação muito utilizado pelos químicos. Ela é realizada utilizando um material capaz de reter em sua superfície as substâncias que estão sendo separadas. O procedimento é feito pela utilização de duas fases: fase estacionária e outra móvel. A fase móvel consiste de um líquido ou gás que passa pela fase estacioná- ria, arrastando o material a ser separado. Como as substâncias constituintes do material têm propriedades diferentes, algumas são arrastadas mais rapidamente do que outras. Por causa dessa diferença de tempo de arraste, as várias substâncias da mistura migram He ly D em ut ti Destilação fracionada A destilação fracionada é um processo de separação que se baseia na diferença da temperatura de ebulição dos componentes da mistura. Os materiais são colocados em recipientes e aquecidos. As substâncias que possuem temperaturas de ebulição mais baixas entram em ebulição e são expulsas do líquido. À medida que a temperatura aumenta, outras substâncias atingem temperaturas de ebulição e mudam de estado físico, sendo expulsas do líquido. Os vapores que são expulsos do líquido passam por uma alta coluna de fracionamento. A temperatura da coluna diminui gradativamente da base ao topo. Dessa forma, os líquidos mais voláteis se liquefazem primeiro e são retirados da coluna por saídas laterais. As substâncias mais voláteis sobem mais e são retiradas da coluna na sequência. Nesse sistema cada substância, ou grupo de substâncias com valores de temperatura de ebulição próximos, sai a determinada altura da coluna, permitindo a separação de misturas formadas por grandes variedades de substâncias. Uma das aplicações mais comuns da destilação fracionada é no refino do petróleo. Nesse caso, a destilação industrial é realizada em uma coluna cilíndrica, chamada torre de destilação, que apresenta escoadouros, onde a cada espaço são retirados frações ou produtos com diferentes temperaturas de ebulição. No caso do petróleo, as frações mais comuns são: gás natural, gás liquefeito de petróleo (GLP), éter de petróleo, benzina, gasolina, querosene, óleo diesel, óleo lubrificante, vaselina, parafina, asfalto e coque. As frações do petró- leo são separadas por meio de torres de re- finação, nas quais ca- da fração, que contém uma mistura de subs- tâncias, é condensada em temperatura dife- rente e recolhida em tubulações diferentes. O princípio é o mesmo da destilação fraciona- da realizada com pe- quenos destiladores. Ru be ns C ha ve s/ Pu ls ar Im ag en s He ly D em ut ti Destilação fracionada A destilação fracionada é um processo de separação que se baseia na diferença da temperatura de ebulição dos componentes da mistura. Os materiais são colocados em recipientes e aquecidos. As substâncias que possuem temperaturas de ebulição mais baixas entram em ebulição e sãoexpulsas do líquido. À medida que a temperatura aumenta, outras substâncias atingem temperaturas de ebulição e mudam de estado físico, sendo expulsas do líquido. Os vapores que são expulsos do líquido passam por uma alta coluna de fracionamento. A temperatura da coluna diminui gradativamente da base ao topo. Dessa forma, os líquidos mais voláteis se liquefazem primeiro e são retirados da coluna por saídas laterais. As substâncias mais voláteis sobem mais e são retiradas da coluna na sequência. Nesse sistema cada substância, ou grupo de substâncias com valores de temperatura de ebulição próximos, sai a determinada altura da coluna, permitindo a separação de misturas formadas por grandes variedades de substâncias. Uma das aplicações mais comuns da destilação fracionada é no refino do petróleo. Nesse caso, a destilação industrial é realizada em uma coluna cilíndrica, chamada torre de destilação, que apresenta escoadouros, onde a cada espaço são retirados frações ou produtos com diferentes temperaturas de ebulição. No caso do petróleo, as frações mais comuns são: gás natural, gás 60 M AT ER IA IS E P RO CE SS OS D E SE PA RA Çà O de forma diversa por causa da interação com a fase fixa, como veremos no experimento a seguir. A cromatografia é muito utilizada em laboratórios de aná- lise de substâncias orgânicas na identificação, por exemplo, de substâncias encontradas nos vegetais. He ly D em ut ti Os cromatógrafos, como o da foto, são largamente usados na medicina, no processo de separação e posterior identificação de diversas substâncias. Esse equipamento é bastante sofisticado, mas se baseia no mesmo princípio ilustra- do no experimento a seguir. Química na escola Separando componentes da tinta de caneta Esse experimento pode ser feito em grupo no laboratório, na sala de aula ou em casa. Materiais • papel-filtro • álcool • caneta preta ou caneta hidrocor (azul, roxa ou verde) • béquer ou copo • vidro de relógio (ou pires) Procedimento 1. Corte, no formato de retângulo de 1 cm por 6 cm, um pedaço do papel-filtro (pode ser filtro para café). 2. Desenhe, com a caneta preta, uma pequena bolinha a uma altura de 2 cm da borda do papel-filtro. 3. Ponha álcool em um copo até a altura de 0,5 cm. 4. Coloque o papel dentro do copo, de forma que a bolinha pintada fique próxima ao álcool, sem tocá-lo. Tampe o copo com um vidro de relógio (ou pires). 5. Espere por dez minutos e retire o papel-filtro de dentro do copo. 6. Observe. Destino dos resíduos O resíduo líquido dessa atividade pode ser descartado no sistema de esgoto, em água corrente, e o resíduo sólido pode ser descartado no lixo seco. Análise de dados 7. A tinta de caneta preta é uma substância ou uma mistura? Justifique. 8. Quantos componentes você pode perceber na tinta de caneta utilizada? 9. Qual dos componentes é mais solúvel em álcool? Justifique. 10. De que propriedades específicas das substâncias depende o processo de cromatografia? A tinta é um material constituído por várias substâncias que podem ser separa- das por cromatografia. He ly D em ut ti Consulte as normas de segurança no laboratório, na última página deste livro. de forma diversa por causa da interação com a fase fixa, como A cromatografia é muito utilizada em laboratórios de aná- lise de substâncias orgânicas na identificação, por exemplo, He ly D em ut ti , como o da foto, são largamente usados na medicina, no processo de separação e posterior identificação de diversas substâncias. Esse equipamento é bastante sofisticado, mas se baseia no mesmo princípio ilustra- Separando componentes da tinta de caneta Esse experimento pode ser feito em grupo no laboratório, na sala de aula ou em casa. Consulte as normas de segurança no laboratório, na última página deste livro. C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 61 Nas salinas, a água do mar é colocada em tanques para que a água evapore e os sais recristalizem. Ri ca rd o A zo ur y/ O lh ar Im ag em Ri ca rd o A zo ur y/ Pu ls ar Im ag en s A recristalização, ou extração por cristalização, baseia-se na diferença de solubilidade de substâncias presentes em materiais, utilizando-se da variação dessa propriedade com a temperatura. Para isso, o material é dissolvido em solvente adequado a uma temperatu- ra elevada. Em seguida, a solução é resfriada lentamente, levando as substâncias menos solúveis a precipitar-se formando cristais. Um exemplo de aplicação da extração por cristalização é a produção do sal marinho. Nas salinas, a água do mar é bombeada para tanques de evaporação a céu aberto. O vento e o sol forte aceleram a evaporação da água, deixando uma mistura de sais, antes dissolvidos na água, que é raspada e conduzida às refinarias. Extração por solventes A preparação do cafezinho é um processo no qual se utiliza mais de um método de separação. Na preparação do café, além do processo de filtração, utilizamos um processo de- nominado extração por solvente. Tal processo consiste em extrair uma ou mais subs- tâncias de um material utilizando-se uma de suas propriedades químicas: a solubilidade. Na preparação do café, quando a água quente passa pelo pó extrai substâncias solú- veis, restando as não solúveis, como a borra de café. Portanto, o café é uma solução cujo solvente é a água e os solutos são substâncias presentes no pó de café, que são solúveis em água quente. A extração por solvente também é muito utilizada para extrair essências de plantas para o preparo de perfumes. Recristalização O sabor e o aroma carac- terísticos do café vêm das substâncias que se dis- solvem na água quente. Quando separamos essas substâncias do pó de café e evaporamos a água, por processo industrial, temos o café solúvel. O cafezinho que tomamos é um material homogêneo ou heterogêneo? Como as substâncias são extraídas do pó de café? Que propriedade das substâncias permite essa extração? O que acontecerá se tentarmos preparar um cafezinho com água fria? Pense Extração por solventes A preparação do cafezinho é um processo no qual se utiliza mais de um método Na preparação do café, além do processo de filtração, utilizamos um processo de- nominado extração por solvente tâncias de um material utilizando-se uma de suas propriedades químicas: a solubilidade. Na preparação do café, quando a água quente passa pelo pó extrai substâncias solú- veis, restando as não solúveis, como a borra de café. Portanto, o café é uma solução cujo solvente é a água e os solutos são substâncias presentes no pó de café, que são solúveis em água quente. A extração por solvente também é muito utilizada para extrair essências de plantas para o preparo de perfumes. O cafezinho que tomamos é um material homogêneo ou heterogêneo? Como as substâncias são extraídas do pó de café? Que propriedade das substâncias permite essa extração? O que acontecerá se tentarmos preparar um cafezinho com água fria? O sabor e o aroma carac- terísticos do café vêm das substâncias que se dis- solvem na água quente. Quando separamos essas substâncias do pó de café e evaporamos a água, por processo industrial, temos o café solúvel. PensePensePensePensePensePensePense 62 M AT ER IA IS E P RO CE SS OS D E SE PA RA Çà O He ly D em ut ti Extração por solventes A preparação do cafezinho é um processo no qual se utiliza mais de um método de separação. Na preparação do café, além do processo de filtração, utilizamos um processo de- nominado extração por solvente O sabor e o aroma carac- O cafezinho que tomamos é um material homogêneo ou heterogêneo?O cafezinho que tomamos é um material homogêneo ou heterogêneo? Como as substâncias são extraídas do pó de café? Que propriedade das substâncias permite essa extração? O que acontecerá se tentarmos preparar um cafezinho com água fria? PensePensePensePensePensePensePense M AT ER IA IS E P RO CE SS OS D E SE PA RA Çà O He ly D em ut ti O trabalho do químico no processode separação de substâncias Com as informações apresentadas e os experimentos realizados, você conheceu um pouco dos métodos de separação utilizados pelos químicos. Primeiro, eles buscam identificar as substâncias presentes por meio das propriedades e, então, selecionam métodos mais adequados para separá-las. Com frequência, é necessário o uso de uma série de processos de separação até isolar as diferentes substâncias. O passo seguinte é a identificação de cada substância isolada. As atividades a seguir ilustram esse trabalho do químico. AtividadesAtividadesAtividades SIMULANDO O TRABALHO DO QUÍMICO NO LABORATÓRIO Imagine agora que você é um químico e recebeu uma amostra de material heterogêneo para determinar a composição. Esse material apresenta duas fases líquidas. Para que possa determinar a composição, você necessita inicialmente separar os componentes do material. 1. Pense como você poderia separar os componentes do material e faça um esquema (diagrama), indicando os processos de separação que você poderia usar. Depois de separadas as fases, você determinou as tempe- raturas de fusão e de ebulição de cada uma delas e obteve os dados ao lado. 2. Com base nos dados fornecidos, diga se cada fase corresponde a uma substância ou a um material. Justifique. Você determinou que a densidade do material da fase 2 é igual a 1,48 g/cm3. Consultando as tabelas, descobriu que se tratava da substância clorofórmio. Por ter apresentado temperaturas de fusão e de ebulição variáveis, concluiu, ainda, que a fase 1 se tratava de um material. 3. Faça um esquema (diagrama) de separação e proponha um método de separação que poderia ser utilizado para se- parar os componentes da fase 1. Depois de realizada a separação, foram obtidos dois materiais com as propriedades abaixo. 4. Ao analisar os dados encontrados para os materiais citados acima, você poderia defini-los como substância ou ma- terial? Justifique a resposta. Consultando tabelas das propriedades físicas das substâncias, em livros de Química, você verificou que o material 2 se tratava da substância álcool etílico. 5. Ao analisar as propriedades físicas fornecidas pela tabela anterior, qual substância representa o material 1? 6. De que era constituído o material inicial que você analisou? 7. Os processos desenvolvidos foram químicos ou físicos? Justifique. 8. Qual é a finalidade de se conhecer as propriedades físicas dos materiais obtidos? TEMPERATURA DE FUSÃO E DE EBULIÇÃO DE FASES DIFERENTES Fase Temperatura de fusão Temperatura de ebulição 1 –15 °C a –19 °C 85 a 91 °C 2 –63,2 °C 61,2 °C PROPRIEDADES FÍSICAS DOS MATERIAIS Fase Temperatura de fusão Temperatura de ebulição Densidade 1 0 °C 100 °C 1 g/cm3 2 –117 °C 78,3 °C 0,79 g/cm3 La nx es s AG Conforme o material a ser separado, o químico utiliza diversos equipamentos e técnicas de separação. O trabalho do químico no processo de separação de substâncias Com as informações apresentadas e os experimentos realizados, você conheceu um pouco dos métodos de separação utilizados pelos químicos. Primeiro, eles buscam identificar as substâncias presentes por meio das propriedades e, então, selecionam métodos mais adequados para separá-las. Com frequência, é necessário o uso de uma série de processos de separação até isolar as diferentes substâncias. O passo seguinte é a identificação de cada substância isolada. As atividades a SIMULANDO O TRABALHO DO QUÍMICO NO LABORATÓRIO Imagine agora que você é um químico e recebeu uma amostra de material heterogêneo para determinar a composição. Esse material apresenta duas fases líquidas. Para que possa determinar a composição, você necessita inicialmente separar La nx es s AG Conforme o material a ser separado, o químico utiliza diversos equipamentos e técnicas de separação. C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 63 Exercícios 1. Diferencie separação de materiais de síntese química. Cite exemplos. 2. Copie no caderno o quadro apresentado a seguir e complete-o com os principais métodos de separação que você estudou. MÉTODOS DE SEPARAÇÃO DE SUBSTÂNCIAS Método de separação Propriedade utilizada para separar as substâncias Exemplos de aplicação do método Decantação Densidade Separar água da areia 3. Seria possível utilizar a decantação para separar subs- tâncias de materiais homogêneos? Justifique. 4. Identifique os métodos de separação de substâncias utilizados no tratamento de lixo. 5. Qual é a importância da utilização de métodos de se- paração de substâncias para os químicos? 6. Tem-se um material que contém água, alumínio em pó e sulfato de cobre (sólido azul solúvel em água). Responda: a) Quantas fases tem o material? b) Como você faria para separar essas substâncias, recolhendo-as, sem perdê-las? 7. Com relação aos materiais e aos processos de separa- ção, julgue os itens, marcando C para os corretos e E para os errados. 1) Na filtração, as partículas sólidas, por terem ta- manho maior que os poros do filtro, ficam retidas nesse material. 2) O sulfato de cobre (sólido azul solúvel na água) pode ser separado do enxofre (sólido amarelo in- solúvel na água) por meio da dissolução fracionada seguida de decantação. 3) Um sistema, formado por sólidos, pode ser homogêneo e heterogêneo, dependendo da natureza dos sólidos. 4) A separação de serragem e areia pela água é exem- plo de decantação, pois a serragem flutua e a areia precipita-se. 8. A Estação de Tratamento de Esgoto de Brasília, uma das melhores do mundo, consegue reduzir a poluição do lago Paranoá, onde é lançada a maior parte do esgoto da cidade. O sistema de tratamento utilizado nessa estação é ilustrado pelo esquema a seguir. No esquema apresentado a seguir, observamos que a água dos esgotos passa pelas seguintes etapas: 1) Tratamento primário – remove grandes objetos e materiais insolúveis nos esgotos. 2) Tratamento secundário – processo biológico que trata da matéria orgânica em solução para remoção de fósforo, nitrogênio e matéria orgânica. 3) Tratamento terciário – aplicação de produtos quí- micos para retirar a sujeira que as bactérias não conseguiram consumir. A água do esgoto recebe uma dosagem de sulfato de alumínio, Al2(SO4)3, e outros coagulantes para flotar o material. Esgoto Adubo Etapa preliminar Decantador primário Iodo primário Câmara de flotação Decantador secundário Iodo ativadoIodo químico Água tratada Reator biológico Tratamento primário Un id ad e 1 Un id ad e 2 (D es ar en ad or ) Tratamento secundário Tratamento terciário Biodigestor Desidratação mecânica ETAPAS DE TRATAMENTO DE ESGOTO areia terra pedregulho resíduos sólidos bactérias Produtos químicos (coagulantes) Aterro sanitário Marque C para os corretos e E para os errados. 1) O tratamento apresentado consiste somente em diminuir a quantidade de materiais que possam provocar problemas ambientais, como microrga- nismos patogênicos. 2) No processo primário ocorrem transformações fí- sicas e químicas que visam a preparar o material para as próximas etapas. 3) No tratamento secundário ocorre a ação das bacté- rias que farão a decomposição do material orgânico. 4) Ao receber uma dosagem de sulfato de alumínio e outros coagulantes, o material orgânico remanes- cente agrega-se aos flocos na câmara de flotação. 5) No tratamento do esgoto são desenvolvidos os se- guintes métodos de separação dos materiais: de- cantação e flotação. 9. (UnB-DF) Julgue os itens a seguir, marcando C para os corretos e E para os errados. 1) A evaporação permite a separação de dois líquidos bastante voláteis. FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO. A M j S tu di o ExercíciosExercícios 1. 1. Diferencie separação de materiais de síntese química. Cite exemplos. 2. 2. Copie no caderno o quadro apresentado a seguir e complete-o com os principais métodos de separação que você estudou. MÉTODOS DE SEPARAÇÃO DE SUBSTÂNCIAS Método de separação Propriedade utilizada para separaras substâncias Exemplos de aplicação do método Decantação Densidade Separar água da areia 3. 3. Seria possível utilizar a decantação para separar subs- tâncias de materiais homogêneos? Justifique. 4. 4. Identifique os métodos de separação de substâncias utilizados no tratamento de lixo. 5. 5. Qual é a importância da utilização de métodos de se- paração de substâncias para os químicos? 64 M AT ER IA IS E P RO CE SS OS D E SE PA RA Çà O 2) É possível a separação de um material homogêneo líquido-líquido por destilação fracionada. 3) A separação de componentes do petróleo é feita com base na diferença entre as respectivas tempe- raturas de ebulição. 4) O princípio da destilação fracionada fundamenta-se na diferença de solubilidade dos sólidos de um material. 10. (UFG-GO) A maioria das substâncias é encontrada na natu- reza sob a forma de misturas, tais como: rochas, solo, ga- ses da atmosfera, água do mar, minerais, alimentos, água dos rios etc. A separação de uma substância pode ocorrer, dependendo das características do material, de diferentes maneiras. Assim sendo, assinale as afirmativas corretas: a) A separação da água dos rios, lagos e mares, na formação da chuva, ocorre por destilação natural. b) A separação do resíduo (pó de café) da solução de café é feita por filtração. c) A separação do sal de cozinha da água do mar é feita por evaporação. d) A separação da coalhada do leite é feita por decantação. e) A retirada de uma mancha de gordura de uma roupa, usando sabão, é feita por filtração. f) A separação dos gases de bebidas gaseificadas ocorre por evaporação. 11. (Cesgranrio-RJ) Foram acondicionados, acidentalmente, em um único recipiente, areia, sal de cozinha, água e óleo de soja. Para separar adequadamente cada componente desse material, devem ser feitas as seguintes operações: a) destilação simples seguida de decantação e centrifugação. b) destilação simples seguida de centrifugação e sifonação. c) filtração seguida de destilação simples e catação. d) filtração seguida de decantação e destilação simples. e) decantação seguida de catação e filtração. 12. (UFRGS-RS) Qual dos métodos de separação seguintes se baseia na diferença de densidade? a) Decantação. d) Cristalização. b) Destilação fracionada. e) Sublimação. c) Peneiração. 13. (UFPE) Associe as atividades do cotidiano abaixo com as técnicas de laboratório apresentadas a seguir: a) Preparar café com pó solúvel. b) Preparar chá de saquinho. c) Coar um suco de laranja. 1. Filtração. 3. Extração. 2. Solubilização. 4. Destilação. A sequência correta é: a) 2, 3 e 1. c) 3, 4 e 1. e) 2, 2 e 4. b) 4, 2 e 3. d) 1, 3 e 2. 14. (UFRGS-RS) Um sistema heterogêneo bifásico é forma- do por três líquidos diferentes A, B e C. Sabe-se que: A e B são miscíveis entre si; C é imiscível com A e com B; A é mais volátil que B. Com base nessas informações, os métodos mais ade- quados para separar os três líquidos são: a) centrifugação e decantação. b) decantação e fusão fracionada. c) filtração e centrifugação. d) filtração e destilação fracionada. e) decantação e destilação fracionada. 15. (UFV-MG) O equipamento esque- matizado a seguir pode ser utili- zado para separar os componen- tes de: a) um sistema homogêneo líquido/líquido. b) qualquer sistema heterogêneo. c) uma mistura de álcool e água. d) uma mistura de limalha de ferro e areia. e) um sistema heterogêneo sólido/líquido. 16. (UFBA) Com base no diagrama abaixo, é correto afirmar: a) O processo X é a filtração. b) O sólido A é o carbonato de cálcio, CaCO3. c) O processo Y é a decantação. d) O sistema C é um material homogêneo. e) O sistema D tem uma substância. f) O processo Z é uma destilação simples. g) A água destilada é um material. Água CaCO3(s) Processo de separação Z Sistema C (monofásico) PF = 16,3 °C Sistema D (monofásico) CO2(g) CaO(s) Processo de separação Y (com base na diferença de densidade) Aquecimento Sistema trifásico Sistema B (mistura líquida heterogênea) Sólido A Processo mecânico de separação X J. Yu ji É possível a separação de um material homogêneo A separação de componentes do petróleo é feita com base na diferença entre as respectivas tempe- O princípio da destilação fracionada fundamenta-se na diferença de solubilidade dos sólidos de um material. (UFG-GO) A maioria das substâncias é encontrada na natu- reza sob a forma de misturas, tais como: rochas, solo, ga- ses da atmosfera, água do mar, minerais, alimentos, água dos rios etc. A separação de uma substância pode ocorrer, dependendo das características do material, de diferentes A separação da água dos rios, lagos e mares, na formação da chuva, ocorre por destilação natural. b) A separação do resíduo (pó de café) da solução de c) A separação do sal de cozinha da água do mar é d) A separação da coalhada do leite é feita por 1. Filtração. 