PCC 1

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PCC 1° Semestre – Prática como um Componente Curricular Curso – Licenciatura em Química
Leia o artigo (em anexo) e proponha uma aula teórica e prática com substâncias encontradas no dia a dia, abordando os seguintes conceitos, elementos químicos, moléculas, substâncias simples e compostas, características, tabela periódica (grupo, família, série, semelhança de propriedades, número atômico e de massa), métodos de obtenção e aplicações, que poderão ser propostos e aplicados em aulas de Química de nível Ensino Médio. Em seu projeto, utilize os recursos que as disciplinas de Matemática e Informática oferecem a fim de tornar sua aula interdisciplinar e mais dinâmica. Como sugestão, apresente os objetivos, a metodologia, as discussões e tabelas para sistematizar as informações. Artigo: Cotidiano e contextualização no ensino de Química. Edson José Wartha, Erivanildo Lopes da Silva e Nelson Rui Ribas Bejarano. QUÍMICA NOVA NA ESCOLA, Vol. 35, N° 2, p. 84-91, MAIO 2013.
Conteúdos:
· Introdução a Química;
· Apresentação de Definição dos Termos;
· Química Básica.
Objetivos
· Definir Química;
· Conhecer Química no dia a dia;
· Classificar Conceitos de Química Geral no dia a dia.
Recursos
· Quadro;
· Data show, vídeos, slides;
· Pesquisas por celular;
· Grupos de estudo através de watsup.
INTRODUÇÃO
 Química é um ramo das Ciências da Natureza que estuda a matéria, suas propriedades, constituição, transformações e a energia envolvida nesses processos.
Independentemente do formato, origem (presente no nosso planeta ou no universo) ou se vivo ou morto, não existe nenhum material que esteja fora do alcance da Química.
A Química tem um enorme impacto sobre a tecnologia e a nossa sociedade, pois seus estudos desempenham um papel fundamental no desenvolvimento de todos os ramos das ciências. Afinal de contas, é por meio do estudo da matéria que podemos entender as propriedades e as possíveis transformações que cada substância pode sofrer para, então, usar esse conhecimento em nosso benefício.
É muito fácil perceber as diversas contribuições proporcionadas pela Química ao longo de toda a história da humanidade. Entre elas, podemos destacar:
· O desenvolvimento dos alimentos industrializados;
· O aumento do prazo de validade dos produtos;
· O aumento da eficácia e ação dos cosméticos;
· Desenvolvimento de medicações para combate às mais variadas doenças;
· Desenvolvimento de fontes alternativas de combustíveis;
· Produção de substâncias em laboratório;
· Desenvolvimento de técnicas e soluções para problemas ambientais.
A Química é uma ciência de três níveis fundamentais:
1. Macroscópico: Transformações que podem ser observadas, isto é, ocupa-se das propriedades que envolvem objetos grandes e visíveis;
2. Microscópico: Trata-se da interpretação dos fenômenos macroscópicos por meio de transformações que não podemos ver diretamente, como o reordenamento dos átomos;
3. Simbólico: Usam-se símbolos químicos, tais como fórmulas moleculares, estruturais e eletrônicas, além de equações e fórmulas matemáticas, para representar as transformações e fenômenos estudados.
MATÉRIA E ELEMENTOS
O termo matéria se refere a qualquer coisa que ocupe espaço e tenha massa - em outras palavras, as "coisas" das quais o universo é feito. Toda matéria é composta por substâncias chamadas elementos, que possuem propriedades químicas e físicas especificas e não podem ser quebradas em outras substâncias através de uma simples reação químicas. O ouro, por exemplo, é um elemento, assim como o carbono. Existem 118 elementos, mas apenas 92 ocorrem naturalmente. Os demais elementos existem apenas quando produzidos em laboratório e são instáveis.
Cada elemento é representado por seu símbolo químico, que é uma única letra maiúscula, ou quando uma letra já é usada por outro elemento, uma combinação de duas letras. Alguns elementos seguem o termo em português para aquele elemento, como C para carbono e Ca para cálcio. O símbolo para outros elementos vem do seu nome em latim, por exemplo, o símbolo para sódio é Na, que é a abreviação de natrium, o termo em latim para sódio.
