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SUPLEMENTO PARA O PROFESSOR I. Considerações iniciais, 4 II. Objetivos gerais da obra, 5 III. Conteúdos da obra, 6 IV. Estrutura geral da obra, 7 V. Alguns pontos importantes, 12 1. Como proceder com as atividades práticas e as pesquisas, 12 2. Sugestões de atividades complementares, 14 Trabalhar atividades lúdicas com o propósito de estudar um conceito químico, 14 Provocar questionamentos, 14 Propor seminários, 15 Levar a mídia para a sala de aula, 15 Elaborar projetos, 16 3. Avaliação, 17 Descobrir, registrar e relatar procedimentos, 17 Obter informações sobre a apreensão de conteúdos, 17 Analisar atitudes, 17 Trabalhar com diversos tipos de atividades, 18 Evidenciar organização, esforço e dedicação, 18 Perceber avanços e dificuldades em relação ao conteúdo avaliado, 18 Avaliar e instruir, 18 Autoavaliar-se, 19 VI. Uso da internet, 19 VII. Sugestões de leituras para o professor, 22 VIII. Conteúdos e objetivos específicos dos capítulos, 25 IX. Comentários sobre os capítulos, 32 Capítulo 1 – Soluções, 32 Capítulo 2 – Coloides e nanotecnologia, 56 Capítulo 3 – Propriedades coligativas, 60 Capítulo 4 – Termoquímica, 71 Capítulo 5 – Cinética química, 88 Capítulo 6 – Equilíbrios químicos homogêneos, 97 Capítulo 7 – Equilíbrios iônicos em soluções aquosas, 110 Capítulo 8 – Equilíbrios heterogêneos, 123 Capítulo 9 – Eletroquímica — Pilhas e baterias elétricas, 131 Capítulo 10 – Eletroquímica — Eletrólise, 149 Capítulo 11 – Reações nucleares, 159 Sumário 4 Atendendo a inúmeras sugestões de vários colegas – aos quais fico muito agradecido –, modi- ficamos esta edição. Além de destacar a importância da Química no mundo moderno e de procurar despertar o pensamento científico no leitor, enriquecemos este Suplemento para o professor com sugestões e estratégias para o aproveitamento desta obra em sala de aula. Apresentamos a Química como uma área do conhecimento humano que traz grandes oportuni- dades de atuação profissional: no setor industrial; na área da saúde e da Medicina; no agronegócio; na indústria de alimentos; na geração de energia, entre outros. Se conhecimento é poder, a Química e suas tecnologias são fundamentais na sociedade moderna. Em contrapartida, o conhecimento impõe-nos a responsabilidade diante dos desafios e preocu- pações do mundo atual: a saúde, o meio ambiente, os recursos naturais, o desperdício de matéria e energia, o modelo de consumo na sociedade e a vital dependência de energia no mundo globalizado e competitivo. Desse modo, tendo sempre em mente esse antagonismo entre o “desejado desenvolvimento material” de todos e a “urgência de ações (individuais e coletivas) de preservação ambiental”, abordamos também os diferentes interesses que movem o desenvolvimento humano (econômicos, éticos, públicos ou privados), sempre partindo do princípio de que a química que polui é a mesma química que limpa. Continuamos a enfatizar as relações da Química com o cotidiano e com as outras disciplinas, procurando desse modo aproximar a Ciência da realidade do aluno e estimular a curiosidade, es- sencial para observar os fenômenos da natureza e para elaborar hipóteses capazes de explicá-los com base em resultados práticos. Afinal, a Química é uma Ciência experimental. Uma das principais estratégias para desenvolver o pensamento do aluno consiste em levá-lo a refletir a partir de questionamentos e perguntas. Por esse motivo, introduzimos na obra novas ques- tões destinadas a estimular a reflexão e a permitir que os alunos se apropriem de novos conceitos. Esse é o objetivo das questões apresentadas na seção Refletindo, que exploram o infográfico na abertura de cada capítulo e suas relações com as ideias centrais a serem abordadas no capítulo, e na seção Questões, ao longo dos capítulos, que visam levar os alunos a compreender melhor os conteúdos estudados. Além disso, novos textos e novas seções, como Você já parou para pensar?, Um pouco de... (História, Física, Biologia etc.), também convidam à reflexão, sempre partindo do universo dos alunos para, desse modo, aproximá-los dos conteúdos da Química. As atividades práticas foram readequadas e modificadas, incluindo materiais e reagentes mais simples, bem como novas perguntas destinadas a estimular o aluno a refletir, a fazer cálcu- los, a escrever e a se familiarizar com a linguagem química. Não esquecemos de incluir também atividades de pesquisa. O projeto gráfico também contribui para que o leitor possa reconhecer mais facilmente as re- lações na Química e suas aplicações no cotidiano, nas indústrias e nas tecnologias. As informações são apresentadas em vários formatos, de modo a possibilitarem o desenvolvimento de diversas formas de leitura (textos, fotos, tabelas, gráficos, esquemas, fluxogramas e infográficos), além de conferir clareza às representações e aos modelos utilizados em Química. Cada volume também inclui grande quantidade de questões dos últimos vestibulares e do Enem, acompanhando as diretrizes da elaboração dessas provas. O autor I Considerações iniciais 5 • Promover a autonomia em relação ao aprendizado, tendo como ponto de partida a reflexão, o raciocínio, a organização e a conso- lidação de hábitos de estudo. • Propiciar a compreensão da evolução do pensamento científico com a ampliação de conceitos e modelos. • Fornecer embasamento científico para a tomada de decisões, utilizando a análise de dados. • Estimular a análise crítica mediante o pensamento científico. • Desenvolver a cidadania por meio de mudança de hábitos e/ou de posturas diante dos problemas ambientais, sociais e econômicos. • Ampliar as possibilidades de representações servindo-se da linguagem química, exercitando a representação simbólica das transformações químicas e traduzindo, para essa linguagem, os fenômenos e as transformações químicas da natureza. • Desenvolver a capacidade do uso da Matemática como uma fer- ramenta nos dados quantitativos químicos, tanto na construção quanto na análise e na interpretação de gráficos e tabelas. II Objetivos gerais da obra 6 III Conteúdos da obra A estrutura geral da obra foi mantida e seus três volumes continuam com os mesmos conteúdos. No entanto, muitas alterações foram feitas com o objetivo de simplificar a parte teórica e torná-la mais objetiva. Isso, porém, não prejudica a abordagem ampla e detalhada nem o rigor científico dos assuntos tratados. No volume 1, o capítulo 1 foi totalmente reformulado para destacar os três conceitos fundamentais da Química: matéria, transformação da matéria, energia envolvida. Destacamos a importância do aproveitamento da matéria e de suas transformações na evolução da humanidade e como essa evolução material repercutiu profundamente na evolução social. Comentamos, por fim, os graves problemas da poluição resultante de todo esse desenvolvimento. No capítulo 2 analisamos a visão macroscópica da matéria, destacando a importância, na Ciência, das medições e do controle dos fatores que afetam essas medições. Enquanto no capítulo 2 destacamos a matéria “que se vê”, no capítulo 3 procuramos explicar a matéria “por dentro”; ampliamos o estudo das leis ponderais para justificar mais claramente a comprovação da ideia de “átomo” na Química e assim explicar a diversidade de elementos e substâncias químicas existentes na natureza. No final desse capítulo chegamos à “segunda visão da Química” para mostrar como essa Ciência evoluiu, como é realizado o trabalho dos químicos e o desdobramento de todos esses conhecimentos para a sofisticada tecnologia existente nas indústrias químicas atuais. No estudo da evolução dos modelos atômicos, ampliamos as aplicações do “átomo” no cotidiano. Nesta edição, antecipamos o estudo de massa atômica e massa molecular–mol para o capítulo 5; acreditamos que essa alteração irá facilitar o estudo da classificação periódica dos elementos e dos capítulos subsequentes.O volume prossegue com o estudo das ligações químicas e da geometria das moléculas e suas implicações nas propriedades da matéria. Os capítulos 9, 10 e 11 são destinados ao estudo das principais funções químicas e de suas reações; destacam-se aqui as ideias de “por quê” e “como” acontecem as transformações químicas. Após o estudo dos gases e o cálculo de fórmulas, chega-se ao último capítulo, dedicado ao cálculo estequiométrico; reformulamos a exposição desse assunto para facilitar sua compreensão. No volume 2, foram mantidas, no primeiro capítulo, as ideias fundamentais sobre o tema soluções, a saber, solubilidade e miscibilidade, concentração das soluções, misturas, reações entre soluções e análise volumétri- ca. No capítulo 2 estudamos os coloides e, a seguir, seus desdobramentos mais importantes — a nanociência e a nanotecnologia —, de grande importância teórica e prática em nossos dias; de importância teórica porque representam uma “globalização” da Ciência, uma vez que integram conhecimentos de