Fascículos ENEM 2013 - fascículo 10.pdf

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Ciências da Naturezae suas TecnologiasFísica, Química e BiologiaAntonino Fontenelle, Beto Aquino, Douglas Gomes,João Karllos, Paulo Lemos e Ronaldo Paiva

10

146

Caro Estudante,

Neste penúltimo fascículo de Ciências da Natureza e suas Tecnologias, trataremos de três objetos do conhecimento

abordados significativamente no Exame Nacional do Ensino Médio – Enem. Vamos estudar a Mecânica e o Movimento

dos Corpos Celestes, sob a perspectiva de grandes cientistas da humanidade, como Aristóteles, Ptolomeu, Copérnico,

Galileu e Newton, e compreender, de forma objetiva, como a Cinética das Transformações está presente em nosso

cotidiano. Finalmente, abordaremos a Biotecnologia, explorando temas como a utilização de células-tronco embrionárias,

os organismos transgênicos e o Projeto Genoma Humano.

Bom estudo para você!

Objeto do Conhecimento

A Mecânica e o Funcionamento do Universo

Neste fascículo, vamos dar ênfase ao estudo da mecâni-ca e suas relações com o funcionamento do universo. Em um primeiro momento, observando a lista de conteúdos propostos pelo Exame Nacional do Ensino Médio (Enem), pode-se pensar que abordaremos apenas o tocante à gra-vitação; contudo, Isaac Newton propôs que as leis da mecâ-nica que regem todo o universo são as mesmas observadas aqui na superfície da Terra. Esperamos que, durante nosso “passeio” por esse mundo do conhecimento, você seja capaz de compreender o significado das leis de Newton e suas rela-ções com o funcionamento do universo.

A Matriz do Enem sugere que é preciso “compreen-der as ciências naturais e as tecnologias a elas associadas como construções humanas, percebendo seus papéis nos processos de produção e no desenvolvimento econômi-co e social da humanidade”. Nesse sentido, vamos refletir acerca de como o conhecimento científico foi construído no contexto da mecânica e do funcionamento do universo.

Aristóteles e a Mecânica

O auge da filosofia grega ocorreu com Aristóteles, nascido em 384 a.C. Estudou durante 20 anos com Platão, sendo o primeiro filósofo a apresentar um sistema compreensível do mundo. Aristóteles buscou, a partir de poucas suposi-ções, explicar racionalmente todos os fenômenos físicos conhecidos até então. Para ele, toda a matéria era cons-tituída de combinações dos quatro elementos propostos por Empédocles: terra, água, ar e fogo.

“Para ele cada um dos elementos era, por sua vez, consti-tuído de forma e matéria. Como a matéria é capaz de assumir várias formas, os elementos podem se transformar uns nos outros. As formas instrumentais para produzir os elementos eram aquelas associadas com as quatro quantidades primá-rias: quente, frio, úmido e seco. Temos as combinações: frio e seco = terra, frio e úmido = água, quente e úmido = ar, quen-te e seco = fogo. O céu, por sua vez, era composto de um único elemento: o éter, um elemento imutável [...].”

PIRES, Antonio S. T. Evolução das ideias da física. São Paulo: Livraria da Física, 2008.

Para nós, o mais importante é notar como Aristóteles explicava o movimento. Por outro lado, esse filósofo con-cebia dois “mundos” separados, regidos por diferentes leis:

“Ele considerava o cosmos dividido em duas regiões qualitativamente diferentes, governadas por leis diferen-tes. Para ele o Universo era uma grande esfera, dividida em uma região superior e uma região inferior. A região inferior, chamada de terrestre, ou sublunar, ia até a Lua. Essa região era caracterizada por nascimento, morte e mudanças de todos os tipos. Além da Lua estava a região celeste. A físi-ca celeste e a física terrestre eram ambas parte da filosofia natural, mas eram regidas por leis diferentes. A região ter-restre, por sua vez, era constituída de quatro esferas con-cêntricas, cada uma associada a um dos elementos (terra, água, ar e fogo). A terra, o mais pesado dos elementos, es-tava no centro, a água sobre a terra, o ar em volta da água e finalmente o fogo. O equilíbrio final no universo aristoté-lico, caso os elementos não se misturassem, seria uma Ter-ra esférica circundada por camadas esféricas concêntricas de água, ar e fogo. Este seria, no entanto, um universo está-tico, onde não haveria movimento. As locomoções típicas dos elementos (por exemplo, o fogo ou a terra) mostram não somente que lugar é algo, mas que exerce também uma influência. Cada objeto se move para seu próprio lu-gar, se não é impedido de assim o fazer.

Como cada elemento tinha um lugar natural, Aristóte-les associou a cada um deles as noções de pesado e leve, relacionadas, por sua vez, com as direções de ‘para cima’ e ‘para baixo’. A natureza de tais elementos exigia, assim, que eles se movessem em linhas retas: a terra para baixo, o fogo para cima. A terra é pesada, o fogo, leve, os outros elementos são intermediários. Um objeto composto é pe-sado ou leve dependendo da proporção dos diferentes elementos que o constituem. O movimento natural desse corpo será o movimento natural do elemento dominante.”

PIRES, Antonio S. T. Evolução das ideias da física. São Paulo: Livraria da Física, 2008.

147Universidade Aberta do Nordeste

Para Aristóteles, todo elemento tinha um lugar natural, de forma que a terra deve ficar naturalmente abaixo da água, que deve ficar abaixo do ar, que deve ficar abaixo do fogo. Assim, os objetos se movimentam naturalmente, buscando o seu devido lugar. Por exemplo, se tentar po-sicionar um objeto do elemento terra, uma pedra, sobre o elemento ar, ele tenderá a cair, buscando seu lugar natural. Já a presença de uma bolha de ar no interior de um líqui-do, segundo Aristóteles, teria sua ascensão explicada pelo fato de o ar buscar seu lugar natural acima do elemento água.

Assim, a gravidade de Aristóteles era descrita a partir da “busca” pelo lugar natural dos elementos.

Por outro lado, o movimento era chamado “violento” quando ocorria no sentido contrário ao natural. Por exemplo, quando arremessamos uma pedra para cima. Em relação ao “movimento violento”, para Aristóteles, tudo que está em mo-vimento deve ser movido por alguma outra coisa, porque, caso o próprio objeto não tenha em si a causa do movimen-to, deve ser movido por algo que não ele mesmo.

Fazendo uma analogia com o que conhecemos hoje, um corpo só se moveria se sobre ele atuasse uma força que superasse a resistência do meio ao movimento. Sem a existência de uma força, para Aristóteles, não ha-veria movimento, ou ele cessaria devido à resistência (que não era entendida como força).

Note-se, finalmente, que esse filósofo se preocupou mais com uma descrição qualitativa dos movimentos do que com relações matemáticas os envolvendo. Tal preo-cupação foi mostrada com maior ênfase nos estudos de Galileu Galilei.

É importante deixar claro que o modelo aristotélico de explicação dos fenômenos naturais é um modelo supe-rado, uma vez que não explica corretamente tudo o que podemos observar hoje.

Ptolomeu e o Movimento dos Corpos Celestes

Ptolomeu, em sua obra Almagesto (O Grande) foi reintro-duzida na Europa no século XII. O objetivo principal nessa obra foi a descrição dos movimentos planetários, tendo como referência um observador na superfície terrestre. Uma vez que a Terra foi utilizada como referencial, nosso planeta estaria em repouso nessas observações. Por outro lado, afirmou que a Astronomia deveria renunciar todas as tentativas de explicar a realidade física, devido ao fato de os corpos celestes terem natureza divina, obedecendo a leis diferentes das encontradas na Terra.

Por motivo de a Terra não estar em repouso e de pos-suir aceleração, as observações de Ptolomeu traziam fatos curiosos, como um planeta executar um movimento em torno de um ponto imaginário e este ponto executar um movimento em torno da Terra.

Disponível em: <http://www.oba.org.br/cursos/astronomia/fundamentoshistastro_arquivos/image006.jpg>.

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Copérnico e o Movimento dos Corpos Celestes

Nicolau Copérnico nasceu em 1473, em Torum, na Prússia Oriental (Polônia). Segundo alguns historiadores da ciên-cia, Copérnico apenas encontrou uma maneira superior de explicar os fenômenos já conhecidos, indicando que o sistema ficaria mais simples se o Sol estivesse no centro.

Disponível em: <http://1.bp.blogspot.com/_7kyrh4QoRNk/TK9KUA8WfTI/AAAAAAAAAA4/9Ybyk6p5UIY/s1600/H.jpg>.

Tycho Brahe, Kepler e o Movimento dos Corpos Celestes

Tycho Brahe nasceu em 1546. Aos 13 anos, foi enviado à Universidade de Copenhagen a fim de se preparar para a carreira de estadista. Em 1563, decidiu devotar sua vida à observação dos astros e à correção das tabelas de Copérnico e de Ptolomeu. O rei Frederico II, da Dinamarca, ofereceu a Tycho a ilha de Huen e todo o suporte financeiro que pro-porcionou a construção de um grande observatório, com equipamentos suficientes, para que fossem feitas observa-ções astronômicas. Para Brahe, o universo era geocêntrico:

Disponível em: <http://www.oba.org.br/cursos/astronomia/fundamentoshistastro_arquivos/image026.jpg>.

Contudo, foi a partir das observações de Tycho que Kepler pôde elaborar suas leis, que levaram Newton à Lei da Gravitação Universal. Houve, para isso, uma mudança de referencial, colocando o Sol no centro do sistema, em conformidade com o modelo de Copérnico.

Kepler nasceu em 1571. Filho de pai mercenário e de mãe acusada de bruxaria, foi bebê prematuro e criança doente, com miopia, visão múltipla, problemas estomacais e furúnculos. Porém, sua inteligência superior foi reconhe-cida desde a infância.

A partir das observações de Tycho, Kepler chegou a três conclusões:

1ª Os planetas descrevem órbitas elípticas em torno do Sol, que ocupa um dos focos dessa elipse.

PLANETA

SOL

2ª O raio vetor que liga o Sol ao planeta varre áreas iguais para intervalos de tempos iguais.

JAN 31

JAN 1

SOL

RAIOVETOR

MAIO 1

MAIO 31

3ª O quadrado do período de translação de cada planeta é proporcional ao cubo do raio médio da órbita descrita em torno do Sol.


Galileu e a Mecânica

Galileu Galilei nasceu em 1564, foi para o mosteiro aos 12 anos e, aos 17, foi à universidade estudar Medicina, tendo abandonado o curso antes de obter o grau de doutor, por falta de dinheiro. Contudo, ao contrário do que esperava seu pai, Galileu dedicou-se aos estudos matemáticos das observações dos fenômenos físicos.

A busca fundamental de Galileu, em seus estudos, foi explicar como os fenômenos ocorrem, descrevendo-os quantitativamente, investigando relações matemáticas entre as medidas observadas.

Um dos primeiros passos dados por ele foi afastar-se da ideia do lugar natural de Aristóteles, uma vez que obser-vou um barco, de elementos pesados, cujo lugar natural seria o centro da Terra, flutuando sobre a água, que é um elemento mais leve.

Galileu foi o responsável pelo estudo matemático das quedas dos corpos com aceleração constante, nas pro-ximidades da superfície terrestre, independentemente do peso deles. Além disso, indicou que a constituição do mundo celeste não é diferente do mundo terrestre, após suas observações através do telescópio.

Por defender o sistema heliocêntrico de Copérnico, foi condenado pela Inquisição, sendo obrigado a abjurar pu-blicamente suas teorias, inclusive a de que a Terra se move.

Portanto, hoje se sabe que todos os corpos caem com a mesma aceleração, independentemente do peso, em um determinado lugar da superfície terrestre, graças a Galileu.

Newton e a Mecânica

Isaac Newton nasceu em 1643, filho de fazendeiro, faleci-do antes do seu nascimento. Foi criado pela avó, devido ao segundo casamento de sua mãe, cujo novo marido se recusou a criá-lo.

Newton acreditava que o objetivo da ciência era enten-der como a Natureza funciona e não como ela é. Segundo Alexandre Koyré, a grandeza singular da mente e do trabalho newtoniano consistiu na combinação de um supremo talen-to experimental com um supremo talento matemático.

Através dos estudos de Newton, embasados nas ob-servações de Galileu Galilei, foi possível definir o que ainda hoje é um modelo eficaz de ciência física: a Mecânica Clás-sica. Os princípios fundamentais da dinâmica, ou as “leis de Newton”, ainda são o modelo básico utilizado quando as velocidades envolvidas são bem inferiores à da luz (300 000 km/s).

Os conceitos básicos para compreender esses princí-pios são: força, massa e aceleração.

A mecânica de Newton define força como sendo o agente físico capaz de produzir aceleração em um sistema. Ela representa a rapidez com que o corpo modifica sua ve-locidade (em módulo, em direção e em sentido). Portanto, para acelerar um corpo, é necessário que sobre ele atue uma força.

O Princípio da Inércia, ou a Primeira Lei de Newton, in-fere que “todo corpo continua em seu estado de repouso, ou de movimento uniforme em linha reta, a menos que seja compelido a mudar esse estado por forças aplicadas sobre ele”.

Sendo assim, um corpo livre da ação de forças não apresentaria aceleração (mudança de velocidade): se es-tiver com velocidade nula (em repouso), permanecerá as-sim; se estiver com velocidade não nula (em movimento), permanecerá com a mesma velocidade em módulo, dire-ção e sentido.

Note-se aqui a principal diferença entre a teoria de Aris-tóteles e a teoria de Newton. Para Aristóteles, o movi-mento existe devido à aplicação de uma força; para Newton, a alteração no movimento (aceleração) é a consequência da aplicação da força: ausência de força não significa ausência de movimento.

O Princípio Fundamental da Dinâmica, ou a Segunda Lei de Newton, infere que “a mudança do movimento é proporcional à força motriz impressa e ocorre na direção da linha reta em que essa força é impressa”. Matematica-mente, escrevemos:

onde representa a resultante das forças que atuam no corpo em estudo, m representa a massa desse corpo, e , a aceleração adquirida por ele.

Dessa forma, o valor da aceleração adquirida pelo cor-po será tão maior quanto mais intensa a resultante das forças atuantes sobre ele e tão menor quanto maior o va-lor da massa desse corpo. Por isso, é difícil acelerar corpos com muita massa. Por exemplo, quanto maior a massa de um carro, mais difícil será para o motor acelerá-lo e para os freios pará-lo. Então, é bom ser mais cauteloso ao dirigir o veículo muito carregado (de pessoas e de bagagem).

O Princípio da Ação-Reação, ou a Terceira Lei de Newton, infere que “para cada ação, existe sempre uma re-ação igual e contrária, ou seja, as ações recíprocas de dois corpos, um sobre o outro, são sempre iguais e dirigidas para partes contrárias”. Por conta dessa constatação, hoje, é comum utilizar o termo interação para se referir à for-ça, porque essa palavra traz o significado “ação entre” dois corpos. Nesse sentido, é importante recordar que ação e reação sempre atuam em corpos diferentes.

Newton e o Movimento dos Corpos Celestes

Ao observar os movimentos curvilíneos dos planetas em torno do Sol, Newton concluiu que isso ocorria devido à ação de alguma força, uma vez que, livre da ação de forças, os corpos ou permanecem em repouso ou em movimen-to retilíneo e uniforme.

150

Com essa observação e os resultados matemáticos das leis de Kepler, Newton pôde encontrar uma explicação para a causa dessa curvatura dos movimentos:

Massa atrai massa com uma força de intensidade pro-porcional ao produto dessas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas.

No século XVIII, Laplace escreveu a equação da forma como a conhecemos:

onde F representa o valor da intensidade da força gravita-cional, M e m representam as massas que se atraem, e d, a distância entre os centros dessas massas. G representa a cons-tante de proporcionalidade, cujo valor foi calculado em 1798 por Henry Cavendish, usando uma balança de torção.

Portanto, hoje, graças aos estudos de Newton, dizemos que os corpos caem com movimento acelerado, porque há uma força que os atrai: a força gravitacional. Despre-zando os efeitos dos referenciais não inerciais, podemos chamar essa força de “força-peso”.

Então, quando se faz referência à palavra peso em físi-ca, trata-se de uma força, tendo módulo, direção e sentido, sendo medida, no sistema internacional, em “newtons”.

Questão Comentada

|C1-H3|

Galileu Galilei teve, como preocupação fundamental, estudar como o movimento dos corpos acontece. Ao final de seu livro Discursos e demonstrações concernentes a duas novas ciências, que fora publicado em 1638, trata do movimento de um projétil, con-forme o texto a seguir:“Suponhamos um corpo qualquer, lançado ao longo de um pla-no horizontal, sem atrito; sabemos que esse corpo se moverá indefinidamente ao longo desse mesmo plano, com um movi-mento uniforme e perpétuo, se tal plano for ilimitado.”Tal afirmação foi confirmada na publicação do livro Princípios matemáticos de filosofia natural, de Isaac Newton. O princípio físico newtoniano referente aos escritos de Galileu é:a) o Princípio da Ação-Reação, conhecido como Terceira Lei de

Newton.b) o Princípio Fundamental da Dinâmica, conhecido como

Segunda Lei de Newton.c) o Princípio da Inércia, conhecido como Primeira Lei de Newton.d) o Princípio da Atração dos Corpos, conhecido como Lei da

Gravitação Universal de Newton.e) o Princípio da Conservação da Energia Cinética.

Solução Comentada: De acordo com o Princípio da Inércia, um corpo livre da ação de forças (ou cuja resultante é nula) ou está em repouso ou está em movimento retilíneo uniforme. Dessa forma, o corpo lançado sobre o plano horizontal sem atrito terá a força-peso

equilibrada pela reação normal do plano de apoio, tendo resultante nula. Assim, permanecerá em movimento retilíneo uniforme, a menos que uma outra força o acelere, variando o vetor velocidade.

Resposta correta: c

Para Fixar

|C1-H3|

01. É comum as embalagens de mercadorias apresentarem a expressão “Peso líquido”. O termo líquido sugere que o valor indicado na embalagem corresponde apenas ao seu conteúdo. Em um pacote de biscoitos, pode-se ler a frase: ”Peso líquido 140 g“. Nesse sentido, analise quanto à coe-rência com os sistemas de unidades adotados na física.

a) A frase encontra-se correta, porque peso pode ser medido em gramas ou, no sistema internacional de unidades, em quilogramas.

b) A frase encontrar-se-ia correta caso indicasse 140 newtons.c) A frase encontra-se correta, porque grama corresponde à

unidade de peso no sistema cgs.d) A frase encontra-se incorreta, porque peso é uma força, po-

dendo ser medida em N, no sistema internacional de unida-des, ou em dina, no cgs.

e) A frase encontra-se correta, porque é possível converter 140 g em newtons apenas multiplicando o valor da massa 0,14 kg pelo valor da gravidade 9,8 m/s².

|C1-H3|

02. (Enem/2009) Na linha de uma tradição antiga, o astrônomo grego Ptolomeu (100-170 d.C.) afirmou a tese do geocen-trismo, segundo a qual a Terra seria o centro do universo, sendo que o Sol, a Lua e os planetas girariam em seu redor em órbitas circulares. A teoria de Ptolomeu resolvia de modo razoável os problemas astronômicos da sua época. Vários séculos mais tarde, o clérigo e astrônomo polonês Nicolau Copérnico (1473-1543), ao encontrar inexatidões na teoria de Ptolomeu, formulou a teoria do heliocentrismo, segundo a qual o Sol deveria ser considerado o centro do universo, com a Terra, a Lua e os planetas girando circularmente em torno dele. Por fim, o astrônomo e matemático alemão Johannes Kepler (1571-1630), depois de estudar o planeta Marte por cerca de trinta anos, verificou que a sua órbita é elíptica. Esse resultado generalizou-se para os demais planetas. A respeito dos estudiosos citados no texto, é correto afirmar que:

a) Ptolomeu apresentou as ideias mais valiosas, por serem mais antigas e tradicionais.

b) Copérnico desenvolveu a teoria do heliocentrismo inspirado no contexto político do Rei Sol.

c) Copérnico viveu em uma época em que a pesquisa científica era livre e amplamente incentivada pelas autoridades.

d) Kepler estudou o planeta Marte para atender às necessidades de expansão econômica e científica da Alemanha.

e) Kepler apresentou uma teoria científica que, graças aos mé-todos aplicados, pôde ser testada e generalizada.



Cinética das Transformações

Fique de Olho

O Enem tem como um de seus objetivos avaliar se o estudante aprendeu sobre o processo de construção do conhecimento científico, vendo a ciência não como a detentora de uma ver-dade permanente, mas como um processo social de contínua construção de conhecimentos que permitam ao homem in-teragir, em grau crescente de complexidade, com a natureza que o circunda. Um dos mais citados autores sobre o desenvol-vimento do pensamento científico é Thomas Kuhn. Para esse pensador, a ciência busca um modelo – paradigma – que expli-que o funcionamento da natureza. Esse modelo é submetido a vários testes, através da experimentação, da observação. Um

bom modelo é capaz de resistir, permanecendo como “verda-de científica”. Contudo, muitas vezes, novas observações não são capazes de ser explicadas por um determinado paradigma. Quando isso ocorre, torna-se necessária “uma revolução cientí-fica”, para que se estabeleça um novo paradigma, numa nova tentativa de representação do universo natural. Após a mecânica newtoniana, já se estabeleceram novos paradigmas, tais como o da Teoria da Relatividade (de Eins-tein) e o da Teoria Quântica. Porém, esses novos modelos não invalidaram completamente a mecânica newtoniana, que continua apropriada para corpos “grandes” e “lentos” (se comparados ao átomo e à luz, respectivamente).

Nesta seção, abordaremos a cinética das transformações. Procuramos mostrar a relação entre o estudo teórico da ci-nética química e suas velocidades de reações com a nossa vida cotidiana.

Muitas vezes, você já se deparou com um objeto enfer-rujado e se perguntou: por que ele se corroeu tão rápido? Realmente, se conhecêssemos os fundamentos que re-gem essa reação de oxidação do metal, poderíamos tentar retardá-la para que o objeto tivesse uma vida útil maior.

Da mesma forma, gostaríamos de que outras reações fossem mais rápidas, como as reações que promovem a formação de petróleo a partir de material orgânico, ou as reações que controlam o crescimento e amadurecimento de uma planta.

Para entendermos como a cinética química influencia nosso dia a dia, precisamos inicialmente de um breve resumo teórico.

Resumo Teórico

Noções de velocidade de reaçãoVamos começar pelo conceito de velocidade média de reação (em relação a um componente). Para isso, seja a re-ação genérica: pP + qQ → mM + nN, onde as letras maiús-culas significam os componentes (reagentes ou produtos) e as minúsculas representam os coeficientes.Então, a velocidade média será:

• (Em relação a P):

Podemos realizar raciocínio semelhante em relação aos outros componentes. Veja:

• (Em relação a Q):

• (Em relação a M):

• (Em relação a N):

Esses valores de velocidade média acima não neces-sariamente coincidem, devido à proporção entre os coe-ficientes.

Como ocorrem as reações químicas?

Vejamos a reação H2(g) + I2(g) → 2HI(g), ocorrendo em altas temperaturas (em torno de 500 °C). A teoria das colisões nos mostra que só haverá reação quando as partículas rea-gentes (moléculas, íons etc.) se chocarem. Mas não é qual-quer colisão que gera reação química. Para uma colisão ser efetiva ou eficaz (conseguir realmente formar produtos), devemos ter:

• Geometria favorável: orientação espacial apropriada.• Energia suficiente: choques com pouca energia não

geram reações químicas.

Outro fator que também deve influenciar na ocorrên-cia e na velocidade de uma reação é a frequência de co-lisões: quanto maior o número de colisões na unidade de tempo, maior a velocidade das reações.

Um aprimoramento da teoria das colisões é a teoria do complexo ativado. Ela estabelece que os reagentes colidem e, antes de formarem os produtos, passam por um ponto de energia máxima e estabilidade mínima, em que as ligações químicas das moléculas reagentes ainda não se romperam por completo e as dos produtos ainda não se formaram completamente. Essa região de transição é chamada de complexo ativado ou estado de transi-ção. A energia necessária para que os reagentes consigam superar o complexo ativado é a energia de ativação. Gra-ficamente, para a reação H2(g) + I2(g) → 2HI(g), temos:

152

complexo ativado

Caminho da reação

2 HI

∆H = –6 kcal/mol

Entalpia (kcal)

Energia de ativaçãoEat = 40 kcal/mol

H2 + I

2Hreagentes

Hprodutos

Observe que, normalmente, reações mais rápidas são as de menores valores em suas energias de ativação.

Catalisador é uma espécie utilizada para proporcionar que reações ocorram em maiores velocidades. A função de um catalisador é criar um novo caminho reacional de mais baixa energia de ativação, sem ser consumido duran-te o processo e sem alterar o valor de DH da reação.

Lei de velocidade

Sabe-se que, para haver reação química, é necessário que ocorra a colisão entre as partículas reagentes, ou seja, a velocidade de uma reação depende da frequência de co-lisões entre as moléculas. Quanto maior a frequência de choques, maior a probabilidade de uma colisão ser efetiva. Esse efeito nos mostra que a velocidade depende da con-centração das espécies reagentes. Pensando dessa forma, ainda no século passado, dois cientistas noruegueses, Guldberg e Waage, enunciaram a lei da ação das massas, que procura explicar o comportamento da velocidade de reações menos complexas em função da concentração dos reagentes a cada instante. Eles propuseram que, para cada temperatura dada, a velocidade de uma reação deveria ser proporcional ao produto das concentra-ções dos reagentes, estando cada um elevado a um expoente determinado a partir de dados experimen-tais.

Matematicamente, a exposição acima fica mais clara. Observe a reação genérica:

aA + bB → produtos

Nessa situação, a lei de velocidade poderia ser escrita como:

v = k ⋅ [A]a ⋅ [B]b

onde:• k ⇒ constante de velocidade que só depende da

temperatura.• a e b ⇒ expoentes determinados experimentalmente.

Os expoentes a e b serão denominados de ordens de reação em relação a cada reagente, e a soma dos expoen-tes será chamada ordem global de reação. Assim, teremos reações de 1ª ordem (quando o expoente for igual a 1), de 2ª ordem (quando o expoente for igual a 2), de ordem zero, etc. Resumindo, usando o mesmo exemplo anterior, temos:

• a ⇒ ordem de reação em relação ao reagente A.• b ⇒ ordem de reação em relação ao reagente B.• (a + b) ⇒ ordem global de reação.

Fatores que influenciam na velocidade

Vários fatores podem exercer influência na velocidade das reações. Alguns, no entanto, são mais importantes, pois atuam em quase todos os tipos de reações. Esses serão analisados com maior riqueza de detalhes.

• Influência da concentração dos reagentesO aumento na concentração dos reagentes em reações que ocorram em solução líquida ou gasosa gera o aumen-to na possibilidade de colisões entre as partículas reagen-tes, aumentando, portanto, a frequência de colisões. As-sim, a velocidade dessas reações também será aumentada.

Na verdade, é uma conclusão natural. Um pedaço de ferro metálico será consumido mais rapidamente se colo-cado em um ácido clorídrico 5M que se colocado no mes-mo ácido em concentração 1M.

• Influência da temperaturaO aumento na temperatura de ocorrência de uma reação química aumenta a energia do sistema e provoca um au-mento na frequência de colisões. Esse fato já seria suficien-te para explicar por que o aumento da temperatura au-menta a velocidade de uma reação química. No entanto, uma explicação melhor pode ser colocada pela análise das curvas de distribuição de Maxwell-Boltzmann, cujo perfil é mostrado a seguir:

T1

T2

Eat

Eat Energia

Núm

ero d

e par

tícu

las

T1 < T

2

Primeiramente, perceba que a temperatura maior não é a que sugere uma curva mais alta, e, sim, a que sugere uma curva mais extensa, que cobre maior região ao longo do eixo x. Logo, T

2 > T

1. Uma maior temperatura implica

em maior agitação de partículas e, portanto, maior energia cinética. Uma maior energia cinética, por sua vez, implica em maior número de partículas com energia superior à energia de ativação, gerando mais colisões efetivas e, final-mente, possibilitando maior velocidade de reação.

• Influência da pressão (para reagentes em fase gasosa)

O aumento da pressão, quando se trata de reagentes em fase gasosa, tem comportamento semelhante ao do au-mento da concentração. Aumentar a pressão de um gás significa submetê-lo a um menor volume, e, portanto, com


maior possibilidade de colisões entre as partículas reagen-tes. Isso gera um aumento na frequência de colisões, sem alterar a energia envolvida nelas. Mesmo assim, há um consequente aumento na velocidade das reações.

• Influência da superfície de contato (para reagen-tes em fase sólida)

O aumento da área superficial de um sólido aumenta o número de partículas em condições de sofrerem colisões, possibilitando maior chance de ocorrência de colisões efe-tivas. Assim, teremos maior frequência de colisões ao se aumentar a superfície de contato de um sólido. Mais uma vez, tem-se uma conclusão bem cotidiana: um comprimi-do efervescente reage mais rapidamente quando pulve-rizado (em pó, com maior área superficial) do que inteiro.

• Influência do catalisadorA presença de catalisadores aumenta a velocidade das reações, pois o catalisador é uma espécie química que cria um novo caminho reacional de mais baixa energia de ativação e, consequentemente, de maior velocidade nas mesmas condições operacionais.

Veja o gráfico de uma reação exotérmica, que ocorre em uma única etapa, mostrando a influência do catalisador:

curva sem catalisador

curva com catalisador

reagentes

Eat com catalisador

Eat sem catalisador

H (entalpia)

Caminho da reação

produtos

∆H < 0

Questão Comentada

|C5-H19|

Alguns eventos do cotidiano se relacionam diretamente aos con-ceitos teóricos de cinética química. Observe:

• Um pedaço de palha de aço usado para a limpeza de produ-tos em cozinhas se oxida (enferruja) mais rapidamente que uma massa de ferro equivalente na forma de pregos.

• Um comprimido antiácido efervescente se dissolve em maior velocidade em água quando está pulverizado (em pó) do que quando está inteiro.

• É mais fácil promover a queima de um pedaço de madeira quando se encontra dividido em lascas que quando se en-contra inteiro.

De acordo com os conceitos teóricos envolvendo cinética quími-ca, é correto afirmar que:a) o ferro presente na palha de aço oxida-se em maior velocidade

que o ferro presente em pregos, porque o primeiro está em con-tato com as gorduras existentes no preparo de alimentos.

b) o comprimido antiácido efervesce em maior velocidade quando está pulverizado, porque a energia cinética das mo-léculas do comprimido em pó apresenta maior valor que a das moléculas do comprimido inteiro.

c) o pedaço de madeira pega fogo (entra em combustão) mais rapidamente quando está em lascas, porque a concentração das moléculas de oxigênio no ar aumenta com a subdivisão da madeira.

d) o comprimido efervescente se dissolve mais rapidamente em água quando está em pó, porque a pulverização favorece o au-mento da pressão do ar no local onde ocorre a dissolução.

e) a oxidação da palha de aço, a dissolução do comprimido pul-verizado e a queima da madeira em lascas ocorrem em maior velocidade, porque há um aumento da área de contato entre as espécies reagentes à medida que a subdivisão dos mate-riais aumenta.

Solução Comentada: Quando um sólido reage, suas partículas (moléculas) precisam entrar em contato com as outras partículas em reação. Assim, no caso do comprimido efervescente, quando ele se encontra pulverizado, é maior a possibilidade de as partí-culas do comprimido entrarem em contato com moléculas de água que quando ele se encontra inteiro. Da mesma forma, a palha de aço se oxida mais rapidamente que o prego de ferro, porque existe maior possibilidade de contato entre o ferro e o oxigênio do ar. Pelo mesmo raciocínio, a peça de madeira em las-cas, por possuir maior contato com o oxigênio do ar, queima em maior velocidade que a peça inteira. É importante lembrar que, apenas com mudanças na temperatura, pode-se alterar a energia das moléculas em reação.

Resposta correta: e

Para Fixar

|C5-H17|

03. O som das pipocas saltando e batendo contra a tampa da pa-nela é bastante familiar e nos remete aos bons momentos da convivência entre amigos. O que poucos sabem é que a velo-cidade com que milhos de pipoca estouram em óleo quente tem sido estudada exaustivamente. Em 2005, os professores J. E. Byrd e M. J. Perona, do departamento de Química da Ca-lifornia State University Stanislaus, mostraram que o número de grãos de milho de pipoca não estourados em óleo a 190 °C em função do tempo segue o gráfico a seguir (adaptado).

100

90

80

70

60

50

40

Fraç

ão d

e gr

ãos

não

esto

urad

os (%

)

Tempo (s)

30

20

10

00 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

Sobre o preparo de pipoca sob as condições apresentadas no texto, é correto afirmar que:

154

Fique de Olho

a) se em 40 segundos o número de grãos não estourados se reduziu à metade, então, após 80 segundos, não haverá mais grãos a serem estourados.

b) em 2 minutos, o número de grãos não estourados se reduz a 25% do valor inicial.

c) em cerca de 3 minutos, o número de grãos não estourados se reduz a zero.

d) para que se alcance o percentual de apenas 10% de grãos não estourados, é necessário que o tempo decorrido seja su-perior a 3 minutos.

e) se o óleo estiver mais quente, por exemplo, a 200 °C, espera-se que o número de grãos não estourados na amostra de milho se reduza mais rapidamente.

|C5-H18|

04. Água sanitária é uma solução aquosa que contém principal-mente hipoclorito de sódio, de fórmula NaClO, aqui consi-derado o único agente desinfetante existente nessa solução. Ocorre que o íon hipoclorito sofre decomposição, o que resulta em prazos de validade relativamente baixos em relação a outros produtos de limpeza. Observe o gráfico a seguir, que mostra a decomposição do hipoclorito em três temperaturas diferentes.

100

90

80

70

60

50

40

Perc

entu

al d

e hi

pocl

orito

res

tant

e

Tempo (dias)

30

20

10

00 20

30 ºC

50 ºC

temperatura T

40 60 80 100 120 140 160 180 200

Sobre o gráfico e o efeito da temperatura sobre as velocida-des de reação, é correto afirmar que:

a) a temperatura T desconhecida deve ser superior a 50 °C.b) a curva em temperatura de 30 °C é a que apresenta maior

velocidade de decomposição do hipoclorito.c) a água sanitária comercial deve ser conservada em locais

bastante aquecidos, para melhorar sua eficiência.d) em 6 meses, a água sanitária, mantida em temperatura de 50 °C,

mantém um bom poder desinfetante.e) em 1 mês, a água sanitária, mantida em temperatura de 30 °C,

perdeu mais da metade de seu poder desinfetante.

CONVERSORES CATALÍTICOS

A catálise heterogênea tem papel importante na luta contra a poluição atmosférica. Dois componentes dos gases de descar-ga dos motores dos automóveis são responsáveis pela névoa fotoquímica – os óxidos de nitrogênio e os hidrocarbonetos de diversos tipos, não queimados. Além disso, os gases de descar-ga podem apresentar teor considerável de monóxido de carbo-no. Mesmo com um motor projetado de maneira mais avança-da, é impossível, nas condições normais de operação, reduzir as quantidades desses poluentes a níveis aceitáveis. Por isso, é ne-cessário remové-los da descarga antes de os gases serem venti-lados na atmosfera. A remoção se faz num conversor catalítico.

O conversor catalítico é parte do sistema de descarga que executa duas funções diferentes: (1) oxida o CO e os hidrocar-bonetos não queimados (C

xH

y) a dióxido de carbono e água; (2)

reduz os óxidos de nitrogênio a nitrogênio gasoso:

Essas duas funções operam com catalisadores diferentes, e, por isso, o desenvolvimento de um sistema catalítico eficiente é problema difícil. Os catalisadores devem ter ampla faixa de tem-peratura operacional; devem continuar ativos apesar da ação inibidora de diversos aditivos da gasolina presentes no gás da descarga; devem ser robustos para suportar a turbulência do gás e os choques mecânicos da operação continuada durante milhares de quilômetros de movimentação do automóvel.

Os catalisadores que promovem a oxidação do CO e dos hidrocarbonetos são, em geral, óxidos de metais de transição e metais nobres como a platina. Como exemplo se tem uma mistura de dois óxidos metálicos, CuO e Cr

2O

3. Os óxidos são su-

portados numa estrutura que proporciona contato íntimo en-

tre o gás da descarga e a superfície do catalisador. São comuns pérolas ou favos porosos de alumina, Al

2O

3, impregnados com

o catalisador. O material opera pela adsorção inicial do oxigênio, que também está no gás de descarga. Esta adsorção enfraquece a ligação O — O do O

2, de modo que se formam, efetivamente,

átomos de oxigênio para a reação com o CO adsorvido e for-mação do CO

2. Os hidrocarbonetos, possivelmente, sofrem o

mesmo processo; a adsorção enfraquece a ligação C — H e favorece a oxidação.

Os catalisadores mais eficientes para a redução do NO a N2 e

O2 são óxidos de metais de transição e metais nobres, da mesma

espécie dos que catalisam a oxidação do CO e dos hidrocarbo-netos. Os catalisadores que são eficazes numa reação não o são na outra, pelo menos em geral. Por isso, os conversores têm que ter pelo menos dois diferentes catalisadores.

Os conversores catalíticos são catalisadores heterogêneos de eficiência notável. O gás de descarga fica em contato com o catalisador por apenas 100 a 400 ms. Neste curto intervalo de tempo, convertem-se 96% dos hidrocarbonetos e do CO a CO

2

e H2O. A emissão de óxidos de nitrogênio é reduzida por 76%.

Há custos além dos benefícios associados aos conversores catalíticos. Alguns metais dos conversores são bastante caros. São os conversores que respondem, nos EUA, pelo uso de 35% da platina e de 73% do ródio produzidos. Os dois metais são bastante mais caros do que o ouro. Além disso, os catalisadores são incompatíveis com os agentes antidetonantes, à base de chumbo, adicionados à gasolina para melhoria de desempenho do motor. Aditivos como o chumbo tetraetila, Pb(C

2H

5)

4, enve-

nenam o catalisador, ocupando e bloqueando os sítios ativos. Em parte, em função deste efeito, os motores construídos a par-tir de 1975 são projetados para operar com gasolina sem aditivo de chumbo.

BROWN, LEMAY, BURSTEN. Química: ciência central. 7. ed.



BiotecnologiaSegundo a Convenção sobre Diversidade Biológica da ONU, podemos definir Biotecnologia como se segue:

“Biotecnologia define-se pelo uso de conhecimentos sobre os processos biológicos e sobre as propriedades dos seres vivos, com o fim de resolver problemas e criar produ-tos de utilidade”.

Observe que o conhecimento dos processos biológi-cos é o ponto de partida para o desenvolvimento e a apli-cação dessa ferramenta.

CONHECIMENTOS

Ciência e TecnologiaAGENTES BIOLÓGICOS

ASSEGURAR SERVIÇOSPRODUZIR BENS

BIOTECNOLOGIA

Organismos, Células,Organelas, Moléculas

Disponível em: <http://www.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.ort.org.br/uploads/2008/06/bt15.jpg>.

O entendimento da definição faz-se imprescindível se desejamos explorar todas as potencialidades do assunto. O termo, hoje, está quase inexoravelmente associado a termos como DNA, transgênicos, OGM (organismos gene-ticamente modificados), mutações e terapia gênica.

Todavia, por definição, qualquer uso das propriedades dos seres vivos com o fim de resolver problemas e criar produtos de utilidade, outrossim deverá ser taxado como biotecnologia. Somam-se aos termos supracitados:

• uso de bactérias na produção de iogurtes, queijos e vinagre;

• uso de fungos na produção do álcool;• uso de feromônios de insetos para evitar as pragas;• criação de abelhas para a polinização;• uso de sanguessugas em procedimentos médicos;• obtenção de vitaminas a partir de plantas e algas;• uso de minhocas para a produção de húmus;• uso de micro-organismos para a redução de poluentes

(biorremediação);• uso de células-tronco em terapias.

Podemos resumi-la como na figura a seguir:

Biologia

Engenharia QuímicaQuímicaIndustrial

BIOTECNOLOGIA

Engenharia

Bioquímica

Bioquímica

Biologia

Molecular

Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Biotecnologia>.

No Brasil, o uso da biotecnologia vem se mostrando a cada dia indispensável e atingindo diversos segmentos:

14,1%21,2%

4,2%22,6%

18,3%

16,9%

2,8%

DISTRIBUIÇÃO DAS EMPRESAS DE BIOTECNOLOGIA POR SETOR DE ATUAÇÃO

Agricultura

Bioenergia

Insumos

Meio ambiente

Saúde animal

Saúde humana

Misto

Contudo, apesar das notórias vantagens da utilização da biotecnologia, uma profunda discussão ética faz-se neces-sária, pois seu uso estendeu-se à genética e à utilização de embriões e possui consequências que devem ser medidas.

Separamos, aqui, apenas alguns tópicos que permeiam o assunto.

Uso de células-tronco embrionárias

As células-tronco dos embriões têm a capacidade de se transformar, num processo também conhecido por dife-renciação celular, em outros tecidos do corpo, como ossos, nervos, músculos e sangue. Devido a essa característica, as células-tronco são importantes, principalmente na aplica-ção terapêutica, sendo potencialmente úteis em terapias de combate a doenças:• cardiovasculares;• neurodegenerativas; • diabetes tipo-1; • acidentes vasculares cerebrais (AVC); • doenças hematológicas;• traumas na medula espinhal;• renais.

Organismos transgênicos

Transgênicos são organismos que, mediante técnicas de engenharia genética, contenham material genético de ou-tros organismos.

A utilização de transgênicos é uma abordagem para a produção de determinados compostos de interesse comer-cial, medicinal ou agronômico, como, por exemplo, a utiliza-ção da bactéria Escherichia coli, que foi modificada de modo a produzir insulina humana no final da década de 1970.

No entanto, os casos mais mediáticos são os das plan-tas transgênicas, que são modificadas de modo a serem mais resistentes a pragas e doenças, por exemplo, ou a produzir substâncias que lhes permitam resistir a insetos, nemátodes ou vírus.

Projeto Genoma Humano (PGH)Tem como objetivo registrar cada um dos genes dos cro-mossomos, determinar a ordem dos nucleotídios e suas funções. As vantagens desse trabalho estão no fato da identificação da cura e da causa de muitas doenças, como a obesidade, o diabetes e a hipertensão.

Existem desvantagens (éticas e morais), pois o uso in-devido do Projeto pode fazer com que as pessoas percam sua individualidade, tornem-se vulneráveis e propícias a preconceitos por parte da sociedade.

156

Fique de Olho

Questão Comentada

|C4-H13; C8-H29|

Um pesquisador precisa obter células-tronco para iniciar experi-mentos em terapia gênica. Aponte a alternativa que relaciona o procedimento e a justificativa corretos para que tal pesquisador tenha sucesso.a) Obter células-tronco de embriões em fase final de desenvol-

vimento em vez de obtê-las da fase inicial, quando ainda não é possível conseguir células tão diferenciadas.

b) Trabalhar apenas com embriões em vez de organismos adul-tos, uma vez que, em adultos, não existem células-tronco.

c) Conseguir células germinativas do ovário de uma fêmea adulta, pois, ali, elas estão menos diferenciadas do que as cé-lulas germinativas nos testículos de um macho adulto.

d) Optar pela obtenção das células do cordão umbilical de re-cém-nascidos, em vez de obtê-las da fase de gástrula, já que, no cordão, a diferenciação é menor, e o número de células, maior.

e) Obter células do embrião em fase inicial de desenvolvimen-to, quando a indiferenciação é maior, em vez de obtê-las da fase final de desenvolvimento ou do cordão umbilical, quan-do as células já estão mais diferenciadas.

Solução Comentada: As células-tronco apresentam como ca-racterística a capacidade de se diferenciarem em diversas outras células. Nos primeiros estágios embrionários, como a blástula, encontramos células com grau máximo de indiferenciação, o qual reduz-se ao longo do desenvolvimento. No organismo adulto, podemos encontrar células-tronco, como, por exemplo, na medula óssea, mas seu número é bem mais significativo nos estágios embrionários.

Resposta correta: e

Para Fixar

|C3-H11; C8-H29, H30|

05. Duas doenças não infecciosas que preocupam o homem moderno são o diabetes e o mal de Alzheimer. Enquanto a

cura de diabetes está sendo pesquisada através da engenha-ria genética, testes de laboratório utilizando a melatonina in-dicaram bons resultados para controlar o mal de Alzheimer. A identificação de genes responsáveis por diversas doenças, como o diabetes, por exemplo, pode possibilitar, no futuro, o uso da terapia gênica. Essa técnica tem por objetivo “corrigir o efeito da mutação”:

a) induzindo mutações nos genes responsáveis pela doença.b) inserindo cópias extras do alelo mutado.c) substituindo o alelo mutado ou adicionando uma cópia cor-

reta do alelo.d) produzindo proteínas funcionais em organismos de outra

espécie.e) inibindo a expressão do gene mutado nas células secretoras da

proteína.

|C3-H8, H11, H12; C8-H29, H30|

06. Em setembro de 2005, o Brasil se tornou referência em tera-pia celular para regeneração de tecido hepático. O Dr. Ricar-do Ribeiro, da Fiocruz da Bahia, chefiou o grupo que realizou o primeiro transplante de células-tronco para melhora da função hepática. Com relação às células-tronco, é correto afirmar:

a) Quando retiradas de embriões congelados, eliminam as questões éticas e religiosas associadas à obtenção de órgãos para transplantes.

b) As células-tronco de adulto não são capazes de se diferenciar em outro tipo de célula, pois são dependentemente do teci-do de origem.

c) As células-tronco embrionárias são capazes de se diferenciar em outros tipos de células sob quaisquer condições de cultivo.

d) As células-tronco somente podem ser retiradas da massa celular interna de blastocistos (um dos estágios iniciais dos embriões de mamíferos).

e) As células-tronco de um paciente podem ser usadas para re-generar seus tecidos ou órgãos lesados, eliminando o risco de rejeição imunológica.

A seguir, transcrevemos as disposições gerais da Lei nº 11.105, de 24 de março de 2005 (Lei de biossegurança).

LEI DE BIOSSEGURANÇA

LEI Nº 11.105, DE 24 DE MARÇO DE 2005.

Regulamenta os incisos II, IV e V do § 1º do art. 225 da Consti-tuição Federal, estabelece normas de segurança e mecanismos de fiscalização de atividades que envolvam organismos gene-ticamente modificados – OGM e seus derivados, cria o Conse-lho Nacional de Biossegurança – CNBS, reestrutura a Comissão Técnica Nacional de Biossegurança – CTNBio, dispõe sobre a Política Nacional de Biossegurança – PNB, revoga a Lei nº 8.974, de 5 de janeiro de 1995, e a Medida Provisória nº 2.191-9, de 23 de agosto de 2001, e os arts. 5º, 6º, 7º, 8º, 9º, 10 e 16 da Lei nº 10.814, de 15 de dezembro de 2003, e dá outras providências.

O PRESIDENTE DA REPÚBLICA Faço saber que o Congresso Na-cional decreta e eu sanciono a seguinte Lei:

CAPÍTULO I

DISPOSIÇÕES PRELIMINARES E GERAISArt. 1º Esta Lei estabelece normas de segurança e mecanismos de fiscalização sobre a construção, o cultivo, a produção, a manipu-lação, o transporte, a transferência, a importação, a exportação, o armazenamento, a pesquisa, a comercialização, o consumo, a liberação no meio ambiente e o descarte de organismos geneti-camente modificados – OGM e seus derivados, tendo como di-retrizes o estímulo ao avanço científico na área de biossegurança e biotecnologia, a proteção à vida e à saúde humana, animal e vegetal, e a observância do princípio da precaução para a prote-ção do meio ambiente.§ 1º Para os fins desta Lei, considera-se atividade de pesquisa a re-


alizada em laboratório, regime de contenção ou campo, como parte do processo de obtenção de OGM e seus derivados ou de avaliação da biossegurança de OGM e seus derivados, o que engloba, no âmbito experimental, a construção, o cultivo, a manipulação, o transporte, a transferência, a importação, a exportação, o armazenamento, a liberação no meio ambiente e o descarte de OGM e seus derivados. § 2º Para os fins desta Lei, considera-se atividade de uso co-mercial de OGM e seus derivados a que não se enquadra como atividade de pesquisa, e que trata do cultivo, da produção, da manipulação, do transporte, da transferência, da comerciali-zação, da importação, da exportação, do armazenamento, do consumo, da liberação e do descarte de OGM e seus derivados para fins comerciais. Art. 2º As atividades e projetos que envolvam OGM e seus derivados, relacionados ao ensino com manipulação de orga-nismos vivos, à pesquisa científica, ao desenvolvimento tecno-lógico e à produção industrial ficam restritos ao âmbito de en-tidades de direito público ou privado, que serão responsáveis pela obediência aos preceitos desta Lei e de sua regulamen-tação, bem como pelas eventuais consequências ou efeitos advindos de seu descumprimento. § 1º Para os fins desta Lei, consideram-se atividades e projetos no âmbito de entidade os conduzidos em instalações próprias ou sob a responsabilidade administrativa, técnica ou científica da entidade. § 2º As atividades e projetos de que trata este artigo são veda-dos a pessoas físicas em atuação autônoma e independente, ainda que mantenham vínculo empregatício ou qualquer ou-tro com pessoas jurídicas. § 3º Os interessados em realizar atividade prevista nesta Lei deverão requerer autorização à Comissão Técnica Nacional de Biossegurança – CTNBio, que se manifestará no prazo fixado em regulamento. § 4º As organizações públicas e privadas, nacionais, estrangei-ras ou internacionais, financiadoras ou patrocinadoras de ati-vidades ou de projetos referidos no caput deste artigo devem exigir a apresentação de Certificado de Qualidade em Biosse-gurança, emitido pela CTNBio, sob pena de se tornarem corres-ponsáveis pelos eventuais efeitos decorrentes do descumpri-mento desta Lei ou de sua regulamentação.Art. 3º Para os efeitos desta Lei, considera-se:I – organismo: toda entidade biológica capaz de reproduzir ou transferir material genético, inclusive vírus e outras classes que venham a ser conhecidas;II – ácido desoxirribonucleico – ADN, ácido ribonucleico – ARN: material genético que contém informações determinantes dos caracteres hereditários transmissíveis à descendência;III – moléculas de ADN/ARN recombinante: as moléculas ma-nipuladas fora das células vivas mediante a modificação de segmentos de ADN/ARN natural ou sintético e que possam multiplicar-se em uma célula viva, ou ainda as moléculas de ADN/ARN resultantes dessa multiplicação; consideram-se tam-bém os segmentos de ADN/ARN sintéticos equivalentes aos de ADN/ARN natural;IV – engenharia genética: atividade de produção e manipula-ção de moléculas de ADN/ARN recombinante;V – organismo geneticamente modificado – OGM: organismo cujo material genético – ADN/ARN tenha sido modificado por qualquer técnica de engenharia genética;VI – derivado de OGM: produto obtido de OGM e que não pos-

sua capacidade autônoma de replicação ou que não contenha forma viável de OGM;VII – célula germinal humana: célula-mãe responsável pela for-mação de gametas presentes nas glândulas sexuais femininas e masculinas e suas descendentes diretas em qualquer grau de ploidia;VIII – clonagem: processo de reprodução assexuada, produzi-da artificialmente, baseada em um único patrimônio genético, com ou sem utilização de técnicas de engenharia genética;IX – clonagem para fins reprodutivos: clonagem com a finalida-de de obtenção de um indivíduo;X – clonagem terapêutica: clonagem com a finalidade de pro-dução de células-tronco embrionárias para utilização terapêutica;XI – células-tronco embrionárias: células de embrião que apre-sentam a capacidade de se transformar em células de qualquer tecido de um organismo.§ 1º Não se inclui na categoria de OGM o resultante de técnicas que impliquem a introdução direta, num organismo, de mate-rial hereditário, desde que não envolvam a utilização de mo-léculas de ADN/ARN recombinante ou OGM, inclusive fecun-dação in vitro, conjugação, transdução, transformação, indução poliploide e qualquer outro processo natural. § 2º Não se inclui na categoria de derivado de OGM a substân-cia pura, quimicamente definida, obtida por meio de processos biológicos e que não contenha OGM, proteína heteróloga ou ADN recombinante.Art. 4º Esta Lei não se aplica quando a modificação genética for obtida por meio das seguintes técnicas, desde que não impli-quem a utilização de OGM como receptor ou doador:I – mutagênese; II – formação e utilização de células somáticas de hibridoma animal; III – fusão celular, inclusive a de protoplasma, de células vege-tais, que possa ser produzida mediante métodos tradicionais de cultivo;IV – autoclonagem de organismos não patogênicos que se processe de maneira natural.Art. 5º É permitida, para fins de pesquisa e terapia, a utilização de células-tronco embrionárias obtidas de embriões humanos produzidos por fertilização in vitro e não utilizados no respecti-vo procedimento, atendidas as seguintes condições:I – sejam embriões inviáveis; ouII – sejam embriões congelados há 3 (três) anos ou mais, na data da publicação desta Lei, ou que, já congelados na data da publicação desta Lei, depois de completarem 3 (três) anos, contados a partir da data de congelamento.§ 1º Em qualquer caso, é necessário o consentimento dos ge-nitores.§ 2º Instituições de pesquisa e serviços de saúde que realizem pesquisa ou terapia com células-tronco embrionárias humanas deverão submeter seus projetos à apreciação e aprovação dos respectivos comitês de ética em pesquisa.§ 3º É vedada a comercialização do material biológico a que se refere este artigo e sua prática implica o crime tipificado no art. 15 da Lei nº 9.434, de 4 de fevereiro de 1997.Art. 6º Fica proibido:I – implementação de projeto relativo a OGM sem a manuten-ção de registro de seu acompanhamento individual;II – engenharia genética em organismo vivo ou o manejo in vitro de ADN/ARN natural ou recombinante, realizado em de-sacordo com as normas previstas nesta Lei;

158

Exercitando para o Enem

|C5-H19|

01. Atualmente, automóveis são fabricados de tal forma que, numa colisão frontal, haja um substantivo amassamento da parte dianteira da lataria. Com isso, aumenta-se o tem-po de contato entre o carro e o objeto com o qual ele co-lide. Por que os fabricantes estão tomando essa postura?

a) O uso de materiais de qualidade inferior aumenta os danos à carroceria do veículo, mas reduzem os custos na produção do veículo.

b) Uma maior deformação da carroceria faz com que o impacto dure um tempo maior. Com isso, a aceleração da frenagem é reduzida, fazendo com que atue uma força média menor nos ocupantes.

c) Uma maior deformação da carroceria faz com que o impacto tenha uma intensidade maior. Com isso, haverá maior risco à saúde dos ocupantes, apesar de reduzir os custos da linha de produção.

d) Com tais medidas, haverá uma menor variação da quanti-dade de movimento dos ocupantes do veículo, reduzindo a força média que irá atuar nos ocupantes durante a colisão.

e) A única finalidade do maior amassamento da carroceria é mercadológica, uma vez que será maior o gasto do proprie-tário do veículo no reparo.

|C6-H20|

02. (Universidade Estadual de Londrina) Um bloco de massa 5,0 kg está em queda livre em um local onde a aceleração da gravi-dade vale 9,8 m/s². É correto afirmar a respeito que:

a) o módulo da velocidade de queda do bloco aumenta inicial-mente e depois diminui.

b) a resultante das forças que atuam no bloco é nula.c) a intensidade da força que a Terra exerce no bloco é menor

que 49 N.d) a aceleração de queda do bloco é nula.e) a intensidade da força que o bloco exerce na Terra vale 49 N.

III – engenharia genética em célula germinal humana, zigoto humano e embrião humano;IV – clonagem humana;V – destruição ou descarte no meio ambiente de OGM e seus derivados em desacordo com as normas estabelecidas pela CTNBio, pelos órgãos e entidades de registro e fiscalização, re-feridos no art. 16 desta Lei, e as constantes desta Lei e de sua regulamentação;VI – liberação no meio ambiente de OGM ou seus derivados, no âmbito de atividades de pesquisa, sem a decisão técnica favorável da CTNBio e, nos casos de liberação comercial, sem o parecer técnico favorável da CTNBio, ou sem o licenciamen-to do órgão ou entidade ambiental responsável, quando a CTNBio considerar a atividade como potencialmente causado-ra de degradação ambiental, ou sem a aprovação do Conselho Nacional de Biossegurança – CNBS, quando o processo tenha sido por ele avocado, na forma desta Lei e de sua regulamentação;VII – a utilização, a comercialização, o registro, o patenteamento e o licenciamento de tecnologias genéticas de restrição do uso.Parágrafo único. Para os efeitos desta Lei, entende-se por tec-nologias genéticas de restrição do uso qualquer processo de

intervenção humana para geração ou multiplicação de plantas geneticamente modificadas para produzir estruturas reprodu-tivas estéreis, bem como qualquer forma de manipulação ge-nética que vise à ativação ou desativação de genes relaciona-dos à fertilidade das plantas por indutores químicos externos.Art. 7º São obrigatórias:I – a investigação de acidentes ocorridos no curso de pesquisas e projetos na área de engenharia genética e o envio de relató-rio respectivo à autoridade competente no prazo máximo de 5 (cinco) dias a contar da data do evento;II – a notificação imediata à CTNBio e às autoridades da saú-de pública, da defesa agropecuária e do meio ambiente sobre acidente que possa provocar a disseminação de OGM e seus derivados;III – a adoção de meios necessários para plenamente informar à CTNBio, às autoridades da saúde pública, do meio ambiente, da defesa agropecuária, à coletividade e aos demais empregados da instituição ou empresa sobre os riscos a que possam estar submetidos, bem como os procedimentos a serem tomados no caso de acidentes com OGM.

Disponível em: <http://www.ctnbio.gov.br/index.php/content/view/1310.html>.

|C1-H3|

03. Na figura abaixo, podemos ver um astronauta se divertin-do com um pacote de confeitos de chocolate, vendo-os flutuar no interior da nave.

Disponível em: <http://galaxywire.net/wp-content/uploads/2009/05/sts-46-shriver-eats-candy-mms.jpg>.

Qual a explicação correta para o que se observa na figura?a) No local, a gravidade deve ser praticamente nula, por isso os

confeitos não caem.b) A nave possui um equipamento capaz de isolar seu interior

do campo gravitacional terrestre.c) No interior da nave, o campo gravitacional terrestre é anula-

do pelos campos gravitacionais da Lua e do Sol.d) Fora da atmosfera terrestre, não há campo gravitacional.e) Tanto a nave quanto os objetos em seu interior encontram-se

em queda livre, simulando a sensação da ausência de campo gravitacional.


|C5-H17|

04. A velocidade instantânea de uma reação química pode ser expressa em função das concentrações dos reagentes e de uma constante. Uma importante reação, do ponto de vista ambiental, é aquela que mostra a síntese do gás dió-xido de nitrogênio (NO

2), após a reação do gás NO (óxido

nítrico) resultante dos processos de combustão em altas temperaturas, como a queima da gasolina em motores de carros, com oxigênio (O

2). A reação química descrita é:

2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g). Matematicamente, sua velocidade instantânea (v) pode ser expressa por: v = k ⋅ [NO]x ⋅ [O2]

y, onde k é a constante de velocidade, [NO] e [O

2] represen-

tam as concentrações em mol/L de cada reagente, e x e y representam as ordens de reação (expoentes que mostram a dependência da velocidade com a concentração). Para se descobrir os valores de x e y, foi fornecido o gráfico a seguir.

16015014013012011010090807060504030201000,0 0,1 0,2 0,3 0,4

[O2]/mol L-1

Velo

cida

de/m

mol

L-1 s

-1

0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

[NO] = 0,6 mol/L[NO] = 0,3 mol/L

De acordo com o gráfico, os valores de x e y devem ser, res-pectivamente:

a) 1 e 1 b) 1 e 2c) 2 e 1 d) 1 e 0e) 0 e 1

|C7-H26|

05. Observa-se que um pouco de gasolina não entra em com-bustão (reage com o oxigênio do ar) quando posta em contato diretamente com o ar em condições ambiente (25 °C e 1 atm). Realmente, se quisermos queimar a gasoli-na contida em um recipiente, será necessário um estímulo externo, como uma faísca elétrica, para que a combustão se inicie. Uma vez iniciada, a reação não precisa mais des-ses estímulos externos. Assinale a alternativa correta a res-peito dessa observação.

a) A queima da gasolina ao ar é uma reação que não ocorre espontaneamente.

b) A faísca elétrica tem como função aumentar o calor liberado pela reação de combustão.

c) A função da faísca elétrica é fornecer energia de ativação às moléculas reagentes para que a reação apresente velocidade apreciável.

d) A faísca elétrica atua como um catalisador para essa reação.e) A reação de combustão da gasolina, em condição ambiente

e sem estímulo externo, ocorre em grande velocidade.

|C3-H10|

06. Alguns poluentes podem ser formados de forma indireta, ou seja, são resultantes da reação entre outros gases, po-luentes ou não, já produzidos. Um exemplo é a formação de NO

2 a partir de NO e O

2, num processo que ocorre em

duas etapas. O gás NO2 é bastante tóxico, e sua presença

está relacionada ao aparecimento de, entre outros proble-mas, alguns tipos de câncer. Essa produção indireta resulta em gráficos de aspecto bem curioso, como o mostrado a seguir, obtido de ensaios experimentais.

O2

NO2

NO

Con

cent

raçã

o (m

ol/L

)

Tempo (unidades arbitrárias)

N2O

2

Diante do exposto no gráfico, assinale a alternativa correta.a) Os reagentes NO e O

2 se combinam para formar os produtos

N2O

2 e NO

2.

b) O produto NO2 é formado pela combinação dos reagentes

NO, O2 e N

2O

2.

c) O catalisador N2O

2 acelera a formação do produto NO

2.

d) O reagente NO forma o intermediário N2O

2, que, por sua vez,

continua reagindo com O2 para formar o produto final NO

2.

e) O reagente NO é consumido para formar os produtos N2O

2,

O2 e NO

2.

|C3-H8, H11; C4-H13, H15; C5-H19; C8-H29, H30 |

07.

UMA CÉLULA QUE MUDOU DE TIME

O biólogo Jerry Borges relata um surpreendente resultado obtido por cientistas da Universidade de Guelph, no Canadá: eles mostraram que gametas femininos podem ser formados a partir de células da pele. Publicado na Nature Cell Biology, o estudo desafia um pilar da biologia do desenvolvimento.

Ciência Hoje online, 21 de abril de 2006.

Sobre esse assunto, assinale a afirmativa que representa uma das conclusões possíveis dessa técnica.

a) A técnica descrita poderia ser útil para a produção de game-tas em mulheres que não possuem ovários e eles poderiam desenvolver-se em embriões sem a necessidade de fecunda-ção.

b) Os gametas femininos originados de células da pele de um mesmo indivíduo devem apresentar um mesmo patrimônio genético.

c) O gameta formado pode ser considerado transgênico.d) O gameta formado dará origem, após a fecundação, a clones

do organismo feminino.e) O sucesso do processo descrito dependeu da indução de

meiose em uma célula somática.

|C3-H8, H11, H12; C4-H13, H15; C5-H19; C8-H29, H30 |

08. Muitos cientistas consideram a engenharia genética como uma simples extensão dos cruzamentos seletivos, pois ambas as tecnologias juntam o material genético de dife-rentes origens para criar organismos que possuem novas características. Entretanto, apesar de a engenharia genéti-ca e de o cruzamento seletivo possuírem uma semelhança fundamental entre si, eles também possuem importantes diferenças, mostradas na figura a seguir.

Atenção!! Inscreva-se já e tenha acesso a outros materiais sobreo Enem no www.fdr.com.br/enem2011

Presidente: Luciana Dummar Coordenação da Universidade Aberta do Nordeste: Sérgio FalcãoCoordenação do Curso: Fernanda Denardin e Marcelo PenaCoordenação Editorial: Sara Rebeca AguiarCoordenação Acadêmico-Administrativa: Ana Paula Costa Salmin

Editor de Design: Deglaucy Jorge TeixeiraProjeto Gráfico e Capas: Dhara Sena e Suzana PazEditoração Eletrônica: Joel Rodrigues Ilustrações: Aldenir Barbosa, Caio Menescal e João LimaRevisão: Ana Rute Fonteles, Sara Rebeca Aguiar e Tony Sales

Expediente

Cruzamento seletivo Engenharia genética

Fonte: KREUSER, Helen e MASSEY, Adrianne. Engenharia genética e biotecnologia.2. ed. Porto Alegre: ArtMed, 2002.

Sobre o exposto acima, podemos afirmar que:a) a possibilidade de transferência de genes é ilimitada entre or-

ganismos de diferentes espécies e até mesmo de diferentes domínios e filos.

b) no cruzamento seletivo, faz-se a transferência de um gene conhecido, enquanto que, na engenharia genética, essa transferência ocorre ao acaso.

c) há barreiras taxonômicas à transferência de genes, ou seja, só pode ocorrer se limitada à troca entre organismos da mesma espécie.

d) a transferência do gene de um organismo para outro ocorre através de um pequeno fragmento de RNA, o qual se integra ao DNA da célula receptora.

e) cientistas alertam para os riscos ambientais da engenharia genética, especialmente porque esta nos permite criar super-homens para atuarem como soldados em guerras e controle da sociedade em regimes totalitários.

|C3-H11, H12; C5-H19; C8-H30 |

09. Com base nos conhecimentos sobre biotecnologia, consi-dere as afirmativas.

a) Na biotecnologia aplicada, os organismos transgênicos, como, por exemplo, bactérias, fungos, plantas e animais ge-neticamente melhorados, podem funcionar para a produção de proteínas ou para propósitos industriais.

b) Organismos transgênicos caracterizam-se pela capacidade de produzir em grandes quantidades a proteína desejada, sem comprometer o funcionamento normal de suas células, mas não podem transferir essa capacidade para a geração seguinte.

c) O melhoramento genético clássico consiste na transferência do material genético de um organismo para outro, permi-tindo que as alterações no genoma sejam previsíveis; já a engenharia genética mistura todo o conjunto de genes em combinações aleatórias por meio de cruzamentos.

d) A engenharia genética não apresenta riscos e deve ser aplica-da o quanto antes, para que seus benefícios possam atingir, o quanto antes, a população mundial.

e) A biotecnologia restringe-se a técnicas de utilização do DNA, objetivando a melhoria da saúde da população, bem como a produção de produtos de interesse humano.

|C3-H10, H11, H12; C8-H30 |

10. “Muito se tem falado sobre os transgênicos, e, praticamen-te, todo mundo tem alguma opinião sobre o assunto. Mas este tema não pode progredir na base do ser contra ou a favor, porque suas implicações são muito sérias. Nenhum cientista deixa de reconhecer o poder da tecnologia do DNA. O problema está em algumas de suas aplicações, implicações e incertezas. Isto envolve a natureza, a saúde humana e a economia.”

Revista Galileu, nov. 2003.

Sobre os OGM (organismos geneticamente modificados), é correto afirmar:

a) OGM são produtos obtidos pela transferência de gene entre espécies similares ou diferentes, podendo misturar o DNA de micro-organismos, de plantas, de animais e do homem.

b) Os defensores dos OGM enumeram a capacidade de aumen-to da produtividade agrícola, a redução do uso de agrotó-xicos, tornar os alimentos mais nutritivos e saudáveis e criar novos tipos de terapias e medicamentos, favorecendo toda a população mundial.

c) A bactéria Bacillus thuringiensis (Bt) é um agente de controle biológico encontrado no solo, que produz uma toxina contra lagartas. A transferência do gene Bt para as variedades de mi-lho, algodão, fumo, batata e soja as torna resistentes a certos tipos de insetos, além de torná-las mais nutritivas.

d) Vários tipos de alimentos, como grãos, leite e ovos, além de servirem para a alimentação, podem ser usados para produ-zir remédios, produtos químicos, plásticos e combustíveis, oportunizando melhores condições ambientais e sociais, re-gulamentados pelas normas de biossegurança.

e) A poluição genética, a perda de biodiversidade, o surgimen-to de ervas daninhas resistentes a herbicidas, o aumento do uso de agrotóxicos e a perda da fertilidade natural do solo são os principais riscos ambientais, porém o uso dos OGM tornaria os pequenos agricultores independentes em relação às empresas fornecedoras de sementes.

Para Fixar

Exercitando para o Enem

01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

b e e c c d e a a a

01 02 03 04 05 06

d e e a c e

PromoçãoParceriaApoio Realização

ISBN 978-85-7529-512-0

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