3. Extração. 2. Solubilização. 4. Destilação. A sequência correta é: a) 2, 3 e 1. c) 3, 4 e 1. e) 2, 2 e 4. b) 4, 2 e 3. d) 1, 3 e 2. 14. 14. (UFRGS-RS) Um sistema heterogêneo bifásico é forma- do por três líquidos diferentes A, B e C. Sabe-se que: A e B são miscíveis entre si; C é imiscível com A e com B; A é mais volátil que B. Com base nessas informações, os métodos mais ade- quados para separar os três líquidos são: a) centrifugação e decantação. b) decantação e fusão fracionada. c) filtração e centrifugação. d) filtração e destilação fracionada. e) decantação e destilação fracionada. 15. 15. (UFV-MG) O equipamento esque- matizado a seguir pode ser utili- zado para separar os componen- J. Yu ji C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 65 17. (Unisinos-RS) Considere os sistemas materiais abaixo indicados: Sistemas Componentes I água e óleo II areia e álcool III água e sal de cozinha IV água e álcool V gás carbônico e oxigênio Assinale a alternativa que apresenta apenas sistemas homogêneos: a) somente I e III. b) somente I e II. c) somente III e V. d) somente I, III e IV. e) somente III, IV e V. 18. (UFBA) Com relação a processos de separação de ma- teriais, pode-se afirmar: a) na obtenção do cloreto de sódio, a partir da água do mar, utiliza-se a cristalização fracionada. b) na separação dos constituintes de um material gasoso usam-se liquefação e destilação fracionada. c) para acelerar a decantação, utiliza-se a centrifugação. d) na separação dos constituintes de um material for- mado por água, areia e óleo, usam-se a filtração e a destilação fracionada. e) os materiais homogêneos são desdobrados em seus componentes por meio de processos mecâ- nicos de separação. 19. (Uneb-BA) Considere os seguintes sistemas: I – ar + poeira II – mercúrio metálico + água III – água + nitrato de potássio Os componentes desses sistemas podem ser separados por: I II III a) filtração destilação decantação b) destilação filtração decantação c) filtração decantação filtração d) decantação destilação filtração e) filtração decantação destilação 20. (Unimep-SP) Temos um material heterogêneo constituído de açúcar, iodo e areia. As maneiras mais adequadas para separar esses componentes são: a) ímã, adição de água, destilação simples e filtração. b) aquecimento, adição de água, destilação e centrifugação. c) adição de água, ímã, aquecimento e peneiração. d) centrifugação, esfriamento, destilação e filtração. e) aquecimento, adição de água, filtração e destilação simples. 21. (Uema) Constitui um sistema heterogêneo o material for- mado de: a) água e acetona. b) gases N2 e CO2. c) querosene e óleo diesel. d) cubos de gelo e solução aquosa de açúcar (glicose). e) água e xarope de groselha. 22. (Unicamp-SP) Têm-se os seguintes materiais: I – areia e água II – álcool (etanol) e água III – sal de cozinha (NaCl) e água, nesse caso um ma- terial homogêneo Cada um desses materiais foi submetido a uma filtração em funil com papel e, em seguida, o líquido resultante (fil- trado) foi aquecido até sua total evaporação.Pergunta-se: a) Que material deixou um resíduo sólido no papel após a filtração? O que era esse resíduo? b) Em qual caso apareceu um resíduo sólido após a eva- poração do líquido? O que era esse resíduo? 23. (UFV-MG) Consideram-se os materiais A, B e C: A – óleo/água (proporção 1: 1); B – NaCl/água (proporção 1:100); C – etanol/água (proporção 1:1). Pede-se: a) a indicação de um método físico para separar os componentes de cada material. b) a classificação dos materiais A, B e C em homogê- neo ou heterogêneo. c) o conceito de material homogêneo e heterogêneo. 24. (F. Visconde de Cairu-BA) Sobre processos de separação de materiais, indique a alternativa correta. a) Coar café, um processo de separação de materiais, é um fenômeno físico. b) Fase de um sistema são os componentes que for- mam esse sistema. c) Um dos processos frequentemente usados para se- parar água do mar do sal é a filtração. d) Quando as substâncias passam do estado sólido para o líquido, há evidência de que ocorreu reação química. e) A destilação fracionada é um processo usado fre- quentemente para se separar dois sólidos. 25. (UFRS) Qual dos métodos de separação seguintes se baseia na diferença de densidade? a) decantação. b) destilação fracionada. c) peneiração. d) cristalização. e) sublimação. 17.17. (Unisinos-RS) Considere os sistemas materiais abaixo indicados: Sistemas Componentes I água e óleo II areia e álcool III água e sal de cozinha IV água e álcool V gás carbônico e oxigênio Assinale a alternativa que apresenta apenas sistemas homogêneos: a) somente I e III. b) somente I e II. c) somente III e V. d) somente I, III e IV. e) somente III, IV e V. 18.18. (UFBA) Com relação a processos de separação de ma- teriais, pode-se afirmar: a) na obtenção do cloreto de sódio, a partir da água do mar, utiliza-se a cristalização fracionada. b) na separação dos constituintes de um material 21.21. 22.22. 23.23. 66 M AT ER IA IS E P RO CE SS OS D E SE PA RA Çà O 26. (Osec-SP) Um dos estados brasileiros produtores de cloreto de sódio é o Rio Grande do Norte. Nas salinas, o processo físico que separa a água do mar do sal é: a) filtração. d) evaporação. b) sublimação. e) ebulição. c) destilação. 27. (PucCamp-SP) A obtenção do álcool etílico hidratado, a partir da cana-de-açúcar, pode ser representada pelo esquema seguinte: Mosto Álcool hidratadoVinhoto MelaçoCana-de- -açúcar Garapa IIIIII IV Em I e IV, que envolvem processos de fracionamento, são realizadas, respectivamente: a) filtração e destilação. b) destilação e decantação. c) filtração e decantação. d) destilação e filtração. e) decantação e decantação. 28. (PUC-MG) Para separação dos materiais água/álcool e enxofre/água, os processos mais adequados são, respectivamente: a) decantação e destilação. b) filtração e decantação. c) destilação e filtração. d) liquefação e sedimentação. e) decantação e filtração. 29. (UEL-PR) De um material heterogêneo de dois líquidos imiscíveis e de densidades diferentes podemos obter os líquidos por: I – sublimação II – decantação III – filtração Das afirmações, apenas: a) I é correta. d) I e II são corretas. b) II é correta. e) II e III são corretas. c) III é correta. Materiais e substâncias b Determinado material pode ser definido como uma porção da matéria que tem mais de uma substância. b Substância é uma porção de matéria que contém ape- nas um tipo de componente. b Material homogêneo é o tipo de material cujo aspecto é uniforme de ponto a ponto. b Material heterogêneo é o tipo de material cujo aspecto é multiforme de ponto a ponto. b Solução é um tipo de material homogêneo formado pela combinação de duas ou mais substâncias até determinadas proporções (exemplo: água e cloreto de sódio). b Agregado é um tipo de material heterogêneo cuja multiformidade é constatada por meio de instrumen- tos de baixa resolução. b Coloide é um tipo de material heterogêneo cuja multiformidade é constatada apenas por meio de instrumentos de alta resolução. Processos de separação de materiais b Os materiais podem ser separados por diferentes mé- todos. Ao se escolher o mais adequado, deve-se consi- derar o estado físico, o número de fases, além das pro- priedades das substâncias que compõem o material. b A filtração é empregada na separação de um material sólido-líquido ou sólido-gasoso utilizando um filtro. b A decantação é empregada na separação de mate- riais heterogêneos sólido-líquido ou líquido-líquido (imiscíveis) e baseia-se na diferença de densidade dos componentes. b A centrifugação é um processo de separação que utiliza a força centrífuga para acelerar a decantação. b A destilação é um processo físico de separação de ma- teriais homogêneos com base na diferença de tem- peratura de ebulição dos componentes. b A cromatografia é uma técnica de separação com base na diferença de interação das substâncias que formam um material com uma fase fixa. b Na extração por solvente, o material é colocado em contato com um solvente que dissolve parcialmente algumas das substâncias constituintes. b A recristalização baseia-se na dissolução de substân- cias presentes no material, em solvente e temperatura adequados, e a seguir precipitação por resfriamento. (Osec-SP) Um dos estados brasileiros produtores de cloreto de sódio é o Rio Grande do Norte. Nas salinas, (PucCamp-SP) A obtenção do álcool etílico hidratado, a partir da cana-de-açúcar, pode ser representada pelo Em I e IV, que envolvem processos de fracionamento, a) filtração e destilação. b) destilação e decantação. c) filtração e decantação. d) destilação e filtração. e) decantação e decantação. 28.28. (PUC-MG) Para separação dos materiais água/álcool e enxofre/água, os processos mais adequados são, respectivamente: a) decantação e destilação. b) filtração e decantação. c) destilação e filtração. d) liquefação e sedimentação. e) decantação e filtração. 29.29. (UEL-PR) De um material heterogêneo de dois líquidos imiscíveis e de densidades diferentes podemos obter os líquidos por: I – sublimação II – decantação III – filtração Das afirmações, apenas: a) I é correta. d) I e II são corretas. b) II é correta. e) II e III são corretas. c) III é correta. C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 67 Capítulo 3 Tema em foco Como é constituída a matéria? Como consumir de maneira sustentável? CONSTITUINTES DAS SUBSTÂNCIAS, QUÍMICA E CIÊNCIA LIXO: TRATAMENTO E DISPOSIÇÃO FINAL O que fazer com os resíduos sólidos que não podem ser reaproveitados nem reciclados? Diversas tecnologias foram desenvolvidas para dar o tratamento adequado a esse ma- terial. No entanto, o problema maior reside no fato de que junto a esses resíduos está uma quantidade enorme de materiais que não deveria ter sido descartada, pois poderia ter sido reaproveitada ou reciclada. Dados revelam que 95% da massa total dos resíduos urbanos têm um potencial significativo de reaproveitamento, o que significa que apenas 5% do lixo urbano são, de fato, lixo. Apesar de o Brasil não apresentar na média de consumo valores tão altos como os de outros países, apresenta uma grande produção de lixo que, dependendo da região, pode ultrapassar a mais de 1 kg de lixo por habitante. Muitas cidades brasileiras já têm sistemas bem avançados de tratamento do lixo; no entanto, a realidade da maioria de nossas cidades ainda se marca pela falta de uma política de investimento público na disposição adequada dos resíduos urbanos sólidos, resultando no triste fim dos chamados lixões.fim dos chamados lixões. No Atelier da Alegria (SP), muitos materiais deixam de ser lixo. Pense nessa opção e em outras para diminuir a quantidade de lixo que geramos diariamente. Fo to s: H el y D em ut ti/ At el ie r d a A le gr ia 6868 A rn al do C ar va lh o/ JC Im ag em Lixões Esse é o local destinado a centenas de milhares de toneladas de lixo produzidasdiariamente e que não recebe- ram tratamento adequado. Mantidos em grandes áreas a céu aberto, normalmente afastadas dos centros urbanos, esses lugares são completamente tomados por toda sorte de resíduos vindos dos mais diversos lugares, como resi- dências, indústrias, feiras e hospitais. Nos lixões, todo tipo de resíduo permanece livre no ambiente. Em consequência, sérios inconvenientes am- bientais são gerados, como a contaminação do solo e dos lençóis subterrâneos de água, além de contribuir para a proliferação de insetos e ratos transmissores de doenças. Infelizmente, lixões não são os únicos espaços que recebem resíduos urbanos, o que é preocupante, pois qualquer lugar em que o lixo esteja acumulado ina- dequadamente é propício à disseminação das mais diversas e graves doenças. Dengue, febre amarela, disente- ria, febre tifoide, cólera, leptospirose, giardíase, peste bubônica, tétano, hepatite A, malária e esquistossomose são apenas alguns exemplos. Nos lixões, dezenas de pessoas disputam restos que possam ser reaproveitados, garantindo o mínimo necessário à sobrevivência. Adultos, crianças e animais domésticos misturam-se aos dejetos, propiciando um ambiente desfa- vorável à vida humana. Na maioria das cidades brasileiras ainda existem lixões nos quais se encontram milhares de pessoas trabalhando, incluindo crianças e adolescentes. Esse tipo de atividade leva a um dos maiores níveis de degradação humana. As pessoas que ali trabalham são expostas aos perigos dos deslocamentos de ca- minhões e tratores, a doenças infecciosas, poeira, a objetos cortantes etc. A saúde desses trabalhadores é agravada pela desnutrição e por doenças frequen- tes que adquirem, tais como pneumonia, doenças de pele, diarreia, dengue e leptospirose. De acordo com o documento do Fundo de Emergência das Nações Unidas para a Infância (Unicef), dessas crianças do lixão em idade escolar, cerca de 30% delas nunca foram à escola: “O lixo é sua sala de aula, seu parque de diversões, sua alimentação e sua fonte de renda. Vivem em condições de pobreza absoluta. Realizam um trabalho cruel. São crianças no lixo. Uma situa- ção dramática e comum no Brasil” (Criança, cata- dor, cidadão: experiência de gestão participativa do lixo. Unicef, 1999). O principal motivo de milhares de pessoas opta- rem por esse meio de vida é a situação socioeconô- mica do Brasil, resultante do baixo nível de escolari- zação da população, da não qualificação profissional e da má distribuição de renda. Para resolver grande parte dos problemas re- lacionados ao lixo, bastaria que se implementas- sem procedimentos eficientes que reduzissem a produção, reaproveitando-o e acondicionando-o corretamente. E então: você teria alguma ideia de como fazer isso sem pensar em recorrer ao apoio da Ciência, da tecnologia e de toda a sociedade? Há justiça social em um país onde existem crianças que trabalham em vez de brincar ou receber educação escolar? Esse é o local destinado a centenas de milhares de toneladas de lixo produzidas diariamente e que não recebe- ram tratamento adequado. Mantidos em grandes áreas a céu aberto, normalmente afastadas dos centros urbanos, esses lugares são completamente tomados por toda sorte de resíduos vindos dos mais diversos lugares, como resi- Nos lixões, todo tipo de resíduo permanece livre no ambiente. Em consequência, sérios inconvenientes am- bientais são gerados, como a contaminação do solo e dos lençóis subterrâneos de água, além de contribuir para a proliferação de insetos e ratos transmissores de doenças. Infelizmente, lixões não são os únicos espaços que recebem resíduos urbanos, o que é preocupante, pois qualquer lugar em que o lixo esteja acumulado ina- dequadamente é propício à disseminação das mais diversas e graves doenças. Dengue, febre amarela, disente- ria, febre tifoide, cólera, leptospirose, giardíase, peste bubônica, tétano, hepatite A, malária e esquistossomose Nos lixões, dezenas de pessoas disputam restos que possam ser reaproveitados, garantindo o mínimo necessário à sobrevivência. Adultos, crianças e animais domésticos misturam-se aos dejetos, propiciando um ambiente desfa- Na maioria das cidades brasileiras ainda existem lixões nos quais se encontram milhares de pessoas trabalhando, incluindo crianças e adolescentes. Esse tipo de atividade leva a um dos maiores níveis de degradação humana. As pessoas que ali trabalham C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 69 O bicho Vi ontem um bicho Na imundície do pátio Catando comida entre os detritos. Quando encontrava alguma coisa, Não examinava nem cheirava: Engolia com voracidade. O bicho não era um cão, Não era um gato, Não era um rato. O bicho, meu Deus, era um homem. Poema de Manuel Bandeira, em Obras poéticas, 1956. O conjunto de ações que tem por objetivo a minimização da geração de lixo e a diminuição da periculosidade constitui a fase de tratamento dos resíduos, os quais representam uma forma de torná-los menos agressivos para a disposição final. Conheça os sistemas mais utilizados no Brasil. O trabalho em lixões reduz a condição humana à inadmissível situação de vida que não deveria existir em uma sociedade huma- namente justa. M ar ce llo C as al Jr ./A Br M ar ce llo C as al Jr ./A Br M ar ce llo C as al Jr ./A Br M ar ce llo C as al Jr ./A Br O bicho Vi ontem um bichoVi ontem um bicho Na imundície do pátio Na imundície do pátio Catando comida entre os detritos.Catando comida entre os detritos. Quando encontrava alguma coisa, Quando encontrava alguma coisa, Não examinava nem cheirava: Não examinava nem cheirava: M ar ce llo C as al Jr ./A Br M ar ce llo C as al Jr ./A Br 70 CO N ST IT UI N TE S DA S SU BS T N CI AS , Q UÍ M IC A E CI ÊN CI A Sistemas de tratamento do lixo Aterro sanitário – É projetado por engenhei- ros para reduzir bastante o impacto do lixo sobre o meio ambiente. O lixo é reduzido ao menor vo- lume possível e coberto periodicamente com uma camada de terra. O local é isolado e impermeabili- zado para evitar a contaminação das águas super- ficiais e subterrâneas por metais pesados e pelo chorume, líquido escuro e malcheiroso, resultante do processo de decomposição anaeróbica (sem a presença de oxigênio) de material orgânico. Aterro controlado – É um sistema intermediário entre o lixão a céu aberto e o aterro sani- tário. Não possui estrutura adequada de impermeabilização que trate o chorume. Embora não seja a solução ideal para o destino do lixo, os aterros controlados podem, em curto prazo e com investimento relativamente baixo, reduzir a agressão ambiental e a degrada- ção social gerada pelos lixões a céu aberto. Nesses aterros, o lixo é recoberto periodica- mente, reduzindo a proliferação de insetos. O local para implantação deve ser escolhido de forma muito criteriosa para diminuir o risco da contaminação de mananciais de água. Incineração – O lixo é queimado em alta temperatura (acima de 900 °C), o que reduz o volume. Em algumas usinas, essa queima é conduzida de modo a transformar o calor liberado em energia elétrica. Nesse processo, há necessidade do tratamento final dos gases altamente poluentes emitidos pelo incinerador por meio de filtros. Compostagem – É um dos métodos mais antigos e consiste na decomposição natural de resíduos de origem orgânica em reservatórios instalados nas usinas de compostagem. Nesse processo, o material orgânico (restos de alimentos, folhas, cascas de legumes etc.) é transformado por microrganismos em húmus (composto orgânico), que pode ser usado como adubo. Na natureza, o húmus resulta da decomposição de vegetais, formando um material de cor escura que recobre a primeira camada do solo. Tanto na incineração como nas usinas de compostagem, o lixo passa por uma etapa inicial de separação de ma- teriais que não serão incinerados ou transformados em adubo. Esses processos são conduzidos nas usinas por meio de sistemas mecânicos de esteiras, garras e eletroímãs(veja o esquema a seguir). Os materiais isolados nessa etapa inicial são enviados para indústrias de reciclagem. Ed ua rd o Kn ap p/ Fo lh a Im ag em Montanha de lixo vista no aterro sanitário de Caieiras (SP), que recebe 4 500 toneladas de lixo produzido em São Paulo (SP). Nesse aterro, o lixo é compactado e depois enterrado com uma camada de terra. Separador magnético Triagem manual (2a catação) Fosso Pátio de recepção (1a catação) Compostos orgânicos (fertilizantes) Biodigestor Peneiras vibratórias Rejeitos (aterros sanitários) A M j S tu di o Etapas de processamento de usina de compostagem Sistemas de tratamento do lixo Aterro sanitário – É projetado por engenhei- ros para reduzir bastante o impacto do lixo sobre o meio ambiente. O lixo é reduzido ao menor vo- lume possível e coberto periodicamente com uma camada de terra. O local é isolado e impermeabili- zado para evitar a contaminação das águas super- ficiais e subterrâneas por metais pesados e pelo chorume, líquido escuro e malcheiroso, resultante do processo de decomposição anaeróbica (sem a presença de oxigênio) de material orgânico. – É um sistema intermediário entre o lixão a céu aberto e o aterro sani- tário. Não possui estrutura adequada de impermeabilização que trate o chorume. Embora não seja a solução ideal para o destino do lixo, os aterros controlados podem, em curto prazo e com investimento relativamente baixo, reduzir a agressão ambiental e a degrada- ção social gerada pelos lixões a céu aberto. Nesses aterros, o lixo é recoberto periodica- mente, reduzindo a proliferação de insetos. O local para implantação deve ser escolhido de forma muito criteriosa para diminuir o risco da contaminação de mananciais de água. – O lixo é queimado em alta temperatura (acima de 900 °C), o que reduz o volume. Em algumas usinas, essa queima é conduzida de modo a transformar o calor liberado em energia elétrica. Nesse processo, há necessidade do tratamento final dos gases altamente poluentes C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 71 VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS PROCESSOS DE DISPOSIÇÃO DO LIXO Processo Vantagens Desvantagens Aterro sanitário Evita o contato humano direto com o lixo. Diminui o risco de contaminação das águas subterrâneas quando executado adequadamente. Controla a proliferação de ratos e insetos. Pode aproveitar áreas topograficamente inutilizadas. Tem um baixo custo operacional. Não reaproveita materiais para reciclagem quando não é precedido de coleta seletiva ou tratamento prévio. Contamina o meio ambiente pelo chorume quando não é conduzido adequadamente. Inutiliza grandes áreas físicas. Aumenta, geralmente, o custo com transporte em razão da necessidade de longa distância de áreas urbanas. Incineração Reduz consideravelmente o volume do lixo. Produz material estéril, que evita a contaminação por agentes patogênicos. Possibilita o aproveitamento de energia. Diminui a distância de transporte pela possibilidade de instalação em áreas próximas aos centros urbanos. Tem custo operacional muito elevado. Apresenta problemas operacionais. Pode contaminar o ar com gases poluentes, caso não empregue sistemas de filtros apropriados. Não reaproveita materiais para reciclagem quando não é precedido de coleta seletiva ou tratamento prévio. Compostagem Produz adubo para a agricultura. Reduz o número de agentes patogênicos. Implica obrigatoriamente a separação inicial de materiais que podem ser reciclados. Pode contaminar as plantações com metais pesados que ficam retidos no adubo. Demora vários dias para processar o lixo. Pode emitir gases malcheirosos, caso não seja bem controlada. Fonte: JARDIM, N. S. (Coord.) Lixo municipal: manual de gerenciamento integrado. São Paulo: IPT/Cempre, 1995. Coleta seletiva – A coleta seletiva é uma atitude sustentável que trata do recolhimento de materiais recicláveis na origem, ou seja, em casa, na escola, no escritório, na fábrica, nos hospitais etc. Os materiais recicláveis são acon- dicionados em recipientes adequados, coleta- dos e enviados para as indústrias de reciclagem. Em um programa de coleta seletiva, recu- peram-se, em geral, cerca de 90% dos mate- riais para reciclagem (papéis, plásticos, vidros e metais). Os 10% restantes são rejeitos, ou seja, materiais que não podem ser reaprovei- tados, como isopor, trapos, papel carbono, fraldas descartáveis, couro, louça, cerâmica e objetos produzidos com muitas peças de di- ferentes materiais. Todos os sistemas de disposição do lixo descritos anteriormente apresentam vantagens e desvantagens e a implantação depende de uma pesquisa detalhada das condições de cada cidade, que deve incluir um estudo de impacto ambiental. A tabela a seguir apre- senta algumas vantagens e desvantagens de três desses processos de disposição de lixo. cr ed ito He ly D em ut ti / C oo pe ra tiv a de R ec ic la ge m C re sc er A coleta seletiva facilita o processo de separação final dos materiais a serem reciclados. Coleta seletiva – A coleta seletiva é uma atitude sustentável que trata do recolhimento de materiais recicláveis na origem, ou seja, em casa, na escola, no escritório, na fábrica, nos hospitais etc. Os materiais recicláveis são acon- dicionados em recipientes adequados, coleta- dos e enviados para as indústrias de reciclagem. Em um programa de coleta seletiva, recu- peram-se, em geral, cerca de 90% dos mate- riais para reciclagem (papéis, plásticos, vidros e metais). Os 10% restantes são rejeitos, ou seja, materiais que não podem ser reaprovei- tados, como isopor, trapos, papel carbono, fraldas descartáveis, couro, louça, cerâmica e objetos produzidos com muitas peças de di- ferentes materiais. Todos os sistemas de disposição do lixo descritos anteriormente apresentam vantagens e desvantagens e a implantação depende de uma pesquisa detalhada das condições de cada cidade, que deve incluir um estudo de impacto ambiental. A tabela a seguir apre- senta algumas vantagens e desvantagens de três desses processos de disposição de lixo. 72 CO N ST IT UI N TE S DA S SU BS T N CI AS , Q UÍ M IC A E CI ÊN CI A 1. Quais são os benefícios da reciclagem de materiais do lixo? 2. Com base nas vantagens e desvantagens de cada sistema de tratamento de lixo, indique qual seria o sistema mais adequado do ponto de vista ambiental para cada um dos seguintes tipos de lixo: domiciliar, público, hospitalar, industrial e agrícola (veja a classificação do lixo na página 47 do capítulo 2). 