Química, Física, Biologia, Ciências dos Materiais, da Computação etc.; de importância prática porque os nanomateriais estão cada vez mais presentes em nossas vidas, na forma de tecidos, medicamentos, cosméticos, catalisadores automotivos, além de participar da miniaturização de equipamentos eletrônicos. No capítulo 3 houve um maior detalhamento das propriedades dos líquidos puros e seu confronto com as propriedades coligativas das soluções; em decorrência, apresentamos novas aplicações dessas propriedades. Na sequência, apresentamos a Termoquímica por meio do consumo crescente de energia no mundo moderno. Mantivemos o estudo do equilíbrio químico em três capítulos — equilíbrio homogêneo, equilíbrio iônico e equilíbrio heterogêneo —, dando, porém, já de início, um novo destaque para a própria situação do equilíbrio químico. No estudo da Eletroquímica (capítulos 9 e 10) ampliamos nossas considerações sobre o futuro do carro elétrico. E, por fim, no último capítulo, procuramos ampliar nossa visão sobre a história das reações nucleares, mostrando que, no início do século XX, a radioatividade foi considerada tão benéfica que foi anunciada em vários medicamentos; agora, no início do século XXI, concluímos que o próprio conhecimento do núcleo atômico é bastante incompleto, o que levou à construção da “maior máquina do mundo para procurar as menores partículas do mundo”. No volume 3, a sequência geral dos capítulos foi mantida. No capítulo 1, enfatizamos a importância dos processos de síntese e análise no desenvolvimento da Química orgânica; em particular, procuramos detalhar os processos modernos de análise orgânica. Nos capítulos seguintes, apresentamos as principais funções da Química orgânica, suas nomenclaturas e a presença desses compostos em nosso cotidiano e nos processos da indústria química orgânica. No capítulo 6, estudamos as estruturas dos compostos orgânicos e quanto elas influem nas propriedades físicas desses compostos. Detalhamos, a seguir, a questão dos múltiplos casos de isomeria na Química orgânica. Segue-se o estudo das reações de substituição, adição e eliminação nos compostos orgânicos. O capítulo 11 mostra as múltiplas variantes do caráter ácido-básico na Química orgânica. O capítulo 12 estuda os fenômenos de oxirredução de compostos orgânicos. Os capítulos 14, 15 e 16 representam uma rápida incursão na Bioquímica ou, mais especialmente, nos chamados compostos naturais; falamos das importantes famílias dos açúcares, gorduras e proteínas. Finalizando o volume 3, temos o capítulo sobre os compostos sintéticos, ou melhor, os polímeros sintéticos, de tanta importância no mundo atual. 7 Questões Atividades práticas Exercícios básicos Exercícios complementares Dentro do tópico: SP SP LA/SP LA/SP Pesquisa Cada capítulo inicia-se com um infográfico. A seguir, os conteúdos e conceitos químicos são or- ganizados em tópicos. As atividades estão presentes nas aberturas (Refletindo); dentro de tópicos (Questões, Atividades práticas, Pesquisa, Exercícios básicos e Exercícios complementares) e ao final dos capítulos (Questões sobre a leitura). As resoluções e as respostas das atividades das seções encontram-se neste Suplemento para o Professor (SP); no final do Livro do Aluno (LA), são encontradas as respostas, para que o aluno possa se autoavaliar. Observe abaixo o fluxograma de um capítulo, suas atividades e a localização das respostas. CAPíTULO Tópico 1 Tópico n IV Estrutura geral da obra SEçÕES DAS ATIVIDADES RESPOSTAS RefletindoAbertura Tópico 2 Leitura Questões sobre a leitura SP SP SP idem idem 8 Cada seção está voltada para determinados fins pedagógicos. A seguir, apresentamos essas se- ções, além de algumas sugestões e estratégias (indicadas com o símbolo ✔) que o professor poderá explorar em sala de aula. Aberturas de capítulos Em página dupla, a abertura traz um infográfico que visa a uma conexão entre os conceitos que serão apresentados e aplicações tecnológicas ou do cotidiano. ✔ Ao explorar junto com os alunos uma leitura visual e suas interpretações, pode-se despertar neles a curiosidade e encontrar novos significados para os conceitos a serem estudados no capítulo. Apresentam os tópicos abordados e o tema da Leitura. Refletindo Contém questões abertas para exploração do infográfico e de sua relação com o tema abordado no capítulo. Após a leitura visual, convidamos os alunos a formularem suas hipóteses, na tentativa de explicar (verbalmente) fatos instigantes da natureza ou da sociedade, que dão significado ao estudo do capítulo (e da Química). ✔ Esta atividade visa promover o debate oral, estimular o desenvolvimento da linguagem científica e servir como organizador de ideias para professor (mediador) e alunos. Uma das estratégias possíveis para o trabalho com esta seção é perguntar aos alunos se podem explicar o como e o porquê das ideias centrais, anotando as respostas num flip-chart, ou em uma cartolina, com o envolvimento da classe. Com esses conhecimentos iniciais documentados, constrói-se um rico material que pode ser utilizado como: • um mapa que permita aos professores avaliar os conhecimentos iniciais dos alunos e, assim, melhor planejar a relevância e a profundidade dos tópicos a serem abordados ao longo do capítulo; • avaliação coletiva, refazendo-se as mesmas perguntas aos alunos, desta vez no final do capítulo, por exemplo, antes da seção Leitura. Quando se compara diante da classe o que foi escrito no flip-chart, ou na cartolina, todos têm a oportunidade de avaliar o quanto cresceram individual e coletivamente, ao longo do capítulo, na compreensão dos conceitos químicos e de suas linguagens. ✚ TÓPICOS DO CAPÍTULO 9 Perguntas A partir das evidências experimentais, as perguntas visam desenvolver nos alunos a capacidade de: explicar em linguagem oral e escrita essas transformações químicas; utilizar os dados quantitativos, suas estimativas e medidas (as relações proporcionais presentes na Química) e reconhecer o caráter experimental da Química. ✔ Nas atividades práticas, é muito importante que o professor deixe claro que a Química é uma Ciência experimental e que, em alguns dos experimentos, é possível não alcançar os resultados esperados, uma vez que a aparelhagem e as técnicas são rudimentares. Nesse caso, o professor pode explorar as prováveis fontes capazes de justificar os erros ocorridos, como: qualidade dos equipamentos e dos reagentes; o fator humano nos procedimentos; atitudes no trabalho, habilidades manuais inatas, estado de espírito etc.; local de trabalho inadequado; ausência de níveis de controle sobre as variáveis físicas que podem alterar (mascarar) os resultados finais. O erro faz parte do processo de aprendizagem. Convém lembrar que no passado muitos “erros” levaram a importantes descobertas. Pode-se ainda concluir o debate lembrando que as pesquisas científicas requerem laboratórios cadavez mais sofisticados (caros), o que limita o avanço das Ciências em países em desenvolvimento. Reúnem atividades importantes para levar os alunos a se familiarizar com os fenômenos da natureza. Parte-se da observação do mundo macroscópico para alcançar o mundo microscópico dos conceitos químicos. Essas atividades práticas são encontradas em vários tópicos. Nesta edição, buscamos utilizar materiais, equipamentos e reagentes mais simples e introduzir novas questões. ✔ Estimular, questionando previamente, os alunos a formularem suas previsões acerca dessas transformações químicas. Os textos de apoio (boxes) têm como objetivo aproximar o aluno da Química, possibilitando a criação de significados para os conceitos químicos, por meio do cotidiano dos alunos, de outras disciplinas, de fatos históricos, bem como de questões econômicas, de inovações tecnológicas e de questões éticas, de atitude ou de comportamento. (Matemática, Biologia, Física, História etc.) Relaciona os saberes de outras disciplinas, aplicadas aos conceitos químicos. Visa integrar as linguagens entre as diferentes áreas do conhecimento. ✔ Questiona diver sos assuntos mais próximos dos alunos e que ajudam a reconhecer o papel da Química na sociedade e suas aplicações. Apresentam sucintamente alguns dos principais personagens do desenvolvimento científico: seus trabalhos, teorias, contribuições e, às vezes, os conflitos inerentes ao desenvolvimento das Ciências. Atividades práticas VOCê JÁ PAROU PARA PENSAR UM POUCO DE ... Biografias 10 Esta seção consiste em uma série de perguntas dispostas para servir como roteiro ou “organizador do pensamento”, que permitem que os alunos reflitam mais atentamente sobre o assunto que acaba de ser abordado e, assim, se apropriem do conhecimento apresentado. ✔ Questões importantes para o aluno desenvolver o pensamento químico, compreender os conceitos e as relações na Química. Podem ser respondidas em casa, individualmente ou em grupos, nas aulas ou em debate aberto. Dependendo das opções escolhidas, dão aos alunos a possibilidade de