Os quatro elementos comuns a todos os seres vivos são oxigênio (O), carbono (C), hidrogênio (H) e nitrogênio (N), que juntos compõem cerca de 96% do corpo humano. No mundo inanimado, elementos são encontrados em proporções diferentes, e alguns elementos comuns nos seres vivos são relativamente raros na Terra como um todo. Todos os elementos e as reações químicas entre eles obedecem às mesmas leis da química e da física, independente se eles fazem parte de seres vivos ou não vivos.
A estrutura do átomo
Um átomo é a menor unidade da matéria que conserva todas as propriedades de um elemento. Por exemplo, uma moeda de ouro é simplesmente um número muito grande de átomos de ouro moldados no formato de uma moeda, com pequenas quantidades de outros elementos contaminantes. Átomos de ouro não podem ser quebrados em nada menor e ainda manter as propriedades do ouro. Um átomo de ouro tem suas propriedades provenientes de pequenas partículas subatômicas das quais é composto.
Um átomo consiste de duas regiões. A primeira é o pequeno núcleo atômico, que está no centro do átomo e contém partículas carregadas positivamente chamadas prótons e partículas neutras e não carregadas chamadas nêutrons. A segunda região, muito maior, é uma "nuvem" de elétrons, partículas carregadas negativamente que orbitam ao redor do núcleo. A atração entre prótons carregados positivamente e elétrons carregados negativamente mantém o átomo unido. A maioria dos átomos contém todas os três tipos de partículas subatômicas - prótons, elétrons e nêutrons. O hidrogênio (H) é uma exceção porque, tipicamente, tem um próton e um elétron, mas não tem neutrons. O número de prótons no núcleo determina de qual elemento um átomo é, enquanto o número de elétrons ao redor do núcleo determina que tipo de reações o átomo fará. Os três tipos de partículas subatômicas são ilustrados abaixo em um átomo de hélio - que, por definição, contém dois prótons.
Crédito da imagem: modificada de OpenStax CNX Biology
Estrutura de um átomo. Os prótons (carga positiva) e nêutrons (carga neutra) são encontrados juntos em um pequeno núcleo no centro do átomo. Os elétrons (cargas negativas) formam uma nuvem grande e esférica ao redor do núcleo. O átomo mostrado nesta imagem em particular é um hélio, com dois prótons, dois nêutrons e dois elétrons.
Prótons e nêutrons não têm a mesma carga, mas eles têm aproximadamente a mesma massa, cerca de 1,67 × 10^{-24}1,67×10−241, comma, 67, ×, 10, start superscript, minus, 24, end superscript gramas. Como o grama não é uma unidade muito conveniente para medir massas tão pequenas, os cientistas definiram uma unidade alternativa, o dalton ou unidade de massa atômica (amu). Um único nêutron ou próton tem peso bem próximo ao de 1 u. Os elétrons são muito menores em massa que os prótons, cerca de apenas 1/1800 de uma unidade de massa atômica, portanto eles não contribuem muito para a massa atômica total de um elemento. Por outro lado, os elétrons afetam muito a carga do átomo, pois cada elétron tem uma carga negativa igual à carga positiva de um próton. Em átomos neutros sem carga, o número de elétrons orbitando ao redor do núcleo é igual ao número de prótons dentro do núcleo. As cargas positivas e negativas se neutralizam, levando a um átomo sem carga resultante.
Prótons, nêutrons e elétrons são muito pequenos, e a maioria do volume de um átomo—mais de 99 por cento—é, na verdade, espaço vazio. Com todo esse espaço vazio, você talvez queira saber porque os chamados objetos sólidos não atravessam uns aos outros. A resposta é que as nuvens de elétrons de carga negativa dos átomos repelem-se entre si se chegarem muito perto, resultando em nossa percepção de solidez.