3. Debata o argumento de algumas pessoas: “A coleta seletiva é um processo trabalhoso que somente beneficia a indústria de reciclagem, que não nos paga pelo trabalho que realizamos”. 4. Que propriedade é utilizada para selecionar os materiais ao passar pelos separadores eletromagnéticos nas usi- nas de compostagem? 5. Que propriedade é utilizada para separar o lixo em peneiras de usinas de compostagem? 6. Classifique os processos de aterro, incineração e compostagem do lixo em transformação química e em pro- cesso físico. 7. Com base nos gráficos a seguir (IBGE, 2000), debata sobre a problemática do destino do lixo brasileiro e aponte medidas para amenizar essa questão. 8. Analise os dados apresentados na tabela abaixo, procurando identificar a situação da coleta de lixo em cada estado. Em seguida, debata as possíveis razões para as diferenças observadas. 9. Quais são os problemas que a população da sua cidade enfrenta em relação ao lixo? Debata essa questão com os colegas de classe. 10. Debata com os colegas por que, mesmo em situações de grande risco para a saúde da população e contamina- ção do meio ambiente, os lixões são utilizados para o acondicionamento do lixo. Qual é a responsabilidade dos governantes e da população em relação a essa situação? Porcentagem de municípios que destinam o lixo em aterros e lixões. não informados outros lixões lixões aterros sanitários aterros controlados Destino final do lixo coletivo nopaís em massa. 31% 22% 47% 60% 31% 9% Debata e entenda FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO. PORCENTAGEM DE DOMICÍLIOS POR ESTADO DA FEDERAÇÃO SEM COLETA DIRETA OU INDIRETAMENTE DO LIXO Estado Domicílios sem coleta (%) Estado Domicílios sem coleta (%) Estado Domicílios sem coleta (%) Piauí 43,2 Acre 19 Mato Grosso do Sul 9,9 Maranhão 33,9 Pernambuco 18,8 Paraná 9,2 Alagoas 24,9 Pará 18 Goiás 9,1 Rondônia 24,7 Roraima 15,2 Rio Grande do Sul 8,3 Tocantins 24,2 Sergipe 14,1 Santa Catarina 7,7 Bahia 23,8 Rio Grande do Norte 13,7 Amapá 2,7 Ceará 22,5 Amazonas 13,3 Rio de Janeiro 1,3 Mato Grosso 19,5 Espírito Santo 12,6 São Paulo 1,2 Paraíba 19,4 Minas Gerais 11,3 Distrito Federal 1,2 Fonte: IBGE. Pesquisa Nacional por Amostras de Domicílio, 2001-2009. Quais são os benefícios da reciclagem de materiais do lixo? Com base nas vantagens e desvantagens de cada sistema de tratamento de lixo, indique qual seria o sistema mais adequado do ponto de vista ambiental para cada um dos seguintes tipos de lixo: domiciliar, público, hospitalar, industrial e agrícola (veja a classificação do lixo na página 47 do capítulo 2). Debata o argumento de algumas pessoas: “A coleta seletiva é um processo trabalhoso que somente beneficia a indústria de reciclagem, que não nos paga pelo trabalho que realizamos”. Que propriedade é utilizada para selecionar os materiais ao passar pelos separadores eletromagnéticos nas usi- Que propriedade é utilizada para separar o lixo em peneiras de usinas de compostagem? Classifique os processos de aterro, incineração e compostagem do lixo em transformação química e em pro- Com base nos gráficos a seguir (IBGE, 2000), debata sobre a problemática do destino do lixo brasileiro e aponte lixões lixões aterros aterros controlados 31% 22% FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO. C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 73 P erguntas como essas sempre intrigaram o ser humano. É da natureza humana bus- car respostas sobre questões relativas à nossa existência e ao mundo que nos cerca. O que sou? Onde estou? O que é o mundo? O que faço e o que devo fazer neste mun- do? Essas são algumas das questões para as quais, há muito tempo, buscamos respostas por meio de diversos modos de pensar. O pensamento mágico e mitológico é uma das formas mais antigas de resposta a essas questões. O mito é uma forma de pensamento que se impõe pela emotividade ou, como consideram alguns, por explicações atribuídas a forças superiores. Esse tipo de pensamento manifesto em narrativas mitológicas, como as encontradas na mitologia grega, esteve presente em sociedades primitivas e se manifes- tava como uma crença coletiva que não era questionada e simplesmente acreditada por atos de fé, sendo transmitida de geração a geração. Essa forma de interpretar o mundo ainda está presente nas sociedades atuais. Assim foram, por exemplo, muitas explicações atribuídas à origem e à natureza do fogo, tido como um fenômeno divino. Um passo importante na evolução de nossa civilização foi, contudo, quando esse pensamento mágico começou a ser substituído pelo pensamento racional, como o da Filosofia, que busca respostas para as questões apresentadas anterior- mente. Desse pensamento racional, surgiu o pensamento científico, ao qual a Química está vinculada. A Química, uma ciência moderna, fornece-nos explicações sobre as substâncias, suas transformações, suas propriedades e constituição. Vejamos um pouco dessa história. Das artes práticas de transformação à Alquimia Os processos químicos, nos quais substâncias se transformam em outras, sempre fascinaram a humanidade. Na busca de dominá-los, desde os primórdios da humanidade, uma série de tecnologias químicas foi desenvolvida: o controle da combustão, a obtenção de metais com base nas transformações químicas de seus minérios, o cozimento de alimentos, o processo de curtição do couro, a fabricação de vidros e cerâmicas, a obtenção de drogas e medicamentos etc. O domínio dessas tecnologias possibilitou maiores intervenções no ambiente e contribuiu para melhorar as condições de vida do ser humano. O domínio desses conhecimentos práticos de transformações de materiais por civilizações primitivas se deu muitas vezes por técnicas executadas em rituais religiosos ou de magia. Assim, se consolidaram as técnicas dos curandeiros, dos mineiros, dos ferreiros, entre outros. A esses conhecimentos práticos se somaram conhecimentos de sábios que permitiram melhor compreensão e maior domínio de diferentes processos de transformação. Surgiram então as bases da Alquimia em diversas civi- lizações, diferenciando-se pelas concepções de mundo de cada cultura. Desse modo, desde a Antiguidade até a Idade Média, tivemos, entre outras, a Alquimia chinesa, a hindu, a egípcia, a árabe, a europeia. 1 DA ALQUIMIA À QUÍMICA o processo de curtição do couro, a fabricação de vidros e cerâmicas, a obtenção de drogas e medicamentos etc. O domínio dessas tecnologias possibilitou maiores intervenções no ambiente e contribuiu para melhorar as condições de vida do ser humano. O domínio desses conhecimentos práticos de transformações de materiais por civilizações primitivas se deu muitas vezes por técnicas executadas em rituais religiosos ou de magia. Assim, se consolidaram as técnicas dos curandeiros, dos mineiros, dos ferreiros, entre outros. A esses conhecimentos práticos se somaram conhecimentos WRIGHT Joseph. O alqui- mista em busca da pe- dra filosofal. 1771. Óleo sobre tela, 127 cm � 101,6 cm. Pintura representando Henning Brand e a desco- berta do elemento fósforo. D er by M us eu m a nd A rt G al le ry – D er by (U K) Por que substâncias diferentes possuem propriedades diversas? Do ponto de vista microscópico, como serão as substâncias? Pense P erguntas como essas sempre intrigaram o ser humano. É da natureza humana bus- car respostas sobre questões relativas à nossa existência e ao mundo que nos cerca. O que sou? Onde estou? O que é o mundo? O que faço e o que devo fazer neste mun- do? Essas são algumas das questões para as quais, há muito tempo, buscamos respostas por meio de diversos modos de pensar. O pensamento mágico e mitológico é uma das formas mais antigas de resposta a essas questões. O mito é uma forma de pensamento que se impõe pela emotividade ou, como consideram alguns, por explicações atribuídas a forças superiores. Esse tipo de pensamento manifesto em narrativas mitológicas, como as encontradas na mitologia grega, esteve presente em sociedades primitivas e se manifes- tava como uma crença coletiva que não era questionada e simplesmente acreditada por atos de fé, sendo transmitida de geração a geração. Essa forma de interpretar o mundo ainda está presente nas sociedades atuais. Assim foram, por exemplo, muitas explicações atribuídas à origem e à natureza do fogo, tido como um fenômeno divino. Um passo importante na evolução de nossa civilização foi, 1 DA ALQUIMIA À QUÍMICA Por que substâncias diferentes possuem propriedades diversas? Do ponto de vista microscópico, como serão as substâncias?Por que substâncias diferentes possuem propriedades diversas? Do ponto de vista microscópico, como serão as substâncias? PensePensePensePensePensePensePensePense 74 CO N ST IT UI N TE S DA S SU BS T N CI AS , Q UÍ M IC A E CI ÊN CI A O método científico e o nascimento da Ciência Moderna No século XVII, começa a se estabelecer um novo modo de justificar os conhecimentos, com base em um moderno método experimental, centra- do em observações meticulosamente controladas que pudessem desen- volver teorias demonstráveis matematicamente. O inglês Francis Bacon [1561-1626] e o francês René Descartes [1596-1650] estão entre os vários pensadores que contribuíram para o estabelecimento desse modo de pen- sar: o método científico. O físico italiano Galileu Galilei [1564-1642] e o químico Robert Boyle [1627-1691] estão entre os primeiros estudiosos a fazer uso dessa metodologia.Como se vê, a Alquimia não teve uma única base de conhecimento. Por isso, historia- dores têm até dificuldade de defini-la claramente, considerando-a como doutrina, como filosofia ou como arte. O fato é que sua origem sempre esteve relacionada ao ofício práti- co de transformações de materiais. Com relação a seu nome, alguns consideram que teve origem na civilização egípcia, advinda da palavra khemeia, arte relacionada com mistérios, superstições, ocultismo e religião. Outra hipótese é que tenha surgido da palavra grega chyma, que significa fundir ou moldar metais. A concepção mais aceita é que o nome veio do grego chemya, palavra de origem egípcia: kam it ou kem it = “negro”. A explicação para essa origem pode ser atribuída ao solo negro do Egito (berço das artes alquímicas), ou a uma etapa de enegrecimento no processo de transmutação desenvolvido pelos alquimistas, ou, ainda, por significar a Arte Negra, secreta ou divina. A Alquimia passou para a História por seus ideais inatingíveis: a bus- ca de uma fórmula que poderia transformar metais em ouro, a chamada “transmutação”, e de um elixir da longa vida, que permitiria a imortalida- de. Embora nunca tenham sido alcançados pelos alquimistas, esses objeti- vos trouxeram ganhos bastante concretos: permitiram o desenvolvimento de aparelhos, técnicas laboratoriais e substâncias fundamentais para o de- senvolvimento da Ciência. Hoje não somos imortais, mas temos uma ex- pectativa de vida cada vez maior. As conquistas tecnológicas obtidas pela sociedade trouxeram riqueza e melhor qualidade de vida, embora esses benefícios não estejam disponíveis a todos. Ri ca rd o A zo ur y/ Pu ls ar Im ag en s Cadinho de porcelana, destilador de cobre (alambique) e forno de altas temperaturas são instrumentos usados hoje, mas que já eram utilizados pelos alquimistas. Creative Commons Em Discurso do Método, obra publicada em 1637, Descartes apresenta um modelo de pensamento que contribuiu para consolidar a nova forma de pensar que caracterizou a Ciência Moderna. Hely Demutti He ly D em ut ti Como se vê, a Alquimia não teve uma única base de conhecimento. Por isso, historia- dores têm até dificuldade de defini-la claramente, considerando-a como doutrina, como filosofia ou como arte. O fato é que sua origem sempre esteve relacionada ao ofício práti- co de transformações de materiais. Com relação a seu nome, alguns consideram que teve khemeia, arte relacionada com mistérios, superstições, ocultismo e religião. Outra hipótese é que tenha surgido da palavra grega , que significa fundir ou moldar metais. A concepção mais aceita é que o nome veio ou kem it = “negro”. A explicação kem it = “negro”. A explicação kem it para essa origem pode ser atribuída ao solo negro do Egito (berço das artes alquímicas), ou a uma etapa de enegrecimento no processo de transmutação desenvolvido pelos alquimistas, ou, ainda, por significar a Arte Negra, secreta ou divina. A Alquimia passou para a História por seus ideais inatingíveis: a bus- ca de uma fórmula que poderia transformar metais em ouro, a chamada “transmutação”, e de um elixir da longa vida, que permitiria a imortalida- de. Embora nunca tenham sido alcançados pelos alquimistas, esses objeti- vos trouxeram ganhos bastante concretos: permitiram o desenvolvimento de aparelhos, técnicas laboratoriais e substâncias fundamentais para o de- senvolvimento da Ciência. Hoje não somos imortais, mas temos uma ex- pectativa de vida cada vez maior. As conquistas tecnológicas obtidas pela sociedade trouxeram riqueza e melhor qualidade de vida, embora esses Ri ca rd o A zo ur y/ Pu ls ar Im ag en s Cadinho de porcelana, destilador de cobre (alambique) e forno de altas temperaturas são instrumentos usados hoje, mas que já eram utilizados pelos alquimistas. C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 75 O novo método científico se consolidou e caracterizou o que chamamos hoje Ciência moder na. Essa nova forma de interpretar o mundo revolucionou diferentes campos de estudos e influenciou o modo de vida das pessoas. Seu objetivo é explicar a natureza e o universo no qual estamos inseridos. Enquanto os filósofos pensam sobre a causa da existência dos corpos, os cientistas se preocupam em explicar como eles se comportam. A principal característica dos campos de conhecimento que se tornaram Ciência, como as Ciências Sociais (História, Geografia, Sociologia) e as Ciências da Natureza (Física, Biologia, Química), está na forma sistemática de desenvolver seus estudos: o método científico. Não existe um único método em Ciências, cada uma pode ter métodos diferentes, os quais são acordados entre os próprios cientistas que decidem a forma como aceitam ou refutam os estudos de sua área. Esses métodos estabelecidos pela comunidade científica estão em constante mudança. He ly D em ut ti He ly D em ut ti Um método clássico e ainda utilizado nas Ciências Naturais, apesar de não ser o úni- co, consiste na realização da sequência organizada de etapas para o estudo de fenôme- nos: observação do fenômeno, elaboração de hipóteses, teste das hipóteses, generaliza- ção e proposição de uma teoria explicativa para o fenômeno. Vejamos em que consistem essas etapas. A hipótese apoia-se em uma afirmação prévia para explicar determinado fenômeno. É a explicação proposta, com base nos conhecimentos já existentes, antes de se realizar o estudo. Para explicar a combustão, por exemplo, poderíamos formular algumas hipóte- ses: ela ocorre pela combinação do combustível com o oxigênio ou ocorre pela combinação com outro tipo de gás. Essas e outras explicações são consideradas hi- póteses até que possam ser testadas e comprovadas. As hipóteses podem ser testadas por meio de experimentos. No caso da combustão, teríamos de repeti-la diversas vezes, fazendo observações meticulosas sobre a sua ocorrência. Para testar as hipóteses citadas, a combustão deveria ser realizada inicialmente na presença de ar, depois na presença de diferentes tipos de gases, como o gás carbônico, o nitrogênio, entre outros. Não existe um método único de investigação em Ciências: enquanto al- guns cientistas coletam dados em equipamentos, outros analisam resulta- dos obtidos em entrevis- tas. As análises são feitas de forma diferente, mas, sejam quais forem os mé- todos utilizados, deverão ser reconhecidas por suas comunidades científicas. Sc ie nc e Ph ot o Li br ar y/ La tin st oc k TR AN SF O RM AÇ Õ ES E P RO PR IE DA DE S DA S SU BS TÊ N CI AS Marie Curie [1867-1934] em seu laboratório. O co- nhecimento que temos sobre radiação deve-se, em gran- de parte, às arriscadas ex- periências que custaram a saúde dessa dedicada cien- tista polonesa e lhe conferi- ram o Prêmio Nobel. CO N ST IT UI N TE S DA S SU BS T N CI AS , Q UÍ M IC A E CI ÊN CI A O novo método científico se consolidou e caracterizou o que chamamos hoje moder na. Essa nova forma de interpretar o mundo revolucionou diferentes campos de estudos e influenciou o modo de vida das pessoas. Seu objetivo é explicar a natureza e o universo no qual estamos inseridos. Enquanto os filósofos pensam sobre a causa da existência dos corpos, os cientistas se preocupam em explicar como eles se comportam. A principal característica dos campos de conhecimento que se tornaram Ciência, como as Ciências Sociais (História, Geografia, Sociologia) e as Ciências da Natureza (Física, Biologia, Química), está na forma sistemática de desenvolver seus estudos: o Não existe um único método em Ciências, cada uma pode ter métodos diferentes, os quais são acordados entre os próprios cientistas que decidem a forma como aceitam ou refutam os estudos de sua área. Esses métodos estabelecidos pela comunidade científica estão em constante mudança. He ly D em ut ti Não existe um método único de investigação em Ciências: enquanto al- guns cientistas coletam dados em equipamentos, outros analisam resulta- dos obtidosem entrevis- tas. As análises são feitas de forma diferente, mas, sejam quais forem os mé- todos utilizados, deverão ser reconhecidas por suas comunidades científicas. 