Química – Ciscato, Pereira, Chemello e Proti
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Química – Ciscato, Pereira, Chemello e Proti Carlos Alberto Mattoso Ciscato, Luis Fernando Pereira, Emiliano Chemello, Patrícia Barrientos Proti Moderna Página 1 Carlos Alberto Mattoso Ciscato Bacharel em Filosofia pela Universidade de São Paulo (USP). Professor em escolas particulares e cursos pré-vestibulares em São Paulo. Luis Fernando Pereira Bacharel e licenciado em Química pela Universidade de São Paulo (USP). Professor em escolas particulares e cursos pré-vestibulares. Emiliano Chemello Licenciado em Química e Mestre em Engenharia e Ciência dos Materiais pela Universidade de Caxias do Sul (UCS), RS. Professor em escolas particulares e cursos pré-vestibulares. Patrícia Barrientos Proti Bacharel e licenciada em Química pela Universidade de São Paulo (USP). Doutora em Ciências (área de concentração: Bioquímica) pela Universidade de São Paulo (USP). Professora universitária e do Ensino Médio em escolas particulares e cursos pré-vestibulares. QUÍMICA Ciscato, Pereira, Chemello e Proti 2 Ensino Médio Componente curricular: QUÍMICA 1ª edição São Paulo, 2016 MODERNA Página 2 Coordenação editorial: Rita Helena Bröckelmann Edição de texto: Patrícia Araújo dos Santos (coord.), Tathyana Cristina Tumolo Ribeiro (coord.), Flávia Esteves dos Reis, Luciana Keler Machado Corrêa, Edna Emiko Nomura Assessoria didático-pedagógica: Maria Fernanda Penteado Lamas Assistência editorial: Josilãna Alves Nogueira Leitor técnico: Déborah de Alencar Simoni, Flavio Antonio Maximiano, Simone Martorano, Tonimar Domiciano Arrighi Senra, Luciane Hiromi Akahoshi Preparação de texto: Márcia Leme, Lídia Toshie Tamazato Gerência de design e produção gráfica: Sandra Botelho de Carvalho Homma Coordenação de produção: Everson de Paula Suporte administrativo editorial: Maria de Lourdes Rodrigues (coord.) Coordenação de design e projetos visuais: Marta Cerqueira Leite Projeto gráfico: Mariza de Souza Porto, Otávio dos Santos Capa: Douglas Rodrigues José Foto: Gruta submarina (Saint John) no Mar Vermelho, Egito. Na foto podemos observar o efeito Tyndall. © Dray van Beeck/Minden Pictures/Latinstock Coordenação de arte: Wilson Gazzoni Agostinho Edição de arte: Jordana de Lima Chaves, Cristiane Cabral Editoração eletrônica: Grapho Editoração Edição de infografia: Luiz Iria, Priscilla Boffo, Otávio Cohen Ilustrações de vinhetas: Otávio dos Santos Coordenação de revisão: Adriana Bairrada Revisão: Afonso N. Lopes, Alessandra Abramo Felix, Denise Ceron, Thiago Dias Coordenação de pesquisa iconográfica: Luciano Baneza Gabarron Pesquisa iconográfica: Fernanda Siwiec, Flávia Aline de Morais Coordenação de bureau: Américo Jesus Tratamento de imagens: Denise Feitoza Maciel, Marina M. Buzzinaro, Rubens M. Rodrigues Pré-impressão: Alexandre Petreca, Everton L. de Oliveira, Fabio N. Precendo, Hélio P. de Souza Filho, Marcio H. Kamoto, Vitória Sousa Coordenação de produção industrial: Viviane Pavani Impressão e acabamento: Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil) Química – Ciscato, Pereira, Chemello e Proti — 1. ed. — São Paulo : Moderna, 2016. Autores: Carlos Alberto Mattoso Ciscato, Luis Fernando Pereira, Emiliano Chemello, Patrícia Barrientos Proti Obra em 3 v. “Componente curricular: Química” Bibliografia. 1. Química (Ensino médio) I. Ciscato, Carlos Alberto Mattoso. II. Pereira, Luis Fernando. III. Chemello, Emiliano. IV. Proti, Patrícia Barrientos. 16-01674 CDD-540.7 Índice para catálogo sistemático: 1. Química : Ensino médio 540.7 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Todos os direitos reservados
1 3 5 7 9 10 8 6 4 2 Página 3 Apresentação Rolando uma química... Quando duas pessoas se gostam, costumamos dizer que está “rolando uma química” entre elas, não é? Saiba que, para essa expressão, existem explicações científicas. Pesquisas comprovam que certas substâncias químicas, presentes em nosso organismo, variam à medida que sentimos amor, ódio, alegria, tristeza, agressividade, tranquilidade, tolerância, intolerância, entre outros sentimentos. Quando dizemos que “rola uma química” entre duas pessoas, significa que a relação entre elas envolve os melhores sentimentos. Esta coleção pretende fazer “rolar uma química” entre você e essa ciência, despertando seu interesse, sua curiosidade e outros sentimentos positivos em relação ao estudo da Química. Nossa intenção foi produzir uma obra que servisse de guia para conduzi-lo, com segurança e motivação, no universo da constituição da matéria e suas transformações. Para facilitar a compreensão, os conteúdos são abordados, sempre que possível, em situações reais e atuais, destacando a aplicação desses conceitos no dia a dia. Você deve estar ansioso e, talvez, até um pouco preocupado com as novidades e os desafios que estão por vir. Fique tranquilo: com o apoio do professor e desta coleção, que foi desenvolvida pensando em você, sua jornada será, sem dúvida, bem-sucedida. Desejamos a você uma ótima experiência com o estudo da Química! Os autores Página 4 Conheça o seu livro Texto de apresentação do capítulo Apresenta o que será discutido ao longo dos temas do capítulo. Texto de abertura do capítulo Traz um contexto transdisciplinar que servirá de desencadeador de ideias a serem trabalhadas ao longo do capítulo. 
Questões relativas ao texto de abertura Atividades de interpretação de texto que exploram também a leitura e a compreensão de outras linguagens apresentadas no texto de abertura. Reflita sobre os tópicos abordados neste capítulo Questões para desencadear discussões e que procuram levar o aluno a estabelecer relações entre o que ele sabe e o que será estudado. Tem a função de levantamento de conhecimentos prévios. 
Texto de apresentação do tema Apresenta o que será discutido ao longo do tema. 
Textos de fontes variadas com enfoque multidisciplinar e que auxiliam o aluno a retomar os conceitos químicos estudados no tema, por meio das atividades. 
Página 5 Glossário Termos da língua portuguesa e/ou termos químicos que precisam ser esclarecidos. Encontram-se destacados no texto. 
Atividade prática Propostas de atividades simples e investigativas que podem ser trabalhadas em sala de aula ou em casa. Apresentam normas de segurança e orientações específicas sobre descarte. Possuem dois tipos de questionamento: os que encaminham a interpretação dos resultados e os que auxiliam na conclusão da atividade. 
Questões para fechamento do tema Atividades de fixação e compreensão dos conceitos para que seja possível a avaliação do conhecimento adquirido ao longo do estudo do tema. 
Exercícios finais Seleção de atividades para ampliar a compreensão dos conteúdos desenvolvidos no capítulo, incluindo as provenientes dos principais vestibulares do país e do Enem, a fim de que o aluno adquira familiaridade com esses processos de seleção. 
Atividade em grupo Envolve diferentes áreas do conhecimento, a realização de pesquisas e a organização e análise de informações. Incentiva o trabalho colaborativo e a apresentação dos resultados por meio da elaboração de gráficos, tabelas, diagramas e textos jornalísticos, visando o envolvimento da comunidade escolar. 
Página 6 Sumário Capítulo 1 Água potável: propriedades físicas e químicas e processos de obtenção, 12 A água no planeta Terra 12 Disponibilidade de água doce e potável 13 Poluição da água e as doenças que podem ser causadas por ela 14 O uso da água no Brasil 15 Questões relativas ao texto de abertura 15 Reflita sobre os tópicos abordados neste capítulo 15 Tema 1 Como obter água potável a partir de água doce, 16 Potabilidade da água 16 Com alta concentração de flúor, fontes são lacradas em Águas da Prata, SP 18 Alguns contaminantes das águas 18 Origem dos contaminantes 20 O tratamento da água 22 Questões para fechamento do tema 24 Tema 2 As principais formas de expressar as concentrações dos solutos nas soluções, 25 A concentração de gás oxigênio na água 25 Atividade prática: Avaliando o teor de gás oxigênio dissolvido em amostras de água 25 Expressando concentrações em ppm, ppb, porcentagem e título 28 Expressando concentrações em gramas por litro e em quantidade de matéria 29 Preparando uma solução a partir de solutos sólidos 30 Fluoretação da água de abastecimento e a concentração de íons 31 Soluções concentradas e soluções diluídas 32 Como calcular a concentração após a diluição 34 Preparando uma solução diluída a partir de uma solução concentrada 34 Questões para fechamento do tema 35 Tema 3 Controle de acidez das águas, 37 A importância do parâmetro pH no contexto ambiental 37 Determinando a concentração de ácido ou de base em uma amostra por meio da titulação 38 Titulação envolvendo outros tipos de reação 40 Questões para fechamento do tema 42 Tema 4 Obtendo água doce a partir de outras fontes, 44 A dessalinização da água: um método caseiro que se baseia nos fenômenos de evaporação e condensação 44 Propriedades físicas das soluções 45 A volatilidade e a pressão de vapor de uma substância 45 A influência da altitude na temperatura de ebulição 48 A influência do soluto nas propriedades físicas das soluçõe 49 Obtendo água doce a partir da água do mar 50 A osmose 51 A osmose reversa e a água potável 53 Nasa detecta correntes de água salgada nas encostas de Marte/Sais hidratados 54 Questões para fechamento do tema 56 Exercícios finais 58 Atividade em grupo: Água potável: uso consciente 63 Capítulo 2 Aspectos qualitativos e quantitativos dos combustíveis, 64 Gases combustíveis: gás natural, gás liquefeito de petróleo e biogás 64 Matriz energética brasileira e as energias renováveis e não renováveis 65 Origens, composição e aspectos ambientais do GN, do GLP e do biogás 65 Questões relativas ao texto de abertura 67 Reflita sobre os tópicos abordados neste capítulo 67 Tema 1 Avaliando o poder calorífico de diferentes combustíveis, 68 Calor e temperatura 68 Calorimetria 70 Página 7 Proporção entre a energia liberada e a massa de combustível queimada 71 Comparando poderes caloríficos de combustíveis 72 Aspectos energéticos dos alimentos e das atividades físicas 74 Atividade prática: A energia liberada pelos alimentos 74 Valor energético de algumas atividades físicas 76 Questões para fechamento do tema 77 Tema 2 Variação de entalpia (ΔH) de uma transformação, 78 As origens dos combustíveis etanol, gasolina e gás natural veicular e o conceito de entalpia 78 A variação de entalpia e suas representações 80 Variação de entalpia envolvendo mudanças de estados de agregação 81 Fatores que alteram a variação de entalpia 82 Estado de agregação 82 Forma alotrópica 83 Estrutura e aplicações do grafeno 85 Quantidade de matéria 87 O estado padrão 88 Entalpia padrão de dissolução (ΔH°diss.) 88 Entalpia padrão de formação (ΔH°F) 89 Entalpia padrão de combustão (ΔH°C) 90 Questões para fechamento do tema 95 Tema 3 Calculando a variação de entalpia (ΔH) de uma reação a partir das entalpias de formação e pela lei de Hess, 97 Cálculo da variação de entalpia a partir das entalpias de formação 97 Cálculo da variação de entalpia de uma reação pela lei de Hess 100 Questões para fechamento do tema 102 Tema 4 Cálculo da variação de entalpia (ΔH) a partir das energias de ligação, 104 Questões para fechamento do tema 106 Exercícios finais 108 Atividade em grupo: Construindo um biodigestor 113 Capítulo 3 As transformações químicas e a energia elétrica, 114 A invenção da pilha e a produção de alumínio por eletrólise 114 Luigi Galvani, Alessandro Volta e a primeira pilha 114 As pilhas e baterias atuais: usos, descartes e problemas associados 115 Produção de alumínio por eletrólise: consumo de energia elétrica e impacto ambiental 116 Questões relativas ao texto de abertura 117 Reflita sobre os tópicos abordados neste capítulo 117 Tema 1 Ocorrência de fenômenos espontâneos de oxidação e redução, 118 Investigando reações de oxirredução: cobre metálico em uma solução de nitrato de prata 118 Investigando a reação de formação da ferrugem e o conceito de número de oxidação (nox) 120 Determinando o nox em diferentes tipos de espécies químicas 124 Autopreservação química 125 Questões para fechamento do tema 126 Tema 2 Potenciais padrão de redução, 128 Investigando o potencial de redução de espécies químicas 128 Prevendo a ocorrência ou não de uma reação de oxirredução 132 Reações de oxirredução e a maresia 133 Questões para fechamento do tema 134 Tema 3 Funcionamento das pilhas e baterias e maneiras de evitar ou retardar a corrosão, 136 Entendendo o funcionamento das pilhas 136 Atividade prática: Construção e associação de pilhas em série e em paralelo 139 Pilhas e baterias atuais 141 Como retardar ou evitar a corrosão 144 Projeto da Engenharia Ambiental recolhe pilhas e baterias para reciclagem 146 Questões para fechamento do tema 148 Página 8 Tema 4 Eletrólise, 150 Conceito de eletrólise 150 Eletrólise ígnea e a obtenção do alumínio 150 Eletrólise aquosa e a produção de hipoclorito de sódio 154 Aplicações da eletrólise: galvanoplastia e eletrorrefinação 157 Lei de Faraday e a quantificação da eletrólise 159 Questões para fechamento do tema 161 Exercícios finais 162 Atividade em grupo: Conscientizando a comunidade escolar sobre o correto descarte de pilhas e baterias 169 Capítulo 4 Estudo cinético da formação e depleção do ozônio, 170 Ozônio 170 Camada de ozônio 170 Depleção da camada de ozônio 171 Questões relativas ao texto de abertura 172 Reflita sobre os tópicos abordados neste capítulo 173 Tema 1 Quantificando a rapidez de uma reação química, 174 Formação do ozônio troposférico e o conceito de taxa média 174 A rapidez instantânea 177 Taxa média de uma reação 178 Rapidez das reações e o cálculo estequiométrico 179 Questões para fechamento do tema 180 Tema 2 Modelos explicativos e os fatores que alteram a rapidez de uma reação, 182 A teoria das colisões e do complexo ativado 182 Representação gráfica das transformações químicas 185 Atividade prática: Outros fatores que influenciam a rapidez de uma reação química 186 Questões para fechamento do tema 188 Tema 3 Catalisadores, 190 Catalisadores e a rapidez de uma reação 190 Catálise homogênea: a depleção da camada de ozônio 191 Catálise heterogênea: os catalisadores automotivos 194 Enzimas: catalisadores biológicos 196 A fixação do nitrogênio e a nitrogenase 197 Questões para fechamento do tema 199 Tema 4 Lei cinética de reação, 200 Breve histórico e a expressão matemática da lei cinética de reação 200 Aplicação da constante de rapidez de uma reação 202 Reações elementares e não elementares 202 Resolvido um mistério de 70 anos 204 Questões para fechamento do tema 205 Exercícios finais 207 Atividade em grupo: Protetores solares 213 Capítulo 5 Equilíbrio químico e sua importância para a saúde, 214 A formação da cárie 214 A constituição química dos dentes e o pH bucal 214 Os dentifrícios e a fluoretação da água 216 Questões relativas ao texto de abertura 217 Reflita sobre os tópicos abordados neste capítulo 217 Tema 1 Reações reversíveis e o equilíbrio químico, 218 Conceito de reações reversíveis e equilíbrio químico 218 Desmineralização e remineralização do esmalte dos dentes: um equilíbrio heterogêneo 220 Dor de dente na aldeia? 222 Questões para fechamento do tema 223 Página 9 Tema 2 Reações reversíveis e seus aspectos quantitativos, 224 A constante de equilíbrio 224 Atividade prática: Alterando as condições de equilíbrio químico 227 O deslocamento de equilíbrio e a degradação do esmalte dentário 229 O princípio de Le Chatelier 230 O processo de Haber 232 Questões para fechamento do tema 233 Tema 3 O pH de uma solução e a hidrólise salina, 236 A constante de ionização da água: pH e pOH 236 A constante de ionização e a erosão dos dentes 239 Teorias ácido-base e o sistema-tampão 241 Um sistema-tampão no ambiente bucal 243 Caráter ácido ou básico de soluções de sais 243 A hidrólise salina 244 Questões para fechamento do tema 245 Tema 4 O produto de solubilidade, 246 Equilíbrios heterogêneos e o produto de solubilidade 246 A hidroxiapatita e o flúor na saúde bucal 248 A ação do flúor 248 O fluoreto no ambiente bucal 250 O produto de solubilidade pode ajudar a prever uma precipitação 251 Questões para fechamento do tema 252 Exercícios finais 253 Atividade em grupo: De olho na saúde bucal 259 Tabela periódica 260 Fique por dentro 261 Siglas de vestibular 263 Referências bibliográficas 263 Respostas das atividades 264 Página 10 Segurança no laboratório Você só deve realizar as atividades práticas autorizadas pelo professor após ler atentamente o procedimento da atividade e ter solucionado todas as eventuais dúvidas. 
ILUSTRAÇÃO: TOMA Página 11 Página 12 Capítulo 1 Água potável: propriedades físicas e químicas e processos de obtenção 
Delfim Martins/Pulsar imagens Em 2015, um dos principais afluentes do rio São Francisco, o rio das Velhas (Sabará, MG, 2015), entrou em Estado de Restrição de Uso, alerta máximo dado pelo Instituto Mineiro de Gestão das Águas (Igam), devido à baixa vazão e ao aumento da proliferação de cianobactérias tóxicas. De acordo com o Fundo das Nações Unidas para a Infância (Unicef), quase 750 milhões de pessoas no mundo não conseguem obter água apropriada para o consumo e cerca de mil crianças morrem diariamente em decorrência desse fato e da carência de saneamento básico. Neste capítulo serão estudados a importância da preservação das águas naturais para a manutenção da vida na Terra e alguns critérios utilizados para classificá-las como próprias para o consumo humano. Assim, será abordado o conceito de concentração de uma solução e como expressá-la em função dos componentes nela presentes. Serão estudadas ainda algumas propriedades das soluções que podem ser consideradas, por exemplo, em processos alternativos de obtenção de água potável, principalmente para países que apresentam pouca oferta desse recurso.
A água que forma oceanos, rios, lagos e calotas polares compõe um conjunto chamado hidrosfera, de volume estimado em 1,5 ⋅ 1021 litros e que cobre cerca de três quartos da superfície terrestre. Como essa quantidade de água está distribuída? Observe o gráfico a seguir. 
ADILSON SECCO Fonte: BRASIL. Agência Nacional de Águas (ANA). A água no Brasil e no mundo. Disponível em: Yüklə 3,69 Mb. Dostları ilə paylaş:
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