TABELA PERIÓDICA
Em Química, os critérios utilizados para a organização dos elementos químicos foram estabelecidos ao longo do tempo. No ano de 1869, Dimitri Mendeleev iniciou os estudos a respeito da organização da tabela periódica através de um livro sobre
os cerca de 60 elementos conhecidos na época, cujas propriedades ele havia anotado em fichas separadas. Ao trabalhar com esses dados ele percebeu que organizando os elementos em função da massa de seus átomos, determinadas propriedades se repetiam diversas vezes, e com uma mesma proporção, portanto era uma variável periódica. Lembrando que periódico é tudo o que se repete em intervalos de tempo bem definidos, como é o caso das estações do ano e das fases da lua, por exemplo.
Ela foi criada com o intuito de organizar as informações já constatadas a fim de facilitar o acesso aos dados. Quando foi proposta muitos elementos ainda não haviam sido descobertos, muito embora seu princípio seja seguido até hoje com 118 elementos. Alguns outros modelos de tabela vêm sendo propostos, como por exemplo a que apresenta forma de espiral proposta por Philip Stewart com base na natureza cíclica dos elementos químicos, porém a mais utilizada ainda é a de Mendeleev.
Dimitri Ivanovich Mendeleev nasceu na Sibéria e era professor da Universidade de São Petersburgo quando descobriu a lei periódica. O elemento de número atômico 101 da tabela periódica tem o nome em homenagem a ele, o Mendelévio.
A tabela tem os elementos químicos dispostos em ordem crescente de número atômico e são divididos em grupos (ou famílias) devido a características que são comuns entre eles. Cada elemento químico é representado por um símbolo, por exemplo a prata é representada por Ag devido a seu nome no latim argentum. Cada elemento possui ao lado de seu símbolo o número atômico e o número de massa.
Classificação dos elementos
· Metais: São bons condutores de calor e eletricidade. São sólidos nas CNTP (com exceção do mercúrio), além de maleáveis e dúcteis.
· Não metais: São maus condutores de corrente elétrica e calor. Podem assumir qualquer estado físico na temperatura ambiente.
· Gases nobres: Apresentam baixa reatividade, sendo até pouco tempo considerados inertes.
Os elementos podem ser classificados em representativos ou de transição (interna e externa). Os representativos são aqueles cuja distribuição eletrônica termina em s ou p. Os elementos de transição externa são aqueles cuja distribuição acaba em d, e os de transição interna acabam em f. A localização de um elemento na tabela periódica pode ser indicada pelo seu grupo e seu período. Os elementos de transição interna são os que se encontram nas duas linhas bem embaixo na tabela e na verdade é como se estivessem localizados no no sexto e sétimo período do grupo três.
Cada linha no sentido horizontal da tabela periódica representa um período. Eles são em número de sete, e o período em que o elemento se encontra indica o número de níveis que possui. Por exemplo o sódio (Na) está no período três, o que significa que o seu átomo possui três camadas eletrônicas.
Já os grupos são as linhas verticais que apresentam elementos químicos que compartilham propriedades. Por exemplo o flúor (F) e o cloro (Cl) estão no grupo 17 (ou 7A) por possuírem alta tendência de receber elétrons, o que chamamos de eletronegatividade. Alguns grupos possuem nomes específicos como os listados abaixo e os demais recebem o nome do primeiro elemento de seu grupo.
SUBSTANCIA PURA E MISTURAS
É muito comum nos depararmos com o termo substância química em nosso cotidiano, no entanto, este termo é geralmente utilizado de forma pejorativa, como algo que cause danos à saúde e ao meio ambiente. Este é um uso errôneo para o termo pois, as substâncias químicas estão a toda nossa volta e, inclusive, dentro de nós.
O nosso corpo é formado por diversas substâncias químicas. A água (H2O) compõe mais de 50% da massa do corpo humano e as nossas células são compostas por carboidratos (açucares), lipídios, proteínas, entre outras substâncias. Nossa alimentação também é baseada em substâncias químicas, tanto naturais quanto sintéticas.
Molécula de água.
Substância química é qualquer espécie de matéria formada por uma composição constante de elementos químicos, e que tenha propriedades físicas e químicas definidas.
Por exemplo, a substância química água é um líquido à temperatura ambiente (25°C), de característica incolor e inodora, composta por moléculas de H2O, que à pressão de 1 atm possui temperatura de fusão igual a 0ºC e de ebulição igual a 100°C.