76 CO N ST IT UI N TE S DA S SU BS T N CI AS , Q UÍ M IC A E CI ÊN CI A A análise dos resultados desses experimentos pode levar à aceitação de uma hipóte- se inicial ou à elaboração de novas hipóteses a serem também testadas. A comparação de resultados de diferentes experimentos pode levar a generalizações, que em Ciência chamamos leis ou regras científicas. Por exemplo, no caso da combustão, os resulta- dos experimentais indicam que ela não ocorre na ausência de oxigênio. Assim, o enun- ciado “para haver combustão deve haver oxigênio” corresponderia a uma lei, pois se tra- ta de uma generalização. Após os testes, as explicações que estiverem de acordo com os resultados encontrados passam a constituir as teorias científicas. Teoria científica é o conjunto de afirmações consideradas válidas pela comunidade científica para explicar determinado fenômeno. O nascimento da Química Moderna Os estudos sobre processos químicos eram desenvolvidos por diversos filósofos e, so- bretudo, pelos alquimistas. Até a Idade Média, tais estudos se fundamentavam em teorias obscuras, mas aos poucos novos estudiosos adotaram os métodos experimentais da Ciência moderna e novas teorias foram surgindo para explicar as transformações químicas. Por exemplo, o médico, filósofo e alquimista suíço Paracelso, Philipus Aureolus Theophrastus Bombast von Hohenheim [1493-1541], mesmo ainda ligado à Alquimia, desenvolveu es- tudos que deram início à Química médica (quimiatria ou iatroquímica). Vários outros, en- tre os quais se destaca o físico e químico irlandês Robert Boyle, desenvolveram técnicas experimentais na produção metalúrgica e na preparação de diversos materiais. Muitas das novas teorias permaneceram ainda impregnadas de velhos conceitos e mo- delos da Alquimia. Uma das mais marcantes foi a teoria do flogístico, proposta pelo alemão Georg Ernst Stahl [1660-1734]. Em 1731, ele aventou uma teoria explicativa para a combustão. De acordo com ela os corpos combustíveis teriam como constituinte um “elemento”, denominado flogístico, liberado durante a queima. Embora as explicações com base na teoria do flogístico fossem razoáveis, ela apresenta- va incongruências em relação à variação de massa. Mesmo assim, foi muito aceita na época. No século XVIII, surgiram melhores explicações para a combustão. Antoine Laurent Lavoisier [1743-1794] percebeu a importância do oxigênio para esse processo. Com base em experiências bem elaboradas e controladas, utilizando balanças de alta precisão (cujas sensibilidade e precisão poderiam rivalizar com balanças modernas), ele mediu a variação de massa durante a combustão de diversas substâncias. Os resultados dos ex- perimentos demonstraram que havia conservação de massa durante as reações e per- mitiram que ele demonstrasse que a queima é uma reação com o oxigênio e que a cal metálica da teoria do flogístico era, na verdade, uma nova substância. Lavoisier contribuiu de maneira significativa para o surgimento da Química, como ciência experimental, ao propor uma alternativa à teoria do flogístico e consolidar um novo método de investigação coerente com os métodos científicos. O seu trabalho e o de outros químicos da época, como o escocês Joseph Black [1728-1799], contribuíram para demonstrar a necessidade do uso de balanças nos estudos da Química. Essa nova forma de estudar processos químicos já era aplicada por vários cien- tistas e tem os trabalhos de Lavoisier como um marco na mudança de paradigma no estudo dessa área de conhecimento. Paradigma é o padrão ou o modelo que norteia nosso modo de viver, trabalhar, fazer Ciência. É pela mudança de paradigmas, de acordo com o físico e filósofo alemão Thomas Kuhn [1922-1996], que a Ciência se desenvolve. Essas mudanças são também chamadas Revoluções Científicas. No século XVIII, surgiram melhores explicações para a combustão. Antoine Laurent Lavoisier [1743-1794] percebeu a importância do oxigênio para esse processo. Com base em experiências bem elaboradas e controladas, utilizando balanças de alta precisão (cujas sensibilidade e precisão poderiam rivalizar com balanças modernas), ele mediu a variação de massa durante a combustão de diversas substâncias. Os resultados dos ex- perimentos demonstraram que havia conservação de massa durante as reações e per- mitiram que ele demonstrasse que a queima é uma reação com o oxigênio e que a cal metálica da teoria do flogístico era, na verdade, uma nova substância. Lavoisier contribuiu de maneira significativa para o surgimento da Química, como ciência experimental, ao propor uma alternativa à teoria do flogístico e consolidar um novo método de investigação coerente com os métodos científicos. O seu trabalho e o de outros químicos da época, como o escocês Joseph Black [1728-1799], contribuíram para demonstrar a necessidade do uso de balanças nos estudos da Química. Essa nova forma de estudar processos químicos já era aplicada por vários cien- tistas e tem os trabalhos de Lavoisier como um marco na mudança de paradigma no estudo dessa área de conhecimento. Paradigma é o padrão ou o modelo que norteia nosso modo de viver, trabalhar, fazer Ciência. É pela mudança de paradigmas, de acordo com o físico e filósofo alemão Thomas Kuhn [1922-1996], que a Ciência se desenvolve. Essas mudanças são também Sc ho ol o f C he m ic al S ci en ce s, Il lin oi s A teoria do flogístico, que teve importância histórica na busca da compreensão da natureza da matéria, foi proposta pelo químico ale- mão Georg Ernst Stahl [1660-1734]. A análise dos resultados desses experimentos pode levar à aceitação de uma hipóte- se inicial ou à elaboração de novas hipóteses a serem também testadas. A comparação generalizações, que em Ciência . Por exemplo, no caso da combustão, os resulta- dos experimentais indicam que ela não ocorre na ausência de oxigênio. Assim, o enun- ciado “para haver combustão deve haver oxigênio” corresponderia a uma lei, pois se tra- ta de uma generalização. Após os testes, as explicações que estiverem de acordo com os resultados encontrados passam a constituir as teorias científicas. Teoria científica é o conjunto de afirmações consideradas válidas pela comunidade científica para explicar O nascimento da Química Moderna Os estudos sobre processos químicos eram desenvolvidos por diversos filósofos e, so- bretudo, pelos alquimistas. Até a Idade Média, tais estudos se fundamentavam em teorias obscuras, mas aos poucos novos estudiosos adotaram os métodos experimentais da Ciência moderna e novas teorias foram surgindo para explicar as transformações químicas. Por exemplo, o médico, filósofo e alquimista suíço Paracelso, Philipus Aureolus Theophrastus Bombast von Hohenheim [1493-1541], mesmo ainda ligado à Alquimia, desenvolveu es- tudos que deram início à Química médica (quimiatria ou iatroquímica). Vários outros, en- tre os quais se destaca o físico e químico irlandês Robert Boyle, desenvolveram técnicas C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 77 Historiadores das Ciências divergem quanto ao período e aos fatos que marcaram a Revolução Química. Porém muitos concordam que essa revolução culminou de fato com o Traité élémentaire de Chimie (Tratado elementar de Química), publicado por Lavoisier em 1789. Essa revolução se caracterizou pelo fato de os químicos pas- sarem a utilizar um método característico de investigação, uma linguagem própria e um sistema lógico de teorias para estudar e explicar os processos. Contribuíram para o surgimento da Química as profundas mudanças culturais e sociais daquela época, advindas com a Revolução Industrial e com a Revolução Francesa, inspirada nos ideais dos iluministas do chamado Século das Luzes. Portanto, podemos dizer que a Química é uma ciência nova com pouco mais de duzentos anos. Há quem defenda queela derivou da Alquimia, mas, na verdade, se ori- ginou de uma revolução do modo de pensar a matéria. Nesse sentido é que a Química tem propósitos e métodos bem diferentes da Alquimia. 78 A L A ntoine Laurent Lavoisier nasceu em Pa- ris em 1743 e lá morreu guilhotinado em 1794. Durante seus estudos no Collège des Quatre-Nations, ele estabeleceu contato com cientistas famosos. Ele adorava Matemática e se interessava por todas as Ciências. Provavel- mente o primeiro trabalho científico dele tenha sido uma descrição de exatidão notável de uma aurora boreal. Em 1768, com 24 anos, conse- guiu uma vaga de químico-adjunto, tornando-se membro da Academia de Ciências. Logo ele co- meçou a ganhar notoriedade com seus trabalhos contra a teoria dos quatro elementos. No mes- mo ano, Lavoisier se tornou membro da Ferme Générale, uma companhia cujos sócios arren- davam do governo o privilégio de coletar os impostos. Eles eram obrigados a entregar ao rei uma quantia fixa estipulada e o excedente correspondia aos lucros dos fiscais. Os membros da Ferme Générale eram suspeitos de corrupção e detestados pelo povo em geral. O Tribunal da Revolução Francesa o sentenciou à morte em razão dessas acusações. O tribunal que o condenou não demorou a reconhecer sua inocência e devolver à sua esposa seus documentos e instrumentos de laboratório, permitindo a publicação de tra- balhos ainda inéditos. Sua obra – que trata de procedimentos experimentais, como o uso da balança – foi fundamental para o desenvolvimento da Química, sendo Lavoisier considerado por muitos historiadores o responsável por tornar a Química uma Ciência experimental. Sobre sua morte, comentou o matemático e físico italiano Joseph-Louis Lagrange [1736-1813]: “Foi preciso somente um momento para cortar sua cabeça e, provavelmente, cem anos não serão suficientes para produzir outra como aquela”. A Ciência na História DAVID, Jaques-Louis. Retrato de Antonie-Laurent e Marie-Anne Lavoisier. 1788. Óleo sobre tela, 256 cm � 195 cm. Marie-Anne teve um papel importante nos trabalhos de pesquisa de Lavoisier. M et ro po lit an M us eu m o f A rt , N ew Y or k. Historiadores das Ciências divergem quanto ao período e aos fatos que marcaram a Revolução Química. Porém muitos concordam que essa revolução culminou de fato com o Traité élémentaire de Chimie por Lavoisier em 1789. Essa revolução se caracterizou pelo fato de os químicos pas- sarem a utilizar um método característico de investigação, uma linguagem própria e um sistema lógico de teorias para estudar e explicar os processos. Contribuíram para o surgimento da Química as profundas mudanças culturais e sociais daquela época, advindas com a Revolução Industrial e com a Revolução Francesa, inspirada nos ideais dos iluministas do chamado Século das Luzes. Portanto, podemos dizer que a Química é uma ciência nova com pouco mais de duzentos anos. Há quem defenda que ela derivou da Alquimia, mas, na verdade, se ori- ginou de uma revolução do modo de pensar a matéria. Nesse sentido é que a Química tem propósitos e métodos bem diferentes da Alquimia. A Ciência na HistóriaA Ciência na História M et ro po lit an M us eu m o f A rt , N ew Y or k. CO N ST IT UI N TE S DA S SU BS T N CI AS , Q UÍ M IC A E CI ÊN CI A 2 CONHECIMENTO CIENTÍFICO E SENSO COMUM O que diferencia o conhecimento científico do senso comum, isto é, do conhecimento não científico? Será que o conhecimento do cozinheiro e do oleiro também são conhecimentos científicos? Por quê? Pense As transformações químicas não são estudadas apenas pelos químicos. Os cozinhei- ros, por exemplo, estudam constantemente melhores maneiras de combinar dife- rentes temperos e técnicas para transformar alimentos em apetitosos pratos. Muitos dos processos desenvolvidos por eles são de natureza química. Assim ocorre com o carvoeiro, que transforma a madeira em carvão, e com o oleiro, que transforma o barro em tijolo. Podemos dizer que muitos dos objetos de estudo dos cientistas são também estudados por pessoas que não têm conhecimentos científicos sobre o assunto. Sabemos, por exem- plo, que os índios podem conhecer mais sobre o ciclo de plantas e os hábitos de animais de sua região do que os biólogos. Todavia, o que diferencia o conhecimento científico do senso comum é a maneira como ele é construído e organizado. Os cientistas utilizam rígi- dos critérios e métodos de investigação para obter, justificar e transmitir o conhecimento científico. No senso comum, o conhecimento é conquistado sem, necessariamente, seguir métodos e técnicas específicos. No senso comum não existe uma organização sistemati- zada do conhecimento. Apesar da sua larga aplicação, as teorias científicas têm seus limites. Não conseguem explicar tudo. Compreender a natureza e as limitações do conhecimento científico é fun- damental para sabermos até que ponto e como poderemos usar esse conhecimento. Por isso, é preciso antes de tudo reconhecer que a Química, como toda Ciência, não expressa uma verdade absoluta. Ela apresenta a explicação que é mais bem-aceita pela comunida- de científica. Isso pode valer em um período histórico e não ser aceito em outro período. O conhecimento científico é elaborado com rigor e permite muitas vezes, com bastante precisão, prever e explicar novos fenômenos. Todavia, dependendo do que se pretende, isso pode ser feito também por outros tipos de conhecimento. Embora o conhecimento prático culinário de uma dona de casa seja suficiente para preparar excelentes refeições, ele não é capaz de explicar os princípios químicos envolvidos no processo, sendo insufi- ciente para garantir a qualidade exigida para a produção industrializada.ciente para garantir a qualidade exigida para a produção industrializada. He ly D em ut ti O conhecimento das trans- formações químicas não é de domínio exclusivo dos químicos. CONHECIMENTO CIENTÍFICO O que diferencia o conhecimento científico do senso comum, isto é, do conhecimento não científico? Será que o conhecimento do cozinheiro e do oleiro também são conhecimentos científicos? Por quê? s transformações químicas não são estudadas apenas pelos químicos. Os cozinhei- ros, por exemplo, estudam constantemente melhores maneiras de combinar dife- rentes temperos e técnicas para transformar alimentos em apetitosos pratos. Muitos dos processos desenvolvidos por eles são de natureza química. Assim ocorre com o carvoeiro, que transforma a madeira em carvão, e com o oleiro, que transforma o barro em tijolo. Podemos dizer que muitos dos objetos de estudo dos cientistas são também estudados por pessoas que não têm conhecimentos científicos sobre o assunto. Sabemos, por exem- plo, que os índios podem conhecer mais sobre o ciclo de plantas e os hábitos de animais de sua região do que os biólogos. Todavia, o que diferencia o conhecimento científico do senso comum é a maneira como ele é construído e organizado. Os cientistas utilizam rígi- dos critérios e métodos de investigação para obter, justificar e transmitir o conhecimento C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 79 80 Exercícios 1. Cite algumas transformações químicas conhecidas des- de o início da humanidade e sua utilização. 2. Em que acreditavam os alquimistas? Quais as suas prin- cipais atividades? 3. Pesquise, em livros de História, a influência dos ilumi- nistas no surgimento de Ciências modernas como a Química. 4. Pesquise, em livro de História, a Revolução Industrial e a Revolução Francesa e identifique as contribuições desses períodos históricos para o desenvolvimento da Química como Ciência. 5. Em que consistia a teoria do flogístico? 6. Qual é a diferença entre a explicação da combustão pela teoria do flogístico e pela teoria de Lavoisier? 7. Cite uma das contribuições de Lavoisier para o surgi- mento da Química como Ciência. 8. Que mudanças aconteceram na sociedade, com a Re- volução Industrial, que favoreceram o desenvolvimentoda Química? 9. O que é método científico? 10. Existe um único método científico? Por quê? 11. Em que a Alquimia contribuiu para o desenvolvimento da Química? 12. Estabeleça a principal diferença entre a Alquimia e a Química. 13. Para você, qual é a diferença entre magia e Ciência? 14. O que diferencia os conhecimentos químicos do senso comum? 15. O conhecimento químico expressa a verdade absoluta? Justifique sua resposta. 16. Zé Limpim é o fabricante do sabão mais vendido na sua região. Seu produto é fabricado por várias gerações da família. No momento, sua produção já está sendo vendida até na capital. Você poderia afirmar que Zé Limpim é um cientista e, por isso, seu sabão é de boa qualidade? Justifique sua resposta. 17. Durante alguns anos, médicos receitaram medicamen- tos à base de talidomida para amenizar os enjoos de mulheres grávidas. Mas aconteceu uma tragédia: bebês de mães que fizeram uso desse medicamento nasceram com deformidades nos membros superiores e inferiores. Sobre tal acontecimento, debata: a) O que poderia ter sido feito para evitar essa tragédia? b) Se a Medicina é uma Ciência, devemos ou não con- fiar nos medicamentos prescritos pelos médicos? Justifique. 18. (AEUDF) Analisando os resultados de vários experimen- tos, um aluno chegou à seguinte conclusão: “quando se coloca uma vela acesa em um recipiente fechado, ela se apaga”. Essa conclusão é: a) uma hipótese. b) uma experimentação. c) uma generalização. d) uma teoria. e) um modelo. 19. (UnB-PAS-DF) Sobre o conhecimento científico e a Quí- mica, julgue os itens a seguir, marcando C para os itens corretos e E para os errados. 1) O conhecimento químico representa o avanço da Ciência, a qual permite descobrir a verdade acer- ca dos fenômenos, fornecendo as certezas a res- peito do como e do porquê dos fatos observados. 2) As transformações químicas são realizadas exclu- sivamente em laboratórios especializados. 3) A Química é uma Ciência milenar que surgiu desde os primórdios da humanidade com a Alquimia. 4) A Alquimia é um tipo de conhecimento mágico que não é considerado científico. 5) O conhecimento científico é estruturado em um mé todo sistemático de investigação denomina- do método científico, o qual varia com o passar dos tempos. 20. (UnB-DF) Julgue cada um dos itens a seguir, marcando C para os itens corretos e E para os errados. 1) Numa experiência química qualitativa, o cientista limita-se a verificar o que acontece, sem efetuar medições. 2) As hipóteses formuladas nos domínios da Química são testadas experimentalmente e podem resultar em leis. 3) O método científico, aplicado em Química, baseia- -se em experimentação, observação e análise. 4) No caso da Química, o trabalho em equipe é sem- pre desaconselhável. FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO.ExercíciosExercícios 1. 1. Cite algumas transformações químicas conhecidas des- de o início da humanidade e sua utilização. 2. 2. Em que acreditavam os alquimistas? Quais as suas prin- cipais atividades? 3. 3. Pesquise, em livros de História, a influência dos ilumi- nistas no surgimento de Ciências modernas como a Química. 4. 4. Pesquise, em livro de História, a Revolução Industrial e a Revolução Francesa e identifique as contribuições desses períodos históricos para o desenvolvimento da Química como Ciência. 5. 5. Em que consistia a teoria do flogístico? 6. 6. Qual é a diferença entre a explicação da combustão pela teoria do flogístico e pela teoria de Lavoisier? 7. 7. Cite uma das contribuições de Lavoisier para o surgi- mento da Química como Ciência. 18. 18. 19. 19. CO N ST IT UI N TE S DA S SU BS T N CI AS , Q UÍ M IC A E CI ÊN CI A 3 CONSTITUINTES DA MATÉRIA Como é formada microscopicamente a matéria? Seria possível enxergar as partículas que constituem a matéria? Pense Química na escola Há espaço vazio na matéria? Esse experimento é para ser feito em grupo na própria sala de aula, com materiais que você pode conseguir em casa. Observe um pedaço de ferro ou a água em um copo. Temos a impressão de que a matéria é toda contínua. Será que é mesmo? Faça a atividade a seguir e verifique tal ideia utilizando o “método científico” clássico: observe, elabore hipóteses, teste essas hipóteses e proponha uma teoria ou um modelo para guiar seu pensamento. Materiais • 2 béqueres, ou frascos de vidro transparente de volume próximo, de 100 mL • água • espátula • grãos de feijão • açúcar cristal • “grãos” de permanganato de potássio (pode ser encontrado em farmácias) ou pó para preparar refresco de uva. He ly D em ut tiM uita gente pensa que na matéria não existem espaços vazios, ou seja, ela é preen- chida ininterruptamente. Mas, se a matéria fosse contínua como um bloco maciço sem nenhum espaço vazio, como explicar o aroma de café que sai da cafeteira e se espalha pelo ar? Como explicar o fato de o grão de permanganato de potássio ou de uma gota de tinta colorir igualmente certa porção de água contida em um recipiente? Muitos sólidos, ao se dissolver na água, dão a impressão de que desaparecem completamente. No entanto, podemos explicar a dissolução como um processo em que o sólido se divide em partículas minúsculas que se dispersam pelo líquido. Os só- lidos tingem líquidos nos quais são dissolvidos, por causa da cor de suas partículas. Ao adicionar o cristal de permanganato de potássio ao béquer, a ideia que surge é a de movimento. Você observou que a coloração violeta se distribuiu lentamente no líquido incolor, ou seja, as partículas do permanganato se distribuíram entre as partí- culas constituintes da água. As observações da segunda parte do experimento nos permitem pensar que assim como entre os grãos de feijão existem espaços vazios, nos quais se alojaram as partículas de açúcar, também entre as partículas constituintes do açúcar há espaços vazios onde se alojaram partículas constituintes da água. A ideia de que os constituintes da água também são partículas pode ser deduzida, pois é possível dissolver diversos sólidos na água, como o permanganato de potássio, o sal de cozinha, o açúcar etc. O que ocorre é que as partículas desses sólidos, infimamente pequenas, distribuem-se entre as também infimamente pequenas da água. Essas partículas são tão pequenas que não são perceptíveis pela nossa visão nem por microscópios ópticos. Pense bem: se um meio é contínuo, como ele po- deria ser atravessado por outros? Consulte as normas de segurança no laboratório, na última página deste livro. CONSTITUINTES DA MATÉRIA Seria possível enxergar as partículas que constituem a matéria? He ly D em ut ti uita gente pensa que na matéria não existem espaços vazios, ou seja, ela é preen- Mas, se a matéria fosse contínua como um bloco maciço sem nenhum espaço vazio, como explicar o aroma de café que sai da cafeteira e se espalha pelo ar? Como explicar o fato de o grão de permanganato de potássio ou de uma gota de tinta colorir igualmente Muitos sólidos, ao se dissolver na água, dão a impressão de que desaparecem completamente. No entanto, podemos explicar a dissolução como um processo em que o sólido se divide em partículas minúsculas que se dispersam pelo líquido. Os só- lidos tingem líquidos nos quais são dissolvidos, por causa da cor de suas partículas. Ao adicionar o cristal de permanganato de potássio ao béquer, a ideia que surge é a de movimento. Você observou que a coloração violeta se distribuiu lentamente no Pense bem: se um meio é contínuo, como ele po- deria ser atravessado por outros? C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 81 Procedimento Parte A 1. Em um béquer ponha água até a marca dos 50 mL. 2. Pegue com uma espátula um pequeno cristal de permanganato de potássio e adicione-o ao béquer com água. Observe. Parte B 1. Em um béquer ou frasco de vidro correspondente de 100 mL, coloque um punhado de grãos de feijão até a marca dos 50 mL. 2. Acrescente açúcar cristal ao béquer com o feijão atéa marca dos 50 mL, dando pequenas batidas até não conseguir adicionar mais açúcar cristal sem ultrapassar o limite dos 50 mL. 3. Acrescente água ao béquer com o feijão e o açúcar cristal até a marca de 50 mL. Destino dos resíduos O resíduo sólido dessa atividade pode ser descartado no lixo seco e o resíduo líquido no sistema de esgoto. Análise de dados 1. O que vai acontecer com o permanganato de potássio com o passar do tempo? 2. Na parte B, o que você pôde observar? 3. Se imaginarmos um modelo em que a constituição da matéria é considerada contínua, sem espaços vazios, como poderíamos explicar os resultados desse experimento? 4. Usando o modelo que você considera mais plausível para compreender os resultados obtidos, explique o que ocorreu no experimento. 