desenvolverem as competências da linguagem escrita, do trabalho em grupo e/ou do discurso oral. As atividades de pesquisa, também encontradas em vários tópicos, visam reconhecer temas relevantes da Química na sociedade; conhecer outras fontes e conteúdos complementares; selecionar fontes confiáveis de informações e desenvolver a linguagem oral e escrita na apresentação dos trabalhos. ✔ Nas pesquisas, encontram-se grandes oportunidades para propor aos alunos que complementem o assunto apresentando suas opiniões sobre a importância do tema para a Química e para a sociedade. Questões Pesquisa 11 e (incluindo alguns resolvidos) Constituem duas séries de exercícios, a maioria retirada dos últimos vestibulares de todo o Brasil e do Enem, organizados em grau de dificuldade crescente. Entre eles encontram-se alguns exercícios resolvidos por serem “clássicos” ou por apresentarem certas dificuldades que “costumam” atrapalhar o entendimento; esse procedimento visa a auxiliar os alunos na resolução dos próximos exercícios. Os exercícios complementares aparecem sempre que o assunto for mais longo ou importante. ✔ Considerando que os exercícios básicos já garantem ao aluno o domínio do assunto estudado, dependendo da carga horária disponível, os complementares podem ser considerados de uso facultativo pelo professor. São úteis também para aprofundamento em classe ou em casa. As respostas dos exercícios básicos e dos complementares encontram-se ao final do livro, e à disposição dos alunos. Ao final de cada capítulo, é apresentado um texto (eventualmente são dois textos) de cunho mais geral para ampliar os horizontes e trazer novas reflexões sobre o assunto tratado e suas implicações no cotidiano, nas tecnologias e/ou na sociedade. ✔ A Leitura pode ser aproveitada para promover uma discussão mais abrangente e, assim, propiciar condições para despertar e desenvolver no aluno uma postura mais crítica. As questões propostas chamam a atenção para os pontos principais do texto, ajudam a estruturar a discussão em sala de aula e, muitas vezes, remetem ao Refletindo. É importante que o professor sempre feche o capítulo remetendo à ideia inicial do Refletindo. ✔ Sempre que possível, convém explorar as divergências de ideias dos alunos, convidando-os a se posicionar criticamente diante das opções. Exercícios básicos LEITURA Questões sobre a leitura Exercícios complementares 12 V Alguns pontos importantes 1. Como proceder com as atividades práticas e as pesquisas No Ensino Fundamental, os alunos tiveram contato com vários campos do conhecimento químico por meio da disciplina de Ciências. Agora, no Ensino Médio, eles estão em condições de aprofundar, detalhar e utilizar esses conhecimentos, desenvolvendo, de forma mais ampla, capacidades como abstração, raciocínio, investigação, associação, análise e compreensão de fenômenos e fatos químicos e interpretação da própria realidade. É importante perceber que a Química é uma Ciência experimental, não significando que todos os tópicos devam ser realizados experimentalmente em sala de aula, como demonstração, ou em laboratório, mas que alguns o sejam para que o aluno compreenda o que é Ciência e método científico. Os enunciados das ativida- des práticas propostas trazem, propositadamente, exposições sucintas para que os alunos possam trabalhar também a própria capacidade de solucionar pequenos problemas de ordem prática. Para cada uma dessas atividades, é importante alertar o aluno acerca dos perigos a que todos estão sujeitos quando trabalham com materiais tóxicos, corrosivos e/ou inflamáveis. O uso de luvas e óculos apropriados sempre deve ser recomen- dado. Havendo tempo hábil, é útil propor alguma pesquisa antes de se realizar a atividade prática, pesquisa esta envolvendo as propriedades dos produtos químicos utilizados, suas aplicações e relações com o meio ambiente e com os seres humanos. “Uma aula experimental de Química, por gerar produtos perigosos, é uma atividade potencialmente poluidora. Para diminuir esse problema, durante seu planejamento, deve-se avaliar e reconhecer os riscos e os perigos dos produtos químicos que serão manuseados, bem como dos resíduos ou rejeitos produzidos durante esta. Caberá ao professor buscar formas de minimizar a quantidade dos resíduos gerados nas aulas experimentais, bem como planejar a recuperação ou o descarte deles. Além disso, é importante que ele debata com seus alunos sobre a necessidade de se dispor corretamente rejeitos perigosos [...]. Nesse debate, é oportuna a discussão de problemas ambientais e de saúde pública causados pela poluição, abordando a aplicação responsável dos conhecimentos científicos, a relevância do planejamento para prevenção de impactos negativos gerados pelo progresso e a ne- cessidade de modificar posturas. Enfim, é imprescindível discutir com os alunos como as ações de cada indivíduo influenciam, de forma positiva ou não, nas questões ambientais. Apesar de um único indivíduo não mudar quadros tão amplos, ele pode ser o catalisador de mudanças de concepções que levam a transformações almejadas. [...] Deve-se dar preferência a experimentos cujos resíduos possam, posteriormente, ser úteis em outras atividades experimentais. Entretanto, se não for possível o reúso, o material deve ser tratado e só poderá ser descartado, na pia ou no lixo comum, caso obedeça a padrões de segurança e esteja de acordo com as condições e exigências dispostas na legislação ambiental, seja em âmbito municipal, estadual e federal, como, por exemplo, a Resolução Conama no 357/2005 (BRASIL, 2005a) e a Norma ABNT/NBR 9800 (1987). [...] A adequada disposição final de rejeitos perigosos pode ser feita por meio de incineração, coprocessamento ou envio a aterros industriais [Classe 1 – NBR 10004 da ABNT (2004) e Resolução no 358/2005 do Conama (BRASIL, 2005b)].Entretanto, isso geralmente tem custo elevado. Dessa forma, é mais razoável programar atividades experimentais que utilizem materiais que possam ser reutilizados ou reciclados, sem a necessidade de serem encaminhados para disposição fora da escola. [...] Os materiais identificados e pouco impactantes podem ser dispostos no lixo (sólido) ou na rede de esgoto (soluções), desde que em pequenas quantidades, baixas concentrações e toxicidade e atendendo aos limites estabelecidos pelas legislações ambientais. Dessa forma, podem ser descartadas substâncias formadas pela combinação dos seguintes íons representados no Quadro 1. Quadro 1: íons de baixa toxicidade para o ambiente quando em pequenas quantidades. Cátions Ânions H1, Na1, K1, Mg21, Ca21, Fe21, Fe31, Li1, Sn21, Sr21, Ti21 e NH14. BO3 32, B4O7 22, Br2, CO3 22, HCO3 2, CL2, HSO32, OH2, I2, NO3 2, PO4 32, SO4 22 e CH3COO 2. No caso desses íons formarem ácidos e bases, há necessidade de, antes do descarte, ajustar o pH das soluções para uma faixa entre 6,0 e 8,0. Algumas substâncias orgânicas, desde que em pequenas quantidades, com até 4 átomos de carbono e diluídos em água a 10% ou menos, também podem ser descartadas em lixo comum ou pia. Citam-se entre elas os alcoóis, cetonas, aminas, aldeídos, éteres, nitrilas, ésteres e ácidos, além de açúcares com dextrose, frutose, glicose e sacarose [...]. Em todos esses casos, impõe-se a necessidade de se drenar grande volume de água de lavagem. Há que se considerar que, no Brasil, a diluição de resíduos pode ser considerada crime ambiental [...]. Entretanto, essa forma de descarte só deve ser utilizada após a minimização da geração dos resíduos, de seu reaproveitamento em outras atividades experimentais ou de sua devida inertização [...]. 13 Da mesma forma, existem materiais ou substâncias que as restrições para lançamento são mais limitativas pelo elevado caráter tóxico, e outros que não podem ser lançados na rede de esgoto, entre os quais citamos como exemplo: • solventes inflamáveis: acetona, benzeno, éter etílico, tolueno, xileno e acetonitrila; • solventes halogenados: clorofórmio, tetracloreto de carbono, dicloroetano e tricloroetano; • substâncias tóxicas: fenóis, hidrazinas, cianetos, sulfetos, formamida e formaldeído; • soluções contendo íons de metais tóxicos (Be, Hg, Cd, Ba, As, Cr, Pb, Os, Se, TL e V), a menos que em con- centrações permitidas por lei [exemplos: mercúrio total 5 0,01 mg/L; cromo VI 5 0,5 mg/L; chumbo total 5 1,5 mg/L; cádmio total 5 0,1 mg/L (ABNT NBR 9800, 1987)]. Como tais valores são muito baixos, a melhor atitude é a não utilização de soluções contendo esses metais. Entretanto, alguns dos rejeitos químicos mais comuns encontrados em laboratórios de Ensino Médio podem ser facilmente tratatos e adequadamente descartados, quando em pequenas quantidades e de acordo com a legislação. Entre esses, destacamos: • ácidos e bases inorgânicas (isentos de metais tóxicos) devem ser neutralizados (6,0 , pH , 8,0) e diluídos antes de serem descartados na pia; • soluções salinas contendo cátions que podem ser precipitados como hidróxidos, carbonatos, sulfatos e até sulfeto [...]