Um mesmo elemento químico pode formar substâncias diferentes, dependendo de como estes elementos se organizam, ou com quais outros elementos se combinam, podendo se ligar com um isótopo ou com outros elementos, formando substâncias simples ou compostas.
Quando um átomo de um elemento se liga a outro átomo isótopo dele, este elemento pode formar mais de um alótropo, como é o caso do oxigênio (O) que forma o gás oxigênio (O2) e o ozônio (O3). Este tipo de combinação é chamada de substância simples, pois temos apenas um tipo de elemento se combinando. Já em situações onde temos mais de um tipo de elemento se ligando, temos substâncias compostas, como é o caso da água (H2O), formada por 2 átomos de hidrogênio e 1 de oxigênio.
Uma substância química pode ser classificada como pura ou mistura. Substâncias puras possuem características definidas e sempre se comportam da mesma maneira, como é o caso do ácido clorídrico (HCl), ácido forte presente no estômago humano. Já as misturas são a junção de duas ou mais substâncias puras, como a água do mar ou a maionese e podem ser subdivididas em homogêneas ou heterogêneas.
As misturas homogêneas são aquelas em que não há separação de fases, ou seja, ao observarmos ao olho nu, vemos como uma só substância, como é o caso da água do mar, que é formada por H2O e NaCl (dentre outros sais dissolvidos), mas ao olho nu vemos apenas água salgada.
As misturas heterogêneas são aquelas que formam mais de uma fase ao olho nu, como é o caso de óleos bifásicos ou de uma simples mistura de água com areia.
Existe uma classe de substâncias químicas conhecida como coloides. Esta classe apresenta substâncias que ao olho nu parecem como uma substância pura, no entanto, ao olharmos cuidadosamente em um microscópio, vemos uma separação de fases. Um bom exemplo de coloide é a maionese, que ao ser observada no microscópio, é possível ver as moléculas de gordura que a formam dispersas no líquido.
Separação de Misturas
A separação de misturas em substâncias simples pode ser realizada através dos seguintes procedimentos:
· Peneiração: usada entre dois sólidos de tamanhos diferentes. Exemplo: Pedra e areia.
· Levigação: usada entre sólidos heterogêneos através da mistura de um deles à água.
· Centrifugação: através da utilização de uma centrifuga, que agiliza a decantação.
· Decantação: quando houver substâncias com diferentes densidades. Uma delas se deposita no fundo do recipiente e pode ser retirada.
· Dissolução fracionada: pode ser utilizada quando um dos componentes da misture é solúvel em líquido. Depois de dissolvida uma das partes, a outra é filtrada e o restante evaporado.
· Destilação simples: quando há temperaturas de ebulição distintas.
· Destilação fracionada: semelhante à destilação simples, mas no vidro há diversos obstáculos que retém as partes da mistura aos poucos.
· Catação: separação manual de sólidos diferentes.
· Flotação: usada para separar sólidos de densidade diferentes. Enquanto um deles afunda, o outro permanece na superfície.
· Fusão fracionada: quando as substâncias químicas possuem pontos de fusão diferenciados, uma delas é aquecida e separada.
· Sublimação: é a passagem de solido para gás que algumas substâncias químicas podem sofrer, com o aquecimento adequado.
Além disso, ainda é possível fazer a separação magnética ou a separação por filtragem.
PROPOSTA DE AULA
Após a explicação do conteúdo explanado em sala de aula efetuar a seguinte atividade:
1. Levar os estudantes para uma área aberta (parque, praça, pátio da escola);
2. Dividi-los em grupos de no máximo 5 integrantes;
3. Solicitar que façam a observação da natureza que os cerca (grama, terra, pedras, árvores, bancos, etc...)
4. Propor que coletem 2 materiais, sendo, 1 ao acaso e o segundo
uma mistura (terra e areia, terra e grama, areia e folhas, etc);
5. Após esta escolha, solicitar que pesquisem os principais elementos que constituem tais materiais;
6. Solicitar que achem na tabela periódica esses elementos;
7. Solicitar que proponham uma forma de efetuar a separação da mistura coletada no item 4;
8. Criar um grupo de estudo e discussão no wats.