5. Considerando suas conclusões, apresente um modelo para a constituição da matéria. He ly D em ut ti Existe água na região que contém feijão e açúcar cristal? Como a água pôde ser adicionada? Ainda há espaços vazios onde se encontram feijão, açúcar e água? Seria possível adicionar algum outro material? Qual? Pense Será que há espaços vazios na água, nos quais possam ser inseridas par- tículas minúsculas como as de sal? O que aconteceu com o cristal de permanganato adicionado à água? Por que a água ficou colorida quando se adi- cionou o permanganato de potássio? Justifique do ponto de vista microscópico. Pense Será que ainda cabe mais algum material no béquer até a marca dos 50 mL? Existem espaços vazios entre os grãos? Seria possível adicionar algum outro material? Qual? Pense Procedimento Parte A 1. Em um béquer ponha água até a marca dos 50 mL. 2. Pegue com uma espátula um pequeno cristal de permanganato de potássio e adicione-o ao béquer com água. Observe. Parte B 1. Em um béquer ou frasco de vidro correspondente de 100 mL, coloque um punhado de grãos de feijão até a marca dos 50 mL. 2. Acrescente açúcar cristal ao béquer com o feijão até a marca dos 50 mL, dando pequenas batidas até não conseguir adicionar mais açúcar cristal sem ultrapassar o limite dos 50 mL. O que aconteceu com o cristal de permanganato adicionado à água? Por que a água ficou colorida quando se adi-O que aconteceu com o cristal de permanganato adicionado à água? Por que a água ficou colorida quando se adi- cionou o permanganato de potássio? Justifique do ponto de vista microscópico. PensePensePensePensePensePensePensePensePensePensePense PensePensePensePensePensePensePensePense 82 CO N ST IT UI N TE S DA S SU BS T N CI AS , Q UÍ M IC A E CI ÊN CI A Do ponto de vista macroscópico, a matéria aparenta ser contínua. Do ponto de vista microscópico, porém, é formada por partículas, é descontínua. Isso significa que a maté- ria é de natureza corpuscular. Os químicos denominam as partículas constituintes do açú- car de molécula de sacarose e as partículas constituintes da água de moléculas de água. Nem todas as partículas constituintes da matéria são moléculas, conforme você verá mais adiante em nosso estudo na segunda unidade do livro. Para facilitar nosso estudo, vamos inicialmente pensar nas partículas constituintes que são moléculas. Eletrólise da água A eletrólise da água é feita aplicando- -se uma corrente contínua a uma solução condutora de eletricidade, comumente hi- dróxido de sódio dissolvido em água. Esse é um experimento simples que você pode fazer com orientação do professor e utili- zando fios e pilhas. Na eletrólise da água, a corrente elétrica gera duas novas substâncias gasosas, uma delas em cada eletrodo. Testando-se os ga- ses produzidos, observa-se que o de maior volume pega fogo ao contato com um fósfo- ro aceso. O de menor volume não pega fogo, mas aviva um palito de fósforo em brasa. tubo 1 fios encapados pilhas pontas desencapadas tubo 2 solução de água e sal J. Yu ji De que são formadas as moléculas? Pense Os gases que ocuparam os dois tubos são iguais? Por quê? Se análises químicas re- velaram que o eletrólito não sofreu alteração durante a eletrólise, de onde se origina- ram os gases coletados nos tubos? Como foi possível a formação dessas duas novas substâncias? A eletrólise da água é uma transformação química ou um processo físico? mas aviva um palito de fósforo em brasa. Será possível decompor uma substância em outras? Como isso seria possível? Pense Pense Vamos avançar com mais informações para que possamos responder a essa questão. Substâncias simples e compostas Estudos demonstram que as substâncias podem ser constituídas por mais de um tipo de partícula. Vejamos como essa constatação pôde ser deduzida. Um experimento relativamente simples que permite responder às questões acima é a eletrólise da água, descrita a seguir. Do ponto de vista macroscópico, a matéria aparenta ser contínua. Do ponto de vista microscópico, porém, é formada por partículas, é descontínua. Isso significa que a maté- ria é de natureza corpuscular. Os químicos denominam as partículas constituintes do açú- car de molécula de sacarose e as partículas constituintes da água de moléculas de água. Nem todas as partículas constituintes da matéria são moléculas, conforme você verá mais adiante em nosso estudo na segunda unidade do livro. Para facilitar nosso estudo, vamos inicialmente pensar nas partículas constituintes que são moléculas. Será possível decompor uma substância em outras? Como isso seria possível? Vamos avançar com mais informações para que possamos responder a essa questão. Substâncias simples e compostas C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 83 A eletrólise da água permite uma melhor compreensão da constituição das substâncias. Se de uma substância obtêm-se outras, significa que essa substância tem uma composição que pode ser desmembrada em outras substâncias mais simples. Assim, podemos dizer que existem duas categorias de substâncias: as que podem ser desmembradas em outras, chamadas substâncias compostas, e as que não possibilitam desmembramento, as substâncias simples. A eletrólise da água provoca um processo de decomposição química. Muitas outras substâncias podem sofrer decomposição, ou seja, podem ser transformadas em mais de uma substância por processos químicos. É o caso do açúcar, por exemplo, que ao ser aque- cido produz carvão, gás carbônico e água; do peróxido de hidrogênio (água oxigenada), que se decompõe em água e gás oxigênio; ou dos óxidos metálicos, que se decompõem em metais e oxigênio. Essas substâncias são, portanto, compostas. De outro modo, muitas outras substâncias não podem ser decompostas em outras. Os gases hidrogênio e oxigênio são exemplos de substâncias que não se decompõem. Outros exemplos são os metais (cobre, alumínio, zinco, ouro, prata etc.), os gases (nitrogê- nio, hélio, neônio, argônio etc.), o enxofre e a grafita. Todas essas são substâncias simples. Essa conceituação de substância simples e composta pela possibilidade de seu desmembra- mento não é precisa, pois há substâncias simples que podem se desmembrar em outras subs- tâncias simples. Por isso, essa conceituação será definida com mais precisão posteriormente. He ly D em ut ti A definição mais adequada vem ao se responder a questão sobre a constituição das mo- léculas. Essa questão sobre a constituição da matéria sempre instigou a humanidade. Vamos observar como, ao longo da História, diferentes respostas foram dadas a essa questão. Dos elementos aristotélicos ao modelo atômico de Dalton As primeiras ideias propostas para a natureza da matéria surgiram ainda na Antiguidade. Os filósofos gregos foram os pioneiros no mundo ocidental a elaborar teorias para expli- car a natureza do mundo e nossas relações com ele. Esses filósofos buscavam respostas a questões enigmáticas. Algumas persistem até hoje: De onde viemos? Para que existimos? Como tudo funciona? Assim, buscando compreender a natureza, o filósofo grego Tales de Mileto procurava respos- tas à questão que já instigava os pensadores de sua sociedade: do que é constituída a matéria?Alguns exemplos de substâncias simples: cobre (Cu), zinco (Zn) e alumínio (Al). M ad el ei ne O pe ns ha w /S hu tt er st oc k A maioria dos combustí- veis, como a parafina, é constituída por subs- tâncias compostas que, ao serem queimadas, se decompõem em outras substâncias, como o gás carbônico (CO2), outra substância composta, e a fuligem (C). A eletrólise da água permite uma melhor compreensão da constituição das substâncias. Se de uma substância obtêm-se outras, significa que essa substância tem uma composição que pode ser desmembrada em outras substâncias mais simples. Assim, podemos dizer que existem duas categorias de substâncias: as que podem ser desmembradas em outras, chamadas substâncias compostas substâncias simples. A eletrólise da água provoca um processo de decomposição química. Muitas outras substâncias podem sofrer decomposição, ou seja, podem ser transformadas em mais de uma substância por processos químicos. É o caso do açúcar, por exemplo, que ao ser aque- cido produz carvão, gás carbônico e água; do peróxido de hidrogênio (água oxigenada), que se decompõe em água e gás oxigênio; ou dos óxidos metálicos, que se decompõem em metais e oxigênio. Essas substâncias são, portanto, compostas. De outro modo, muitas outras substâncias não podem ser decompostas em outras. Os gases hidrogênio e oxigênio são exemplos de substâncias que não se decompõem. Outros exemplos são os metais (cobre, alumínio, zinco, ouro, prata etc.), os gases (nitrogê- nio, hélio, neônio, argônio etc.), o enxofre e a grafita. Todas essas são substâncias simples. Essa conceituação de substância simples e composta pela possibilidade de seu desmembra- mento não é precisa, pois há substâncias simples que podem se desmembrar em outras subs- tâncias simples. Por isso, essa conceituação será definida com mais precisão posteriormente. M ad el ei ne O pe ns ha w /S hu tt er st oc k 84 CO N ST IT UI N TE S DA S SU BS T N CI AS , Q UÍ M IC A E CI ÊN CI A He ly D em ut ti A maioria dos combustí- que pode ser desmembrada em outras substâncias mais simples. Assim, podemos dizer que existem duas categorias de substâncias: as que podem ser desmembradas em outras, chamadas substâncias simples substâncias podem sofrer decomposição, ou seja, podem ser transformadas em mais de uma substância por processos químicos. É o caso do açúcar, por exemplo, que ao ser aque- cido produz carvão, gás carbônico e água; do peróxido de hidrogênio (água oxigenada), que se decompõe em água e gás oxigênio; ou dos óxidos metálicos, que se decompõem em metais e oxigênio. Essas substâncias são, portanto, compostas. Os gases hidrogênio e oxigênio são exemplos de substâncias que não se decompõem. Outros exemplos são os metais (cobre, alumínio, zinco, ouro, prata etc.), os gases (nitrogê- nio, hélio, neônio, argônio etc.), o enxofre e a grafita. Todas essas são substâncias simples. mento não é precisa, pois há substâncias simples que podem se desmembrar em outras subs- tâncias simples. Por isso, essa conceituação será definida com mais precisão posteriormente. He ly D em ut ti M ad el ei ne O pe ns ha w /S hu tt er st oc k CO N ST IT UI N TE S DA S SU BS T N CI AS , Q UÍ M IC A E CI ÊN CI A Aristóteles foi um dos mais influentes filósofos gregos. Contribuiu para a consoli- dação do pensamento lógico, que marcou a filo- sofia ocidental. Para ele, a água era a causa material, ou seja, o “elemento” do qual se originavam todas as coisas. Assim, o entendimento da natureza estava relacionado com esse “elemento” primordial, constituinte básico para formação dos demais materiais. Note-se aqui que o conceito de elemento para esse filósofo é diferente do conceito que a Química considera atualmente e que vamos estudar. Outros filósofos gregos propuseram que mais três “elementos” deveriam constituir a ma- téria básica. Anaxímenes [VI a.C.] propôs que o ar seria o “elemento” constituinte do Universo. Heráclito [cerca de 540-480 a.C.] considerou que, se a natureza é caracterizada pela mudança, então o “elemento” essencial deveria ser o que apresentasse uma mudança notável. Propôs então o fogo como “elemento” básico. Empédocles [cerca de 490-430 a.C.] juntou essas pro- postas e considerou que esses três “elementos” deveriam ser a base de todo o Universo. Em seus estudos posteriores, concluiu que não existiam apenas três “elementos”, mas quatro, e acrescentou a terra como quarto “elemento”. Aristóteles, filósofo grego, modificou a doutrina de Empédocles, desenvolvendo uma teoria que passou a ser aceita pela maioria dos estudiosos da época (século IV a.C.) e continuou a ser durante muito tempo. De acordo com ele, o Universo seria formado pela combinação do que chamou “elementos fundamentais”: água, ar, fogo e terra. Tais “elementos” podiam se transformar uns nos outros pela mudança de suas proprie- dades e ao se combinarem davam origem a todos os materiais. Para Aristóteles, toda matéria seria formada por um substrato, o qual se modifica pela mudança de suas propriedades e qualidades, que seriam em número de quatro: quente, frio, seco e úmido. Essas qualidades se dispõem em pares contrários, resultando formas diferentes: quente-seco (fogo), quente-úmido (ar), frio-úmido (água) e frio-seco (terra). Trocando-se uma dessas qualidades, muda-se a forma da matéria. Ao ser aquecida, a água se transforma em ar, o qual pode inflamar quando perde a qualidade de úmido, se transformando no fogo e assim por diante, como demonstra a figura a seguir. Para Aristóteles, as transformações dos elementos podem ocorrer pela troca de uma quali- dade ou pela troca de suas qualidades, como as indicadas pelas setas do meio. U ni ve rs ity o f F re ib ur g im B re is ga u, G er m an y fogo terra ar água quente-seco quente-úmidofrio-seco frio-úmido Demócrito. Leucipo. W ik im ed ia C om m on s Demócrito e Leucipo foram os precursores da filo- sofia do atomismo, que ex- plicava a natureza das coi- sas pela existência de partes indivisíveis: os átomos. D ra ch m a Ba nk N ot es e C oi ns Cerca de quatrocentos anos antes da Era Cristã, o filósofo grego Demócrito [470-360 a.C.] e seu discípulo Leucipo [século V a.C.] propuseram uma teoria que também se referia à natureza da matéria. Para eles, a matéria não poderia ser dividida infinitamente, ou seja, qualquer porção de matéria poderia ser repartida em partes menores até atingir um limite. Ao atingir esse limite chegar-se-ia a pequenas partículas indivisíveis, as quais foram deno- minadas átomos (a = prefixo de negação, tomo = “divisão”). Essa teoria filosófica ficou conhecida como atomismo e, mais do que explicar a natureza do Universo, ela busca- va dar resposta às angústias humanas sobre sua natureza, apresentando uma explicação materialista para sua existência. Aristóteles foi um dos mais influentes filósofos gregos. Contribuiu para a consoli- dação do pensamento lógico, que marcou a filo- sofia ocidental. era a causa material, ou seja, o “elemento” do qual se originavam todas as coisas. Assim, o entendimento da natureza estava relacionado com esse “elemento” primordial, constituinte básico para formação dos demais materiais. Note-se aqui que o conceito de elemento para esse filósofo é diferente do conceito que a Química considera Outros filósofos gregos propuseram que mais três “elementos” deveriam constituir a ma- téria básica. Anaxímenes [VI a.C.] propôs que o ar seria o “elemento” constituinte do Universo. Heráclito [cerca de 540-480 a.C.] considerou que, se a natureza é caracterizada pela mudança, então o “elemento” essencial deveria ser o que apresentasse uma mudança notável. Propôs como “elemento” básico. Empédocles [cerca de 490-430 a.C.] juntou essas pro- postas e considerou que esses três “elementos” deveriam ser a base de todo o Universo. Em seus estudos posteriores, concluiu que não existiam apenas três “elementos”, mas quatro,e Aristóteles, filósofo grego, modificou a doutrina de Empédocles, desenvolvendo uma teoria que passou a ser aceita pela maioria dos estudiosos da época (século IV a.C.) e continuou a ser durante muito tempo. De acordo com ele, o Universo seria formado pela combinação do que chamou “elementos fundamentais”: água, ar, ar, ar fogo e terra. Tais “elementos” podiam se transformar uns nos outros pela mudança de suas proprie- dades e ao se combinarem davam origem a todos os materiais. Para Aristóteles, toda matéria seria formada por um substrato, o qual se modifica pela mudança de suas propriedades e qualidades, que seriam em número de quatro: quente, sofia ocidental. U ni ve rs ity o f F re ib ur g im B re is ga u, G er m an y D ra ch m a Ba nk N ot es e C oi ns C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 85 D ra ch m a Ba nk N ot es e C oi ns D ra ch m a Ba nk N ot es e C oi ns Muitos estudiosos defenderam a existência de par tí culas indivisíveis que comporiam a matéria, denominando-as átomos, porém, durante séculos, a filosofia de Aristóteles se impôs no mundo ocidental. Muito mais tarde, uma nova teoria introduziu outro “elemento” primordial: o flogístico. Esse era tido como “espírito ígneo” que se desprendia nas combustões (“ígneo” quer dizer, justamente, algo que tenha a natureza ou a cor do fogo). Essa teoria possibilitou explicar melhor o antigo e intrigante fenômeno da combustão ao afirmar que o flogístico seriam pequenos corpúsculos que se desprendem na combustão. Essa teoria reforçava as ideias da natureza corpuscular para a matéria. No século XVIII, a teoria do flogístico começou a ser negada por causa da afir- mação de Lavoisier, com base em dados experimentais, de que é o gás oxigênio o responsável pela combustão. O pensamento químico foi avançando no entendimen- to de que cada substância tem um tipo de constituinte, abandonando-se a ideia dos elementos primordiais (água, ar, fogo e terra), que foi sendo substituída pela ideia da existência de diferentes partículas constituintes. Como acontece nas Ciências, a resposta a uma questão traz à tona novas questões. O que seriam essas partículas? Como elas seriam? Muitos estudos se desenvolveram até se chegar à teoria atualmente aceita para responder de forma convincente a essas questões. Vamos verificar que teoria foi essa. A Teoria Atômica de Dalton Em 1808, John Dalton [1766-1844] publicou o livro Novo sistema de filosofia quími- ca, no qual apresentava sua teoria para a constituição da matéria. Dalton defendia que a matéria era formada por pequenas partículas que ele denominou átomo. Ele desen- volveu essa teoria com base em estudos de diversos outros cientistas. A afirmação que hoje parece óbvia, na época não foi facilmente aceita e provocou intensas discussões e ferrenhos adversários. Somente na segunda metade do século XIX, os químicos co- meçaram a aceitá-la ao perceber que o modelo de Dalton era bastante plausível. Em seguida, esse modelo atômico tornou-se a base de várias teorias químicas que consti- tuem a Química atual. A Teoria Atômica de Dalton pode ser resumida nos seguintes princípios: 1. A matéria é constituída de partículas denominadas átomos. 2. As substâncias simples são constituídas de apenas um tipo de átomo (elemento químico) e as substâncias compostas, por mais de um tipo de átomo (diferentes elementos químicos). 3. As substâncias compostas são constituídas pela combinação de átomos de diferentes elementos químicos em proporções fixas. Veja que, para John Dalton, as substâncias são constituídas de pequenas partículas denominadas átomos. As substâncias simples possuem átomos do mesmo tipo, ou seja, do mesmo elemento químico, e as substâncias compostas possuem átomos de diferen- tes tipos (elementos químicos diferentes). Conforme esse modelo, a matéria é de natureza corpuscular, quer dizer, formada por partículas. Chegamos à mesma conclusão realizando o experimento “Há espaço vazio na matéria?” Assim, podemos dizer que, apesar de uma barra metálica ter aparência contínua, ela é constituída de bilhões de partículas. Estas, estando juntas, parecem um todo contínuo quando observadas pelos nossos olhos, que não percebem os pequenos espaços vazios entre elas. Por exemplo, uma folha de papel possui diversos espaços va- zios, que podem ser facilmente visualizados em um microscópio. A teoria do flogístico, que teve importância histórica na busca da compreensão da natureza da matéria, foi proposta pelo químico ale- mão Georg Ernst Stahl [1600-1774]. Sc ie nc e Ph ot o Li br ar y/ SP L D C/ La tin st oc k Muitos estudiosos defenderam a existência de par tí culas indivisíveis que comporiam a matéria, denominando-as átomos, porém, durante séculos, a filosofia de Aristóteles se impôs no mundo ocidental. Muito mais tarde, uma nova teoria introduziu outro “elemento” primordial: o flogístico. Esse era tido como “espírito ígneo” que se desprendia nas combustões (“ígneo” quer dizer, justamente, algo que tenha a natureza ou a cor do fogo). Essa teoria possibilitou explicar melhor o antigo e intrigante fenômeno da combustão ao afirmar que o flogístico seriam pequenos corpúsculos que se desprendem na combustão. Essa teoria reforçava as ideias da natureza corpuscular para a matéria. No século XVIII, a teoria do flogístico começou a ser negada por causa da afir- mação de Lavoisier, com base em dados experimentais, de que é o gás oxigênio o responsável pela combustão. O pensamento químico foi avançando no entendimen- to de que cada substância tem um tipo de constituinte, abandonando-se a ideia dos elementos primordiais (água, ar, fogo e terra), que foi sendo substituída pela ideia da existência de diferentes partículas constituintes. Como acontece nas Ciências, a resposta a uma questão traz à tona novas questões. O que seriam essas partículas? Como elas seriam? Muitos estudos se desenvolveram até se chegar à teoria atualmente aceita para responder de forma convincente a essas questões. Vamos verificar que teoria foi essa. A Teoria Atômica de Dalton A teoria do flogístico, que teve importância histórica na busca da compreensão da natureza da matéria, foi proposta pelo químico ale- mão Georg Ernst Stahl [1600-1774]. Sc ie nc e Ph ot o Li br ar y/ SP L D C/ La tin st oc k 86 CO N ST IT UI N TE S DA S SU BS T N CI AS , Q UÍ M IC A E CI ÊN CI A As partículas não são iguais para todos os materiais. É por isso que materiais dife- rentes possuem propriedades diferentes – suas propriedades estão relacionadas com a natureza de suas partículas constituintes. As substâncias possuem o mesmo tipo de partículas; portanto, substâncias diferen- tes possuem diferentes partículas. A partícula da substância pode ser o átomo, como no caso de muitas substâncias simples, pode ser a combinação de mais de um átomo do mesmo tipo (átomos do mesmo elemento químico) ou pode ser a combinação de átomos de diferentes tipos (átomos de elementos químicos diferentes). Como podería- mos denominar essas partículas constituintes das substâncias? J. Yu ji J. Yu ji As substâncias simples têm como constituintes partículas formadas por apenas um tipo de átomo. As substâncias compostas têm como constituintes partículas formadas por mais de um tipo de átomo. Ed ga r F ah s Sm ith M em or ia l C ol le ct io n/ U ni ve rs ity o f P en ns yl va ni a Li br ar y Stanislao Cannizzaro foi quem defendeu a utilização do conceito de molécula, apresentado por Amedeo Avogadro. Em 1860, um congresso científico resolveu essa questão. Adotou-se uma proposta apresentada pelo químico italiano Stanislao Cannizzaro [1826-1910] e desenvolvida décadas antes pelo químico italiano Amedeo Avogadro [1776-1856]: a designação de molécula para as partículas que constituem as substâncias. Contudo, hoje, o termo “molécula” tem outros significados, que serão discutidos à medida que avançarmos nossoconhecimento no curso. Por enquanto, por motivos didáticos, adotaremos o termo constituinte, que é mais abrangente do que o termo molécula. Considere, portanto, constituinte o átomo ou grupo de átomos que formam a partícula da substância. Os químicos podem caracterizar as substâncias por um conjunto de propriedades ou pela sua constituição. O mais comum é utilizar a constituição como referência e, assim, representar as substâncias por fórmulas que indicam seus constituintes. Nesse sentido, temos uma nova definição para as substâncias do ponto de vista de sua constituição: Substância é uma porção de matéria constituída de um, e somente um, tipo de constituinte. As partículas não são iguais para todos os materiais. É por isso que materiais dife- rentes possuem propriedades diferentes – suas propriedades estão relacionadas com a As substâncias possuem o mesmo tipo de partículas; portanto, substâncias diferen- tes possuem diferentes partículas. A partícula da substância pode ser o átomo, como no caso de muitas substâncias simples, pode ser a combinação de mais de um átomo do mesmo tipo (átomos do mesmo elemento químico) ou pode ser a combinação de átomos de diferentes tipos (átomos de elementos químicos diferentes). Como podería- mos denominar essas partículas constituintes das substâncias? J. Yu ji As substâncias compostas têm como constituintes partículas formadas por mais de um tipo de átomo. C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 87 D, John Dalton era um homem com uma visão muito particular das coisas: via tudo em tons azulados, até as pessoas. É claro que, a princípio, ele não notou que era diferente dos outros, já que ele e o irmão enxergavam dessa forma desde o início da vida. Mas, por volta dos 26 anos de idade, Dalton percebeu que ele e o irmão sofriam de uma anomalia visual que os impedia de perceber as cores. Então, ele estudou intensamente essa ano- malia, que recebeu o nome daltonismo. O empenho com que se dedicava a tudo que fazia era uma marca fundamental desse inglês nascido em 6 de setembro de 1766, em uma casa de sólida formação quaker, uma denominação religiosa protestante. Aos 6 anos, foi matriculado na única escola da vila, onde os professores ensinavam tópicos relacionados com a Ciência. Aos 11 anos, já tendo concluído os estudos, começou a dar aula em uma escola montada em sua casa. Em 1781, aos 15 anos, fechou sua escola particular e empregou-se como professor de Ciências Naturais na cidade de Kendall. O que realmente projetou Dalton na história da Ciência foi sua especial visão de mundo; mas dessa vez não falamos do daltonismo, e sim de sua capacidade de enxergar e considerar a possibilidade do novo. De sua curiosidade e perspicácia nasceram alguns trabalhos fundamentais para a Ciência, como as leis das pressões parciais, publicadas em 1803. De 1808 é o primeiro volume do Novo sistema de filosofia química, no qual apresentou, de maneira formidável, sua hipótese atômica de constituição da matéria. Os maiores químicos da época realizaram pesquisas para demonstrar tal hipótese. Nesse trabalho, apresenta uma primeira tabela de massas atômicas relativas, considerando referência o hidrogênio, ao qual foi atribuído o valor de massa igual a 1. Vários cientistas, em seus estudos, encontraram falhas na teoria proposta, mas Dalton os rebatia com fervor. Nos anos de 1810 e 1827, publicou os outros dois volumes de seu Novo sistema de filosofia química. Faleceu em 27 de julho de 1844, aos 77 anos, sendo sepultado com honras oficiais. O trabalho de John Dalton é considerado um dos pilares da Química atual. Uma frase dele reflete bem o estilo de vida que adotou: “Cientista é aquele que abandona tudo para mergulhar na pesquisa e na experiência”. A Ciência na História Li br ar y of C on gr es s Dalton deu várias con- tribuições para a Ciência, entre elas a proposição de uma importante teo- ria sobre a constituição da matéria, conhecida como Teoria Atômica de Dalton. Os constituintes das substâncias são formados por átomos isolados ou combinados entre si. Conhece-se hoje mais de cem tipos de átomos. Cada tipo de átomo é denomina- do elemento químico. Dessa forma, do ponto de vista da constituição das substâncias, podemos definir as substâncias simples e compostas da seguinte maneira: Substância simples é um tipo de substância formada por átomos de apenas um tipo, ou seja, de um mesmo elemento químico. Substância composta é um tipo de substância formada por átomos de mais de um tipo, ou seja, de mais de um elemento químico. D, John Dalton era um homem com uma visão muito particular das coisas: via tudo em tons azulados, até as pessoas. É claro que, a princípio, ele não notou que era diferente dos outros, já que ele e o irmão enxergavam dessa forma desde o início da vida. Mas, por volta dos 26 anos de idade, A Ciência na HistóriaA Ciência na História Li br ar y of C on gr es s Os constituintes das substâncias são formados por átomos isolados ou combinados entre si. Conhece-se hoje mais de cem tipos de átomos. Cada tipo de átomo é denomina- do elemento químico. Dessa forma, do ponto de vista da constituição das substâncias, podemos definir as substâncias simples e compostas da seguinte maneira: Substância simples é um tipo de substância formada por átomos de apenas um tipo, ou seja, de um mesmo elemento químico. Substância composta é um tipo de substância formada por átomos de mais de um tipo, ou seja, de mais de um elemento químico. 88 CO N ST IT UI N TE S DA S SU BS T N CI AS , Q UÍ M IC A E CI ÊN CI A Tema em foco EM BUSCA DO CONSUMO SUSTENTÁVEL Como vimos no início desta unidade, a estrutura econômica de nossa sociedade está organizada de forma a fa- vorecer o consumismo, afetando o comportamento das pessoas. O paradigma dominante do ponto de vista econô- mico é de que o crescimento depende do aumento contínuo da produção e do consumo de bens e serviços, assim como a melhoria da qualidade de vida. Podemos dizer que paradigma corresponde aos conteúdos de uma visão de mundo, os valores e os “preconcei- tos” que cada um possui em relação a seu modo de vida e ao entendimento de como funciona a sociedade. Então, o paradigma atual se fundamenta no estímulo constante ao consumismo. O que estamos desenvolvendo na presente unidade é exatamente um paradigma ambiental contrário a esse consumismo. A cada ano, o consumo supera mais rapidamente a capacidade de regeneração do planeta. O consumismo pode ser anali- sado de vários aspectos. Podemos considerar, por exemplo, o consumo de água, energia, a biodiversidade, minerais e bens manufaturados. Os efeitos resultantes desse consumo ex- cessivo são as mudanças climáticas, a poluição e o desgaste de diferentes ambientes, além da extinção de es- pécies vivas, animais e vegetais. Esses problemas tornam o planeta insus- tentável ambientalmente e acirram as desigualdades na distribuição dos recursos indispensáveis para a vida. Em geral, o usufruto do consumo fica com uma minoria mais rica e os efei- tos negativos refletem mais direta- mente na maioria desprovida de con- dições para enfrentar as adversidades provocadas pelas mudanças. O conceito de consumo sustentável surgiu, em 1992, durante a Conferência das Nações Unidas sobre o Meio Ambiente e Desenvolvimento, no Rio de Janeiro. Na ocasião, discutiu-se o tema que foi construído com base no termo desenvolvimento sustentável, divulgado no documento Agenda 21. Consumo sustentável significa saber usar os recursos naturais para satisfazer as nossas necessidades sem comprometer as necessidades e aspirações das gerações futuras. Ou seja, saber usar para nunca faltar. Pensar coletivo sobre atos de consumo é a ideia do consumo sustentável! A utilização do termo “recurso” tem sido criticada por ambientalistas por passar a ideia de que a Natureza está a serviço da humanidade e não o que se considera correto:a humanidade é parte da Natureza; não sua “dona”. O consumo sustentável significa que todos têm direito ao acesso mínimo a condições que garantam um padrão básico de qualidade de vida digna. Não se pode admitir um padrão superior que comprometa a vida de outros nem é eticamente aceitável e socialmente justo que se pense em um consumo em que as pessoas não tenham suas necessidades básicas de vida, de educação, saúde, moradia e lazer satisfeitas. americanos 5,1 franceses 3,1 ingleses 3,1 espanhóis 3,0 alemães 2,5 japoneses 2,4 chineses 0,9 J. Yu ji Ro dr ig o Ba le ia /A gê nc ia E st ad o/ A E Estimativas apontam que, se toda a população mundial tivesse o padrão de vida médio de al- guns povos, seriam necessários vários planetas para suprir as necessidades. A princípio não teria problema se o padrão adotado fosse o chinês. No entanto, eles, assim como todo o Terceiro Mundo, querem ter padrões parecidos com os dos países desenvolvidos. Como ficaria o planeta Terra? Somos todos responsáveis pela preserva- ção do nosso planeta. Você está fazen- do a sua parte? TTema em focoema em focoTema em focoTTema em focoTema em foco EM BUSCA DO CONSUMO SUSTENTÁVEL Como vimos no início desta unidade, a estrutura econômica de nossa sociedade está organizada de forma a fa- vorecer o consumismo, afetando o comportamento das pessoas. O paradigma dominante do ponto de vista econô- mico é de que o crescimento depende do aumento contínuo da produção e do consumo de bens e serviços, assim Podemos dizer que paradigma corresponde aos conteúdos de uma visão de mundo, os valores e os “preconcei- tos” que cada um possui em relação a seu modo de vida e ao entendimento de como funciona a sociedade. Então, o paradigma atual se fundamenta no estímulo constante ao consumismo. O que estamos desenvolvendo na presente unidade é exatamente um paradigma ambiental contrário a esse consumismo. A cada ano, o consumo supera mais J. Yu ji C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 89 Teto de consumo Piso de consumo Cr ea tiv e Co m m on s O sv al do S eq ue tin Os consumidores devem adotar, em suas escolhas de compra, um compromisso ético, uma consciência e uma responsabilidade quanto aos impactos sociais e ambientais que suas escolhas e seus comportamentos podem causar a ecossistemas e a outros grupos sociais, às vezes, geográfica e temporariamente distantes. Até quando a Terra suportará esse consumo desenfrea- do? Qual é a nossa parcela de culpa nesse problema? Até quando a Terra suportará esse consumo desenfrea- Pense A M j S tu di o O preço do desperdício pode ser pago mais rápido do que se imagina. Devemos colocar limite em nosso consumo: mesmo que tenhamos condições finan- ceiras favoráveis ao consumo, devemos considerar o direito de os demais cidadãos tam- bém consumirem. Então, você se dá conta de que, se não começar a pensar e agir, você poderá comprometer a vida de outras populações e de gerações futuras? Concorda que esse consumismo desenfreado deve ser revisto? Somos chamados a repensar nossas ações cotidianas. É impossível ficar parado vendo nossa “morada” sendo destruída aos poucos. Precisamos mudar nossas atitudes. Cada indivíduo tem chance efetiva de escolha: contri- buir para minimizar os efeitos danosos ao meio ambiente ou contribuir para sua destruição. O que precisamos é de uma mudança de paradigma! Mudar de paradigma é mudar de estilo de vida. Por exemplo, no início dos anos 1970, no mundo, gasolina não era problema. A ideia que as pessoas tinham era de que o petróleo fosse uma fonte inesgotável. Para ter combustível em seu carro bastava pagar por ele e pronto, até porque a gasolina não custava caro! Os motores dos carros não eram econômicos, alguns carros chegavam a gastar 1 litro de gasolina para rodar três quilômetros; o que importava era a potência do motor. A maioria não dava importância, por exemplo, a carros mais econômicos, de pequeno porte, com motores mais leves. Atitudes de economia não eram importantes nem necessárias. Até que um fato mudou o rumo dessa história! Uma crise no fornecimento de petróleo, em 1973, provocou um grande aumento de preço do petróleo, sinalizando para a possibilidade de esgotamento das reservas e uma maior valorização desse mineral. A ideia da possibilidade da falta de petróleo alterou o comportamento das pessoas e significou uma mudança em alguns paradigmas. Os carros econômicos passaram a ser as vedetes do momento, os modelos mais procurados. Foram desenvolvidos motores com melhor relação custo-benefício, novas fontes alternativas de combustível, álcool, biodiesel, entre outros. Carros menores com melhor desempenho mantêm o mercado de veículo automotivo. No Brasil, popularizou o carro “mil”, tipo flex, mais econômico – afinal, atualmente a gasolina é muito cara! O que aconteceu: as pessoas mudaram? “A Terra possui recursos suficientes para prover as necessidades de todos, mas não a avidez de alguns.” Mahatma Gandhi Teto de consumo Piso de consumo O sv al do S eq ue tin Os consumidores devem adotar, em suas escolhas de compra, um compromisso ético, uma consciência e uma responsabilidade quanto aos impactos sociais e ambientais que suas escolhas e seus 90 CO N ST IT UI N TE S DA S SU BS T N CI AS , Q UÍ M IC A E CI ÊN CI A Di vu lg aç ão Carros muito poluentes, motos caríssimas, joias e casacos de couro são bens de consumo de luxo dispensáveis e ambientalmente inadequados em uma sociedade sustentável. O paradigma que as orientava sim. Do modelo de um mundo com petróleo infinito, passamos a uma outra descrição, outro modelo. Mudaram-se os paradigmas! Essa mudança não foi completa, pois o paradigma dominante das pessoas é movido mais por condições econômicas do que ambientais. Ou seja, buscam um modo de vida que traz mais benefícios para elas. O novo paradigma que se quer implantar é o de se pensar em um modo de vida que não apenas beneficie economicamente o indivíduo, mas que considere um custo social aceitável. Será que se o preço dos combustíveis continuasse elevado, as pessoas teriam optado por carros econômicos? Essa opção foi por motivos ambientais? Pense Carros muito poluentes motos caríssimas joias e casacos de couro Essa opção foi por motivos ambientais? Rodrigo Baleia/Folhapress J. F. D io rio /A gê nc ia E st ad o/ A E Você pensa que sozinho não vai mudar o mundo? Ghandi disse que “Não é preciso entrar para a história para fazer um mundo melhor”. Faça sua parte: evite o desperdício. Você já pensou na quantidade de água que diariamente escoa pelos ralos em atividades como escovar os dentes, tomar banho e lavar louça, roupa e carro? E eletricidade desperdiçada com luzes acesas desnecessariamente e nos banhos de- morados? Na quantidade de papel não reaproveitado? Nas compras desnecessárias? Você adquire realmente o que necessita, ou compra de modo compulsivo? Na sua casa, comida é suficiente ou sempre sobra e se joga fora? Devemos realmente pensar antes de consumir. Afinal, se em nos- sa casa não cabe o velho, onde caberia? Imagine se você ficasse tro- cando de geladeira, de TV, de computador toda vez que saísse um modelo novo no mercado. Um único produto para ser fabricado de- manda matéria-prima e energia em grande escala. Para fabricar um computador de 24 kg são gastos, aproximadamente, 22 kg de produ- tos químicos, 240 kg de combustíveis fósseis e 1,5 tonelada de água. E reaproveitam-se, aproximadamente, apenas 10% dos computadores e seus componentes. É muito descarte! Não acha? Pensar coletivo sobre seus atos de consumo é a ideia do consumo sustentável! E você pode ir mais adiante se achar que tem essa res- ponsabilidade! Divulgue essa ideia na sua escola, no seu trabalho, na sua rua. Seja um consumidor consciente e faça parte do grupo de pes- soas que vai ajudar a tornar o mundo mais justo e mais sustentável. Embora seja permitido o descarte de pilhas no lixo doméstico, lembre- -se de que, na maioriade nossas cidades, essas pilhas vão parar em lixões He ly D em ut ti He ly D em ut ti Uma forma de saber se o que estamos consumindo é ade- quado é nos habituarmos a ler os rótulos dos produtos. Di vu lg aç ão Di vu lg aç ão O paradigma que as orientava sim. Do modelo de um mundo com petróleo infinito, passamos a uma outra descrição, Essa mudança não foi completa, pois o paradigma dominante das pessoas é movido mais por condições econômicas do que ambientais. Ou seja, buscam um modo de vida que traz mais benefícios para elas. O novo paradigma que se quer implantar é o de se pensar em um modo de vida que não apenas beneficie economicamente o indivíduo, mas Será que se o preço dos combustíveis continuasse elevado, as pessoas teriam optado por carros econômicos? C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 91 Você tem alguma ideia de como isso pode ser feito? Sabe pelo menos por onde pode começar? Construa sua opinião sobre o assunto! Pense e, somadas com todas as demais pilhas descartadas, vão provocar um efeito danoso ao ambiente. Procure usar pilhas recar- regáveis, use até o máximo as suas pilhas e, após o esgotamento, procure destiná-las a empresas que fazem a reciclagem. Que tal começar? O que o planeta agora precisa é de gente suficientemente corajosa e criativa que programe no- vas alternativas que garantam a sustentabilidade da vida. Há uma atitude simples que você pode adotar, que tem sido chamada por am- bientalistas de “preciclar”. Não, não está escrito errado, é isto mesmo: PRECICLAR! Preciclar refere-se à atitude de pensar antes de comprar. Significa “pensar que a história das coisas não acaba quando a jogamos no lixo. Tampouco acaba a nos- sa responsabilidade”. Cerca de 40% do que consumimos estão acondicionados em embalagens não aproveitadas depois e, é claro, descartadas no lixo, sem nenhum benefício. O im- pacto de milhares de toneladas de sacos plásticos que nós, brasileiros, lançamos anualmente no ambiente é muito grande. Um único brasileiro joga fora, por ano, cerca de 880 sacolas plásticas dessas de supermercado. Absurdo? É quase um carrinho de supermercado cheio! A plasticomania cresceu com o consumismo da sociedade moderna. As sa- colas plásticas são feitas de substâncias originadas do petróleo, não biodegradá- veis, e levam séculos para se decompor. Os países da Europa já começaram uma “guerra contra os sacos plásticos”. As pessoas adotaram as sacolas de algodão para ir aos supermercados. Aqui, no Brasil, também existem vários locais que di- fundem essa ideia. Quando efetuamos uma compra, devemos pensar não somente nas merca- dorias, mas também nas embalagens e no uso de objetos plásticos descartáveis. Como fazer isso? Atitudes simples como um “não precisa, obrigado(a)”, dispensando as “sacolinhas”, ao se comprar objetos pe- quenos, também são formas de contribuir muito para a preservação do planeta. Além da redução do consumo, devemos pensar na reutilização de materiais, o que pode ser feito de diversas ma- neiras, como a doação a entidades assistenciais. Pensar em consumo sustentável é pensar em redução de consumo e na reutilização de materiais. Veja outras atitudes no boxe da próxima página que exemplificam atitudes desse tipo. Acreditamos que o estudo da Química vai ajudar você a compreender a neces- sidade da mudança de comportamento. Que tal estudar e conhecer alguns aspectos importantes dos materiais? A Química se valeu do estudo das propriedades de ma- térias para favorecer a qualidade de vida das pessoas. Mas ela sozinha não fez nada! Por trás dela sempre havia alguém, com muita vontade de resolver um problema! He ly D em ut ti Eu ge ni o M or ae s/ Ho je e m d ia /A E Atitudes simples fazem a diferença! Leve sempre sua sacola quando for ao supermercado. Doação de roupas a entidades assistenciais deve ser uma atitude constante e não apenas em campa- nhas emergenciais em situações de calamidade pública. Você tem alguma ideia de como isso pode ser feito? Sabe pelo menos por onde pode começar? Construa sua opinião Você tem alguma ideia de como isso pode ser feito? Sabe pelo menos por onde pode começar? Construa sua opinião sobre o assunto! Você tem alguma ideia de como isso pode ser feito? Sabe pelo menos por onde pode começar? Construa sua opinião PensePensePensePensePensePensePensePense e, somadas com todas as demais pilhas descartadas, vão provocar um efeito danoso ao ambiente. Procure usar pilhas recar- regáveis, use até o máximo as suas pilhas e, após o esgotamento, procure destiná-las a empresas que fazem a reciclagem. Que tal começar? O que o planeta agora precisa é de gente suficientemente corajosa e criativa que programe no- vas alternativas que garantam a sustentabilidade da vida. Há uma atitude simples que você pode adotar, que tem sido chamada por am- bientalistas de “preciclar”. Não, não está escrito errado, é isto mesmo: PRECICLAR! Preciclar refere-se à atitude de pensar antes de comprar. Significa “pensar que a história das coisas não acaba quando a jogamos no lixo. Tampouco acaba a nos- sa responsabilidade”. Cerca de 40% do que consumimos estão acondicionados em embalagens não aproveitadas depois e, é claro, descartadas no lixo, sem nenhum benefício. O im- pacto de milhares de toneladas de sacos plásticos que nós, brasileiros, lançamos anualmente no ambiente é muito grande. Um único brasileiro joga fora, por ano, cerca de 880 sacolas plásticas dessas de supermercado. Absurdo? É quase um carrinho de supermercado cheio! A plasticomania cresceu com o consumismo da sociedade moderna. As sa- 92 CO N ST IT UI N TE S DA S SU BS T N CI AS , Q UÍ M IC A E CI ÊN CI A Atitude sustentável Atitudes para o consumo sustentável Reduzir b Evitar imprimir documentos que podem ser lidos na telas do computador. b Reduzir o uso de papel, reduzindo margens, tamanho de letras e espaçamento. b Evitar consumo desnecessário, programando as compras com uma lista de necessidades, não se deixando levar por promoções nem anúncios apelativos. b Verificar a data de vencimento dos produtos para evitar que eles se estraguem antes de usá-los. b Diminuir o consumo de pilhas e utilizar pilhas recarregáveis. b Evitar excesso de embalagens. Use sacolas de tecido. b Não utilizar sacolas plásticas quando comprar algo que possa ser carregado na mão ou em outra sacola. b Dar preferência a produtos que tenham embalagem retornável, refil ou que sejam recarregáveis. b Substituir materiais descartáveis por materiais duráveis. b Diminuir o consumo de tudo o que for possível! Pensar antes da compra: será que preciso mesmo disso? Reutilizar b Reutilizar tudo o que se puder. b Consertar objetos e equipamentos em vez de descartá-los. b Procure trocar, reformar ou vender roupas, móveis, aparelhos eletrodomésticos, brinquedos, objetos de decoração e outros antes de substituir por novos. b Fazer doações de roupas, calçados, brinquedos. b Evitar comprar produtos que tenham muitas embalagens. b Carregar caneca para evitar o uso de copos descartáveis. b Utilizar como rascunho as folhas que já foram usadas em um lado. b Reutilizar envelopes. b Reutilizar potes de vidro e de plástico, embrulhos, embalagens de presente, sacolas plásticas, caixas de papelão etc. b Aproveitar cascas de legumes e frutas no preparo de alimentos alternativos ou separá-las para compostagem de adubo orgânico. Reciclar b Favorecer a reciclagem. b Usar produtos recicláveis. A reciclagem é uma alternativa que demanda menos processo de industrialização e, con- sequentemente, menos emissão de gases poluentes. b Separar os resíduos para sua coleta seletiva. Contribuir para a educação e para as ações de cidadania b Ajudar a conceber medidas para a sustentabilidade como uma melhoria que garanta o futuro de todos e não como uma limitação, impulsionando o reconhecimento social das medidas positivas. b Respeitar e fazer respeitar a legislação de proteção do meio ambiente para defesa da biodiversidade.b Evitar contribuir para a contaminação sonora, luminosa ou visual. b Não deixar resíduos em parques, na praia, nos lagos. b Ter cuidado para não danificar a flora e a fauna. b Reivindicar e apoiar políticas de corresponsabilidade no destino adequado de resíduos. b Reivindicar maior durabilidade dos produtos. b Engajar-se em grupos de consumo ético e solidário. Atitude sustentávelAtitude sustentável Ka sia B ia la si ew ic z/ Sh ut te rs to ckAtitude sustentávelAtitude sustentável Atitudes para o consumo sustentável Evitar imprimir documentos que podem ser lidos na telas do computador. Reduzir o uso de papel, reduzindo margens, tamanho de letras e espaçamento. Evitar consumo desnecessário, programando as compras com uma lista de necessidades, não se deixando levar por Verificar a data de vencimento dos produtos para evitar que eles se estraguem antes de usá-los. Diminuir o consumo de pilhas e utilizar pilhas recarregáveis. Não utilizar sacolas plásticas quando comprar algo que possa ser carregado na mão ou em outra sacola. Dar preferência a produtos que tenham embalagem retornável, refil ou que sejam recarregáveis. Substituir materiais descartáveis por materiais duráveis. Diminuir o consumo de tudo o que for possível! Pensar antes da compra: será que preciso mesmo disso? Evitar imprimir documentos que podem ser lidos na telas do computador. Reduzir o uso de papel, reduzindo margens, tamanho de letras e espaçamento. Ka sia B ia la si ew ic z/ Sh ut te rs to ck C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 93 Debata e entenda 1. Discuta com os colegas a questão ética sobre o direito de todos os habitantes do planeta de utilizar consciente- mente os bens de consumo para ter uma vida mais igualitária. 