. Recomenda-se a não utilização de sulfetos como ânion precipitante pela sua toxicidade, entretan- to, se for utilizado, o sulfeto residual deve ser oxidado a sulfato com hipoclorito de sódio (água sanitária) [4 CLO2(aq) 1 S22(aq) # 4 CL2(aq) 1 SO422(aq)]. Os sobrenadantes podem ser jogados na pia, desde que as concetrações atendam aos limites permitidos por lei. Os precipitados obtidos podem ser separados por filtração e, se possível, reutilizados. Materiais sólidos contendo os metais tóxicos citados anteriormente devem ser encaminhados para dispo- sição final em aterros industriais. [...] A gestão de resíduos químicos favorece a percepção da Química como uma ciência que tem papel fundamental no compromisso ético com a vida [...]. O desenvolvimento de uma consciência ambiental só se consolida na relação teoria-prática e não em discursos afastados da realidade. Por tudo isso e buscando uma melhor aprendizagem dos conceitos da Química, além da ratificação do papel dessa ciência na socidade moderna, o professor deve privilegiar a experimentação mais limpa, explorando também seu potencial socioambiental no processo de formação do educando.” MACHADO, P. F. L & MÓL, G. S. Resíduos e rejeitos de aulas experimentais: o que fazer?. Química Nova na Escola, no 29, p. 38-41, ago. 2008. Disponível em: <qnesc.sbq.org.br>. Em alguns casos, as atividades práticas do livro estão diretamente relacionadas a pesquisas. Considerando a importância da interpretação de um experimento, vale a pena construir, com os alunos, um relatório das atividades práticas, lembrando que ele deve conter: • Nome do aluno ou nomes dos alunos integrantes do grupo • Data • Título • Introdução • Objetivo • Material e reagente utilizado • Procedimento adotado • Dados experimentais • Análise dos dados experimentais (o professor pode elaborar perguntas que, por meio dos dados cole- tados, levem o aluno à análise desses dados) • Discussão e conclusão (o professor pode inserir um fato ou uma notícia de jornal relacio nado ao expe- rimento realizado) • Referências bibliográficas O professor poderá utilizar o relatório das atividades práticas como instrumento de avaliação. Os resultados alcançados podem ser discutidos em sala de aula, pois é importante que os alunos tenham sempre em mente que a Química é uma Ciência experimental e que, algumas vezes, os resultados esperados podem não ser obtidos. É essencial que o professor enfatize o fato de que “não existe experiência que não deu certo”. Toda experiência tem seu resultado, e cabe ao professor e ao aluno aproveitar a ocasião para explorar e discutir os fatores prováveis que levaram ao resultado não esperado, lembrando que alguns dos fatores mais comuns são: • Qualidade do equipamento e do reagente utilizado (alguns reagentes se alteram com o tempo). • Fator humano – grau de preparo do experimentador, capacidade de observação, atitude em relação ao trabalho, habilidades manuais etc. 14 • Local de trabalho – vento, umidade, temperatura etc. Muitas vezes o ambiente doméstico é impróprio para a realização da atividade prática. • Erros nas medições ou unidades de medida. • Nível de controle experimental – número de variáveis físicas e/ou químicas que podem alterar (ou “mas- carar”) o resultado experimental. As atividades práticas/pesquisa podem ser desenvolvidas em grupo, em duplas ou individualmente, lem- brando que o trabalho em grupo favorece a comunicação oral, a socialização e a troca de experiências. 2. Sugestões de atividades complementares Algumas sugestões de procedimentos e atividades que podem auxiliar o desenvolvimento do pensamento científico são apresentadas a seguir. Trabalhar atividades lúdicas com o propósito de estudar um conceito químico As atividades lúdicas sempre fazem sucesso em sala de aula e, por esse motivo, devem ser aproveitadas. É necessário, porém, selecionar aquelas que tenham consequências relevantes no pensamento químico. Veja um exemplo a seguir. Para que os alunos entendam o significado de um modelo e a importância da existência de modelos para explicar o mundo microscópico, especialmente ao iniciar o estudo sobre os modelos atômicos, o professor pode fazer uso de várias caixas de filmes fotográficos ou caixas de fósforos vazias (é importante que sejam de mesmo tamanho e mesma aparência), colocando um número diferente de clipes, pedrinhas ou bolinhas de gude em cada uma das caixas e fechando-as em seguida. Depois ele deve distribuir essas caixas aos grupos de alunos, uma caixa para cada grupo. É importante que eles não abram as caixas. O professor deve, então, pedir que eles anotem as observações feitas e o provável formato do material que está dentro das caixas, assim como a quantidade. Pode pedir também que os alunos imaginem o provável conteúdo das caixas. Uma outra atividade lúdicainteressante pode ser utilizada para introduzir reações químicas (na verdade, essa atividade pode ser empregada em vários momentos, como, por exemplo, na introdução da Lei de Lavoisier ou no cálculo estequiométrico). O professor irá usar círculos de cartolinas de diferentes co- res (uma cor para cada elemento químico) e tamanhos (segundo os raios atômicos), além de setas também feitas de cartolina. Cada grupo irá receber um conjunto de círculos com as devidas identificações e setas. O professor, então, deve pedir que, tomando como base uma molécula de hidrogênio e uma de cloro, cada grupo monte a reação de obtenção do cloreto de hidrogênio. É importante que o professor enfatize que o produto será formado apenas com os círculos colocados como reagentes. Os alunos devem anotar no caderno o que ocorreu, fazendo uso de fórmulas químicas. Em seguida, o professor irá pedir que sejam obtidos outros produtos. Ao final dessa atividade, os alunos deverão perceber que, para formar produtos diferentes das moléculas em questão, é necessário que haja um rearranjo entre os átomos dos reagentes. Provocar questionamentos Quando o professor provoca uma dúvida, está empregando um dos recursos mais eficientes no processo de ensino e aprendizagem. Veja os dois exemplos a seguir. Ao iniciar o estudo sobre as transformações da matéria, o professor expõe a seguinte situação: uma garrafa fechada, contendo água gelada, é colocada sobre uma mesa e, após certo tempo, observa-se que a superfície externa da garrafa fica “suada”. O professor, então, pergunta aos alunos o que aconteceu. Várias respostas são dadas e devem ser anotadas no quadro de giz. O professor deve orientar a discussão na classe por meio de perguntas, para que os alunos percebam o que realmente ocorreu. Um outro exemplo diz respeito ao estudo das propriedades das substâncias. O professor pode colocar duas curvas de aquecimento de duas amostras de uma mesma substância pura, aquecidas com a mesma fonte de calor, e perguntar aos alunos por que elas são diferentes, já que se trata da mesma substância pura, ou, então, qual alteração experimental poderia ser feita para que os gráficos das duas amostras fossem iguais. Provavelmente várias respostas serão dadas e devem ser anotadas no quadro de giz. O professor deve orientar a discussão na classe por meio de perguntas, para que os alunos percebam o que varia num caso e noutro (por exemplo, massas diferentes). 140 T (°C) 120 100 80 60 40 20 10 20 30 40 50 60 140 T (°C) 120 100 80 60 40 20 40 80 120 160 200 240tempo (min) tempo (min) a d il so n s ec c o 15 Propor seminários O seminário proporciona a oportunidade do trabalho em grupo, o que favorece a discussão e a reflexão sobre diferentes ideias a respeito de um mesmo assunto. O discurso social é essencial para mudar ou reforçar conceitos. Os resultados são significativos, em termos de aprendizagem, quando o seminário estimula a criatividade dos estudantes para a interpretação e a representação de fenômenos e/ou proprie dades químicas por meio de situações e objetos do cotidiano. Para exemplificar, o professor pode propor e orientar, no estudo de reações de combustão em quí- mica orgânica, um seminário sobre as vantagens e as desvantagens de alguns tipos de combustíveis. Cada grupo ficará responsável por um tipo de combustível, por exemplo: gás natural veicular, gasolina, diesel, álcool. Levar a mídia para a sala de aula Levar para a classe um fato ocorrido e noticiado nos meios de comunicação (jornal, revista, rádio, TV, internet) é sempre muito eficaz ao ensino e à aprendizagem da Química, pois favorece situações nas quais os alunos poderão interpretar, analisar e associar os tópicos aprendidos com os fatos noticiados, além de, muitas vezes, estimular a postura crítica do aluno. A seguir, veja um exemplo que pode ser empregado na abordagem de deslocamento do equilíbrio químico. Algumas cópias da notícia em questão podem ser distribuídas entre grupos de alunos ou, então, o professor pode ler a notícia para a classe. Aquecimento e acidificação da água