61271870 2009 Volume 2 CADERNODOPROFESSOR QUIMICA EnsinoMedio 1aserie Caderno Do Professor
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ensino mdio
1a SRIE
caderno doPROFESSOR
QU
MIC
A
volume 2 - 2009
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GovernadorJos Serra
Vice-GovernadorAlberto Goldman
Secretrio da EducaoPaulo Renato Souza
Secretrio-AdjuntoGuilherme Bueno de Camargo
Chefe de GabineteFernando Padula
Coordenadora de Estudos e Normas PedaggicasValria de Souza
Coordenador de Ensino da Regio Metropolitana da Grande So PauloJos Benedito de Oliveira
Coordenador de Ensino do InteriorRubens Antonio Mandetta
Presidente da Fundao para o Desenvolvimento da Educao FDEFbio Bonini Simes de Lima
EXECUO
Coordenao Geral Maria Ins Fini
Concepo Guiomar Namo de MelloLino de MacedoLuis Carlos de MenezesMaria Ins FiniRuy Berger
GESTO
Fundao Carlos Alberto Vanzolini
Presidente do Conselho Curador: Antonio Rafael Namur Muscat
Presidente da Diretoria Executiva: Mauro Zilbovicius
Diretor de Gesto de Tecnologias aplicadas Educao: Guilherme Ary Plonski
Coordenadoras Executivas de Projetos: Beatriz Scavazza e Angela Sprenger
COORDENAO TCNICA
CENP Coordenadoria de Estudos e Normas Pedaggicas
Coordenao do Desenvolvimento dos Contedos Programticos e dos Cadernos dos Professores
Ghisleine Trigo Silveira
Autores
Cincias Humanas e suas Tecnologias
Filosofia: Paulo Miceli, Luiza Christov, Adilton Lus Martins e Ren Jos Trentin Silveira
Geografia: Angela Corra da Silva, Jaime Tadeu Oliva, Raul Borges Guimares, Regina Araujo, Regina Clia Bega dos Santos e Srgio Adas
Histria: Paulo Miceli, Diego Lpez Silva, Glaydson Jos da Silva, Mnica Lungov Bugelli e Raquel dos Santos Funari
Sociologia: Heloisa Helena Teixeira de Souza Martins, Marcelo Santos Masset Lacombe, Melissa de Mattos Pimenta e Stella Christina Schrijnemaekers
Cincias da Natureza e suas Tecnologias
Biologia: Ghisleine Trigo Silveira, Fabola Bovo Mendona, Felipe Bandoni de Oliveira, Lucilene Aparecida Esperante Limp, Maria Augusta Querubim Rodrigues Pereira, Olga Aguilar Santana, Paulo Roberto da Cunha, Rodrigo Venturoso Mendes da Silveira e Solange Soares de Camargo
Cincias: Ghisleine Trigo Silveira, Cristina Leite, Joo Carlos Miguel Tomaz Micheletti Neto, Julio Czar Foschini Lisba, Lucilene Aparecida Esperante Limp, Mara Batistoni e Silva, Maria Augusta Querubim Rodrigues Pereira, Paulo Rogrio Miranda Correia, Renata Alves Ribeiro, Ricardo Rechi Aguiar, Rosana dos Santos Jordo, Simone Jaconetti Ydi e Yassuko Hosoume
Fsica: Luis Carlos de Menezes, Sonia Salem, Estevam Rouxinol, Guilherme Brockington, Iv Gurgel, Lus Paulo de Carvalho Piassi, Marcelo de Carvalho Bonetti, Maurcio Pietrocola Pinto de Oliveira, Maxwell Roger da Purificao Siqueira e Yassuko Hosoume
Qumica: Denilse Morais Zambom, Fabio Luiz de Souza, Hebe Ribeiro da Cruz Peixoto, Isis Valena de Sousa Santos, Luciane Hiromi Akahoshi, Maria Eunice Ribeiro Marcondes, Maria Fernanda Penteado Lamas e Yvone Mussa Esperidio
Linguagens, Cdigos e suas Tecnologias
Arte: Geraldo de Oliveira Suzigan, Gisa Picosque, Jssica Mami Makino, Mirian Celeste Martins e Sayonara Pereira
Educao Fsica: Adalberto dos Santos Souza, Carla de Meira Leite, Jocimar Daolio, Luciana Venncio, Luiz Sanches Neto, Mauro Betti, Renata Elsa Stark e Srgio Roberto Silveira
LEM Ingls: Adriana Ranelli Weigel Borges, Alzira da Silva Shimoura, Lvia de Arajo Donnini Rodrigues, Priscila Mayumi Hayama e Sueli Salles Fidalgo
Lngua Portuguesa: Alice Vieira, Dbora Mallet Pezarim de Angelo, Eliane Aparecida de Aguiar, Jos Lus Marques Lpez Landeira e Joo Henrique Nogueira Mateos
Matemtica
Matemtica: Nlson Jos Machado, Carlos Eduardo de Souza Campos Granja, Jos Luiz Pastore Mello, Roberto Perides Moiss, Rogrio Ferreira da Fonseca, Ruy Csar Pietropaolo e Walter Spinelli
Caderno do Gestor
Lino de Macedo, Maria Eliza Fini e Zuleika de Felice Murrie
Equipe de Produo
Coordenao Executiva: Beatriz Scavazza
Assessores: Alex Barros, Antonio Carlos de Carvalho, Beatriz Blay, Eliane Yambanis, Heloisa Amaral Dias de Oliveira, Jos Carlos Augusto, Luiza Christov, Maria Eloisa Pires Tavares, Paulo Eduardo Mendes, Paulo Roberto da Cunha, Pepita Prata, Ruy Csar Pietropaolo, Solange Wagner Locatelli e Vanessa Dias Moretti
Equipe Editorial
Coordenao Executiva: Angela Sprenger
Assessores: Denise Blanes e Luis Mrcio Barbosa
Projeto Editorial: Zuleika de Felice Murrie
Edio e Produo Editorial: Conexo Editorial, Edies Jogo de Amarelinha, Jairo Souza Design Grfico e Occy Design (projeto grfico)
APOIO
FDE Fundao para o Desenvolvimento da Educao
CTP, Impresso e Acabamento
Imprensa Oficial do Estado de So Paulo
A Secretaria da Educao do Estado de So Paulo autoriza a reproduo do contedo do material de sua titularidade pelas demais secretarias de educao do pas, desde que mantida a integridade da obra e dos crditos, ressaltando que direitos autorais protegi-dos* devero ser diretamente negociados com seus prprios titulares, sob pena de infrao aos artigos da Lei n 9.610/98.
* Constituem direitos autorais protegidos todas e quaisquer obras de terceiros reproduzidas no material da SEE-SP que no estejam em domnio pblico nos termos do artigo 41 da Lei de Direitos Autorais.
Catalogao na Fonte: Centro de Referncia em Educao Mario Covas
So Paulo (Estado) Secretaria da Educao.
Caderno do professor: qumica, ensino mdio - 1 srie, volume 2 / Secretaria da Educao; coordenao geral, Maria Ins Fini; equipe, Denilse Morais Zambom, Fabio Luiz de Souza, Hebe Ribeiro da Cruz Peixoto, Isis Valena de Sousa Santos, Luciane Hiromi Akahoshi, Maria Eunice Ribeiro Marcondes, Maria Fernanda Penteado Lamas, Yvone Mussa Esperidio. So Paulo : SEE, 2009.
ISBN 978-85-7849-299-1
1. Qumica 2. Ensino Mdio 3. Estudo e ensino I. Fini, Maria Ins. II. Zambom, Denilse Morais. III. Souza, Fabio Luiz de. IV. Peixoto, Hebe Ribeiro da Cruz. V. Santos, Isis Valena de Sousa. VI. Akahoshi, Luciane Hiromi. VII. Marcondes, Maria Eunice Ribeiro. VIII. Lamas, Maria Fernanda Penteado. IX. Esperidio, Yvone Mussa. X. Ttulo.
CDU: 373.5:54
S239c
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Prezado(a) professor(a),
Vinte e cinco anos depois de haver aceito o convite do nosso saudoso e querido Governador Franco Montoro para gerir a Educao no Estado de So Paulo, nova-mente assumo a nossa Secretaria da Educao, convocado agora pelo Governador Jos Serra. Apesar da notria mudana na cor dos cabelos, que os vinte e cinco anos no negam, o que permanece imutvel o meu entusiasmo para abraar novamente a causa da Educao no Estado de So Paulo. Entusiasmo alicerado na viso de que a Educao o nico caminho para construirmos um pas melhor e mais justo, com oportunidades para todos, e na convico de que possvel realizar grandes mudanas nesta rea a partir da ao do poder pblico.
Nos anos 1980, o nosso maior desafio era criar oportunidades de educao para to-das as crianas. No perodo, tivemos de construir uma escola nova por dia, uma sala de aula a cada trs horas para dar conta da demanda. Alis, at recentemente, todas as pol-ticas recomendadas para melhorar a qualidade do ensino concentravam-se nas condies de ensino, com a expectativa de que viessem a produzir os efeitos desejados na aprendiza-gem dos alunos. No Brasil e em So Paulo, em particular, apesar de no termos atingido as condies ideais em relao aos meios para desenvolvermos um bom ensino, o fato que estamos melhor do que h dez ou doze anos em todos esses quesitos. Entretanto, os indicadores de desempenho dos alunos no tm evoludo na mesma proporo.
O grande desafio que hoje enfrentamos justamente esse: melhorar a qualidade de nossa educao pblica medida pelos indicadores de proficincia dos alunos. No estamos ss neste particular. A maioria dos pases, inclusive os mais desenvolvidos, es-to lidando com o mesmo tipo de situao. O Presidente Barack Obama, dos Estados Unidos, dedicou um dos seus primeiros discursos aps a posse para destacar exata-mente esse mesmo desafio em relao educao pblica em seu pas.
Melhorar esses indicadores, porm, no tarefa de presidentes, governadores ou secretrios. dos professores em sala de aula no trabalho dirio com os seus alunos. Este material que hoje lhe oferecemos busca ajud-lo nesta sua misso. Foi elaborado com a ajuda de especialistas e est organizado em bimestres. O Caderno do Professor oferece orientao completa para o desenvolvimento das Situaes de Aprendizagem propostas para cada disciplina.
Espero que este material lhe seja til e que voc leve em considerao as orienta-es didtico-pedaggicas aqui contidas. Estaremos atentos e prontos para esclarecer suas dvidas e acatar suas sugestes para melhorar a eficcia deste trabalho.