2. Sabemos que existe uma infinidade de bens de consumo. Mas como saber quando devemos trocar um desses bens? Um aparelho eletrônico, por exemplo? 3. Analise a afirmação: “Cada indivíduo tem chance efetiva de contribuir para minimizar os efeitos danosos ao meio ambiente, assim como pode contribuir para destruí-lo”. Indique exemplos de ações que podem salvar ou destruir o meio ambiente. 4. Relacione o maior número possível de materiais descartáveis e monte um quadro identificando o material, a fina- lidade de seu uso e possíveis alternativas para substituí-lo por outros não descartáveis, ou medidas para diminuir seu consumo. 5. Debata alternativas para diminuir o consumo de papéis, plásticos, metais e vidros. 6. Relacione possíveis materiais que possam ser reaproveitados e a forma do seu reaproveitamento. Debata com os colegas se todos os materiais podem ser reaproveitados. 7. Ordene os itens abaixo, considerando o que você julga mais importante na hora de decidir sobre qual material usar: • • • • • 8. De cada par de materiais apresentados abaixo, qual você escolheria? Por quê? • • • 9. Discuta com os colegas quais são as dificuldades observadas para ter uma atitude sustentável. Como vencer e su- perar essas limitações? Discuta com a turma ações para melhorar as condições de vida de sua comunidade, por exemplo: 1. Elabore e aplique questionário para pesquisar como tem sido o comportamento das pessoas em relação a atitudes sustentáveis apresentadas nesta unidade e discuta os resultados, buscando medidas que possam reduzir os problemas constatados. 2. Pesquise na administração pública de sua cidade como funciona o sistema de tratamento de lixo, incluindo os lixos hospitalar e industrial, e organize visita aos locais para onde é levado o lixo, como estação de tratamento de coleta seletiva, usinas de compostagem ou lixão. Se possível, fotografe ou filme e depois monte um mural ou exiba o vídeo, apresentando relatório com aspectos positivos e negativos observados com relação aos problemas ambientais e sociais. 3. Proponha campanhas educativas para a disposição correta do lixo pela comunidade, mutirões de limpeza urbana para remover entulhos, envolvendo as autoridades responsáveis por esse serviço. Se for o caso, faça abaixo-assinados dirigidos a autoridades ou correspondências para os Conselhos Municipais de Saúde, de Meio Ambiente e de Conselhos Tutelares da Criança e do Adolescente, pedindo providências em relação aos problemas identificados. 4. Proponha um projeto de coleta seletiva do lixo na sua escola, tendo como base a leitura do texto “Sugestões para implantação de programas de coleta seletiva em escola”, a seguir. Ação e cidadania FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO. DDDDDebata e entendaebata e entendaebata e entendaebata e entendaebata e entendaebata e entendaebata e entendaebata e entendaebata e entendaebata e entendaebata e entendaebata e entendaebata e entendaebata e entendaebata e entendaebata e entendaebata e entendaebata e entendaebata e entendaebata e entendaebata e entenda 1. 1. Discuta com os colegas a questão ética sobre o direito de todos os habitantes do planeta de utilizar consciente- mente os bens de consumo para ter uma vida mais igualitária. 2. 2. Sabemos que existe uma infinidade de bens de consumo. Mas como saber quando devemos trocar um desses bens? Um aparelho eletrônico, por exemplo? 3. 3. Analise a afirmação: “Cada indivíduo tem chance efetiva de contribuir para minimizar os efeitos danosos ao meio ambiente, assim como pode contribuir para destruí-lo”. Indique exemplos de ações que podem salvar ou destruir o meio ambiente. 4. 4. Relacione o maior número possível de materiais descartáveis e monte um quadro identificando o material, a fina- lidade de seu uso e possíveis alternativas para substituí-lo por outros não descartáveis, ou medidas para diminuir seu consumo. 5. 5. Debata alternativas para diminuir o consumo de papéis, plásticos, metais e vidros. 6. 6. Relacione possíveis materiais que possam ser reaproveitados e a forma do seu reaproveitamento. Debata com os colegas se todos os materiais podem ser reaproveitados. 7. 7. Ordene os itens abaixo, considerando o que você julga mais importante na hora de decidir sobre qual material usar: • • • • • 94 CO N ST IT UI N TE S DA S SU BS T N CI AS , Q UÍ M IC A E CI ÊN CI A Sugestões para implantação de programas de coleta seletiva em escolas 1. Reúna a comunidade escolar e, se todos “toparem” separar lixo, divida as tarefas. Lembre-se de que a queima de lixo é proibida, pois é fonte de poluição. 2. Pesquise o mercado para recicláveis, consultando prefeitura, catadores, sucateiros e entidades assistenciais. Então, prepare um esquema de retirada dos materiais da escola. Doar os recicláveis dá um caráter socioambiental ao trabalho. A eventual venda de recicláveis não deve ser buscada como fonte de “renda” para a escola, caso contrário, poderá in- centivar geração proposital de resíduos. A periodicidade da coleta depende do espaço disponível para armazenamento. 3. Para o descarte seletivo e o armazenamento dos materiais, escolha um local coberto, de fácil acesso aos coletores e bem à vista. Os recipientes podem ser cedidos pela Prefeitura, sucateiros ou empresas, comprados ou confeccionados pela própria escola. As cores-padrão dos recipientes para descarte seletivo são: azul-marinho para papéis, vermelho para plásticos, amarelo para metais e verde-escuro para vidros. O jornal pode ser enfardado, separado dos demais papéis: ele vale mais para venda. Caixas de ovos também podem ser empilhadas e vendidas em feiras ou quitandas. Poderão ser coletados outros materiais para uso nas aulas de Educação Artística. Deve-se estimular a troca de livros usados e a doação de roupas usadas, brinquedos e outros a comunidades ou entidades assistenciais. Não inicie o programa sem antes ter garantido o local para o destino do material e os recipientes para a coleta seletiva. 4. Promova reuniões com todos os alunos e convide a comunidade (pais, funcionários e moradores, caso a escola possa receber material do bairro) para apresentar a importância ambiental da separação de recicláveis. Enfatize que o sucesso do progra- ma depende diretamenteda participação de todos. Qualquer eventual arrecadação de fundo deve ser apresentada como mera consequência do programa e não como meta a ser alcançada. O objetivo maior deve ser sempre o nosso ambiente. 5. Coloque, nas salas, recipientes distintos para o descarte de lixo orgânico e de reciclável gerados pelos alunos. Com- bine quem esvaziará os recipientes diariamente, de forma estimulante para que todos se revezem na tarefa. 6. Estabeleça um dia da semana para que todos tragam recicláveis para a escola. Explique como deve ser feita a coleta seletiva e peça que sejam lavadas as embalagens nas casas para não atrair insetos e animais. Comente sobre ma- teriais não recicláveis (celofane, isopor entre outros), em razão da inexistência de “mercado” para esses materiais. Debata alternativas para o destino do lixo orgânico, como compostagem ou destino ao serviço de limpeza urbana. 7. Verifique periodicamente a higiene dos recipientes e se a sistemática de separação está sendo feita corretamente, criando uma equipe de “fiscais da coleta seletiva”. Resolva sempre em grupo os problemas detectados, tomando cuidado com os riscos à saúde. 8. Prepare atividades educativas para apro- fundar o estudo do lixo e manter o “pique”. Promova reuniões com a comunidade escolar para avaliar a evolução do pro- grama: quanto material foi juntado por período; quem foi beneficiado, social ou monetariamente; quanto foi arrecadado e aplicado (no caso de venda); as dificul- dades encontradas e as propostas para resolvê-las. Conversar com a comunidade regularmente e promover reuniões são atividades fundamentais para o desen- volvimento de uma mentalidade partici- pativa, duradoura e “ecológica”. Adaptado de: REVISTA PÓLIS: estudos, formação e assessoria em políticas sociais. São Paulo: Instituto Pólis, n. 31, 1998. p. 43. Projetos de coleta seletiva beneficiam o ambiente e promovem mais empregos. Participe de projetos dessa natureza em sua comunidade. Da ni el A ug us to Jr /P ul sa r I m ag en s Sugestões para implantação de programas Reúna a comunidade escolar e, se todos “toparem” separar lixo, divida as tarefas. Lembre-se de que a queima de Pesquise o mercado para recicláveis, consultando prefeitura, catadores, sucateiros e entidades assistenciais. Então, prepare um esquema de retirada dos materiais da escola. Doar os recicláveis dá um caráter socioambiental ao trabalho. A eventual venda de recicláveis não deve ser buscada como fonte de “renda” para a escola, caso contrário, poderá in- centivar geração proposital de resíduos. A periodicidade da coleta depende do espaço disponível para armazenamento. Para o descarte seletivo e o armazenamento dos materiais, escolha um local coberto, de fácil acesso aos coletores e bem à vista. Os recipientes podem ser cedidos pela Prefeitura, sucateiros ou empresas, comprados ou confeccionados pela própria escola. As cores-padrão dos recipientes para descarte seletivo são: azul-marinho para papéis, vermelho para plásticos, amarelo para metais e verde-escuro para vidros. O jornal pode ser enfardado, separado dos demais papéis: ele vale mais para venda. Caixas de ovos também podem ser empilhadas e vendidas em feiras ou quitandas. Poderão ser coletados outros materiais para uso nas aulas de Educação Artística. Deve-se estimular a troca de livros usados e a doação de roupas usadas, brinquedos e outros a comunidades ou entidades assistenciais. Não inicie o programa sem antes ter garantido o local para o destino do material e os recipientes para a coleta seletiva. Promova reuniões com todos os alunos e convide a comunidade (pais, funcionários e moradores, caso a escola possa receber material do bairro) para apresentar a importância ambiental da separação de recicláveis. Enfatize que o sucesso do progra- ma depende diretamente da participação de todos. Qualquer eventual arrecadação de fundo deve ser apresentada como C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 95 Pois é graças às reações químicas que obtemos a maior parte da energia que consumimos. O estudo da Química en- volve, portanto, conhecimentos sobre processos de transfor- mações das substâncias e sobre a energia associada a essas transformações. As reações são o principal foco de estudo da Química, mas não o único. A identificação de substâncias, por meio da determinação de suas propriedades químicas e físicas, é outra importante linha de pesquisa. Para entender as propriedades das substâncias e dos materiais, os químicos estudam a sua constituição. Podemos, portanto, conceituar a Química da seguinte forma: 4 A QUÍMICA E SUA LINGUAGEM V imos, ao longo desta primeira unidade, os conceitos relativos aos campos básicos de estudo da Química. Aprendemos, neste capítulo, como a Química se conso- lidou historicamente como uma Ciência moderna. Vamos recapitular o que ela estuda. Os químicos sentem um inconfessável prazer em transformar as coisas. É claro que ninguém jamais conseguiu criar algo a partir do nada – esse ainda é um mistério inson- dável... –, mas, mesmo assim, os químicos contribuem para a transformação do mundo em que vivemos. Diariamente, eles descobrem e sintetizam (pro- duzem em laboratório) novas substâncias por meio de reações químicas. Muitas são posteriormente utilizadas na fabricação de novos materiais; outras entram na composição de medica- mentos, de produtos de limpeza, de alimentos (para conservar e melhorar o sabor, a aparência ou o teor nutritivo) e de uma infinidade de outros produtos que consumimos diariamente. Além de serem utilizadas para a obtenção de novos materiais, as reações químicas também são importantes fontes de energia: você já imaginou como seria difícil nossa vida sem as fontes de energia? Haveria vida? Química é a Ciência que estuda as substâncias, suas constituições, suas propriedades e suas transformações em novas substâncias, além dos efeitos e modelos explicativos relacionados a tais transformações. A bateria de telefone celular produz energia com base em reações químicas ocorridas em seu interior. He ly D em ut ti Pois é graças às reações químicas que obtemos a maior parte da energia que consumimos. O estudo da Química en- volve, portanto, conhecimentos sobre processos de transfor- mações das substâncias e sobre a energia associada a essas transformações. As reações são o principal foco de estudo da Química, mas não o único. A identificação de substâncias, por meio da determinação de suas propriedades químicas e físicas, é outra importante linha de pesquisa. Para entender as propriedades das substâncias e dos materiais, os químicos estudam a sua constituição. Podemos, portanto, conceituar a Química da seguinte forma: em que vivemos. Diariamente, eles descobrem e sintetizam (pro- duzem em laboratório) novas substâncias por meio de reações químicas. Muitas são posteriormente utilizadas na fabricação de novos materiais; outras entram na composição de medica- mentos, de produtos de limpeza, de alimentos (para conservar e melhorar o sabor, a aparência ou o teor nutritivo) e de uma infinidade de outros produtos que consumimos diariamente. Além de serem utilizadas para a obtenção de novos materiais, as reações químicas também são importantes fontes de energia: você já imaginou como seria difícil nossa vida sem as fontes de energia? Haveria vida? Química é a constituições, suas propriedades e suas transformações em novas substâncias, além dos efeitos e modelos explicativos relacionados a tais transformações. Ferro (ímã) Ouro Cobre encapado com plástico Plásticos Liga metálica Poliamida Algodão Náilon Borracha Os materiais que usamos diariamente são resultado de transformações quími- cas desenvolvidas por indústrias químicas. He ly D em ut ti 4 A QUÍMICA E SUA LINGUAGEM V imos, ao longo desta primeira unidade, os conceitos relativos aos campos básicos de estudo da Química. Aprendemos, neste capítulo, como a Química se conso- lidou historicamente como uma Ciência moderna.Vamos recapitular o que ela estuda. Os químicos sentem um inconfessável prazer em transformar as coisas. É claro que ninguém jamais conseguiu criar algo a partir do nada – esse ainda é um mistério inson- dável... –, mas, mesmo assim, os químicos contribuem para a transformação do mundo em que vivemos. Diariamente, eles descobrem e sintetizam (pro- duzem em laboratório) novas substâncias por meio de reações químicas. Muitas são posteriormente utilizadas na fabricação de novos materiais; outras entram na composição de medica- mentos, de produtos de limpeza, de alimentos (para conservar e melhorar o sabor, a aparência ou o teor nutritivo) e de uma infinidade de outros produtos que consumimos diariamente. Além de serem utilizadas para a obtenção de novos materiais, as reações químicas também são importantes fontes de energia: você já imaginou como seria difícil nossa vida sem as fontes de energia? Haveria vida? Ferro (ímã)Ferro (ímã) Ouro Cobre encapado Cobre encapado com plásticocom plástico Plásticos 96 CO N ST IT UI N TE S DA S SU BS T N CI AS , Q UÍ M IC A E CI ÊN CI A O químico e suas atividades O químico é o profissional que estuda a Química. Ele atua em pro- cessos de investigação e no desenvolvimento de processos de análises, separação e síntese de substâncias e materiais. Existem diversos campos de trabalho do químico, vejamos alguns desses a seguir. A Bioquímica, ramo de estudo que une a Química à Biologia, estuda as substâncias presentes nos seres vivos e como elas atuam sobre os organismos. Entre as atividades desenvolvidas pelos bioquímicos está a identificação de agentes causadores das mais diversas patologias, como a aids, por exemplo, além de outras pesquisas, como no campo da genética. Mais de 400 cientistas de várias partes do mundo participaram do Projeto Genoma que mapeou o genoma humano, abrindo perspectivas para pesquisas na prevenção e tratamento de doenças. Com esses conhecimentos derivados da Química, a Ciência vem contribuindo para o aumento da longevidade, antigo sonho dos alquimistas. Enquanto no fim do século XIX a expectativa de vida era de 41 anos, no início do século XXI ela aumentou para 65 anos. Fi at pr es s Na Engenharia, profissionais da área mecânica e civil estudam as propriedades dos ma- teriais empregados na fabricação de automóveis ou na edificação de casas, rodovias, pontes etc. E na indústria química, químicos e engenheiros químicos determinam as composições de diferentes matérias-primas, otimizam métodos de produção, buscam soluções para pro- blemas ambientais etc. Na Geologia, Ciência que estuda a forma e a composição exterior e interior da Terra, os processos químicos são usados para determinar a composição de minerais. Na Agronomia, são feitas análises químicas do solo que determinam os adubos necessários à melhoria da produção. Sc ie nc e Ph ot o Li br ar y/ La tin st oc k Os bioquímicos trabalham tanto na identificação das estru- turas químicas presentes no cor- po humano como no reconhe- cimento de moléculas de DNA. He ly D em ut ti He ly D em ut ti A identificação de minerais, feita pelos geólo- gos, exige também conhecimentos químicos. Na produção de automóveis, os químicos contribuem para o desenvol- vimento de materiais mais resistentes, seguros, leves e atraentes. He ly D em ut ti Os agrônomos utilizam conhecimentos químicos para orientar os agricultores so- bre adubação. A determinação da quantidade de materiais presentes em soluções, por meio de reações quí- micas, por um método de titulação, é uma das ati- vidades desenvolvidas pe- los químicos. He ly D em ut ti O químico consegue fa- zer previsões de estrutu- ras químicas com o uso de computador acoplados a equipamentos de análi- se química. é o profissional que estuda a Química. Ele atua em pro- cessos de investigação e no desenvolvimento de processos de análises, separação e síntese de substâncias e materiais. Existem diversos campos , ramo de estudo que une a Química à Biologia, estuda as substâncias presentes nos seres vivos e como elas atuam sobre os organismos. Entre as atividades desenvolvidas pelos bioquímicos está a identificação de agentes causadores das mais diversas patologias, como a aids, por exemplo, além de outras pesquisas, como no campo da genética. Mais de 400 cientistas de várias partes do mundo participaram do Projeto Genoma que mapeou o genoma humano, abrindo perspectivas para pesquisas na prevenção e tratamento de doenças. Com esses conhecimentos derivados da Química, a Ciência vem contribuindo para o aumento da longevidade, antigo sonho dos alquimistas. Enquanto no fim do século XIX a expectativa de vida era de 41 anos, no início do século XXI ela aumentou para 65 anos. Sc ie nc e Ph ot o Li br ar y/ La tin st oc k He ly D em ut ti He ly D em ut ti O químico consegue fa- zer previsões de estrutu- ras químicas com o uso de computador acoplados a equipamentos de análi- se química. C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 97 Em todas essas áreas, diferentes métodos são usados tanto para identificar as subs- tâncias presentes nos materiais como para determinar a quantidade de cada uma delas, funções específicas da Química Analítica. Esse ramo da Química é responsável pelo de- senvolvimento de técnicas e instrumentos de análise da composição dos materiais. Os modelos obtidos com o apoio da tecnologia computacional são largamente utili- zados na Química Teórica, cujo objetivo é descrever com mais precisão a constituição da matéria. Enquanto no passado a previsão de reações químicas era feita somente com base em experimentos realizados em laboratório – e é por isso que a chamamos Ciência experimental –, hoje a Química pode não somente prever a ocorrência de reações pelo computador, mas também propor novos materiais por esse estudo. Por isso, além de conhecer técnicas de laboratório, o químico precisa estudar mode- los teóricos da constituição da matéria e dominar a linguagem da simbologia química, ferramentas básicas desse profissional. Linguagem química Como toda Ciência, além de seus métodos investigativos e suas teorias e modelos, a Química apresenta uma lin- guagem própria, rica em símbolos e re- gras diferentes da linguagem comum. Durante seu estudo, você irá aos pou- co se familiarizando com essa simbolo- gia química. Para facilitar a comunicação entre os cientistas de todo o mundo, os elemen- tos químicos são representados por sím- bolos que derivam de seus nomes em latim. O símbolo é, normalmente, a pri- meira letra do nome em latim, escrita em maiúscula. No caso de haver dois ou mais elementos que começam pela mes- ma letra, uma segunda letra do nome é usada, sendo esta minúscula. O quadro ao lado apresenta uma lista de elementos mais familiares. Fórmulas químicas Enquanto os elementos químicos são re pre sentados por símbolos, as substâncias são representadas por fórmulas. Nas fórmulas, representamos os símbolos dos elemen- tos químicos que estão presentes no constituinte de cada substância e, por meio de índices numéricos colocados um pouco abaixo do símbolo do elemento, indicamos o número de átomos de cada elemento que compõe o constituinte. Para os elementos químicos que aparecem apenas uma vez no constituinte da substância não é neces- sário indicar o índice. O quadro a seguir apresenta as fórmulas químicas de algumas substâncias simples. SÍMBOLOS DE ALGUNS ELEMENTOS QUÍMICOS E APLICAÇÕES DE SUAS SUBSTÂNCIAS Elemento Símbolo Aplicações de substâncias que contêm o elemento Alumínio Al Utensílios domésticos, papel-alumínio, ligas metálicas. Chumbo Pb Baterias, chapas. Cloro Cl Desinfetante, bactericida, alvejante. Cobalto Co Radioterapia, determinação da umidade do ar. Cobre Cu Fios condutores de eletricidade, moedas. Enxofre S Produção de pneus, inseticidas. Ferro Fe Aço, ferro fundido. Hélio He Utilizado em balões meteorológicos. Hidrogênio H Combustível alternativo. MagnésioMg Liga metálica utilizada na confecção de rodas de automóveis. Neônio Ne Luz avermelhada de letreiros. Ouro Au Confecção de joias, lâminas, ligas. Oxigênio O Respiração dos seres vivos, solda. Prata Ag Confecção de joias, moedas, contatos elétricos. Urânio U Fonte de energia nuclear. Em todas essas áreas, diferentes métodos são usados tanto para identificar as subs- tâncias presentes nos materiais como para determinar a quantidade de cada uma delas, funções específicas da Química Analítica senvolvimento de técnicas e instrumentos de análise da composição dos materiais. Os modelos obtidos com o apoio da tecnologia computacional são largamente utili- zados na Química Teórica, cujo objetivo é descrever com mais precisão a constituição da matéria. Enquanto no passado a previsão de reações químicas era feita somente com base em experimentos realizados em laboratório – e é por isso que a chamamos Ciência experimental –, hoje a Química pode não somente prever a ocorrência de reações pelo computador, mas também propor novos materiais por esse estudo. Por isso, além de conhecer técnicas de laboratório, o químico precisa estudar mode- los teóricos da constituição da matéria e dominar a linguagem da simbologia química, ferramentas básicas desse profissional. SÍMBOLOS DE ALGUNS ELEMENTOS QUÍMICOS E APLICAÇÕES DE SUAS SUBSTÂNCIAS Elemento Símbolo Aplicações de substâncias que contêm o elemento Alumínio Al Utensílios domésticos, papel-alumínio, ligas metálicas. 