elevam risco de extinções em massa Acúmulo de gás carbônico na atmosfera afeta também os oceanos; efeitos ainda não foram sentidos no Brasil Os recifes de coral costumam ser chamados de “as florestas tropicais do mar”. São os ecossistemas de maior biodiversidade nos oceanos, com um quarto a um terço de todas as espécies marinhas associadas a eles de alguma forma. Diferentemente das florestas tropicais, porém, os recifes ainda estão longe de virar prioridade nas discussões internacionais sobre mudança climática. Sua influência no clima do planeta é mínima, mas sua vulnerabilidade aos efeitos do aquecimento é enorme. Os oceanos mantêm um intercâmbio permanente de carbono com a atmosfera. À medida que aumenta a concentração de dióxido de carbono (CO2) no ar, aumenta também a quantidade de gás carbônico dissolvido na água do mar. E quanto mais CO2 dissolvido na água, mais ácida ela fica. Se essa concentração aumentar demais, a água ficará tão ácida que os corais não conseguirão mais formar esqueletos de calcário e seus recifes come- çarão a se dissolver, literalmente. “Podemos dizer que o aquecimento global é a maior ameaça hoje à conservação dos recifes de corais”, mais até do que poluição e sobrepesca, com o agravante de que a acidificação e o aquecimento são indiferentes a leis ou áreas de conservação, diz a pesquisadora Lauretta Burke, do World Resources Institute (WRI). Desde o início da era industrial, a concentração de CO2 na atmosfera aumentou de 280 para 380 partes por milhão (ppm), o que já resultou numa elevação de 30% no nível de acidez dos oceanos, segundo os dados de um relatório-síntese publicado [em dezembro de 2009] pela Convenção sobre Diversidade Biológica (CDB) das Nações Unidas. Cientistas acreditam que a partir de 450 ppm já haverá prejuízo significativo para a estabilidade dos recifes de coral. E há quem diga que o limite de segurança era de 350 ppm — ou seja, já foi ultrapassado. Segundo o relatório da CDB, uma concentração de 560 ppm reduzirá em 30% a capacidade dos corais de for- mar esqueletos calcários (que são a base dos recifes). Por um lado, a acidificação reduz a quantidade de minerais disponíveis na água para esse processo. É como se os corais perdessem os tijolos necessários para construir suas casas. Por outro lado, a acidificação torna a água corrosiva para os esqueletos que já foram formados. [...] Com esqueletos enfraquecidos, os recifes ficam também mais vulneráveis ao efeito de grandes tempestades, como os furacões, cuja ocorrência e intensidade tendem a aumentar por causa do aquecimento global — como uma pessoa com osteoporose que se torna mais vulnerável a quedas, ou uma floresta parcialmente desmatada que se torna mais seca e mais vulnerável ao fogo. Não bastasse tudo isso, o aquecimento do mar também tende a favorecer a ocorrência de doenças e branqueamentos, fenômenos que podem enfraquecer ou até matar os corais. O branqueamento é uma resposta natural a situações de estresse (como temperaturas extremas), em que os corais expulsam as microalgas fotossintetizantes que vivem em simbiose com eles e dão cor aos seus tecidos. Dois eventos extremos de branqueamento global já deixaram os cientistas sob alerta em 1998 e 2005 (dois anos extre- mamente quentes), e vários eventos localizados vêm ocorrendo desde então. Uma boa parte dos recifes conseguiu se recuperar, mas os pesquisadores temem que o aquecimento do planeta tornará os branqueamentos cada vez mais frequentes e mais perigosos, causando mortandade em massa de corais ao redor do mundo. 16 Situação brasileira No Brasil, por enquanto, os recifes parecem estar resistindo bem aos efeitos do aquecimento, apesar de alguns sinais preocupantes. “Não vimos nenhuma mudança significativa até agora, nem para pior nem para me- lhor”, diz a pesquisadora Zelinda Leão, da Universidade Federal da Bahia. “As taxas de recuperaçãoapós eventos de branqueamento aqui têm sido muito altas, felizmente”, confirma Guilherme Dutra, diretor do Programa Marinho da ONG Conservação Internacional. A má notícia é que a ocorrência de doenças vem aumentando desde 2005 em toda a costa brasileira. “Até esse ano não havia nenhum registro de doença em corais no Brasil. De lá para cá já diagnosticamos seis. Foi uma progressão muito rápida”, afirma Zelinda. Uma das razões pelas quais os corais brasileiros parecem ser mais resistentes ao branqueamento seria o fato das águas aqui serem mais turvas do que no Caribe ou no sudeste asiático, por exemplo, segundo o biólogo Clovis Castro, do Museu Nacional da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), coordenador do Projeto Coral Vivo. Isso reduz a incidência de radiação solar, que pode ser um fator adicional de estresse para o coral. Outra razão seria a possibilidade de os corais brasileiros serem naturalmente mais resistentes (melhor adap- tados) a variações de temperatura. “Como várias espécies só existem aqui, a resposta é bastante específica”, afirma Castro. Segundo ele, o Brasil tem só 16 espécies de corais verdadeiros (com algas simbiontes), das quais 5 são endêmicas. No mundo, são conhecidas mais de 750 espécies. O Caribe tem mais de 100 e a Indonésia, mais de 400. “Acho que os nossos recifes são hoje o que os outros serão no futuro: ecossistemas com uma biodiversidade baixa e prevalência de espécies resistentes a essas condições mais adversas”, prevê Zelinda, caso as emissões globais de gás carbônico continuem a crescer. Diante do fracasso dos esforços internacionais de combater o aquecimento global até agora, os cientistas dizem que a melhor estratégia no momento é reduzir os impactos locais (como poluição e sobrepesca) para que os recifes tenham uma chance melhor de resistir aos impactos globais. “Os recifes certamente têm a capacidade de se recuperar se lhes dermos uma chance. Mas só se lhes dermos uma chance”, conclui a americana Nancy Knowlton. ESCOBAR, H. O Estado de S. Paulo, São Paulo, 3 jan. 2010. Deve-se fazer o aluno perceber os trechos da notícia que estão relacionados com a Química e, então, lan- çar um desafio a ele: pedir que procure a explicação química de como o aumento do gás carbônico dissolvido no oceano dificulta a formação de esqueletos e conchas de carbonato de cálcio. Após a discussão sobre as possíveis razões químicas para esse fato, pode-se concluir com toda a classe que uma das explicações poderia ser dada pelo deslocamento do equilíbrio químico. Com o aumento de CO2 na água, o equilíbrio CO2(g) 1 H2O(l) H2CO3(aq) é deslocado para a direita, ou seja, há a formação de H2CO3, aumentando assim a concentração de ácido carbônico no oceano. Com o aumento da concentração de H2CO3, o equilíbrio H2CO3(aq) 1 CaCO3(s) Ca(HCO3)2(aq) também é deslocado para a direita, no sentido do aumento de concentração de Ca(HCO3)2, aumentando então a dissolução do carbonato de cálcio e comprometendo assim a formação de esqueletos e conchas calcárias. Elaborar projetos Um projeto, desde que bem planejado e estruturado, é uma ferramenta importantíssima no ensino e na aprendizagem da Química, pois desperta no aluno a curiosidade, a capacidade investigativa e associa- tiva, assim como o interesse pela Ciência e, além disso, pode levar o aluno e a comunidade a mudanças de postura diante da problemática abordada, estimulando e desenvolvendo a cidadania. Para elaborar um projeto, é essencial, primeiramente, justificar a necessidade dele. Depois, é im- portante traçar como esse projeto será implementado, o que abrange: a escolha do público-alvo, dos professores envolvidos, a definição de quantidade de horas semanais necessárias para a consecução dele, a definição da duração do projeto e como o trabalho dos alunos e/ou da comunidade poderá ser divulgado por ele. Além disso, um projeto deve ter muito bem definido os objetivos a serem atingidos, as metodologias utilizadas, os recursos necessários, os conteúdos abordados, como será a avaliação dos alunos no projeto e a avaliação do projeto pelos alunos e, por fim, a bibliografia utilizada. Um tema interessante e abrangente que pode ser trabalhado é o lixo, e a justificativa da escolha desse tema pode ser, entre outras, o aumento da produção de lixo nas cidades brasileiras, tornando-se cada vez mais importante analisar as condições que regem a produção desses resíduos, incluindo sua minimização na origem, seu manejo e as condições existentes de tratamento e disposição dos resíduos em cada cidade brasileira. O público-alvo pode ser, por exemplo, os alunos da 1a série do Ensino Médio e a comunidade. Os professores envolvidos podem ser das mais variadas disciplinas, como, por exemplo: Química, Biologia, Física, Geografia, História e Artes. 17 Dependendo da disponibilidade dos alunos e dos professores, o projeto pode ter uma duração de dois a quatro meses. A implementação pode ser feita com reuniões semanais, com duração de mais ou menos três horas, podendo utilizar e-mail para avisos e trocas de ideias; os professores que participarão do projeto devem preparar atividades, orientar os alunos na pesquisa, nos experimentos e nas discus- sões, além de auxiliar na organização dos dados coletados para a elaboração de um trabalho final (como a criação de uma canção, de uma peça teatral, um pôster, uma maquete ou alguma montagem de imagens) que poderá ser apresentado, por exemplo, na feira de Ciências da escola. Os objetivos de um projeto cujo tema seja o lixo podem ser vários. A seguir serão exemplifi- cados alguns. • Definir e classificar os resíduos sólidos quanto aos potenciais riscos de contaminação do meio ambiente e quanto à natureza ou à origem do resíduo. • Conhecer os impactos ambientais provocados pelo lançamento sem controle de resíduos sólidos no meio ambiente urbano. • Conhecer as técnicas e/ou os processos de tratamento (lixão, compostagem, aterro sanitário, incineração, plasma, pirólise) e desinfecção (desinfecção química, desinfecção térmica – au- toclave e micro-ondas, e radiação ionizante) mais adequados a cada tipo de resíduo sólido, a fim de reduzir ou eliminar os danos ao meio ambiente. • Analisar as condições relacionadas ao controle da produção dos resíduos, incluindo a mi- nimização desses resíduos na origem, o manejo deles, além do tratamento e da disposição dos resíduos na cidade de São Paulo. • Conscientizar o futuro cidadão da importância da participação dele na preservação do meio ambiente. Podem-se utilizar, como metodologias, o trabalho em grupo, a exposição em classe, o trabalho experimental em laboratório e o debate. Os recursos auxiliares a esse projeto podem ser: o uso de um laboratório, o uso da internet, uma visita ao lixão da cidade ou a uma usina de compostagem, quando a cidade possuir uma. Os conteúdos a serem abordados em um tema como esse podem ser os resíduos sólidos (pro- dução e destino; classificação; características; doenças provocadas; serviços de limpeza pública; tratamento: compostagem, aterro sanitário, incineração, plasma, pirólise, desinfecção química, desinfecção térmica – autoclave e micro-ondas, e radiação ionizante; disposição final dos resíduos provenientes do tratamento; resíduos sólidos; geração de energia) e a legislação ambiental. É importante que a avaliação do projeto seja feita, continuamente, em duas partes: a avalia- ção do aluno por meio de encontros semanais para a elaboração das atividades propostas, com a participação efetiva, em cada atividade, do trabalho em grupo; e a avaliação do projeto pelos alunos e/ou pela comunidade. 3. Avaliação A avaliação é um instrumento fundamental para se obterem informações sobre o andamen- to do processo ensino-aprendizagem. Podem ser mobilizados vários recursos para tal, mas é importante que ela seja feita de maneira contínua, ocorrendo várias vezes durante o processo ensino-aprendizagem e não apenas ao final de cada bimestre. A avaliação praticada em interva- losbreves e regulares serve como feedback constante do trabalho do professor, possibilitando reflexões e reformulações nos procedimentos e nas estratégias, visando sempre ao sucesso efetivo do aluno. Descobrir, registrar e relatar procedimentos Ao longo do curso, surgem inúmeras oportunidades de observação e avaliação. Descobrir, registrar e relatar procedimentos comuns, relevantes e diferentes contribuem para melhor avaliar o aluno. Tendo em mãos as anotações sobre as atividades e as produções da classe, é possível traçar perfis, perceber que aspectos devem ser reforçados no ensino, que conteúdos e habilidades convém privilegiar e quais assuntos podem ser avançados. Obter informações sobre a apreensão de conteúdos Para saber o quanto o aluno apreendeu dos conteúdos estudados, podem-se observar: a compreensão conceitual e a interpretação do texto no que se refere aos aspectos da Química, e o comportamento dele (hesitante, confiante, interessado) na resolução das atividades. Analisar atitudes Também pode ser útil analisar as atitudes do aluno, por exemplo, observar se ele costuma fazer perguntas, se participa dos trabalhos em grupo, se argumenta em defesa de suas opiniões etc. 18 Trabalhar com diversos tipos de atividades Além de trabalhar com atividades práticas/pesquisas, exercícios complementares e/ou leituras, o professor pode criar outras oportunidades de avaliação, como, por exemplo, solicitar ao aluno que explique o que ocorreu em determinado experimento. Evidenciar organização, esforço e dedicação É interessante, também, que cada estudante organize uma pasta e/ou um caderno com todas as suas produções. Isso evidencia a organização dele e o esforço empenhado por ele na consecução dos trabalhos, de acordo com as anotações feitas, além de mostrar claramente os conteúdos aos quais dedicou maior ou menor atenção. Perceber avanços e dificuldades em relação ao conteúdo avaliado A avaliação deve ser um processo constante, não uma série de obstáculos. As provas escritas são meios adequados para examinar o domínio do aluno em relação a procedimentos, interpretação do texto, compreensão conceitual e entendimento de contextos. Esse tipo de avaliação pode ser utilizado como um momento de aprendizagem, pois permite a percepção dos avanços e das dificul- dades dos alunos no que diz respeito ao conteúdo avaliado. Há ainda a possibilidade da aplicação de provas elaboradas pelos próprios alunos ou da realização de provas em grupos ou duplas. Avaliar e instruir Um instrumento bastante útil para avaliar e, ao mesmo tempo, instruir o aluno é a rubrica, a qual costuma ser muito utilizada na avaliação de tarefas, como: projetos, seminários, apresentações, produções escritas, entre outras. Rubricas normalmente possuem o formato de tabelas e apresentam os critérios de qualidade ou de aprendizagem. Nelas deve constar o que é importante na aprendizagem, como, por exemplo, os critérios de correção bem definidos. Devem descrever os diferentes níveis de desempenho do trabalho – excelente, satisfatório e insatisfatório ou, então, números, estrelas etc. – e as dificul- dades concretas que podem ser vivenciadas pelos alunos durante a aprendizagem. Devem conter, ainda, algumas habilidades de pensamento/raciocínio. Veja uma maneira de montar uma rubrica. Insatisfatório Satisfatório Excelente Pontos Aspectos a serem avaliados Descrição dos critérios observáveis que evidenciem um nível de desempenho abaixo do esperado. Descrição dos critérios obser- váveis que correspondam a um nível mais elaborado, mas que ainda pode ser aperfeiçoado. Descrição de critérios visíveis que ilustrem o nível máximo de desempenho ou de traços de excelência. Total Os passos necessários para a elaboração de uma rubrica são: • Identificar os componentes e os procedimentos a avaliar (se necessário, divida a tarefa em subtarefas que evidenciem as habilidades necessárias ou a compreensão/aplicação do co- nhecimento). Esse é o passo mais importante, pois quando definido cuidadosamente o que será avaliado, as expectativas ficam mais claras e a avaliação é mais objetiva e formativa. • Selecionar um número razoável de aspectos importantes. Questione os aspectos mais impor- tantes da tarefa proposta e classifique as principais dimensões a avaliar, da mais importante para a menos significativa. Escreva os aspectos selecionados na coluna da esquerda da rubrica-modelo, um em cada linha. • Descrever os critérios de referência para todos os níveis de cada aspecto. Imagine um exemplo máximo de desempenho para cada um dos aspectos a observar. Descreva-o sucinta e claramente nas colunas da rubrica. Imagine, depois, um exemplo de qualidade ligeiramente inferior e preencha a coluna seguinte (este preenchimento será da direita para a esquerda) e assim por diante, até ter todas as células da rubrica preenchidas. 19 • Revisar a rubrica no momento da sua efetiva utilização e alterá-la, se necessário. • Um dos principais objetivos da rubrica é estabelecer e organizar os critérios a serem avaliados em determinada atividade, no intuito de tornar essa avaliação mais clara, consistente e objetiva tanto para o professor (ajudando-o a estabelecer o que e como avaliar) como para o aluno (que saberá quais resultados são esperados e de que maneira seu trabalho será avaliado). Mais informações e alguns exemplos de rubricas podem ser obtidos no site (em inglês) <http://rubistar.4teachers.org/index.php>. Acesso em: fev. 2010. Autoavaliar-se Outro recurso importante é a autoavaliação, pois cada estudante tem modos distintos e consistentes de percepção, organização e retenção do assunto. A autoavaliação pode incluir questões do tipo: • Como você se sente em relação a seus estudos de Química? Por quê? • Qual foi o assunto mais importante para você e o que aprendeu? • Em que você gostaria de ser ajudado? • Como você acha que o professor pode melhorar as aulas de Química? A autoavaliação, além de ser uma maneira de o estudante exercitar a reflexão sobre o próprio processo de aprendizagem, serve, em especial, de indicador e alerta para auxiliar o professor em sua atuação em sala de aula. A internet, a rede mundial de computadores, permi- te o acesso a uma infinidade de informações, dos mais variados tipos. Se bem usada, é um auxiliar poderoso do processo ensino-aprendizagem. Apresentamos a seguir uma pequena lista de sites que interessam aos objetivos de nosso curso. Para facilitar o trabalho dos leitores, dividimos os sites em seis categorias: • Educacionais e/ou de referência, que trazem infor- mações gerais sobre educação, cultura, ensino etc. • Ciência e tecnologia, em que se encontram dados sobre novas tecnologias, avanços científicos e resultados de pesquisas. • Meio ambiente e ecologia, com informações sobre meio ambiente, conservação de recursos naturais e problemas ambientais. • Museus, bibliotecas ou bancos de dados, que permitem a consulta a dados para a realização de pesquisas. • Empresas ou fundações, que apresentam infor- mações relativas a projetos e atividades. • Busca, que, por meio de expressões ou palavras- -chave, permitem localizar mais facilmente as informações desejadas. Os sites a seguir foram acessados em fevereiro de 2010. EDUCACIONAIS E/OU DE REFERêNCIA AllChemy Web http://allchemy.iq.usp.br Criado e mantido pelo Instituto de Química da Universidade de São Paulo, é especializado em Química e ciências afins, cumprindo as funções de revista eletrônica, biblioteca virtual, banco de dados, divulgação de eventos e cursos, entre outras. Bússola Escolar http://www.bussolaescolar.com.br Destinado a estudantes, professores e a todos que desejem se manter atualizados sobre as diferentes disciplinas. A parte dedicada às Ciências e particularmente à Química é bem completa, com uma das melhores indexações de assuntos do gênero. Catavento Cultural http://www.cataventocultural.org.br Espaço educacional e cultural que apresentaa ciência e os problemas sociais ao público de forma interativa. ChemKeys http://www.chemkeys.com/br Criado por professores da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), contém material didático e textos de referência para o ensino e aprendizagem da Química e ciências afins. Centro de Divulgação Científica e Cultural (CDCC) http://www.cdcc.sc.usp.br Mantido pela Universidade de São Paulo, traz informações e material didático, propondo-se a “estabelecer um vínculo duradouro entre a universidade e a comunidade”. No setor de Química, encontram-se explicações e demonstrações de conceitos, experimentos e uma apresentação detalhada da Tabela Periódica. Ciência e Cultura na Escola http://www.ciencia-cultura.com Apresenta temas ligados ao estudo e aprendizagem de Ciências no Ensino Fundamental e Médio. Ciência em Casa http://cienciaemcasa.cienciaviva.pt Disponível em português e em inglês, apresenta experimentos científicos que podem ser feitos em casa, além de curiosidades e informações sobre temas da Química. VI Uso da internet 20 Educador Brasil Escola http://www.educador.brasilescola.com O site oferece sugestões de experimentos simples que reforçam o conteúdo aprendido em sala de aula. Escola do Futuro http://www.futuro.usp.br Laboratório interdisciplinar que visa aproveitar as novas tecnologias de comunicação para melhorar o aprendizado em todos os níveis de ensino. Estação Ciência http://www.eciencia.usp.br Centro de Difusão Científica, Tecnológica e Cultural da Pró-Reitoria de Cultura e Extensão Universitária da Universidade de São Paulo. Feira de Ciências http://www.feiradeciencias.com.br Experimentos que relacionam os conceitos aprendidos em sala de aula ao dia a dia. Grupo de Pesquisa em Educação Química (Gepeq) http://gepeq.iq.usp.br Mantido pelo Instituto de Química da Universidade de São Paulo, oferece atividades para professores e alunos, material de apoio para pesquisas em livros, revistas, vídeos, associações e na internet, além de cursos de formação continuada para professores de Química do Ensino Médio e questões atualizadas e interativas para testar e aprofundar conhecimentos. International Union of Pure and Applied Chemistry (Iupac) http://www.iupac.org O site da União Internacional de Química Pura e Aplicada, uma organização não governamental internacional, traz informações atualizadas dos mais recentes trabalhos e pesquisas da área. Seu Comitê Interdivisional de Nomenclatura e Símbolos desenvolve padrões para a denominação dos compostos químicos. Em inglês. Ludoteca http://www.ludoteca.if.usp.br Mantido pelo Instituto de Física da Universidade de São Paulo, é um espaço dirigido a professores, estudantes e a todas as pessoas interessadas no ensino e no estudo das Ciências. Nautilus http://nautilus.fis.uc.pt/ Contando com o apoio do Ministério de Ciência e Tecnologia de Portugal, o site do Departamento de Física da Universidade de Coimbra oferece downloads gratuitos de programas destinados ao ensino, aprendizagem e divulgação das áreas de Química, Física, Matemática e Ciências em geral. A página Molecularium traz interessantes simulações em físico-química. Portal do Professor http://portaldoprofessor.mec.gov.br O site apresenta notícias, recursos educacionais, como animações e experimentos, além de cursos e materiais de apoio. Química Nova na Escola http://qnesc.sbq.org.br A revista Química Nova na Escola aborda temas relacionados à formação e à atualização da comunidade brasileira do Ensino de Química. Dentre vários artigos interessantes, pode-se explorar o conceito de mol, como uma nova terminologia, e de ligações químicas: iônica, covalente e metálica. Sociedade Brasileira de Química (SBQ) http://www.sbq.org.br Site da Sociedade Brasileira de Química. CIêNCIA E TECNOLOGIA ACS Publications http://pubs.acs.org A página da American Chemical Society (ACS) traz as publicações mais importantes da área. Em inglês. Associação Brasileira da Indústria Química (Abiquim) http://www.abiquim.org.br Além de informações voltadas para indústrias ligadas ao setor químico, o site traz um Espaço do Estudante, apresentando temas relevantes em linguagem acessível. Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas http://portal.cbpf.br Vinculado ao Ministério da Ciência e Tecnologia, tem como objetivo a investigação científica básica e o desenvolvimento de atividades acadêmicas de pós- -graduação em Física teórica e experimental. Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia (Ibict) http://www.ibict.br Mantido pelo Ministério da Ciência e Tecnologia, propõe-se a desenvolver a comunicação e a informação nessas áreas, com o objetivo de contribuir para a inovação tecnológica no Brasil. Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT) http://www.mct.gov.br O site traz, entre outras informações, dados referentes ao patrimônio científico e tecnológico brasileiro, bem como à política de pesquisa, produção e aplicação de novos materiais e serviços de alta tecnologia no Brasil. Química Nova http://quimicanova.sbq.org.br Órgão de divulgação da Sociedade Brasileira de Química. Contém artigos com resultados originais de pesquisa, trabalhos de revisão, divulgação de novos métodos e técnicas, educação e assuntos gerais da área. Revista Com Ciência http://www.comciencia.br/comciencia Revista eletrônica de jornalismo científico, publicada pela SBPC em associação com o Labjor (Laboratório de estudos avançados em jornalismo da Unicamp). Revista Fapesp http://revistapesquisa.fapesp.br Editada pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), tem por objetivo difundir e valorizar os resultados da produção científica e tecnológica brasileira. Scientific American http://www.scientificamerican.com Site oficial da revista estadunidense de divulgação científica, traz informações atualizadas sobre ciências em geral. Em inglês. 21 Museu de História Natural “Prof. Luiz Trajano da Silva” http://www.faficp.br O museu, pertencente à Faculdade Estadual de Filosofia, Ciências e Letras de Cornélio Procópio (Faficop), do Paraná, traz em seu site informações sobre Arqueologia, Antropologia Indígena, Entomologia e Zoologia, além de dados sobre os principais biomas brasileiros. Programa de Informação para Gestão de Ciência, Tecnologia e Inovação (Prossiga) http://www.prossiga.br Vinculado ao Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia (IBICT), oferece bases de dados, bibliotecas virtuais e informações sobre cursos, entre outros, voltados para as áreas de Ciência e Tecnologia. Serviço Geológico do Brasil (CPRM) http://www.cprm.gov.br Ligado ao Ministério de Minas e Energia, propõe-se a organizar e sistematizar o conhecimento geológico do território brasileiro. No site encontram-se, entre outras, informações técnicas sobre Geologia, recursos minerais e hídricos, bem como uma biblioteca e um museu de Geologia. EMPRESAS OU FUNDAçÕES Companhia de Gás de São Paulo (Comgas) http://www.comgas.com.br No site da empresa, privatizada, encontram-se dados sobre o gás natural, suas aplicações e sua relação com o meio ambiente, entre outros. Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (Cetesb) http://www.cetesb.sp.gov.br Ligada à Secretaria de Estado do Meio Ambiente de São Paulo, a Cetesb é responsável pelo controle, fiscalização, monitoramento e licenciamento de atividades geradoras de poluição, visando preservar e recuperar a qualidade das águas, do ar e do solo. No site, encontram-se informações e dados relacionados ao tema. Fundação Oswaldo Cruz (Fiocruz) http://www.fiocruz.br A Fiocruz, vinculada ao Ministério da Saúde, é a mais respeitada instituição de Ciência e Tecnologia em saúde da América Latina. Desenvolve atividades de pesquisa básica e aplicada, assistência hospitalar, formulação de estratégias de saúde pública, entre muitas outras. O portal oferecedados sobre a área. Petrobras http://www.petrobras.com.br Além de trazer informações sobre petróleo e seus derivados, o site oferece também dados sobre biocombustíveis e outras energias renováveis. BUSCA AltaVista http://www.altavista.com Google http://www.google.com.br Lycos http://www.lycos.com Yahoo! http://br.yahoo.com Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência (SBPC) http://www.sbpcnet.org.br A SBPC é uma entidade voltada especialmente para a defesa do avanço científico e tecnológico e do desenvolvimento educacional e cultural do Brasil. O site destina-se a divulgar suas atividades e a apresentar informações ligadas a elas. MEIO AMBIENTE E ECOLOGIA Compromisso Empresarial para Reciclagem (Cempre) http://www.cempre.org.br O Cempre é uma associação sem fins lucrativos dedicada à promoção da reciclagem a partir do conceito de gerenciamento integrado do lixo. No site, encontram-se fichas técnicas de vários tipos de materiais recicláveis e resumo das publicações da associação. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa) http://www.embrapa.br Vinculada ao Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, a Embrapa visa ao desenvolvimento sustentável do espaço rural. O portal divulga, entre outras, informações sobre biotecnologia e nanotecnologia, indústria de alimentos, transferência de tecnologia e desenvolvimento social. Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis (Ibama) http://www.ibama.gov.br O site do Ibama, autarquia ligada ao Ministério do Meio Ambiente, traz não apenas informações sobre a política ambiental brasileira, mas também bancos de dados e um Thesaurus de Meio Ambiente em que podem ser consultados os principais conceitos ligados ao tema. Ministério do Meio Ambiente (MMA) http://www.mma.gov.br Além de dados sobre meio ambiente, o site traz uma biblioteca virtual com jornais, revistas e outras publicações específicas. MUSEUS, BIBLIOTECAS OU BANCOS DE DADOS Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) http://www.aneel.gov.br Na Biblioteca Virtual, podem ser consultados dados catalográficos, artigos de periódicos, atos legislativos, livros, materiais especiais (CDs, vídeos e mapas) e trabalhos acadêmicos, entre outros, sobre temas referentes à geração de energia elétrica. Biblioteca Virtual de Educação (BVE) http://bve.cibe.inep.gov.br Ferramenta de pesquisa de sites educacionais do Brasil, dirigida a pesquisadores, estudiosos, professores e alunos de todas as séries escolares. 22 Educação E Educação Em química Alves, R. Filosofia da ciência: introdução ao jogo e suas regras. São Paulo: Loyola, 2000. Bachelard, G. A formação do espírito científico. Rio de Janeiro: Contraponto, 1996. Benite, a. M. c. & Benite, c. r. M. O laboratório didático no ensino de Química: uma experiência no ensino público brasileiro. Revista Iberoamericana de Educación, jan. 2009. Branco, S. M. Água: origem, usos e preservação. 2. ed. São Paulo: Moderna, 2003. (Col. Polêmica.) . Energia e meio ambiente. 2. ed. São Paulo: Mo- derna, 2004. (Col. Polêmica.) CaMpos, M. C. & Nigro, R. G. Didática de Ciências: o ensino-apren- dizagem como investigação. São Paulo: FTD, 1999. Canto, E. L. Plástico: bem supérfluo ou mal necessário? 2. ed. São Paulo: Moderna, 2004. Carraro, G. 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REVISTAS Ciência Hoje Química Nova Química Nova na Escola American Chemical Society Education in Chemistry Enseñanza de las Ciencias International Journal of Science Education Journal of Chemical Education Scientific American Brasil 24 25 VIII Conteúdos e objetivos específicos dos capítulos Capítulo 1 Soluções Conteúdos Objetivos específicos 1. Conceitos gerais 2. Concentração das soluções 3. Diluição das soluções 4. Mistura de soluções Ao final do capítulo, o aluno deve estar preparado para: • perceber a existência de diferentes tipos de soluções e a diversidade na utilização delas na prática; • entender o processo de classificação das soluções; • compreender o processo de dissolução; • conceituar e entender o processo de saturação, construindo e interpretando curvas de solubilidade de uma substância em função da temperatura; • compreender o significado de concentração e perceber a importância dela na prática, conhecendo e exercitando as diferentes formas de expressá-la; • compreender o significado de diluir e concentrar, e aplicar esse conhecimento em exercícios; • entender o processo de mistura de soluções com reação, aplicado na resolução de exercícios; • compreender os processos práticos de análise quantitativa de uma solução e sua utilidade. Capítulo 2 Coloides e nanotecnologia Conteúdos Objetivos específicos 1. Introdução 2. Conceituação de sistema coloidal 3. Dispersibilidade das partículas coloidais 4. Preparação dos coloides 5. Propriedades dos coloides 6. Precipitação dos coloides 7. A explosão da nanociência e da nanotecnologia 8. A nanofabricação 9. Aplicações da nanotecnologia Ao final do capítulo, o aluno deve estar preparado para: • perceber que as soluções coloidais estão sempre presentes no cotidiano; • entender o conceito de soluções coloidais; • compreender o fenômeno da dispersão; • reconhecer os métodos de produção de soluções coloidais; • reconhecer as propriedades dos coloides, seus usos e aplicações na sociedade; • desenvolver conexões e relações hipotético-lógicas entre os mundos macroscópico e microscópico da matéria; • reconhecer as relações da catálise na Química aplicada; • reconhecer o papel da Química no desenvolvimento científico e tecnológico ao longo do tempo, e as possibilidades para o futuro; • compreender as relações entre a Química teórica, a experimental e suas aplicações práticas; • reconhecer que a nanotecnologia está cada vez mais presente em nossa vida, nas empresas e no futuro desenvolvimento econômico; • relacionar os pontos positivos e as preocupações com a sociedade no uso das nanopartículas para a saúde e o meio ambiente. 26 Capítulo 4 Termoquímica Conteúdos Objetivos específicos 1. Introdução 2. A energia e as transformações da matéria 3. Por que as reações químicas liberam ou absorvem calor? 4. Fatores que influem nas en tal pias (ou calores) das reações 5. Equação termoquímica 6. Casos particulares das ental pias (ou calores) das reações 7. Lei de Hess Ao final do capítulo, o aluno deve estar preparado para: • perceber que o estudo das quantidades de calor, liberadas ou absorvidas durante as reações químicas, auxilia na compreensão de fatos observados no dia a dia; • entender que as quantidades de calor podem ser medidas; • compreender por que as reações ocorrem com liberação ou absorção de calor mediante os conceitos de energia interna e entalpia, entendendo quais fatores influenciam nas entalpias das reações; • entender, escrever e interpretar uma equação termoquímica; • reconhecer os principais casos de entalpias de reação e as respectivas definições; Capítulo 3 Propriedades coligativas Conteúdos Objetivos específicos 1. Introdução 2. Detalhando as mudanças de estado físico 3. Os efeitos coligativos 4. A Lei de Raoult 5. O efeito osmótico 6. As propriedades coligativas nas soluções iônicas Ao final do capítulo, o aluno deve estar preparado para: • compreender os processos de evaporação e de condensação por meio do equilíbrio dinâmico existente entre eles; • entender o significado de pressão máxima de vapor de um líquido puro, compreendendo os fatores que a afetam; • entender e interpretar tabelas e gráficos contendo dados sobre pressão máxima de vapor e temperatura; • compreender quando ocorre a ebulição de um líquido puro; • diferenciar os processos de evaporação e de ebulição; • entender e interpretar as regiões de um diagrama de fases de uma substância pura; • explicar, utilizando diagrama de fases, alguns fatos observados na prática; • entender o significado de efeito tonométrico, ebuliométrico e criométrico, conceituando esse conjunto de propriedades coligativas; • compreender os efeitos que a adição de um soluto não volátil a um líquido puro ocasionam no diagrama de fases do líquido puro; • entender e aplicar
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