Alcanarmos melhores indicadores de qualidade em nosso ensino uma questo de honra para todos ns. Juntos, haveremos de conduzir nossas crianas e jovens a um mundo de melhores oportunidades por meio da educao.
Paulo Renato SouzaSecretrio da Educao do Estado de So Paulo
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SumRioSo Paulo faz escola uma Proposta curricular para o estado 5
Ficha do caderno 7
orientao sobre os contedos do bimestre 8
Situaes de Aprendizagem 10
Situao de Aprendizagem 1 Combustveis e combusto no dia-a-dia e no sistema produtivo 10
Situao de Aprendizagem 2 Relaes em massa nas transformaes qumicas: conservao e proporo em massa 22
Situao de Aprendizagem 3 Implicaes socioambientais da produo e do uso de combustveis 37
Situao de Aprendizagem 4 Modelo atmico de John Dalton: ideias sobre a constituio e a transformao da matria 51
Questes para avaliao 56
Propostas de Situao de Recuperao 60
Recursos para ampliar a perspectiva do professor e do aluno para a compreenso do tema 60
consideraes finais 62
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5So PAulo FAz eScolA umA PRoPoStA cuRRiculAR PARA o eStAdo
Prezado(a) professor(a),
com muita satisfao que apresento a todos a verso revista dos Cadernos
do Professor, parte integrante da Proposta Curricular de 5a a 8a sries do Ensino
Fundamental Ciclo II e do Ensino Mdio do Estado de So Paulo. Esta nova verso
tambm tem a sua autoria, uma vez que inclui suas sugestes e crticas, apresentadas
durante a primeira fase de implantao da proposta.
Os Cadernos foram lidos, analisados e aplicados, e a nova verso tem agora a
medida das prticas de nossas salas de aula. Sabemos que o material causou excelente
impacto na Rede Estadual de Ensino como um todo. No houve discriminao.
Crticas e sugestes surgiram, mas em nenhum momento se considerou que os
Cadernos no deveriam ser produzidos. Ao contrrio, as indicaes vieram no
sentido de aperfeio-los.
A Proposta Curricular no foi comunicada como dogma ou aceite sem restrio.
Foi vivida nos Cadernos do Professor e compreendida como um texto repleto de
significados, mas em construo. Isso provocou ajustes que incorporaram as prticas
e consideraram os problemas da implantao, por meio de um intenso dilogo sobre
o que estava sendo proposto.
Os Cadernos dialogaram com seu pblico-alvo e geraram indicaes preciosas
para o processo de ensino-aprendizagem nas escolas e para a Secretaria, que gerencia
esse processo.
Esta nova verso considera o tempo de discusso, fundamental implantao
da Proposta Curricular. Esse tempo foi compreendido como um momento nico,
gerador de novos significados e de mudanas de ideias e atitudes.
Os ajustes nos Cadernos levaram em conta o apoio a movimentos inovadores, no
contexto das escolas, apostando na possibilidade de desenvolvimento da autonomia
escolar, com indicaes permanentes sobre a avaliao dos critrios de qualidade da
aprendizagem e de seus resultados.
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6Sempre oportuno relembrar que os Cadernos espelharam-se, de forma objetiva, na
Proposta Curricular, referncia comum a todas as escolas da Rede Estadual, revelando
uma maneira indita de relacionar teoria e prtica e integrando as disciplinas e as
sries em um projeto interdisciplinar por meio de um enfoque filosfico de Educao
que definiu contedos, competncias e habilidades, metodologias, avaliao e recursos
didticos.
Esta nova verso d continuidade ao projeto poltico-educacional do Governo de
So Paulo, para cumprir as 10 metas do Plano Estadual de Educao, e faz parte das
aes propostas para a construo de uma escola melhor.
O uso dos Cadernos em sala de aula foi um sucesso! Esto de parabns todos os que
acreditaram na possibilidade de mudar os rumos da escola pblica, transformando-a
em um espao, por excelncia, de aprendizagem. O objetivo dos Cadernos sempre ser
apoiar os professores em suas prticas de sala de aula. Posso dizer que esse objetivo foi
alcanado, porque os docentes da Rede Pblica do Estado de So Paulo fizeram dos
Cadernos um instrumento pedaggico com vida e resultados.
Conto mais uma vez com o entusiasmo e a dedicao de todos os professores, para
que possamos marcar a Histria da Educao do Estado de So Paulo como sendo
este um perodo em que buscamos e conseguimos, com sucesso, reverter o estigma que
pesou sobre a escola pblica nos ltimos anos e oferecer educao bsica de qualidade
a todas as crianas e jovens de nossa Rede. Para ns, da Secretaria, j possvel antever
esse sucesso, que tambm de vocs.
Bom ano letivo de trabalho a todos!
maria ins FiniCoordenadora Geral
Projeto So Paulo Faz Escola
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7FichA do cAdeRnocombustveis: transformaes, massas e energias envolvidas
nome da disciplina: Qumica
rea: Cincias da Natureza e suas Tecnologias
etapa da educao bsica: Ensino Mdio
Srie: 1a
Perodo letivo: 2o bimestre de 2009
temas e contedos: Combustveis e combusto no dia-a-dia e no sistema produtivo Relaes em massa nas transformaes qumicas: conservao e proporo em massa Implicaes socioambientais da produo e do uso de combustveis Modelo atmico de John Dalton: ideias sobre a constituio e a transformao da matria
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8oRientAo SobRe oS contedoS do bimeStReCaro(a) professor(a),
Esperamos que este material possa atender
aos seus anseios e auxili-lo no planejamento,
na execuo e na avaliao de suas aulas. Os
contedos que aqui sero abordados levam
em considerao as orientaes dos Parme-
tros Curriculares Nacionais para o Ensino
Mdio (PCNEM), a matriz de competncias
e habilidades do Exame Nacional do Ensino
Mdio (Enem) e os princpios educacionais de
contextualizao do conhecimento cientfico
e da interdisciplinaridade. Acreditamos que,
tratando de contedos socialmente relevantes,
de forma que os estudantes possam participar
ativamente na elaborao de seus prprios co-
nhecimentos, poderemos alcanar o objetivo
de fornecer nossa sociedade um servio edu-
cacional de qualidade.
Na 1a srie do Ensino Mdio sero es-
tudadas as transformaes qumicas que
ocorrem no dia-a-dia e no sistema produ-
tivo e como o conhecimento cientfico pos-
sibilita ao ser humano compreender, prever
e controlar esses processos. Isso permitir
a ampliao do conhecimento cientfico e a
compreenso das aplicaes da Qumica e
suas consequncias na sociedade, na econo-
mia e no meio ambiente.
Neste bimestre, sero estudados os com-
bustveis, focalizando cinco principais as-
suntos dentro deste tema: (a) os aspectos
conceituais e representacionais das reaes de
combusto; (b) a quantidade de energia libe-
rada na queima de diferentes combustveis; (c)
as relaes em massa envolvidas nas combus-
tes e outras transformaes qumicas; (d) os
impactos ambientais envolvidos na produo
e no consumo de combustveis; (e) as ideias de
John Dalton sobre a constituio e a transfor-
mao da matria.
Inicialmente, esses assuntos sero discu-
tidos no nvel macroscpico, levando-se em
conta somente as massas de reagentes e pro-
dutos e as quantidades de energia que a quei-
ma de diferentes combustveis pode fornecer.
O modelo atmico de Dalton ser ento in-
troduzido para que a conservao da massa
(Lei de Lavoisier) e as propores constan-
tes entre as massas de reagentes e produtos
participantes de uma transformao qumica
(Lei de Proust) possam ser entendidas no n-
vel submicroscpico (atmico-molecular).
Antes da introduo do modelo de Dalton,
ser proposta uma atividade, Cena de um cri-
me, que procura apresentar a ideia de modelo
e teoria como criaes humanas consistentes,
com evidncias, e que permitem explicaes e
previses, mas que no podem ser igualadas
verdade. Espera-se que os alunos compre-
endam que o modelo de Dalton, embora no
explique a natureza eltrica da matria, foi
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9Qumica - 1a srie - Volume 2
muito importante em sua poca e possibilitou
que o entendimento das transformaes qu-
micas pudesse ser ampliado. Almeja-se, enfim,
que se entenda que todos os modelos apresen-
tam limitaes e que podem ser abandonados,
ampliados ou modificados luz de novos co-
nhecimentos e descobertas, mas que isso no
diminui sua importncia no processo de cons-
truo do conhecimento humano.
Na realizao dessas atividades, esperamos
que sejam desenvolvidas as seguintes compe-
tncias e habilidades:
1. dominar a linguagem cientfica empregada na descrio de transformaes qumicas.
Empregar corretamente termos como con-
servao de massa, proporo em massa,
modelo atmico, tomos, elementos qumi-
cos e massa atmica;
2. construir e aplicar conceitos das vrias re-as do conhecimento para compreender as
transformaes qumicas que ocorrem no
dia-a-dia e no sistema produtivo, em espe-
cial as relaes em massa e o uso de mo-
delos explicativos para a interpretao ao
nvel microscpico;
3. selecionar, organizar, relacionar e interpre-tar dados e informaes representados em
textos, tabelas e grficos referentes s trans-
formaes qumicas e s massas envolvidas,
para tomar decises e enfrentar situaes-
problema. Interpretar as transformaes
qumicas a partir das ideias de John Dalton
sobre a constituio da matria;
4. relacionar informaes com dados de ob-servaes diretas, textos descritivos e dados
de propriedades especficas para construir
argumentaes consistentes sobre o uso e a
produo de combustveis;
5. recorrer aos conhecimentos sobre as transformaes qumicas envolvidas na
queima de combustveis para propor in-
tervenes na realidade da comunidade
escolar, visando melhoria da qualidade
de vida.
As Situaes de Aprendizagem propostas
neste Caderno foram concebidas tendo em
vista as condies limitadas s quais muitas
vezes voc, professor, est sujeito. Acredita-
mos no potencial dos professores de Qumi-
ca de So Paulo e esperamos que as devidas
adaptaes possam ser feitas sem que haja
perda de qualidade nas Situaes de Apren-
dizagem propostas. Sugerimos a realizao
de experimentos, leituras de textos, ativida-
des com papel e lpis, uso da lousa e de aulas
expositivas dialgicas como estratgias did-
ticas para o ensino dos temas propostos para
este 2o bimestre.
Os materiais elaborados pelos alunos e os
resultados apresentados ao longo do bimestre
na realizao das atividades propostas devem
ser avaliados em termos de expectativas de
aprendizagem dos conhecimentos essenciais
ao prosseguimento dos estudos nas etapas
subsequentes. Esses conhecimentos a ser prio-
rizados so discutidos em cada uma das Situ-
aes de Aprendizagem deste Caderno.
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SituAeS de APRendizAgem
vistos na Atividade 2 da Situao de Apren-
dizagem 3 do Caderno anterior. No devem
ser abordados, neste momento, os conceitos
de energia de ligao ou entalpia, visto que
ainda no foi discutido um modelo corpus-
cular da matria e, nessa introduo ao tema,
no necessrio tal aprofundamento. A dis-
cusso neste bimestre deve se dar apenas no
nvel fenomenolgico; o uso de modelos ex-
plicativos sobre a formao e o consumo de
energia nas reaes qumicas ser discutido
nos bimestres posteriores. As indicaes em
relao ao uso de smbolos, frmulas e equa-
es qumicas apresentadas no Caderno ante-
rior continuam vlidas, ou seja:
as frmulas devem ser tratadas como re- fpresentaes qumicas das substncias,
sem a preocupao, neste momento, com
a compreenso dos significados dos smbo-
los qumicos e seus ndices;
as equaes qumicas devem ser trata- fdas como representaes das interaes e
transformaes qumicas, sem a preocupa-
o com o balanceamento, o rearranjo de
tomos ou as ligaes qumicas.
SITUAO DE APRENDIzAGEM 1 COMBUSTVEIS E COMBUSTO NO DIA-A-DIA
E NO SISTEMA PRODUTIVO
Nesta Situao de Aprendizagem sero
conhecidos e analisados diferentes combust-
veis, alguns empregados na produo da cal
e do ferro e outros em veculos automotivos.
Este tema foi escolhido por proporcionar um
contexto de estudo por meio do qual as trans-
formaes qumicas podem ser compreendi-
das de maneira significativa. Para isso, sero
ressaltadas as relaes entre a massa de um
combustvel e a quantidade de energia que sua
combusto capaz de gerar, alm de alguns
aspectos cientficos e tecnolgicos do uso de
combustveis como carvo, lcool e gasolina.
Esta situao tem a funo de estabele-
cer uma ponte entre os assuntos tratados no
1o bimestre e os temas que sero abordados
neste 2o bimestre. Retoma-se a produo da
cal e do ferro, desta vez destacando o com-
bustvel usado nesses processos, e no os
produtos em si. No se espera que sejam es-
gotados os contedos relacionados ao tema
combustveis e combusto ou os conceitos
da termoqumica apenas nesta Situao de
Aprendizagem. Trata-se de uma ampliao
da compreenso dos aspectos energticos
envolvidos nas transformaes qumicas,
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Qumica - 1a srie - Volume 2
tempo previsto: 4 aulas.
contedos e temas: uso de diferentes combustveis; caloria; poder calorfi co; reao de combusto.
competncias e habilidades: analisar dados referentes s massas e energia envolvida na queima de com-bustveis, estabelecendo relaes de proporcionalidade entre essas duas grandezas.
estratgias: levantamento das ideias dos alunos; exposio dialogada.
Recursos: lousa e giz; questes presentes neste Caderno.
Avaliao: respostas s questes e participao nas aulas.
Atividade 1 combusto do carvo na produo da cal e do ferro
Sugere-se que esta atividade seja iniciada
com um levantamento das ideias que os alu-
nos tm sobre o uso de combustveis. Algumas
das questes que podem ser propostas so:
Vocs conhecem algum combustvel? O que so
combustveis? Para que so usados? As respos-
tas podem ser escritas num canto da lousa e
organizadas em uma lista com os nomes dos
combustveis e seus usos, porm no h neces-
sidade, neste momento, de entrar em detalhes
sobre as formas de produo e os usos desses
combustveis, nem especifi car suas caracters-
ticas. O importante que os alunos saibam
que h uma grande diversidade de materiais
usados como combustveis para a produo
de energia trmica e luz, e que esses podem ser
usados em diferentes situaes.
Pode-se retomar os processos de produo
da cal e do ferro, discutidos no bimestre an-
terior. Para isso, faa um esboo de um forno
de calcinao na lousa e indique onde os ma-
teriais so dispostos, quais matrias-primas
so empregadas e quais produtos so obtidos.
Os fornos de calcinao de calcrio podem
apresentar diversos formatos, portanto no
preciso dar ateno a detalhes quanto ao de-
senho. Uma sugesto de esboo apresentada
a seguir:
Esboo de um forno de calcinao de calcrio.
sada de gs
entrada de calcrio
paredes detijolos
sadada cal
entradade carvo e ar
Con
exo
Edi
tori
al
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A produo da cal e do ferro, como visto
anteriormente, apresenta diversos aspectos
cientficos e tecnolgicos que podem ser inter-
pretados luz dos conhecimentos qumicos.
Um desses aspectos a necessidade da queima
de combustveis para o fornecimento de ener-
gia nas reaes qumicas que ocorrem no for-
no de calcinao do calcrio e no alto-forno
siderrgico.
Lembre aos alunos que, conforme visto
anteriormente, em ambos os casos o combus-
tvel empregado o carvo. No caso da cal-
cinao do calcrio, utiliza-se o carvo mais
por convenincia do que por necessidade, isto
, o carvo usado, entre outros motivos, por
ser um combustvel de baixo custo e de fcil
obteno. Assim, ele poderia ser substitudo
por outras fontes de energia, como a lenha, o
gs natural ou o leo diesel, que fornecem a
energia necessria para que o calcrio alcance
temperaturas superiores a 900 C, sua tempe-
ratura de decomposio trmica em xido de
clcio (CaO) e gs carbnico (CO2). Entretan-
to, tais mudanas exigiriam modificaes nos
fornos de calcinao e provavelmente resulta-
riam em maiores custos com combustvel.
Por outro lado, o carvo siderrgico, ou
seja, aquele empregado na produo do ferro,
no pode ser substitudo por outro combust-
vel, pois apresenta uma dupla funo: alm de
fornecer a energia necessria para que ocor-
ram algumas transformaes qumicas no
alto-forno, ele um dos reagentes necessrios
produo do ferro. O carvo, ao interagir
com quantidades reduzidas de oxignio, for-
ma monxido de carbono (CO), que interage
com xidos de ferro produzindo ferro metli-
co. Esse processo ser visto com mais detalhes
no prximo bimestre.
O carvo usado em escala industrial
como fonte de energia trmica tanto na ob-
teno da cal como na obteno do ferro. A
tabela a seguir mostra os dados de consumo
de carvo na produo de 1 kg, ou seja, 1 000 g
de cal e de ferro.
massa de carvo consumida
na produo de 1 000 g (1 kg) de cal
na produo de 1 000 g (1 kg) de ferro
312 g 910 g
Na anlise da tabela, algumas questes
simples podem ser propostas para avaliar o
entendimento sobre as informaes apresen-
tadas. Pode-se perguntar, por exemplo: O que
consome mais carvo, a produo de 1 kg de cal
ou de 1 kg de ferro?
apresentada a seguir uma questo para
que os estudantes relacionem a massa de cal
produzida e a massa de carvo consumida nes-
te processo.
Questo
Segundo a Associao Brasileira de Produ- ftores de Cal (ABPC), a produo de cal no
Brasil em 2006 foi de 7 milhes de tonela-
das. A partir deste dado e das informaes
da tabela acima:
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13
Qumica - 1a srie - Volume 2
a) Expresse a massa, em gramas, de cal
produzida em 2006, levando em conta
que 1 t = 106 g = 1 000 000 g.
b) Calcule a quantidade de carvo, em to-
neladas, consumido no Brasil apenas na
produo de cal durante o ano de 2006.
grade de avaliao da Atividade 1
Nesta questo ser necessrio ler, interpre-
tar e utilizar os dados da tabela e do enunciado,
estabelecer uma relao de proporcionalidade
e calcular o valor solicitado. Por isso, d tem-
po para que os alunos reflitam e respondam
questo.
possvel a resoluo da seguinte forma:
a) 7,0 milhes de toneladas = 7,0 x 106 t
Como 1 t equivale a 106 g 7,0 x 106 t = 7,0 x 106 x 106 g =
7,0 x 1 012 g
b)
Assim, para a produo de 7,0 milhes de
toneladas de cal foram usados 2,2 milhes de
toneladas de carvo.
Uma provvel dificuldade que pode ser
apresentada na resoluo desta questo diz
respeito ao uso da notao cientfica. Talvez
seja este o momento em que se deva fazer uma
reviso sobre esse tpico ou, em ltimo caso,
solicitar que o professor da disciplina de Ma-
temtica a faa. Outra dvida que pode apare-
cer refere-se forma de expressar o resultado
final. Nesse caso, pode-se retomar o conceito
de algarismos significativos1 e mostrar que,
como o dado de partida (7,0 milhes de to-
neladas) apresenta apenas dois algarismos
significativos, o resultado final fica limitado a
apenas dois algarismos significativos (2,2 mi-
lhes de toneladas).
Atividade 2 o poder calorfico dos combustveis
A escolha de um combustvel deve considerar
outros fatores alm do custo e da disponibilida-
de. importante tambm que o combustvel a
ser escolhido apresente uma boa produtividade
de energia. Como as mesmas massas de distintos
combustveis liberam quantidades diferentes de
energia, desejvel que o combustvel escolhido
consuma a menor massa possvel na liberao
da energia requerida para um dado processo.
1 So os algarismos dos quais se tem certeza, mais o primeiro algarismo duvidoso de uma medida. Os zeros esquerda no so considerados algarismos significativos. O nmero 0,00342 apresenta apenas trs algarismos significativos, dois dos quais se tem certeza (3 e 4), e um algarismo duvidoso (2). As respostas finais no podem apresentar mais algarismos significativos do que o dado de origem com menor nmero de algarismos significati-vos: 1,223 + 2,3 = 3,523 = 3,5.
Massa de carvo
Massa de cal
X
7,0 x 1012 g
312 g
1 000 g=
X = 2,184 x 1012 g
X 2,2 x 106 t
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A tabela a seguir permite a melhor visuali-
zao da relao entre massa de combustvel
e energia trmica liberada na combusto, da-
dos que sero utilizados nas prximas aulas.
combustvel
energia trmica liberada na combusto de 1,0 kg de combustvel
em kJ/kg em kcal/kg
Gs de cozinha (GLP)2 49 030 11 730
Gasolina (sem lcool) 46 900 11 220
Gasolina (com 20% de lcool) 40 546 9 700
leo diesel 44 851 10 730
Carvo 28 424 6 800
Lenha 10 550 2 524
Etanol 29 636 7 090
lcool combustvel 27 200 6 507
Biogs 25 000 6 000
Gs natural 37 800 9 054
A quantidade de energia trmica liberada
na queima de 1 kg de combustvel chama-
da de poder calorfico e pode ser expressa em quilojoules por quilograma (kJ/kg) ou em
quilocalorias por quilograma (kcal/kg) de
combustvel. A comparao dos poderes ca-
lorficos de diferentes combustveis um dos
critrios para a sua escolha. Nesse aspecto,
quanto maior o poder calorfico, melhor o
combustvel.
2 Gs liquefeito de petrleo, uma mistura de propano (C3H8) e butano (C4H10).
importante destacar o fato de que a maio-
ria dos combustveis formada por misturas de
substncias e que as propores entre as subs-
tncias que compem cada combustvel podem
variar dependendo da forma como foi obtido,
de sua origem ou do mtodo usado para sua pu-
rificao. Em decorrncia dessas diferenas de
composio, o poder calorfico em geral repre-
senta a mdia de valores de certas variedades de
combustvel com composies bem especficas.
Tabela baseada em: GEPEQ. Interaes e transformaes I: elaborando conceitos sobre transformaes qumicas. Livro do Aluno / GEPEQ. So Paulo: Edusp, 2005, p. 218.
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Qumica - 1a srie - Volume 2
O biogs um exemplo disso. Este gs
combustvel formado por uma mistura de
diversos gases, sendo o metano (CH4) e o gs
carbnico seus maiores constituintes. Depen-
dendo da forma como ele produzido, pode
haver diferentes teores do gs metano (com-
bustvel). Em geral, o biogs apresenta entre
50% e 70% de metano e seu poder calorfico
pode variar entre 5 000 e 7 000 kcal/kg.
O mesmo pode ocorrer com o carvo mi-
neral, que, em sua formao geolgica, pas-
sa por diferentes estgios e tem seu teor de
carbono modificado progressivamente. Cada
estgio apresenta um nome especfico e uma
faixa de teor de carbono e de poder calorfico,
como mostrado na tabela abaixo.
tipos de carvo
turfa linhito hulha Antracito
teor de carbono
(%)50-60 60-75 75-90 90-95
Poder calorfico
(kJ/g)25 25-30 30-35 35-38
No necessrio, neste momento, que se
discutam de forma aprofundada essas ques-
tes em sala de aula. Basta que fique claro que
a composio dos muitos combustveis pode
variar um pouco pelo fato de serem formados
por misturas de vrias substncias; por isso, o
poder calorfico pode variar tambm.
So sugeridas a seguir algumas questes
que envolvem o clculo de massa de combus-
tvel e de energia liberada em sua combusto.
Para responder a essas questes, os alunos de-
vem ter em mos os dados de poderes calorfi-
cos apresentados anteriormente.
Questes
1. Analise a tabela de poder calorfico de di-versos combustiveis e responda:
a) Qual dos combustveis apresenta maior
poder calorfico?
b) Qual dos combustveis apresenta menor
poder calorfico?
2. Que quantidade de energia trmica pode ser liberada na combusto de 5,0 kg de lenha?
3. Que massa de carvo necessria queimar para liberar 17 000 kcal?
4. A queima de 1,0 kg de gs natural gera em torno de 9,1 x 103 kcal de energia. Responda:
a) Que quantidade de energia trmica
pode ser liberada na queima de 30 kg de
gs natural?
b) Qual massa de biogs deve ser queima-
da para gerar a mesma quantidade de
energia que 1,0 kg de gs natural?
5. Em qual das situaes h maior liberao de energia trmica: na combusto de 30 kg de
gasolina com 20% de lcool ou na combus-
to de 40 kg de lcool combustvel? Justifi-
que sua resposta, apresentando os clculos e
as concluses.
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6. Em mdia, um alto-forno produz 4,0 x 104 kg de ferro de uma vez, consumindo cerca de
0,91 kg de carvo para cada 1,0 kg de ferro
produzido. Nessas condies, que quan-
tidade de energia pode ser liberada no
alto-forno por meio da queima do carvo?
grade de avaliao da Atividade 2
Nesta atividade, fundamental que os alu-
nos compreendam duas ideias principais: a
relao de proporcionalidade entre a massa
de combustvel e a energia trmica liberada
na combusto, ou seja, quanto maior a massa
de um combustvel queimado, maior a quan-
tidade de energia trmica liberada; e que cada
combustvel tem um poder calorfico prprio.
As trs primeiras questes so mais simples
e a maioria dos estudantes no deve apresen-
tar muita dificuldade em respond-las. Ao res-
ponder questo 1, o aluno deve reconhecer
que, entre os combustveis da tabela, o gs de
cozinha (GLP) o que apresenta maior poder
calorfico e que a lenha apresenta o menor.
Na questo 2, a quantidade de energia
pode ser calculada em quilojoules, obtendo-se
como resultado 52 750 kJ (ou, mais correta-
mente, 5,3 x 104 kJ), ou em quilocalorias, tendo
como resultado 12 620 kcal (ou 1,3 x 104 kcal).
A questo 3 tem como resposta 2,5 kg de
carvo.
O grau de dificuldade eleva-se a partir da
questo 4, por exigir a compreenso dos con-
ceitos de notao cientfica e algarismos signifi-
cativos. No item a deve-se obter como resultado 2,7 x 105 kcal e no item b, 1,5 kg de biogs.
Na questo 5 (proposta no Caderno do
Aluno CA como Lio de Casa, questo 1,
p. 6), deve-se calcular a quantidade de energia
liberada na combusto da gasolina (1,2 x 106 kJ)
e do lcool (1,1 x 106 kJ) para justificar o fato
de que na combusto de 30 kg de gasolina
libera-se mais energia do que na combusto
de 40 kg de lcool.
Das questes sugeridas, a questo 6 , sem
dvida, a mais desafiadora. As eventuais di-
ficuldades apresentadas anteriormente em
relao ao uso de notao cientfica e aos al-
garismos significativos podem se repetir nesta
questo. Assim, deve-se estar atento aos dados
do enunciado e apresentao do resultado.
Esta questo pode ser resolvida da seguinte
forma:
c f lculo da massa de carvo consumido na produo de 4,0 x 104 kg de ferro:
clculo da quantidade de energia trmica fliberada na combusto de 3,64 x 104 kg de
carvo:
Massa de carvo
Massa de ferro
X
4,0 x 104 kg
0,91 kg
1,0 kg=
X = 3,64 x 104 kg
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Qumica - 1a srie - Volume 2
A produo de 4,0 x 104 kg de ferro envolve
a liberao de cerca de 2,5 x 108 kcal de ener-
gia obtida pela queima de carvo.
Sugesto de questes para pesquisa
1. Alm do preo, disponibilidade e poder ca-lorfico, que outros fatores podem ser consi-
derados na escolha de um combustvel?
2. Por que a gasolina comercializada no Brasil apresenta cerca de 20% de etanol, sendo
que ela isenta de lcool tem poder calorfi-
co maior?
Atividade 3 A combusto
Alm de conhecer os combustveis e suas pro-
priedades, importante que os alunos compreen-
dam como se d o seu processo de combusto.
Para ocorrer a combusto so necessrias,
alm do combustvel, a presena de gs oxig-
nio na quantidade ideal e uma pequena quanti-
dade de energia para iniciar o processo. Assim,
define-se combusto como sendo uma transfor-
mao qumica que envolve a interao de ma-
terial combustvel com um comburente (quase
sempre o oxignio), em que h liberao de
energia trmica (transformao exotrmica).
Mesmo que a combusto j tenha sido es-
tudada no Ensino Fundamental, este assunto
pode ser retomado a partir do tringulo da
combusto.
Tringulo da combusto.
Pode-se destacar, na discusso desse esque-
ma, o fato de que apenas a presena do com-
bustvel no suficiente para ocorrer a reao
de combusto. O combustvel deve estar em
contato com um comburente, ou seja, outro
reagente que participar da combusto ge-
ralmente o gs oxignio constituinte do ar , e
esses materiais devem receber uma quantida-
de inicial de energia para interagirem.
bom frisar que essa quantidade inicial de
energia trmica pode ter diferentes origens.
Em geral, quando se pergunta sobre o que
necessrio para ocorrer a combusto de um
material, os alunos respondem oxignio e
fogo. A ideia de que necessrio fogo para
ocorrer combusto muito recorrente. Esta
concepo pode ser confrontada levando-os
Energia
Massa de carvo
6 800 kcal
1,0 kg
Y
3,64 x 104 kg
=
ou Y 2,5 x 108 kcalY = 24 752 x 104 kcalCALOR
COMBURENTE COMBUSTVEL
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a refletir sobre fenmenos como acender um
palito de fsforo, queimar uma folha de pa-
pel usando uma lente para concentrar os raios
solares, ou usar o pirgrafo3 para escrever ou
desenhar na madeira. Sugere-se que esses fe-
nmenos sejam expostos um a um e que os
estudantes sejam solicitados a dizer se houve
ou no a combusto e, em caso positivo, expli-
car como ela ocorreu. O objetivo, neste caso,
que os alunos concluam que, para ocorrer
combusto, no necessrio haver fogo, e sim
energia trmica, que pode vir do atrito, da luz
concentrada ou de uma resistncia eltrica,
por exemplo.
Outro aspecto interessante a ser tratado
em sala de aula o fato das combustes po-
derem ou no apresentar chama e emitir luz,
dependendo do tipo de combustvel e da for-
ma como ocorrem. A queima do carvo numa
churrasqueira ou de um pedao de palha de
ao, por exemplo, acontece sem a presena de
chama, mas com emisso de energia trmica
e luz. J na combusto da glicose no interior
das clulas, ocorre apenas a liberao de ener-
gia trmica. Embora possam existir diferenas
entre as combustes, elas sempre sero trans-
formaes qumicas exotrmicas, ou seja, que
liberam energia trmica.
Outro fato pouco discutido nas aulas de
Qumica o de que combustveis lquidos no
pegam fogo. Nesse caso, o que entra em com-
busto so os gases formados pela evapora-
o dos lquidos combustveis. Tanto que,
quando resfriados abaixo de certas tempera-
turas, os combustveis lquidos no vaporizam
em quantidade suficiente para que ocorra a
combusto, mesmo prximos de uma chama.
Essa temperatura mnima para que o vapor
de um combustvel misturado com ar inflame
na presena de chama denominada tempe-ratura de fulgor. O etanol, por exemplo, no queima, mesmo na presena de chama, em
temperaturas inferiores a 13 C, ou seja, essa
sua temperatura de fulgor. A facilidade com
que um combustvel lquido pode queimar
est relacionada quantidade de vapor que
se forma em sua superfcie. Quanto menor a
temperatura de ebulio de um lquido, mais
facilmente ele evapora e, consequentemente,
mais facilmente entra em combusto.
As combustes, por serem transformaes
qumicas, podem tambm ser representadas
por meio de equaes qumicas. Os reagentes
de uma combusto so o combustvel e o com-
burente, que quase sempre o gs oxignio4.
Os produtos vo depender do tipo de combus-
tvel empregado e da quantidade de oxignio
disponvel para a combusto. Tomando como
exemplo o carvo, usado como combustvel
na produo da cal e do ferro, pode-se repre-
sentar sua combusto considerando apenas a
3 Equipamento eltrico que apresenta uma ponta metlica aquecida por uma resistncia eltrica, utilizado para fazer inscries em objetos de madeira.
4 Alm do oxignio, o gs cloro tambm atua como comburente quando, por exemplo, reage com hidrognio (H2(g) + Cl2(g) 2 HCl(g) + energia) ou com ferro (2 Fe(s) + 3Cl2(g) 2 FeCl3(s) + energia).
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Qumica - 1a srie - Volume 2
interao do carbono, maior constituinte do
carvo, com o oxignio do ar.
carvo (carbono) + gs oxignio gs carbnico + energia
C(s) + O2(g) CO2(g) + energia
Estas e outras equaes qumicas que se-
ro apresentadas neste bimestre no esto
balanceadas porque, neste momento, apenas
traduzem a linguagem discursiva para a lin-
guagem simblica da Qumica. No se espera
que sejam estabelecidas relaes de proporcio-
nalidade em termos de quantidade de part-
culas ou de matria (mol) entre os reagentes e
produtos. Assim, a introduo de coeficientes
estequiomtricos nas equaes qumicas seria
apenas um fator complicador e no acrescen-
taria nada aos alunos.
Alguns professores e autores preferem no
incluir o termo energia ou mesmo o valor
de energia na equao qumica, alegando que
apenas substncias devem fazer parte desta
equao. Entretanto, optamos por inclu-lo
para indicar que nas transformaes qumicas
a energia faz parte do processo, podendo ser
absorvida ou liberada. No caso especfico das
combustes, a energia sempre liberada e, por
isso, aparece ao lado dos produtos. necess-
rio esclarecer, ao interpretar a equao qumi-
ca, que energia no se trata de um material ou uma substncia.
Pode-se, ainda, apresentar outras transfor-
maes qumicas representadas por equaes
que mostrem a combusto de outros materiais,
como do lcool combustvel:
lcool combustvel (etanol) + gs oxignio gs carbnico + gua + energia
C2H5OH(g) + O2(g) CO2(g) + H2O(g) + energia
ou da gasolina (representada pelo octano):
gasolina (octano) + gs oxignio gs carbnico + gua + energia
C8H18(g) + O2(g) CO2(g) + H2O(g) + energia
Ao interpretar essas ou outras representaes
da combusto, procure destacar quais so os re-
agentes que participam da transformao qumi-
ca, quais so os produtos formados, que formas
de energia podem ser liberadas, que evidncias
de transformao qumica poderiam ser per-
cebidas etc. interessante tambm que a inter-
pretao da combusto seja escrita por extenso,
estabelecendo relaes entre a linguagem verbal
(discursiva) e a simblica. Pode-se fazer isso, por
exemplo, a partir da queima do metano:
CH4(g) + O2(g) CO2(g) + H2O(g)
O metano gasoso reage com o gs oxignio formando dixido de carbono gasoso (ou gs carbnico) e gua no estado gasoso.
So apresentadas a seguir sugestes de
questes que envolvem a compreenso concei-
tual das combustes e o domnio das lingua-
gens discursiva escrita e simblica.
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Questes
1. Considere as combustes a seguir e com-plete o quadro abaixo:
I. queima de carvo (C) para churrasco;
II. queima de lcool etlico ou etanol
(C2H5OH);
III. queima de palha de ao, constituda ba-sicamente de ferro (Fe), com formao
apenas de xido de ferro III (Fe2O3).
combusto Reagentes Produtosmanifestao de energia liberada
Apresenta chama?
I
II
III
2. Interprete por extenso as trs combus-tes apresentadas na questo anterior e
proponha equaes qumicas que as re-
presentem.
3. Um estudante definiu combusto da se-guinte forma: combusto uma rea-
o qumica que forma gs carbnico e
gua. Analise a definio do estudante e
diga o que est correto e o que est erra-
do nela. Proponha outra definio para o
termo combusto.
4. O enxofre (S) um slido amarelo que pode ser queimado facilmente, formando dixi-
do de enxofre gasoso (SO2). Proponha uma
equao qumica que represente essa com-
busto (CA, Lio de Casa, questo 1, p. 9).
5. A tabela a seguir mostra as temperaturas de ebulio e de fulgor de alguns combust-
veis (CA, Lio de Casa, questo 2, p. 10).
combustveltemperatura de
ebulio (c)temperatura de fulgor (c)
Etanol 78 13
Gasolina 40-200 -43
Querosene 175-320 45
Responda:
a) Explique por que a gasolina e o quero-
sene apresentam uma faixa varivel de
temperatura de ebulio enquanto o
etanol apresenta temperatura de ebuli-
o bem determinada.
b) Qual a temperatura mnima da ga-
solina para que ocorra sua combusto
quando dela se aproxima uma chama?
E do querosene?
c) A partir desses dados, proponha uma ex-
plicao para o fato dos carros a lcool
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Qumica - 1a srie - Volume 2
mais antigos terem problema para dar
partida em dias frios.
grade de avaliao da Atividade 3
Nesta atividade buscou-se abordar aspec-
tos qualitativos, tecnolgicos, conceituais e re-
presentacionais das combustes. As questes
propostas para a avaliao da aprendizagem
buscam abranger esses aspectos, fazendo com
que se tenha uma compreenso mais clara so-
bre o processo de combusto.
Na questo 1 importante que o aluno com-
preenda que a combusto uma transforma-
o qumica e que saiba identificar os reagentes
e produtos envolvidos, alm dos aspectos ener-
gticos e qualitativos das combustes.
combusto Reagentes Produtos energia liberada tem chama
I C + O2 CO2 trmica, luz talvez
II C2H5OH + O2 CO2 + H2O trmica, luz sim
III Fe + O2 Fe2O3 trmica, luz no
na combusto sempre ocorre liberao de fenergia.
Na questo 5 retomado o conceito de
temperatura de ebulio, discutido no bimes-
tre anterior. No item a, deve-se compreender que muitos combustveis no apresentam tem-
peraturas de ebulio bem determinadas, pois
so misturas de substncias, como no caso da
gasolina e do querosene. No item b, espera-se que sejam capazes de aplicar o conceito de
temperatura de fulgor para comparar a facili-
dade de se inflamar os combustveis. Os alunos
devem reconhecer que a temperatura mnima
para que a gasolina queime na presena de
chama de -43 C e que, no caso do quero-
sene, de 45 C. No item c, espera-se que eles compreendam que o fato da gasolina ter com-
ponentes bastante volteis (com temperaturas
de ebulio a partir de 40 C) e temperatura de
fulgor baixa (-43 C), quando comparada ao
As questes 2 e 4 buscam desenvolver a
habilidade de transitar entre a linguagem sim-
blica das equaes qumicas e a linguagem
discursiva escrita.
A questo 3 conceitual e busca desenvol-
ver a metacognio por motivar o estudante a
refletir sobre sua prpria concepo do concei-
to de combusto. importante que as respos-
tas dadas contemplem os seguintes pontos:
a combusto uma transformao qumica; f
a combusto envolve a interao de um fcombustvel com um comburente, quase
sempre o oxignio do ar;
os produtos da combusto dependem dos freagentes empregados na combusto, ou
seja, no se formam necessariamente gs
carbnico e gua numa combusto;
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lcool, faz com que seja mais fcil dar parti-
da em carros a gasolina do que em carros a
lcool. Como o lcool menos voltil que a
gasolina (tem temperatura de ebulio supe-
rior de alguns componentes da gasolina),
a quantidade de vapores de etanol formados
nos motores a carburao pequena em dias
frios e, por isso, a combusto dificultada.
Entretanto, bom frisar que os automveis
mais modernos (construdos a partir de mea-
dos da dcada de 1990) no apresentam mais
esse problema.
Como se pde perceber, esta Situao de
Aprendizagem possibilita inmeras abor-
dagens alm da possibilidade de estabeleci-
mento de relaes interdisciplinares com a
Geografia, por exemplo. As questes envolvi-
das com a minerao de carvo, explorao
de poos de petrleo ou uso da monocultura
da cana-de-acar para a produo de lcool
combustvel podem suscitar interessantes dis-
cusses sobre aspectos sociais, ambientais,
tecnolgicos, polticos, econmicos e cientfi-
cos. Entretanto, deve-se ter em mente que o
que foi proposto aqui apenas um pequeno
recorte de tudo aquilo que pode ser aborda-
do. Acreditamos, contudo, que a forma como
est proposto o contedo pode auxiliar os es-
tudantes a alcanar alguns dos objetivos prin-
cipais deste 2o bimestre da 1a srie do Ensino
Mdio, que so: compreender as relaes de
proporcionalidade entre a massa de um com-
bustvel queimado e a energia liberada em sua
combusto; compreender os aspectos qualita-
tivos e conceituais principais das combustes;
e conhecer alguns importantes combustveis e
suas caractersticas gerais.
SITUAO DE APRENDIzAGEM 2 RELAES EM MASSA NAS TRANSFORMAES
QUMICAS: CONSERVAO E PROPORO EM MASSA
Nesta Situao de Aprendizagem sero de-
senvolvidas as ideias de conservao de mas-
sa e relaes proporcionais entre reagentes e
produtos envolvidos em uma transformao
qumica. A construo dessas ideias se dar
ao longo de trs momentos pedaggicos dis-
tintos. Inicia-se o estudo com uma problema-
tizao das observaes sobre mudanas de
massa na combusto do papel e da palha de
ao. A seguir, os conceitos de conservao de
massa e de proporo em massa nas transfor-
maes qumicas so desenvolvidos, usando-se
para isso dados tabelados das quantidades de
reagentes e produtos da combusto do carvo
e tambm dados obtidos de um segundo expe-
rimento demonstrativo a ser realizado em sala
de aula. Num terceiro momento, as explicaes
fornecidas pelos alunos sobre o que acontece
com as massas do papel e da palha de ao aps
a combusto so retomadas e reconstrudas.
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Qumica - 1a srie - Volume 2
Essas ideias podem constituir obstculos
para a compreenso da lei de conservao de
massa e do processo de combusto. A supera-
o dessas concepes e a construo dos con-
ceitos de conservao e proporo em massa
so os objetivos desta atividade.
Sugere-se que, aps um levantamento das
ideias iniciais dos estudantes e a retomada dos
tpicos mais importantes da Situao de Apren-
dizagem anterior, seja realizada a atividade ex-
perimental demonstrativa apresentada a seguir.
Nesta atividade, sero propostas explica-
es para a diferena de massas observadas
nas combustes do papel e da palha de ao.
Esse experimento tem carter qualitativo e
pode ser feito com materiais de fcil obten-
o. A partir de sua discusso, ser possvel
conhecer melhor como os alunos compreen-
dem a conservao de massa nas transforma-
es qumicas e a participao de substncias
gasosas nesses processos.
tempo previsto: 5 aulas.
contedos e temas: conservao de massa nas transformaes qumicas e relaes proporcionais entre as massas envolvidas em uma transformao qumica.
competncias e habilidades: perceber a conservao da massa nas transformaes qumicas; analisar dados de massas de reagentes e de produtos estabelecendo relaes de proporcionalidade entre eles; aplicar os conceitos de conservao e proporo em massa na previso de quantidades envolvidas nas transformaes qumicas.
estratgias: exposio dialogada; experimentos demonstrativos; exerccios.
Recursos: lousa e giz; questes presentes neste Caderno; materiais e reagentes indicados nos roteiros dos experimentos.
Avaliao: respostas s questes e participao na discusso dos experimentos.
Atividade 1 Problematizao inicial: o experimento da queima da palha de ao
Alguns problemas conceituais surgem cor-
riqueiramente no ensino do tema combusto.
Em primeiro lugar, comum que os alunos
desconsiderem a participao dos gases na
combusto e comparem apenas as massas dos
materiais slidos (carvo e cinzas, por exem-
plo). Em segundo lugar, mesmo aqueles que
consideram os gases envolvidos na combusto
(oxignio e dixido de carbono, por exemplo),
podem pensar que gases no possuem massa.
Pode-se tambm apresentar a concepo
alternativa de que tudo o que queima diminui
de massa, some ou vira energia. Essas ideias
so fortemente sustentadas pela experincia de
vida dos estudantes. Muito provavelmente, eles
j viram a madeira e o papel ficarem mais leves
quando queimados e o mesmo ocorrer com a
vela, os tecidos, os plsticos e outros materiais.
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24
importante ter em mente que a funo
principal desse experimento problematizar a questo da conservao ou no da massa nas
transformaes qumicas. Portanto, neces-srio e sufi ciente que os estudantes se sintam
instigados a discutir e a compreender o pro-
blema proposto a partir do experimento.
Esta atividade possibilita que eles apre-
sentem suas ideias sobre o que ocorre com
as massas em transformaes de combusto
e, ao ser confrontados com um fato que no
condiz com suas previses e que no conse-
guem explicar, sintam-se estimulados a buscar
explicaes.
experimento 1 Queima da palha de ao5
materiais e reagentes
balana de pratos feita de arame e pratos fde papel-alumnio (tipo marmitex);
2 folhas de papel sulfi te; f
2 palhas de ao; f
fsforos ou isqueiro. f
Procedimento
1. Construa uma balana de pratos usando arame e pratos de papel-alumnio tipo mar-
mitex, como mostrado na fi gura a seguir.
Balana feita de arame e pratos de papel-alumnio.
2. Segure a balana pelo ponto central de sua haste. Pode-se utilizar um clipe metlico
para segurar a balana. Isso diminui o atri-
to entre a mo e a balana, aumentando
sua sensibilidade.
3. Coloque uma folha de papel em cada prato da balana de maneira que ambos fi quem
no mesmo nvel.
Questo: f O que vocs acham que acon-tecer com o nvel dos pratos se o papel
que est sobre um deles for queimado?
Pea que expliquem a previso feita em
termos das massas de papel. Anote as
previses em um canto da lousa.
4. Queime uma das folhas de papel de um dos pratos da balana e observe.
Questo: f Suas previses foram confi r-madas?
5. Limpe a balana e coloque um pedao de palha de ao em cada prato, de maneira
que os dois lados fi quem no mesmo nvel.
5 Experimento adaptado de: BELTRAN, N. O. Combusto: duas interpretaes diferentes. In: Revista de Ensino de Cincias. FUNBEC. n. 19, out. 1987.
80 centmetros
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Qumica - 1a srie - Volume 2
Questo: f Quais so suas previses sobre o que acontecer com o nvel dos pratos
da balana se a palha de ao que est so-
bre um deles for queimada?
6. Queime a palha de ao de um dos pratos da balana e observe.
Pea que relacionem suas observaes so- fbre as mudanas de massa ocorridas aps
a queima do papel e da palha de ao.
Solicite que expliquem por que a massa fda palha de ao aumentou e a massa de
papel diminuiu.
Como os alunos ainda no estudaram a
lei da conservao da massa nas transfor-
maes qumicas, no se espera que eles
consigam responder s questes feitas. Es-
sas ideias devem ser retomadas na Atividade
3 desta Situao de Aprendizagem, aplican-
do-se os conhecimentos sobre conservao
da massa que sero desenvolvidos a seguir.
Caso a opo seja por no retomar as ideias
iniciais dos alunos, melhor no fazer o
experimento problematizador, pois, nesse
caso, as ideias alternativas apresentadas no
incio no sero confrontadas com as novas
ideias e no podero ser abandonadas nem
reconstrudas.
Assim, preciso ter em mente a seguinte
questo: Como explicar que na combusto da
palha de ao observa-se que a massa aumenta
enquanto em outras a massa diminui? Esse o
problema que deve permear os pensamentos
do estudante ao longo das aulas dedicadas a
esta atividade.
Diversas hipteses podem ser considera-
das na tentativa de explicar esses fenmenos.
Alguns podem pensar que na combusto a
massa diminui porque parte do combust-
vel vira energia e a outra parte vira cinzas.
Essa hiptese serve para explicar as obser-
vaes feitas na queima do papel, mas no
servem para justificar o aumento da massa
observado na queima da palha de ao. Ou-
tra hiptese que pode surgir, provavelmente
por fora das observaes sobre a queima
da palha de ao, a de que alguns materiais
podem ser introduzidos no sistema ou reti-
rados durante a queima, o que poderia cau-
sar as mudanas de massa observadas nos
dois casos. Ambas as hipteses podem vir
dos prprios alunos ou ser propostas para
que eles as avaliem. Tenha em mente que a
Atividade 3 far uma releitura do problema.
Alm disso, no CA, Lio de Casa, p. 14, os
alunos so convidados a verificar a coern-
cia de explicaes sobre o que ocorre com as
massas do papel e da palha de ao quando
submetidas ao processo de combusto.
Para investigar se a segunda hiptese cor-
reta, voc pode propor o estudo de uma com-
busto cujo sistema seja fechado, ou seja, em
que no ocorram trocas de materiais entre o
sistema e o meio.
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Atividade 2 conservao da massa e proporo em massa entre as espcies participantes da transformao qumica
Esta segunda parte da Situao de Apren-
dizagem pode ser iniciada retomando-se a
combusto do carvo. O carvo constitudo
basicamente de carbono (C), cerca de 90% de
sua massa; o restante formado por materiais
orgnicos no decompostos na carbonizao
da madeira e por sais minerais.
Na combusto do carvo, o carbono
interage com o oxignio do ar formando
principalmente gs carbnico, deixando um
resduo slido composto principalmente por
xidos metlicos, a cinza. A tabela seguinte
mostra as massas dos materiais envolvidos
na combusto do carvo.
Amostra
massas iniciais dos reagentes (valores em gramas)
massas finais dos produtos (valores em gramas) energia
liberada(kcal)carvo
(c(s))gs oxignio
(o2(g))dixido de carbono
(co2(g))cinzas
I 150 320 442 31 1 020
II 60 128 172 12 410
III 23 48 66 5 156
Esses dados foram obtidos a partir de ex-
perimentos de combusto de carvo em reci-
pientes fechados e as massas de gs oxignio
consumido e de gs carbnico (dixido de car-
bono) produzido puderam ser medidas por-
que sistemas fechados no permitem a troca
de material com o meio externo, ou seja, no
entra nenhum material, inclusive outros gases,
no recipiente onde ocorreu a combusto, as-
sim como no sai dele nenhum material. Po-
de-se fazer um desenho simples na lousa para
ilustrar o experimento relatado.
importante frisar que esses valores de
massa so experimentais e no calculados;
portanto, esto sujeitos a variaes de at uma
unidade nos ltimos algarismos medidos, ine-
rentes prpria medio. Faz parte do traba-
lho experimental saber analisar dados e saber
estimar as incertezas das medidas. importan-
te salientar que os dados no esto errados, ou
seja, que no houve erros experimentais.
Na prtica, deve-se considerar uma mar-
gem de incerteza nos valores medidos em
qualquer aparelho, por mais simples que seja.
No caso das balanas, pode-se considerar
uma incerteza de mais ou menos uma unidade
no ltimo algarismo registrado. Um valor de
53 g medido em balana mais corretamente
expresso como 53 ( 1) g, e um valor de 7,38 g
como 7,38 ( 0,01) g.
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No se prope que voc, professor, adote
esse rigor na representao dos valores expe-
rimentais, mas apenas que essa possibilidade
de pequenas variaes de at uma unidade
no ltimo algarismo medido seja considera-
da na anlise dos dados experimentais. Dessa
forma, os alunos devem ser capazes de con-
siderar que a soma das massas dos reagentes
da amostra I de carvo (150 + 320 = 470),
por exemplo, igual soma das massas de
seus respectivos produtos (442 + 31 = 473),
se considerarmos que cada uma das quatro
medidas pode ter variao de at uma unida-
de no ltimo algarismo registrado e que essas
incertezas se somam quando se comparam
valores de vrias medidas.
importante que essa discusso seja fei-
ta com eles, pois a compreenso dessas ideias
lhes possibilitar interpretar de forma mais
acertada os resultados experimentais. Isso
ser essencial na anlise e interpretao dos
dados quantitativos da atividade experimental
que ser proposta a seguir.
Para analisar os dados de massa da tabela
de combusto do carvo propem-se as se-
guintes questes:
Some as massas dos reagentes da amostra I. fSome as massas dos produtos da amostra I.
Comparando esses dois resultados, possvel
dizer que a massa do sistema permaneceu a
mesma depois da combusto do carvo? Se
no, a que pode ser atribuda essa diferena?
Compare a soma das massas dos reagen- ftes com a soma das massas dos produtos
na amostra II. Compare tambm as mas-
sas reagentes e de produtos na amostra III.
possvel dizer que a massa se conservou
aps a combusto das amostras II e III?
Justifique sua resposta.
No preciso apresentar a lei de conserva-
o de massa neste momento. Basta que os es-
tudantes compreendam que na combusto do
carvo a massa se conserva. A generalizao
para outras transformaes qumicas ser fei-
ta a seguir com a anlise de um experimento
demonstrativo em duas partes.
Antes de iniciar essa etapa, porm, sugere-se
que a tabela apresentada a seguir seja preen-
chida pelos alunos medida que se realiza a
experincia (consulte o CA, item 8 do proce-
dimento experimental, p. 17).
Sistema no estado inicial Sistema no estado final
descrio(aspecto visual)
massadescrio
(aspecto visual)massa
Fechado Aberto
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experimento 2 transformaes qumicas e conservao de massa
materiais e reagentes
garrafa plstica incolor de 600 mL com ftampa (seca);
cerca de 50 mL de soluo de cido clor- fdrico 1 mol/L (quantidade equivalente ao
volume de um copo descartvel de caf);
1 tubo de ensaio de 15 mm x 100 mm; f
2 g de hidrogenocarbonato de sdio (bicar- fbonato de sdio) ou carbonato de clcio;
estante para tubos de ensaio; f
balana; f
2 tubos de ensaio de 15 mm x 150 mm; f
esptula ou palito de sorvete; f
cerca de 5 mL de soluo de sulfato de co- fbre II 0,5mol/L;
cerca de 5 mL de soluo de hidrxido de fsdio 1mol/L.
observao 1: a garrafa plstica e o tubo de ensaio podem ser substitudos por um frasco de
maionese com tampa e um vidrinho de remdio
ou similares. Basta que o sistema no permita o
escape do gs formado na experincia. Para me-
lhorar a vedao, pode-se colocar um pedao de
filme de PVC entre o frasco e a tampa. funda-
mental que voc teste antes o experimento, inde-
pendentemente da montagem escolhida.
observao 2: pode-se preparar as solu-es durante a realizao do experimento
dissolvendo-se separadamente nos tubos de
ensaio maiores uma ponta de esptula de sul-
fato de cobre II em cerca de 5 mL de gua e
uma quantidade equivalente de hidrxido de
sdio na mesma quantidade de gua. Dois
alunos podem ser convidados a preparar essas
solues durante a realizao do experimento.
Nesse caso, deve-se chamar a ateno para os
perigos do manuseio desses reagentes, orien-
tando-os a evitar que haja contato com pele
e olhos. Oriente-os tambm sobre a forma
correta de agitar um tubo de ensaio, pois eles
tendem a tampar o tubo com o dedo polegar
para agit-lo e isso pode ser muito perigoso,
dependendo do seu contedo. As quantidades
de reagentes no precisam ser estequiomtri-
cas, pois o experimento qualitativo.
Procedimento
interao entre cido clordrico e hidrogeno-carbonato de sdio (bicarbonato de sdio)
1. Coloque com cuidado 50 mL da soluo de cido clordrico na garrafa. A garrafa
no pode estar molhada por fora para que
no haja perda de massa por evaporao.
2. Usando a esptula, adicione cerca de 2 g de bicarbonato de sdio ao tubo de ensaio
pequeno.
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Qumica - 1a srie - Volume 2
3. Transfira com cuidado o tubo de ensaio para dentro da garrafa conforme a Figura 4. No
deixe que a soluo de cido entre em contato
com o bicarbonato de sdio neste momento.
Montagem do experimento usando garrafa plstica ou frasco de boca larga.
4. Pese todo o conjunto na balana: garrafa com a soluo de cido e tubo de ensaio
contendo o bicarbonato e a tampa da gar-
rafa (no se esquea de pesar a tampa).
Anote o valor de todo o sistema.
5. Assegure-se de que a garrafa esteja bem fe-chada.
6. Vire a garrafa de modo que o cido en-tre em contato com o bicarbonato. Deixe
ocorrer a reao at cessar a efervescncia.
7. Com a garrafa ainda tampada, mea a mas-sa do conjunto novamente. Anote o valor.
8. Destampe a garrafa e mea a massa do conjunto sem se esquecer de medir tam-
bm a massa da tampa da garrafa. Anote
o valor.
interao entre o sulfato de cobre ii e o hidrxido de sdio
1. Prepare as solues de sulfato de cobre II e de hidrxido de sdio, dissolvendo sepa-
radamente, nos tubos de ensaio maiores,
uma esptula de cada um deles em 5 mL
de gua.
2. Coloque esses tubos de ensaio maiores com as solues preparadas na estante para tu-
bos de ensaio. Pese todo esse sistema (tu-
bos com as solues e estante). Anote o
valor da massa.
3. Transfira a soluo de sulfato de cobre II para o tubo de ensaio com a soluo de hi-
drxido de sdio.
Neste momento, pode-se questionar os
alunos sobre o que eles acham que aconte-
ce com a massa do sistema.
4. Pese todo o sistema novamente, incluin-do o tubo de ensaio que continha a solu-
o de sulfato de cobre II. Anote o valor
da massa.
Neste momento, pode-se perguntar a eles
se o valor de massa encontrado correspon-
de s suas previses.
Cla
udio
Rip
insk
as
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Questes para anlise do Experimento 2
1. Voc considera que os dois fenmenos ob-servados neste experimento so transfor-
maes qumicas? Por qu?
2. Em relao ao sistema cido clordrico e hidrogenocarbonato de sdio, calcule a di-
ferena de massa entre:
a) a massa inicial e a massa final com a
garrafa fechada. Houve diferena entre
as massas? Como voc explica esse re-
sultado?
b) a massa inicial e a massa final com a
garrafa aberta. Houve diferena entre
as massas? Como voc explica esse re-
sultado?
3. Caso tenha sido usado bicarbonato de s-dio nesta experincia, o fenmeno obser-
vado pode ser representado pela equao
qumica:
cido clordrico + bicarbonato de sdio gua + gs carbnico + cloreto de sdio
HCl(aq) + NaHCO3(s) H2O(l) + CO2(g) + NaCl(aq)
O termo (aq) indica que o material est dis-
solvido em gua, formando o que se chama de
uma soluo aquosa. Os termos (s), (l) e (g) repre-sentam os estados fsicos slido, lquido e gaso-
so, respectivamente. Relacione os estados fsicos
dos materiais envolvidos nesse fenmeno e as
diferenas de massa calculadas na questo 2.
4. possvel dizer que as massas inicial e fi-nal na interao entre o cido clordrico e
o bicarbonato de sdio foram iguais? Jus-
tifique sua resposta com base nos dados
experimentais.
5. Compare as massas inicial e final na inte-rao entre a soluo de sulfato de cobre II
e a soluo de hidrxido de sdio. Houve
conservao da massa nessa interao? Ex-
plique.
Aps a discusso e correo das ques-
tes, pode ser proposta a generalizao das
relaes em massa que foram estabelecidas,
ou seja, a massa no estado inicial sempre
igual massa no estado final em qualquer
transformao qumica. Se todos os reagen-
tes se transformam em produtos, as massas
de reagentes sero iguais s massas dos pro-
dutos. Esse fato pode ser observado quan-
do a transformao qumica se processa em
sistema fechado, mas pode parecer incorre-
to quando se observam as transformaes
em sistemas abertos. Isso porque em siste-
mas abertos pode ocorrer ganho ou perda
de materiais gasosos, modificando a massa
final do sistema.
Pode-se mencionar que essas observaes
sobre a conservao da massa nas transfor-
maes qumicas so conhecidas desde o scu-
lo XVIII e foram inicialmente propostas pelo
qumico francs Antoine Laurent Lavoisier
(1743-1794). Essa proposta ficou conhecida
como Lei da Conservao da Massa ou Lei
de Lavoisier.
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Qumica - 1a srie - Volume 2
Como escolher as quantidades de reagentes para que no haja desperdcio?
Evitar desperdcio de materiais uma das
preocupaes que surgem quando se quer rea-
lizar uma transformao qumica. Esse cuida-
do especialmente importante nos processos
industriais, nos quais a margem de lucro, a
qualidade do produto e os impactos ambien-
tais, por exemplo, podem estar diretamente
ligados questo do desperdcio de materiais.
Na produo do ferro-gusa usa-se minrio
de ferro, calcrio e carvo em quantidades da
ordem de toneladas. Se for usado menos minrio
de ferro, sero desperdiados carvo e calcrio,
alm de ser gerado um produto final de m qua-
lidade. Se for usado menos carvo ou calcrio,
sobrar minrio de ferro sem reagir. Os preju-
zos, em ambos os casos, sero grandes. Para que
no haja desperdcio preciso que os reagentes
sejam adicionados em uma proporo ideal.
O estudo sobre as propores entre reagentes
e produtos numa transformao qumica pode
ser iniciado com a retomada da tabela que
mostra as massas de reagentes e produtos en-
volvidos na combusto do carvo, apresentada
no incio desta atividade da Situao de Apren-
dizagem 2 (p. 26). Alm das relaes em massa,
pode-se abordar tambm as relaes entre ener-
gia e massas de reagentes e de produtos.
A primeira relao que pode ser observada
a razo entre a massa de carvo queimado e
a massa de cinzas formada. Pea que calculem
a razo entre esses valores dividindo a mas-
sa de carvo pela massa de cinzas para cada
uma das trs amostras. Esse valor representa
quantas vezes a massa de carvo maior que
a massa de cinzas em cada amostra.
Para cada cinco partes de carvo queimadas,
uma parte de cinzas se formar. Se queimarmos
10 g de carvo devem-se formar 2 g de cinzas.
Proponha outras questes, como: Se quei-
marmos 100 g de carvo, que massa de cinzas
dever se formar? E se queimarmos 27 g?
importante que na anlise desses resultados
sejam considerados os algarismos significativos
dos dados (dois para as amostras I e II e apenas
um para a amostra III). Deve-se tambm relem-
brar o fato de que esses dados so experimentais
e, portanto, esto sujeitos a incertezas.*
Dessa forma, pode-se considerar que a ra-
zo ou a proporo entre as massas de carvo
e cinzas constante:
Massa de carvo
Massa de cinzas
5
1=
Massa de carvo
Massa de cinzas
150
31
60
12
23
5= 4,8 = 5,0 = 4,6 ou 5
Amostra I Amostra II Amostra III
* No CA, pp. 19 e 20, so propostos exerccios sobre as questes tratadas nesta pgina e na prxima.
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Agora, outra relao pode ser explorada: existe uma proporo constante entre a massa de
carvo e a massa de oxignio.
A relao entre as massas de carvo e de
oxignio de 0,47.
Em outras palavras, pode-se dizer que para
cada 0,47 parte de carvo necessria uma
parte de oxignio. Questo para discusso:
Quantos gramas de gs oxignio so necess-
rios para queimar 47 g de carvo? E para quei-
mar 94 g de carvo?
Essa relao de proporcionalidade pode
ser estabelecida entre quaisquer reagentes ou
produtos. importante dizer tambm que ge-
ralmente essa relao no um nmero intei-
ro. Pode-se estabelecer, por exemplo, a relao
entre as massas de carvo e gs carbnico, en-
tre gs carbnico e gs oxignio etc.
Os alunos devem ser motivados a realizar
anlises qualitativas dos dados, ou seja, perce-
ber as propores de forma aproximada (CA,
Exerccios em sala de aula, p. 19). Mostre
que, nesse caso, a massa de carvo pratica-
mente a metade da massa de oxignio nas trs
amostras. Analisar os dados qualitativamente
importante para a compreenso das relaes de
proporcionalidade e, desta forma, no aceitar
qualquer resultado dado por uma calculadora.
Assim, os estudantes devem perceber que:
a massa de oxignio um pouco maior que fo dobro da massa de carvo;
a massa de carvo cerca de cinco vezes fmaior que a massa de cinzas;
a massa de oxignio cerca de dez vezes fmaior que a massa de cinzas etc.
O desenvolvimento dessa forma de pensar
to importante quanto a capacidade de re-
alizar clculos de razo entre as massas, pois
ambos os raciocnios, qualitativo e quantitati-
vo, se complementam.
A seguir, mostre a relao de proporciona-
lidade entre as massas de reagentes e produtos
de cada uma das trs amostras: as massas da
amostra I so cerca de 2,5 vezes maiores que
as massas da amostra II.
Massa de carvo
Massa de oxignio
150
320
60
128
23
28= 0,469 = 0,47 = 0,48
Amostra I Amostra II Amostra III
Massa de carvo
Massa de oxignio
0,47
1=
Amostra I
Amostra II
150
60
320
128
442
172
31
12= 2,5 = 2,50 = 2,57 = 2,6
carvo oxignio dixido de carbono cinzas
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Qumica - 1a srie - Volume 2
Pode-se mencionar que essas observaes
sobre a proporo entre as massas nas trans-
formaes qumicas tambm so conhecidas
desde o sculo XVIII. Elas ficaram conheci-
das como Lei das Propores Fixas ou Lei
de Proust em homenagem ao francs Joseph
Louis Proust (1754-1826), que estudou as re-
laes entre massas nas transformaes qu-
micas. Em seus estudos, ele demonstrou que a
composio do carbonato de cobre era a mes-
ma, independentemente da amostra escolhida:
5,1 partes de cobre para 3,9 partes de oxignio
para 1 parte de carbono. Assim, para formar
qualquer quantidade de carbonato de cobre
seria necessria sempre a mesma proporo
entre os reagentes. Essas mesmas observa-
es foram feitas em relao composio e
formao de outras substncias e, no incio
do sculo XIX, era praticamente consensual
a aceitao da Lei das Propores definidas
pela comunidade cientfica.
A relao entre a massa de um combustvel
queimado e a quantidade de energia liberada
nessa combusto foi abordada na Situao de
Aprendizagem 1 (consulte o CA, p. 14) e pode
ser retomada na anlise desses dados sobre a
combusto do carvo. possvel fazer uma
anlise qualitativa dos dados mostrando que,
quanto maior a massa de carvo queimado,
maior tambm ser a quantidade de energia
liberada na transformao. Essa relao de 1 g
de carvo para 6,8 kcal de energia. A relao
entre massa e energia pode tambm ser esta-
belecida em termos de quantidade de oxignio
consumido ou de um dos produtos formados
(CA, Exerccios em sala de aula, p. 19).
Neste momento, eles podem ser questiona-
dos sobre a seguinte situao: Sabemos que as
substncias interagem em propores determi-
nadas. Mas o que aconteceria se os reagentes
no estivessem na proporo correta? Todos os
reagentes seriam consumidos mesmo assim?
Pode-se dar como exemplo a amostra I da
combusto de carvo. O que aconteceria se,
em vez de 320 g de oxignio, houvesse 4 000 g
de oxignio no recipiente onde ocorreu a com-
busto do carvo?
Espera-se que deem como resposta que as
quantidades de produtos no mudariam, ape-
nas sobrariam 3 680 g de oxignio no final do
processo, pois para consumir 150 g de carvo
necessita-se de apenas 320 g de oxignio.
Outras questes mais elaboradas tambm
podem ser propostas: Que massa de oxignio
restaria se 30 g de carvo fossem queimados na
presena de 500 g de oxignio?
Nesse caso, deve-se primeiro calcular que
massa de oxignio necessria para interagir
com 30 g de carvo. Como a massa de car-
vo queimada 1/5 da massa de carvo da amostra I, espera-se que a massa de oxig-
nio consumido tambm seja 1/5, ou seja, para queimar 30 g de carvo seriam necessrios
apenas 64 g de oxignio e restariam 436 g
desse gs sem reagir.
A seguir so propostas questes e proble-
mas nos quais se pode aplicar os conceitos de
conservao e proporo em massa.
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Questes*
1. Sabendo-se que a combusto de 60 g de carvo requer 128 g de gs oxignio e pro-
duz 12 g de cinzas, que massa de cinzas
formada quando se queimam 90 g de car-
vo? Que massa de oxignio ser consumi-
da na combusto dessa massa de carvo?
2. O responsvel tcnico de um forno de calcinao de calcrio elaborou um re-
latrio sobre as trs ltimas tiragens da
produo de cal. O relatrio apresenta a
seguinte tabela:
datamassa de
calcrio (t)(caco3)
massa de cal (t)(cao)
massa de dixido de carbono (t)
(co2)
12/7 10,0 5,6 4,4
15/7 11,2
18/7 12,0 6,7
Como se pode perceber, faltaram dados de
massa de calcrio usado no dia 15/7 e massa
de dixido de carbono formado nos dias 15/7
e 18/7.
a) Identifique o que reagente e o que
produto nesse processo.
b) Sabendo que a calcinao do calcrio
envolve o consumo de energia, propo-
nha uma equao qumica que repre-
sente a calcinao do calcrio e inclua o
termo energia na equao.
c) Determine os valores que faltam na ta-
bela e complete-a. Mostre todos os cl-
culos realizados.
3. A combusto do etanol foi estudada em laboratrio e as massas de reagentes e pro-
dutos da combusto de duas amostras de
etanol foram registradas em uma tabela.
massas no estado inicial (g) massas no estado final (g)
etanol adicionado
oxignio adicionado
gs carbnico produzido
gua produzida
etanol em excesso
oxignio em excesso
50 96 88 54 4
23 50
* No CA, as questes 1 a 4 compem a Lio de Casa das pp. 21 e 22.
a) Analise a tabela e mostre que a massa
se conservou na combusto da primei-
ra amostra de etanol. Apresente os cl-
culos e as concluses.
b) H excesso de oxignio na combusto
da segunda amostra de etanol? Mostre
os clculos e as concluses.
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35
Qumica - 1a srie - Volume 2
c) Calcule a massa de gs carbnico (CO2)
e de gua formada na combusto da se-
gunda amostra de etanol.
4. Sabe-se que 0,50 g de magnsio metli-co (Mg) e 0,33 g de oxignio (O2) reagem
completamente, formando exclusivamente
xido de magnsio (MgO).
a) Que massa de MgO espera-se nesta ex-
perincia?
b) Que massa de O2 necessria para rea-
gir totalmente com 1,0 g de Mg?
c) O que se espera que acontea se 2,0 g de
Mg reagirem com 2,0 g de O2?
grade de avaliao da Atividade 2
Na questo 1, relaes de proporcionalida-
de devero ser estabelecidas entre as massas
de carvo e cinzas e entre carvo e oxignio.
Espera-se que os alunos concluam que so for-
mados 18 g de cinzas a partir da combusto de
90 g de carvo, sendo consumidos para isso
192 g de gs oxignio.
Na questo 2, os alunos devero analisar a
tabela de produo de cal e identificar o calc-
rio como o nico reagente e o dixido de car-
bono e a cal como seus produtos. A massa de
dixido de carbono formada no dia 18/7 pode
ser obtida considerando-se a conservao das
massas nessa transformao qumica e seu
valor deve ser de 5,3 t. As massas de calcrio
e dixido de carbono do dia 15/7 podem ser
obtidas considerando-se a proporo entre as
massas de calcrio e de cal e entre as massas de
cal e dixido de carbono dos dias 12/7 e 15/7.
Dessa maneira, obtm-se como resultados um
consumo de 20 t de calcrio e uma produo de
8,8 t de dixido de carbono no dia 15/7.
Na questo 3, item a, comparando-se as massas de reagentes e produtos, nota-se que
a massa se conservou nessa transformao
qumica. Isso pode ser feito considerando
a massa inicial como a soma da massa de
etanol que reage (etanol adicionado etanol
em excesso) e a massa de oxignio, e a massa
final como a soma das massas dos produ-
tos (mi = 142; mf = 142). No item b, deve-se identificar que apenas 46 g de etanol reagem
na primeira amostra (excesso de 4 g) e que
essa massa est relacionada a um consumo
de 96 g de oxignio. Assim, a combusto de 23 g
de etanol (metade de 46 g) consome apenas 48 g
de oxignio (metade de 96 g), sobrando 2 g de
oxignio. No item c, os alunos devem, ainda, calcular as massas de gua e dixido de car-
bono na combusto da segunda amostra de
etanol. Espera-se que cheguem aos valores de
44 g de dixido de carbono e 27 g de gua.
Na questo 4, obtm-se um valor de 0,83 g
de MgO no item a; 0,66 g de O2 no item b; e se espera que 2,0 g de Mg consumam apenas
1,32 g de oxignio, restando um excesso de
0,68 g desse gs no item c.
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Atividade 3 Releitura do problema inicial
Neste momento, pode-se retomar o pro-
blema inicialmente levantado na experincia
da queima da palha de ao. A questo que os
alunos devem ser capazes de responder agora
: Como explicar que em algumas combustes
observamos que a massa aumenta enquanto em
outras a massa diminui?
Espera-se que, neste momento, os alunos
possam:
considerar a importncia da participao fdos gases nas reaes qumicas, inclusive
em combustes;
compreender que gases possuem massa; f
saber que em todas as transformaes qu- fmicas, incluindo as combustes, as massas
no estado inicial e final so iguais.
O experimento da queima da palha de ao
pode ser retomado fazendo um desenho es-
quemtico na lousa ou mostrando a balana
de pratos usada em sua execuo.
Recorde o fato da