98 CO N ST IT UI N TE S DA S SU BS T N CI AS , Q UÍ M IC A E CI ÊN CI A Átomos de alguns elementos químicos podem formar substâncias simples diferentes. Nesse caso, essas substâncias simples recebem o nome de alótropos. O gás oxigênio (O2) e o gás ozônio (O3) são formas alotrópicas do elemento químico oxigênio. EXEMPLOS DE SUBSTÂNCIAS ALOTRÓPICAS Elemento químico Alótropos Oxigênio (O) oxigênio (O2), ozônio (O3) Carbono (C) grafite (C), diamante (C) fulereno (C60), nanotubos (Cn) Fósforo (P) fósforo branco (P4) fósforo vermelho (Pn) ALGUNS EXEMPLOS DE SUBSTÂNCIAS SIMPLES E SUAS FÓRMULAS Substância Elemento químico Fórmula Hidrogênio hidrogênio (H) H2 Nitrogênio nitrogênio (N) N2 Oxigênio oxigênio (O) O2 Enxofre enxofre (S) S8 Ferro ferro (Fe) Fe Iodo iodo (I) I2 Alumínio alumínio (Al) Al Confira os quadros abaixo. Compare as fórmulas do diamante e da grafite (ou grafita). São iguais, não é mesmo? Como é possível haver dois materiais tão distintos com a mesma fórmula? De fato, a grafite e o diamante são ambos formados pela combinação de átomos de carbono. No entanto, a configuração espacial, ou seja, o arranjo dos átomos de carbono no constituinte da grafite é diferente da configuração dos átomos no constituinte do diamante. Portanto, são substâncias diferentes, pois possuem constituintes diferentes. Obviamente, as propriedades físicas e o valor comercial também são diferentes. J. Yu ji J. Yu ji Modelo de arranjo de átomos de carbono do diamante. Modelo de arranjo de átomos de carbono da grafite. Conforme os modelos, o arranjo dos átomos na grafite é bem diferen- te do arranjo de átomos no diamante, por isso as propriedades dessas substâncias são diferentes. O que representa a fórmula H2O? Pense Átomos de alguns elementos químicos podem formar substâncias simples diferentes. Nesse caso, essas substâncias simples recebem o nome de alótropos. O gás oxigênio (O2) ) são formas alotrópicas do elemento químico oxigênio. EXEMPLOS DE SUBSTÂNCIAS ALOTRÓPICAS Alótropos ), ozônio (O3) grafite (C), diamante (C) ALGUNS EXEMPLOS DE SUBSTÂNCIAS SIMPLES E SUAS FÓRMULAS Fórmula H2 N2 O2 S8 Fe I2 Al C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 99 Você já sabe que o símbolo H representa o ele- mento químico hidrogênio e o símbolo O represen- ta o elemento químico oxigênio. Logo, pela fórmula, podemos afirmar que a água é formada por áto- mos de hidrogênio e de oxigênio. O índice 2 indi- ca que cada constituinte possui dois átomos de hi- drogênio. A não existência de índice após o símbolo do oxigênio indica que cada constituinte da água possui apenas um átomo de oxigênio. Fácil, não? O quadro ao lado apresenta as fórmulas de algumas substâncias compostas. Equação química No primeiro capítulo, estudamos que as reações químicas são processos em que novas substâncias são formadas. Agora, vamos aprender a reapresentar essas reações de ma- neira simplificada, usando a simbologia química. Essa representação simbólica da reação é chamada equação química. Equação química é a representação simbólica da reação química. Na equação química, as substâncias que reagem, denominadas reagentes, e as substân- cias que são formadas, denominadas produtos, são representadas por suas fórmulas quí- micas. Os reagentes são separados dos produtos por uma seta, como é mostrado a seguir: reagente(s) ( produto(s) No caso de existir mais de uma substância como reagente ou como produto, suas fór- mulas são separadas pelo sinal de soma (+), indicando que os reagentes devem estar em contato para que a reação ocorra e que os produtos sejam formados simultaneamente. Ao se apresentar uma equação química, deve-se também especificar o estado de agregação de cada substância envolvida. O estado gasoso é representado por (g), o estado líquido por (l), o estado sólido por (s) e as substâncias dissolvidas em água por (aq). As letras que reapresentam os estados de agregação devem ser colocadas ao lado dos símbolos das substâncias e não como índices, como era utilizado antigamente. Além de representar as substâncias reagentes e os produtos, é necessário também repre- sentar as proporções entre todas elas. A proporção de cada substância é indicada numerica- mente na frente da fórmula de cada constituinte e é denominada coeficiente estequiométrico ou simplesmente coeficiente. Tal coeficiente indica a proporção relativa dos constituintes das substâncias participantes da reação. Quando o coeficiente é 1, ele não precisa ser indicado. Outras convenções também adotadas nas equações químicas são: • Δ indica que a reação ocorre a elevadas temperaturas; • F indica que a reação é reversível, ou seja, os produtos reagem entre si originando no- vamente os reagentes. Veja, agora, exemplos de equações químicas e seu significado. Seja a equação: C(s) + O2(g) ( CO2(g) . Essa equação indica que o carvão, substância simples constituída de átomos do ele- mento químico carbono, que se encontra no estado sólido, reage com o gás oxigênio, substância simples constituída de moléculas que contêm dois átomos do elemento químico oxigênio, produzindo a substância composta dióxido de carbono, também chamado gás ALGUNS EXEMPLOS DE SUBSTÂNCIAS COMPOSTAS E SUAS FÓRMULAS Substância Fórmula Água H2O Ácido sulfúrico H2SO4 Cloreto de sódio (sal) NaCl Hidróxido de sódio (soda cáustica) NaOH Amônia NH3 Carbonato de amônio (sal-amoníaco) (NH4)2CO3 Metano (gás dos pântanos) CH4 Equação química No primeiro capítulo, estudamos que as reações químicas são processos em que novas substâncias são formadas. Agora, vamos aprender a reapresentar essas reações de ma- neira simplificada, usando a simbologia química. Essa representação simbólica da reação é chamada equação química. Equação química é a representação simbólica da reação química. ALGUNS EXEMPLOS DE SUBSTÂNCIAS COMPOSTAS E SUAS FÓRMULAS Substância Fórmula Água H2O Ácido sulfúrico H2SO4 Cloreto de sódio (sal) NaCl Hidróxido de sódio (soda cáustica) NaOH Amônia NH3 Carbonato de amônio (sal-amoníaco) (NH4)2CO3 Metano (gás dos pântanos) CH4 100 CO N ST IT UI N TE S DA S SU BS T N CI AS , Q UÍ M IC A E CI ÊN CI A carbônico, constituída de moléculas que contêm um átomo do elemento químico carbo- no ligado a dois átomos do elemento químico oxigênio. Veja agora esta outra equação: N2(g) + 3H2(g) F 2NH3(g) . Esta equação indica que o gás nitrogênio, substância simples constituída de moléculas que contêm dois átomos do elementoquímico nitrogênio, reage com o gás hidrogênio, substância simples constituída de moléculas que contêm dois átomos do elemento quími- co hidrogênio, produzindo a substância composta amônia no estado gasoso, constituída de moléculas que contêm um átomo do elemento químico nitrogênio ligado a três áto- mos do elemento químico hidrogênio. Essa equação indica ainda que, nessa reação, para cada molécula nitrogênio, são necessárias três moléculas hidrogênio e são formadas duas moléculas de amônia. Além disso, a equação indica que tanto os reagentes como os pro- dutos dessa reação são gases e que essa reação é reversível, ou seja, o produto amônia transforma-se nos reagentes nitrogênio e hidrogênio. Exercícios 1. De acordo com Aristóteles, explique como um ele- mento de sua teoria se transformava em outro, por exemplo, como a água se transformava em ar e este em fogo. 2. Considere o esquema ao lado. Entre as alternativas abaixo, indique as corretas sobre ele. a) Temos cinco componentes. b) É formado por duas substâncias simples. c) Foram usados apenas dois elementos. d) É um material. e) Temos cinco substâncias simples e duas substâncias compostas. 3. O que é descontinuidade da matéria? 4. (UnB-DF) Um aluno fez, em sala de aula, uma dissolu- ção, realizando os seguintes procedimentos: I – Colocou um grânulo (pequeno grão) de permanga- nato de potássio (sólido violeta cuja fórmula quí- mica é KMnO4) em um primeiro béquer (béquer 1) contendo 50 mL de água. II – Agitou o sistema até que todo o sólido se dissolvesse. III – Mediu, com uma proveta, 5 mL dessa solução, trans- ferindo-os para um segundo béquer (béquer 2). IV – Completou o volume desse segundo béquer com água até a marca de 50 mL. V – Agitou o sistema e mediu, com uma proveta, 5 mL da solução, transferindo-os para um terceiro béquer (béquer 3). VI – Completou, com água, o volume desse terceiro béquer, até a marca de 50 mL. O aluno registrou, no caderno de dados, as observa- ções que se seguem. Béquer Coloração da solução 1 violeta-intenso 2 violeta-claro 3 incolor Com base nas informações acima e considerando a natureza corpuscular da matéria, julgue os itens a se- guir, marcando C para os corretos e E para os errados. 1) Os átomos constituintes do permanganato de po- tássio não estão presentes no béquer 3, uma vez que a água mudou uma das propriedades – cor – daquela substância (incolor). 2) De acordo com o modelo atômico de Dalton, po- de-se afirmar que a estrutura representada pela fórmula KMnO4 é divisível e composta por três di- ferentes tipos de partículas de massas distintas. 3) O experimento realizado pelo aluno demonstra que a matéria é formada por átomos, os quais são exa- tamente como Dalton visualizou em suas experiên- cias, isto é, esferas maciças e indivisíveis. 5. O constituinte da amônia tem quantos átomos? 6. Quantos átomos e de quantos elementos existem no constituinte do ácido sulfúrico (H2SO4)? 7. Que informações obtemos da fórmula do carbonato de amônio – (NH4)2CO3? 8. Qual é a diferença entre Co e CO? 9. Qual é a diferença entre as representações do item a e as do item b? a) H2 + O2 b) H2O2 10. Escreva sentenças que expliquem o significado de cada equação química a seguir, indicando os reagentes e os produtos: a) 2H2(g) + O2(g) ( 2H2O(l) b) 2H2O2(l) ( 2H2O(l) + O2(g) c) 2C2H2(g) + 5O2(g) ( 4CO2(g) + 2H2O(l) FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO. carbônico, constituída de moléculas que contêm um átomo do elemento químico carbo- 2(g) F 2NH3(g) . Esta equação indica que o gás nitrogênio, substância simples constituída de moléculas que contêm dois átomos do elemento químico nitrogênio, reage com o gás hidrogênio, substância simples constituída de moléculas que contêm dois átomos do elemento quími- co hidrogênio, produzindo a substância composta amônia no estado gasoso, constituída de moléculas que contêm um átomo do elemento químico nitrogênio ligado a três áto- mos do elemento químico hidrogênio. Essa equação indica ainda que, nessa reação, para cada molécula nitrogênio, são necessárias três moléculas hidrogênio e são formadas duas moléculas de amônia. Além disso, a equação indica que tanto os reagentes como os pro- dutos dessa reação são gases e que essa reação é reversível, ou seja, o produto amônia rdo com Aristóteles, explique como um ele- mento de sua teoria se transformava em outro, por exemplo, como a água se transformava em ar e este Béquer Coloração da solução 1 violeta-intenso 2 violeta-claro 3 incolor Com base nas informações acima e considerando a FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO. C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 101 11. Com relação à composição química das substâncias, julgue as afirmações abaixo, marcando C para os itens corretos e E para os errados. 1) Ao verificar que a água é representada pela fórmula H2O, é correto concluir que essa se constitui numa mistura de hidrogênio e oxigênio. 2) As substâncias representadas pelas fórmulas O2, O3, P4 e S8 são substâncias simples. 3) A nicotina, cuja fórmula é C10H14N2, é um alcaloide existente no fumo e tem a sua denominação deri- vada do nome de Jean Nicot. A fórmula desse al- caloide possui 26 átomos e 3 elementos químicos. 4) A água oxigenada, (H2O2), e a água, (H2O), são substâncias iguais, já que são formadas pelos mes- mos elementos químicos. 5) O corpo do ser humano, por ser um produto natural, não possui elementos químicos em sua constituição até que ele comece a ingerir remédios. 12. (UnB-DF) Examine as fórmulas representadas a seguir e julgue os itens abaixo, marcando C para os corretos e E para os errados. P4, S8, Br2, CaBr2, Zn, He 1) O número de substâncias simples representadas é dois. 2) O número de substâncias compostas representadas é quatro. 3) O número de substâncias poliatômicas é um. 4) CaBr2 é uma mistura das substâncias Ca e Br2. 5) A fórmula S8 indica que oito átomos estão ligados formando uma única molécula. 13. (UnB-DF) A investigação química é uma atividade humana que tem grande influência na sociedade. Com relação a essa atividade e suas características, julgue os itens a seguir, marcando C para os itens corretos e E para os errados. 1) A Alquimia era uma atividade científica da Idade Mé- dia que se caracterizava pelo uso do método científi- co de observação, experimentação e generalização. 2) Os modelos científicos desenvolvidos pelo método científico usado em Quí mi ca possuem limitações e não explicam todos os fenômenos. 3) Acabar com o problema mundial da fome é uma decisão de competência dos químicos, pois somente eles podem dedicar a maior parte do seu tempo ao desenvolvimento de novas tecnologias que aumen- tem a produtividade agrícola. 4) Para a preservação da saúde dos indivíduos, deveria ser proibido o uso de produtos químicos nos alimentos. 14. (Osec-SP) Um estudante estava pesquisando um fenô- meno e queria seguir corretamente as etapas do mé- todo científico. Em qual das sequências abaixo estão citadas, em ordem correta, porém, não necessariamen- te consecutiva, quatro etapas que ele teria seguido? a) Observação, experimentação, formulação de leis e criação de teoria. b) Criação de teoria, formulação de leis, experimentação e observação. c) Experimentação, levantamento de hipóteses, cria- ção de teoria e observação. d) Levantamento de hipóteses, organização de dados, observação e formulação de leis. e) Observação, criação de teoria, formulação de leis e organização de dados. 15. (UFSCar-SP) Até 1772 acreditava-se que o fogo era um elemento químico. Foi quando um cientista nascido em 1743 e guilhotinado em 1794, durante a Revolução Francesa, transformou a pesquisa química de qualita- tiva em quantitativa, formulando explicitamente a Lei da Conservação da Matéria. Este cientista, também conhecido como o pai da Química moderna, é: a) John Dalton. d) Antoine Lavoisier. b) Linus Pauling. e) Niels Bohr. c) Robert Boyle. 16. Cada conjunto de esquemasabaixo representa subs- tâncias de diferentes sistemas. Classifique cada siste- ma em material ou substância e classifique todas as substâncias em simples ou compostas. A B C D E F 17. (UnB-DF) Julgue os itens, marcando C para os itens corretos e E para os itens errados. 1) O ar é um material homogêneo constituído de subs- tâncias simples. 2) Das substâncias álcool, ouro, diamante e acetona, somente o ouro é uma substância simples. 3) Por meio de medidas das temperaturas de fusão e ebulição, é possível fazer a distinção entre subs- tâncias simples e compostas. J. Yu ji 11. 11. Com relação à composição química das substâncias, julgue as afirmações abaixo, marcando C para os itens corretos e E para os errados. 1) Ao verificar que a água é representada pela fórmula H2O, é correto concluir que essa se constitui numa mistura de hidrogênio e oxigênio. 2) As substâncias representadas pelas fórmulas O2, O3, P4 e S8 são substâncias simples. 3) A nicotina, cuja fórmula é C10H14N2, é um alcaloide existente no fumo e tem a sua denominação deri- vada do nome de Jean Nicot. A fórmula desse al- caloide possui 26 átomos e 3 elementos químicos. 4) A água oxigenada, (H2O2), e a água, (H2O), são substâncias iguais, já que são formadas pelos mes- mos elementos químicos. 5) O corpo do ser humano, por ser um produto natural, não possui elementos químicos em sua constituição até que ele comece a ingerir remédios. 12. 12. (UnB-DF) Examine as fórmulas representadas a seguir e julgue os itens abaixo, marcando C para os corretos e E para os errados. , S , CaBr 15.15. 102 CO N ST IT UI N TE S DA S SU BS T N CI AS , Q UÍ M IC A E CI ÊN CI A 4) Os processos de separação de materiais são utiliza- dos para a obtenção de substâncias simples a partir de substâncias compostas. 18. (UFF-RJ) Considere os seguintes sistemas: água água + álcool água + óleo IIIIII J. Yu ji Os sistemas I, II e III correspondem, respectiva- mente, a: a) substância simples, material homogêneo, material heterogêneo. b) substância composta, material heterogêneo, material heterogêneo. c) substância composta, material homogêneo, material heterogêneo. d) substância simples, material homogêneo, material homogêneo. e) substância composta, material heterogêneo, material homogêneo. Da Alquimia à Química b As transformações químicas sempre fascinaram a humanidade. O homem aprendeu a cozer e a fabricar alimentos, a tingir fibras, a extrair corantes, a produzir metais a partir de rochas, entre outras transformações. b Dos rituais de magia ou religião surgiu a Alquimia, um con- junto de conhecimentos baseados em crenças, mistérios, ocultismo e religião. b Os alquimistas, que buscavam transmutação de metais e o elixir da longa vida, criaram e desenvolveram aparelhos e técnicas laboratoriais e descobriram substâncias e ma- térias utilizados pelos químicos. b O alquimista Georg Ernst Stahl propôs a teoria do flogístico, na qual a combustão seria a liberação do “elemento” flogístico. b Novas explicações para a combustão foram propostas no século XVIII por Lavoisier, que realizou experiências bem controladas e elaboradas com o uso de balanças precisas, demonstrando a conservação da massa nas reações químicas e contribuindo para a derrubada da teoria do flogístico. b A revolução química estabeleceu-se quando os quími- cos passaram a utilizar um método sistemático de in- vestigação dos fenômenos, uma linguagem própria e um sistema lógico para explicar os eventos observados. b Apesar de sua grande importância, as teorias científicas apresentam limitações e não conseguem explicar tudo. Conhecimento científico e senso comum b A Química é uma Ciência e com seus conhecimentos explica muitos fenômenos. b Em muitos casos, o conhecimento prático é suficiente para a realização de atividades, por exemplo, a pro- dução de pão. Para isso, o padeiro utiliza uma forma de conhecimento, denominado senso comum, que é baseada em experiências empíricas e não em teorias científicas. b A tecnologia e as Ciências progridem, juntos, de acordo com demandas existentes e criadas pela sociedade. b A Química está diretamente relacionada com o mundo em que vivemos, além de possibilitar uma vida mais longa e confortável. Estudar Química favorece a compreensão dos fenômenos naturais, bem como do complexo mundo social em que vivemos. b O desenvolvimento tecnológico e científico tanto pode trazer benefícios como risco à sobrevivência humana, dependendo da forma como é aplicado. Constituintes da matéria b Os primeiros modelos sobre a constituição da matéria surgiram na Antiguidade. Os filósofos acreditavam que a matéria seria formada por quatro “elementos funda- mentais” -- água, terra, fogo e ar -- que combinados dariam origem a todos os materiais. b A ideia de que a matéria é constituída de pequenas partes indivisíveis (átomos) foi proposta pelo filósofo grego Demócrito [470-360 a.C.] e seu discípulo Leucipo [século V a.C.]. b Em 1808, John Dalton apresentou uma nova teoria na qual a matéria é formada por partículas denominadas átomos (esferas maciças e indivisíveis), as substâncias simples são constituídas de apenas um tipo de áto- mo (elemento químico) e as substâncias compostas de mais de um tipo de átomo (diferentes elementos químicos). b Substância simples é um tipo de substância formada por átomos de apenas um elemento químico. b Substância composta é um tipo de substância for- mada por átomos de mais de um elemento químico. A Química e sua linguagem b A Ciência Química apresenta uma linguagem própria: os elementos químicos são representados por símbolos que derivam de seus nomes em latim; as substâncias são representadas por fórmulas. Os processos de separação de materiais são utiliza- dos para a obtenção de substâncias simples a partir correspondem, respectiva- a) substância simples, material homogêneo, material heterogêneo. b) substância composta, material heterogêneo, material heterogêneo. c) substância composta, material homogêneo, material heterogêneo. d) substância simples, material homogêneo, material homogêneo. e) substância composta, material heterogêneo, material homogêneo. As transformações químicas sempre fascinaram a humanidade. O homem aprendeu a cozer e a fabricar alimentos, a tingir fibras, a extrair corantes, a produzir metais a partir de rochas, Dos rituais de magia ou religião surgiu a Alquimia, um con- junto de conhecimentos baseados em crenças, mistérios, “elemento” flogístico. b Novas explicações para a combustão foram propostas no século XVIII por Lavoisier, que realizou experiências bem controladas e elaboradas com o uso de balanças precisas, demonstrando a conservação da massa nas reações químicas e contribuindo para a derrubada da teoria do flogístico. C A P ÍTU LO 1 2 3 4 5 6 7 8 103 UNIDADE 2 104 P. BA EZ A ; P U BL IO PH O TO D IF FU SI O N /S CI EN CE P H O TO L IB R A RY /S PL D C /L at in st oc k Poluição do ar. Smog sobre Santiago, Chile. A cidade faz fronteira com a Cordilheira dos Andes, ao fundo, impedindo a poluição de se dissipar. PoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluiçãoPoluição atmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosféricaatmosférica