Fisica Quimica a 11

MINISTRIO DA EDUCAO

DEPARTAMENTO DO ENSINO SECUNDRIO

Programa de Fsica e Qumica A

11 ou 12 anos

Autores

Componente de Qumica Componente de Fsica Isabel P. Martins (Coordenadora) Adelaide Bello Jos Alberto L. Costa Clara San-Bento Jos Manuel G. Lopes Elisa Prata Pina Maria Otilde Simes Helena Caldeira (Coordenadora) Teresa Sobrinho Simes Colaborao na verificao das Colaborao como Consultora Cientfica de Maria Clara Magalhes

actividades laboratoriais de Augusta Patrcio Teresa Soares

Maro de 2003

Ana e JoaoText BoxCurso Cientfico-Humanstico de Cincias e Tecnologias

Fsica e Qumica A 11 Ano ndice

ndice 1

ndice Viso Geral do Programa de Fsica e Qumica A - Componente de Qumica do 11 ano ....................... 2 Unidade 1 Qumica e Indstria: Equilbrios e Desequilbrios.................................................................. 4

Introduo................................................................................................................................................... 4 Objecto de ensino...................................................................................................................................... 7 Objectivos de aprendizagem................................................................................................................... 8 Actividades prticas de sala de aula ................................................................................................... 12

Unidade 2: Da Atmosfera ao Oceano: Solues na Terra e para a Terra ............................................25 Introduo .....................................................................................................................................................25 Objecto de ensino ........................................................................................................................................28 Objectivos de aprendizagem......................................................................................................................30 Actividades prticas de sala de aula ........................................................................................................36 Actividades prtico-laboratoriais.............................................................................................................38

Viso geral do Programa de Fsica e Qumica A - Componente de Fsica do 11 ano ..........................56 Unidade 1 Movimentos na Terra e no Espao ...........................................................................................59

Introduo .....................................................................................................................................................59 Objecto de ensino ........................................................................................................................................ 61

Objectivos de aprendizagem........................................................................................................................61 Actividades prticas de sala de aula..........................................................................................................63 Actividades prtico-laboratoriais.............................................................................................................67

Unidade 2 Comunicaes ...............................................................................................................................74 Introduo .....................................................................................................................................................74 Objecto de ensino ........................................................................................................................................76 Objectivos de aprendizagem......................................................................................................................76 Actividades prticas de sala de aula ........................................................................................................79 Actividades prtico-laboratoriais.............................................................................................................82

BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................................88

Fsica e Qumica A 11 Ano Viso Geral - C. Qumica

Componente de Qumica 2

Viso Geral do Programa de Fsica e Qumica A Componente de Qumica do 11 ano

A componente de Qumica dos 10 e 11 anos procura constituir-se como um caminho para que os alunos possam alcanar um modo de interpretao do mundo que os rodeia naquilo que o constitui hoje, no quanto e como se afasta do que foi no passado e de possveis cenrios de evoluo futura. Procurar-se- tambm confrontar explicaes aceites em diferentes pocas como forma de evidenciar o carcter dinmico da Cincia, assente mais em reformulaes e ajustes do que em rupturas paradigmticas.

O programa do 11 ano est organizado em duas Unidades centradas em temticas diferentes.

Na primeira, Qumica e Indstria: Equilbrios e Desequilbrios, pretende-se salientar a importncia social e econmica da indstria qumica geradora de bens de consumo da maior importncia para os hbitos e estilos de vida que hoje so adoptados nas sociedades desenvolvidas e em desenvolvimento, combatendo os perigos de vises doutrinrias sobre os impactos exclusivamente negativos para o ambiente que tais actividades acarretam. No entanto, no se descuida a anlise das implicaes sobre o planeta e, em particular, sobre os seres humanos, que os produtos e sub-produtos industriais inevitavelmente ocasionam. Pretende-se que os alunos integrem na apreciao que fazem sobre a importncia da produo industrial argumentos tcnico-cientficos, sociais e econmicos e que reconheam na actividade industrial um dos elementos caracterizadores da cultura actual. Esta inteno particularmente perseguida ao prever-se uma visita a uma instalao industrial, previamente organizada, criteriosamente estruturada na sua realizao e avaliada posteriormente.

A formao dos jovens, tambm neste domnio, fundamental, no tanto para a compreenso dos processos qumicos e fsicos envolvidos, mas para a sensibilizao sobre uma realidade que dada a especificidade dos ambientes laborais , necessariamente, afastada dos olhares do grande pblico. Para tornar possvel no mbito curricular esta actividade exterior escola, torna-se necessrio que se estabeleam protocolos com indstrias locais ou outras, que viabilizem o projecto e que se reconheam nele como parceiros educativos.

Escolheu-se uma indstria susceptvel de tratamento a este nvel de estudos, a da produo do amonaco, pois que alm de a reaco de sntese deste composto ser um caso exemplar de aplicao de conceitos de equilbrio qumico, um ambiente onde se poder compreender como a manipulao de alguns factores pode influenciar a situao de equilbrio do sistema qumico.

Na segunda Unidade, Da Atmosfera ao Oceano: Solues na Terra e para a Terra, pretende-se desenvolver a compreenso dos alunos sobre os sistemas aquosos naturais, distinguir guas prprias para vrios tipos de consumo de outras, interpretar diferenas na composio de guas da chuva, de lenis freticos e do mar, pese embora o seu principal componente ser sempre o mesmo: a gua. Para que esta interpretao possa ser alcanada desenvolvem-se conceitos do domnio do cido-base e da solubilidade, nos quais o equilbrio qumico surge como conceito subsidirio. Uma abordagem simples de oxidao-reduo tambm prevista.

Ao longo de toda a Unidade, a dimenso social do conhecimento est presente ao discutir-se as assimetrias na distribuio e na qualidade da gua, ao interpretar-se quanto esta qualidade depende do uso de alguns artefactos tecnolgicos e ao incentivar a necessidade de aces individuais e colectivas que no agravem a situao, j que invert-la praticamente impossvel.

Em ambas as Unidades, reiterando o que foi referido na introduo do Programa de 10 ano, as actividades prticas de sala de aula ou de laboratrio devem ser entendidas como vias para alcanar aprendizagens especficas e no como algo que se executa aps o desenvolvimento dos temas num formato expositivo. O xito das tarefas na sala de aula depende do trabalho prvio e da reflexo posterior com vista consolidao de aprendizagens, esperando-se que os alunos, j

Fsica e Qumica A 11 Ano Viso Geral - C. Qumica


mais amadurecidos, consigam ir mais fundo no tratamento das situaes-problema e sejam mais cleres nos ritmos de aprendizagem. Muitos dos saberes implcitos nos objectivos de aprendizagem listados podem e devem, portanto, ser trabalhados em contexto de actividades prticas.

No caso do 11 ano, prevem-se no total 49 aulas (90 minutos cada), das quais 16 para a Unidade 1 (incluindo 3 aulas para a visita a uma indstria) e 27 para a Unidade 2. As restantes (6 aulas) ficaro para gesto pelo professor, de acordo com as caractersticas da turma, ou situaes imprevistas.

Fsica e Qumica A 11 Ano Unidade 1 Qumica e Indstria: Equilbrios e Desequilbrios


Unidade 1 Qumica e Indstria: Equilbrios e Desequilbrios Introduo Muitas reaces qumicas tendem para uma situao de esgotamento dos reagentes. Outras, como a sntese do amonaco (processo de Haber), por serem incompletas, tm de ser controladas para produzir rendimentos aceitveis. Tais reaces, podendo ocorrer nos dois sentidos, envolvem competio entre transformaes opostas uma da outra. Quer umas quer outras, podero manter-se num estado estacionrio se o sistema for alimentado continuadamente de matria e controladas a temperatura e presso.

A capacidade dos qumicos para manipular estas reaces de tal modo que a reaco desejada seja favorecida em detrimento da outra, a no desejada, depende da compreenso dos factores que, em geral, afectam a situao de equilbrio dos sistemas. Compreender a influncia de tais factores importante ao nvel da bancada de laboratrio, nas instalaes fabris e tambm na aprendizagem formal dos alunos acerca da qumica e da sua relevncia para a interpretao de situaes do quotidiano. O conceito de equilbrio qumico, eventualmente pelo seu carcter abstracto e pela exigncia do domnio de um largo nmero de outros conceitos qumicos, tem-se revelado de difcil compreenso, sendo elevado o nmero de concepes alternativas identificadas e referenciadas em literatura do mbito da Didctica da Qumica. De entre as concepes (cerca de vinte) que, marcadamente, os alunos evidenciam, destaca-se a viso esttica do equilbrio qumico (nenhuma reaco ocorre), a viso compartimentada do equilbrio (sistema constitudo por dois compartimentos individualizados para as reaces directa e inversa), a igualdade de concentraes de reagentes e de produtos na situao de equilbrio, o recurso a modelos hbridos (cintico e termodinmico) para interpretao dos valores da constante de equilbrio e ainda a generalizao inadequada da aplicao da lei de Le Chatelier. Muitos destes estudos orientam ainda ou sugerem estratgias de ensino para ultrapassar algumas das dificuldades identificadas. No entanto, o conceito de equilbrio qumico muito importante no s como construo terica do domnio da Qumica conceptual, mas tambm porque essencial para a compreenso de muitos fenmenos em reas como cido-base, oxidao-reduo e solubilidade.

fundamental para a vida que haja situaes de equilbrio como, por exemplo, a formao do hidrogenocarbonato e a existncia do oxignio dissolvido na gua dos mares. Porm, no desequilbrio desses sistemas que a vida real decorre, pois que os efeitos espectaculares das reaces qumicas no se manifestam nunca no equilbrio, mas apenas quando as reaces progridem, ou seja, quando o sistema evolui.

Mas a importncia do equilbrio qumico na actualidade reflecte-se particularmente na produo industrial. A indstria qumica, desenvolveu-se nos finais do sculo XVIII. At ento, os artefactos eram de elaborao artesanal. A revoluo industrial veio modificar drasticamente as condies de laborao, permitindo avanos tecnolgicos e cientficos notveis, autnticos marcos no desenvolvimento da actual civilizao. A indstria qumica teve neste contexto um papel primordial. Assim, a primeira obteno industrial de cido sulfrico data de 1746, e o seu desenvolvimento a partir de ento e at actualidade, na mira do processo mais rentvel, pelo enorme nmero de usos a que se destina, justifica a frase de Liebig (1803-1873): A prosperidade comercial de uma nao pode ser medida pela quantidade de cido sulfrico que consome. Do mesmo modo, a produo de amonaco preocupou os cientistas desde muito cedo. A alimentao da populao mundial em crescimento exponencial necessita de quantidades de fertilizantes em grande escala e de baixo custo, sendo que muitos deles se podem obter a partir do amonaco. Fritz Haber (1868-1934), na procura de solues para a optimizao do processo de



obteno do amonaco, debate-se com o dilema posto pelo equilbrio: ter de usar altas temperaturas para conseguir uma taxa de converso aceitvel, mas comprometendo deste modo a extenso da reaco, que se tornaria muito baixa. ento que descobre o efeito do ferro como catalisador, baixando a energia de activao da reaco. Carl Bosch (1874-1940), engenheiro qumico, colega de Haber, trabalhando nos limites da tecnologia da poca, desenha o processo industrial cataltico de altas presses e altas temperaturas, ainda hoje utilizado como nico meio de produo de amonaco e conhecido por processo de Haber-Bosch. Os resultados destes trabalhos foram de tal modo importantes que os conduziram a ambos ao Prmio Nobel da Qumica (Haber em 1918 e Bosch em 1931). Controlar as condies que afectam os diferentes equilbrios que constituem o processo de formao destes e de outros produtos, optimizando a sua rentabilidade, um dos objectivos da Cincia/Qumica e da Tecnologia para o desenvolvimento da sociedade.

O compromisso entre equilbrios e desequlibrios, cujos efeitos foram detectados e explicados por Henri Louis Le Chatelier (1850-1936), constitui o cerne do princpio com o mesmo nome, que mais no que uma consequncia de duas leis mais gerais, a da conservao da energia e a 2 lei da Termodinmica e, noutra perspectiva, de um enunciado generalizado com muitas analogias em reas diversificadas do conhecimento: a lei de Lenz na Fsica, a lei da procura e da oferta na Economia, o princpio do equilbrio homeosttico na Biologia, o princpio geolgico da isostasia da sublevao da crosta terrestre, mostrando, em ltima anlise que, sendo a estabilidade uma tendncia natural do universo, vive-se na senda do estabelecimento e da compreenso dos mecanismos que, sendo capazes de a perturbar, so igualmente susceptveis de a restabelecer.

A Unidade est prevista para 16 aulas (24 horas), sendo trs (4,5 horas) de ndole

prtico-laboratorial. Contempla-se ainda a visita de estudo (VE) a uma instalao industrial, de preferncia qumica, a qual dever ser negociada com uma das empresas da regio da escola ou outras. fundamental, em termos educativos, que os alunos tenham oportunidade de contactar com sistemas industriais em laborao, conheam actividades profissionais e se apercebam da transposio que necessrio fazer ao passar de um ensaio qumico escala laboratorial para a escala industrial.



Materiais ou Matria-prima

Substncias podeminteragiratravs de

so

Gases da Atmosfera

Extenso daRQ directa

Equilbriodinmico

o que lhe conferecaractersticas de um

Temperatura Presso Concentrao

Le Chatelier

Factores que influenciam o sentido global de progresso das RQ

Igual rapidezdas reaces

directa einversa

Conservaoda

concentraodos

componentesda misturareaccional

contm

extrado por destilao do ar

lquido e usado no

N2

Gs natural Nafta

Combustes

Outros

podem evoluir, emsistema fechado, para

O 2

Grau de pureza

em sistemaaberto so

Incompletas

Rendimento ( )

classificam-se quanto

Reaces Qumicas(RQ)

tm diferente

avalia a

Constante deequilbrio -K

( temperatura T)

Processo de Haber

Novas substncias

originando

Problemasambientais e de

sade

interpretado atravs da lei de

Equilbrio Qumico ( )

usa-se na

que so

controla-se e optimiza-seatravs de

pode ser alteradoatravs de

Quociente da Reaco (Q)

H 2

Completas

mole (mol)

Quantidade desubstncia (n)

cuja unidade SI

tais como

Combustveis fsseis

pode originar

usado no

identificado pela traduzido pela

implicando

so

obtm-se

Sntese Industrial do amonaco

Amonaco

adubosexplosivoscorantesoutros

pode causar

matria primapara o fabrico de

interpretado

Endoenergticas

Exoenergticas

extenso em variao da entalpia

podedeterminar-se o

utilizando, porexemplo, agrandeza uma situao de

No Equilbrio Qumico

avaliada a partir do

Unidade 1 Qumica e Indstria: Equilbrios e Desequilbrios



Objecto de ensino 1. Produo e controlo a sntese industrial do amonaco

1.1. O amonaco como matria-prima

A reaco de sntese do amonaco Reaces qumicas incompletas

Aspectos quantitativos das reaces qumicas

Quantidade de substncia

Rendimento de uma reaco qumica

Grau de pureza dos componentes de uma mistura reaccional

Amonaco e compostos de amnio em materiais de uso comum AL 1.1

1.2. O amonaco, a sade e o ambiente Interaco do amonaco com componentes atmosfricos

Segurana na manipulao do amonaco

1.3. Sntese do amonaco e balano energtico Sntese do amonaco e sistema de ligaes qumicas

Variao de entalpia de reaco em sistemas isolados

1.4. Produo industrial do amonaco Reversibilidade das reaces qumicas

Equilbrio qumico como exemplo de um equilbrio dinmico

Situaes de equilbrio dinmico e desequilbrio

A sntese do amonaco como um exemplo de equilbrio qumico

Constante de equilbrio qumico, K: lei de Guldberg e Waage Quociente da reaco, Q Relao entre K e Q e o sentido dominante da progresso da reaco Relao entre K e a extenso da reaco Sntese do sulfato de tetraaminacobre (II) mono-hidratado AL 1.2

Visita a uma instalao industrial VE

1.5. Controlo da produo industrial Factores que influenciam a evoluo do sistema reaccional

A concentrao, a presso e a temperatura

A lei de Le Chatelier

Efeitos da temperatura e da concentrao no equilbrio de uma reaco AL 1.3



Objectivos de aprendizagem No final desta Unidade, os alunos devero saber: 1. Produo e controlo a sntese industrial do amonaco

4 au

las

+ 1

AL

1.1. O amonaco como matria-prima Reconhecer o amonaco como uma substncia inorgnica importante, usada, por

exemplo, como matria-prima no fabrico de fertilizantes, de cido ntrico, de explosivos e como meio de arrefecimento (estado lquido) em diversas indstrias alimentares

Relacionar aspectos histricos da sntese do amonaco (laboratorial) e da sua produo industrial (Fritz Haber, 1905)

Identificar o azoto e o hidrognio como matrias-primas para a produo industrial do amonaco

Associar a destilao fraccionada do ar lquido ao processo de obteno industrial do azoto, embora o processo de Haber utilize o azoto directamente do ar

Referir o processo actual de obteno industrial do hidrognio a partir do gs natural ou da nafta

Identificar a reaco de sntese do amonaco (N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)) e a decomposio do amonaco, (2NH3(g) N2(g) + 3H2(g)) como reaces inversas uma da outra

Interpretar uma reaco completa como aquela em que pelo menos um dos seus reagentes atinge valores de concentrao no mensurveis facilmente e uma reaco incompleta como a reaco em que nenhum dos reagentes se esgota no seu decorrer

Identificar reaces de combusto, em sistema aberto, como exemplos que se aproximam de reaces completas

Identificar quantidade de substncia (n) como uma das sete grandezas fundamentais do Sistema Internacional (SI)

Caracterizar a unidade de quantidade de substncia, mole (smbolo mol), como a quantidade de substncia que contm tantas entidades quantos os tomos existentes em 1,2 x 10-2 kg do nuclido 12C (as entidades devem ser especificadas)

Estabelecer que amostras de substncias diferentes com o mesmo nmero de entidades constituintes (N) tm a mesma quantidade de substncia

Constatar que, em funo da definio da grandeza quantidade de substncia, o nmero de entidades (N) presentes numa amostra proporcional quantidade de substncia respectiva (n), sendo a constante de proporcionalidade a constante de Avogadro (L = 6,022 x 1023 mol-1)

Identificar o rendimento de uma reaco como o quociente entre a massa, o volume (gases) ou a quantidade de substncia efectivamente obtida de um dado produto, e a massa, o volume (gases) ou a quantidade de substncia que teoricamente seria obtida (por reaco completa dos reagentes na proporo estequiomtrica)

Interpretar o facto de o rendimento de uma reaco ser quase sempre inferior a 1 (ou 100%)



Interpretar grau de pureza de um material como o quociente entre a massa da substncia (pura) e a massa da amostra onde aquela massa est contida

Constatar que um dado "reagente qumico" pode apresentar diferentes graus de pureza e, consoante as finalidades de uso, se dever escolher um deles

Identificar o reagente limitante de uma reaco como aquele cuja quantidade condiciona a quantidade de produtos formados, usando um exemplo muito simples da realidade industrial

Identificar o reagente em excesso como aquele cuja quantidade presente na mistura reaccional superior prevista pela proporo estequiomtrica, usando um exemplo muito simples da realidade industrial

1.2. O amonaco, a sade e o ambiente Associar o contacto com o amonaco no estado gasoso e em soluo aquosa, a leses

graves na pele, nos olhos e nos pulmes, consoante o tempo de exposio e/ou a concentrao

Interpretar os perigos adicionais no manuseamento de amonaco, quando usado a presses elevadas, por exemplo como lquido refrigerante

Constatar que o amonaco que libertado para a atmosfera pode dar origem a nitrato e a sulfato de amnio, considerados matrias particuladas (PM10 e PM2,5) e a xidos de azoto com implicaes para a sade e ambiente

1 au

la

1.3. Sntese do amonaco e balano energtico Classificar reaces qumicas em exoenergticas ou em endoenergticas como aquelas

que, em sistema isolado, ocorrem, respectivamente, com elevao ou diminuio de temperatura

Interpretar a formao de ligaes qumicas como um processo exoenergtico e a ruptura como um processo endoenergtico

Interpretar a ocorrncia de uma reaco qumica como um processo em que a ruptura e a formao de ligaes qumicas ocorrem simultaneamente

Interpretar a energia da reaco como o saldo energtico entre a energia envolvida na ruptura e na formao de ligaes qumicas e exprimir o seu valor, a presso constante em termos da variao de entalpia (H em J/mol de reaco)



3 au

las

+ 1

AL

+ 3V

E 1.4. Produo industrial do amonaco Interpretar uma reaco reversvel como uma reaco em que os reagentes formam os

produtos da reaco, diminuem a sua concentrao no se esgotando e em que, simultaneamente, os produtos da reaco reagem entre si para originar os reagentes da primeira

Reconhecer que existem reaces reversveis em situao de no equilbrio (caso do 2O3 3O2)

Representar uma reaco reversvel pela notao de duas setas com sentidos opostos ( ) a separar as representaes simblicas dos intervenientes na reaco

Identificar reaco directa como a reaco em que, na equao qumica, os reagentes se representam esquerda das setas e os produtos direita das mesmas e reaco inversa aquela em que, na equao qumica, os reagentes se representam direita das setas e os produtos esquerda das mesmas (conveno)

Associar estado de equilbrio a todo o estado de um sistema em que,macroscopicamente, no se registam variaes de propriedades fsico-qumicas

Associar estado de equilbrio dinmico ao estado de equilbrio de um sistema, em que a rapidez de variao de uma dada propriedade num sentido igual rapidez de variao da mesma propriedade no sentido inverso

Identificar equilbrio qumico como um estado de equilbrio dinmico

Caracterizar estado de equilbrio qumico como uma situao dinmica em que h conservao da concentrao de cada um dos componentes da mistura reaccional, no tempo

Interpretar grficos que traduzem a variao da concentrao em funo do tempo, para cada um dos componentes de uma mistura reaccional

Associar equilbrio qumico homogneo ao estado de equilbrio que se verifica numa mistura reaccional com uma s fase

Identificar a reaco de sntese do amonaco como um exemplo de um equilbrio homogneo quando em sistema fechado

Escrever as expresses matemticas que traduzem a constante de equilbrio em termos de concentrao (Kc) de acordo com a Lei de Guldberg e Waage

Verificar, a partir de tabelas, que Kc depende da temperatura, havendo portanto, para diferentes temperaturas, valores diferentes de Kc para o mesmo sistema reaccional

Traduzir quociente de reaco, Q, atravs de expresses idnticas s de K em que as concentraes dos componentes da mistura reaccional so avaliadas em situaes de no equilbrio (desequilbrio)

Comparar valores de Q com valores conhecidos de Kc para prever o sentido da progresso da reaco relativamente a um estado de equilbrio

Relacionar a extenso de uma reaco com os valores de Kc dessa reaco

Relacionar o valor de Kc com Kc, sendo Kc a constante de equilbrio da reaco inversa

Utilizar os valores de Kc da reaco no sentido directo e Kc da reaco no sentido inverso, para discutir a extenso relativa daquelas reaces



2

aulas

+ 1

AL

1.5. Controlo da produo industrial Referir os factores que podem alterar o estado de equilbrio de uma mistura

reaccional (temperatura, concentrao e presso) e que influenciam o sentido global de progresso para um novo estado de equilbrio

Prever a evoluo do sistema reaccional, atravs de valores de Kc, quando se aumenta ou diminui a temperatura da mistura reaccional para reaces exoenergticas e endoenergticas

Identificar a lei de Le Chatelier (Henri Le Chatelier, qumico termodinmico francs), enunciada em 1884, como a lei que prev o sentido da progresso de uma reaco por variao da temperatura, da concentrao ou da presso da mistura reaccional

Interpretar a necessidade de utilizar na indstria da sntese do amonaco um

reagente em excesso para provocar alteraes no equilbrio de forma a favorecer o aumento da quantidade de amonaco e rentabilizar o processo

Discutir o compromisso entre os valores de presso e temperatura e o uso de catalisador para optimizar a produo de amonaco na mesma reaco de sntese

Associar o processo de obteno do amonaco conhecido como processo de Haber sntese daquele composto catalisada pelo ferro em condies adequadas de presso e temperatura

Reconhecer que o papel desempenhado pelo catalisador o de aumentar a rapidez das reaces directa e inversa, por forma a atingir-se mais rapidamente o estado de equilbrio (aumento da eficincia), no havendo, no entanto, influncia na quantidade de produto obtida

Interpretar outras misturas reaccionais passveis de evolurem, em sistema fechado, para estados de equilbrio


Componente de Qumica

Actividades prticas de sala de aula

Sem prejuzo para qualquer outra actividade que os professores entendam realizar, pela sua riqueza, variedade e oportunidade, propem-se as seguintes actividades, as quais podero ser realizadas na totalidade ou apenas parcialmente:

1. Pesquisar diferentes processos de produo de H2 e discuti-los com base em questes econmicas (custos de matrias primas, energia e rendimento das reaces)

http://www.h2eco.org/h2hist.htm (Histria do hidrognio) http://www.h2eco.org/links.htm (Diferentes processos de produo de hidrognio) http://www.h2eco.org/ (Endereo muito completo sobre hidrognio)

2. Ser o hidrognio uma fonte de energia do futuro? http://www.ovonic.com/hydrogen/hydrogen.html (Endereo muito completo sobre o

hidrognio e as vantagens da sua utilizao) 3. Simular uma fbrica de amon ontrolo de variveis

http://www.glenbrook.k12.il.us/gbssci/chem/factory/index.htm (Simulao de uma fbrica de amonaco)

4. Interpretar as etapas mais importantes do processo o do amonaco num diagrama de fluxo simplificado exemplo o seguinte:

Fe / 450 C / 20 MPa N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) H = -92 kJ mol-1 N2(

N N2(g) + H2(g)

N2(g) + H2(g)

NH 5. Apresentar razes que justific

amonaco (questes econmicas6. Pesquisar quais as indstrias po

http://www.cuf-sgps.pt/sithttp://www.bdf2001.com/a

7. Pesquisar regras de transportamonaco

http://nautilus.fis.uc.pt/stamonaco)

8. Pesquisar modos de actuao e9. Resolver exerccios numrico

rendimento, graus de pureza

Bomba de reciclagem g

e

2

mse

Ccomo, por

) H2(g)

2(g) + H2(g) N2(g) + H

N2(g) + H

3(l); p.e. 33 C

am a sucesso dos difee tecnolgicas) rtuguesas que utilizam o/index.asp (Consrcio C

rticles/nh3.html - (Porqe de matrias primas e

.5/scenes-p/elem/e007

caso de acidente (tran simples, em que este, de uma forma simple

Compressor

Conversor

ondensador de obtenaco com o c12

2(g) + NH3(g)

2(g) + NH3(g)

rentes processos de produo de

amonaco como matria prima UF-SPGS) u utilizar amonaco?) em particular o transporte do

00.html (Propriedades do

sporte e processo industrial) jam envolvidos os conceitos de s os de reagente limitante e em

Permutador



excesso, neste ltimo caso apenas para as situaes contempladas nas actividades prtico-laboratorias,

10. Simulao de situaes de equilbrio http://www.chm.davidson.edu/java/LeChatelier/LeChatelier.html - (Simulao de

situaes de equilbrio) http://carlton.paschools.pa.sk.ca/chemical/equilibrium/dichromate/dichromate.htm

- (Simulao de situaes de equilbrio (cromato/dicromato) AL 1.1 Amonaco e compostos de amnio em materiais de uso comum 1 aula

A publicidade anuncia adubos e produtos de limpeza amoniacais: o que tero de comum estes materiais?

A presena de amonaco e de compostos de amnio comum em produtos de limpeza

domsticos e em adubos. A identificao destes compostos feita atravs da adio de uma base forte a qual favorece a formao de amonaco, possvel de identificar atravs de testes laboratoriais.

Objecto de ensino

Identificao laboratorial da presena de amonaco e de compostos de amnio

Objectivos de aprendizagem

Esta AL permite ao aluno saber: Reconhecer o laboratrio como um local de trabalho onde a segurana fundamental na

manipulao de material e de equipamentos Adoptar atitudes e comportamentos de segurana adequados manipulao de produtos

amoniacais comerciais Identificar compostos de amnio e amonaco usando testes qumicos especficos Inferir a presena de compostos de amnio em materiais de uso dirio (adubos e produtos de

limpeza domsticos)

Sugestes metodolgicas

Esta actividade laboratorial poder ser desenvolvida em duas partes: a realizao dos testes de identificao em amostras desconhecidas numa primeira parte e em amostras padro, numa segunda parte.

Na primeira parte, prope-se aos alunos: pesquisar informao relativa composio e segurana na manipulao de alguns produtos

contendo amonaco e compostos de amnio (tais como adubos e produtos de limpeza amoniacais), por anlise das especificaes contidas nos rtulos das embalagens respectivas;

planificar e realizar alguns testes laboratoriais em pequena escala ou em micro-escala com vista identificao do amonaco e de compostos de amnio;



interpretar as reaces de identificao, nomeadamente a identificao de compostos de amnio por recurso formao de amonaco.

Nos testes a realizar devero ser utilizadas pequenas pores (de preferncia em micro-

escala) das amostras a ensaiar e usar um tubo de ensaio para cada uma para evitar a contaminao.

Propem-se quatro testes para cada uma das amostras sendo os resultados obtidos objecto

de anlise com vista concluso sobre a natureza da amostra ensaiada (ter ou no ter amonaco ou compostos de amnio na sua composio).

Teste A Este ensaio tem como inteno produzir cloreto de amnio (slido) a partir do amonaco e do cloreto de hidrognio, em fase gasosa. Serve para identificar a presena do amonaco ou, indirectamente, a do io amnio, j que este na presena de bases fortes origina amonaco:

NH4+(aq) + OH-(aq) NH3(aq) + H2O(l) (*)

Aproximar da boca do tubo de ensaio com a amostra alcalinizada com uma base forte, uma vareta de vidro mergulhada em cido clordrico concentrado. Se a amostra tiver na sua composio amonaco ou o catio amnio (*),formar-se-o fumos brancos de cloreto de amnio:

NH3(g) + HCl(g) NH4Cl(s)

Teste B Trata-se de um ensaio que comprova o carcter alcalino de uma soluo, o que acontece se a amostra ensaiada contiver amonaco ou o catio amnio, o qual origina amonaco (*). Aproximar da boca do tubo de ensaio, contendo a amostra devidamente alcalinizada a fita de papel vermelho de tornesol previamente humedecida. Aquecer ligeiramente. A alterao da cor do indicador para azul indica a formao de amonaco gasoso a partir da amostra, e o carcter alcalino da sua soluo aquosa, segundo as equaes:

NH3(aq) NH3(g) (H >0) NH3(g) + H2O(l) NH4+(aq) + OH-(aq)

Teste C Este teste, realizado em soluo aquosa, serve para identificar o amonaco, por formao do composto aminado contendo iodo e mercrio, utilizando o Reagente de Nessler (soluo alcalina de tetraiodomercurato (II) de potssio). No caso de existir amonaco ou catio amnio transformado em amonaco, formar-se- um slido de cor amarelo acastanhado, de cor mais intensa no caso de concentraes mais elevadas. Aproximar da boca do tubo de ensaio, contendo a amostra, um pedao de papel de filtro humedecido com algumas gotas de reagente de Nessler. O aparecimento da cor amarelo acastanhado indica a presena de amonaco. Outro processo alternativo realizar o ensaio directo, adicionando trs gotas de reagente de Nessler a 1 cm3 da amostra a analisar (no caso de slidos, dissolver previamente em gua). A presena do amonaco leva ao aparecimento de um precipitado de cor amarelo acastanhado, no caso de solues diludas, e vermelho acastanhado no caso de solues concentradas.

Teste D Este teste realizado em soluo aquosa, permite identificar o amonaco por formao

de: - um precipitado gelatinoso azul claro de hidrxido de cobre (II) - um io complexo, tetraaminacobre (II), de cor azul intensa, segundo as equaes: Cu2+ (aq) + 2 OH- (aq) Cu(OH)2(s) Cu(OH)2(s) + 4 NH3(aq) [Cu(NH3)4]2+(aq) + 2 OH- (aq)


Componente de Qumica

Adicionar a amostr a a gota solu de sulfato de cobre diluda. No caso de haver amonaco aparecer, de incio, uma misturae continuando a adiciona a soluo em anlise, a mformao de [Cu(NH3)4]2+(aq).

Na segunda parte, pretende-se que os aluntestes anteriores para a identificao do amonaco ocomportamento de amostras padro. Tais amostras de amnio e outras que no contenham nem amonaco

O tipo de trabalho que se prope permite que

dois alunos. Cada grupo dever analisar duas amostumas quer outras amostras devero ser distintas possa dispor de um conjunto de resultados alargado

A tarefa proposta aos alunos poder assumirqualitativa:

1. Os produtos comerciais contm ou no amon2. Por que se usam amostras-padro nos ensaioA organizao dos resultados poder ser feita

RegiMateriais Teste A Test

Adubo comercial 1 ....................................... Produto de limpeza 1 Produto de limpeza 2 ....................................... Amostra padro A (com amonaco ou amnia)

Amostra padro B (sem amonaco ou amnia)

O diagrama seguinte apresenta uma possvel or

aparecimento da cor

amarelo acastanhado

a adio de hidrxidofavorece a formao de

alguns tm na composio

Produtos comerciais

a cor do p muda para a

indicreagente de Nessler

Io Amnio (NH4+)

Sol. azul escuro de[Cu(NH3)4]2+(aq)o aquosaa em anlise got15

contendo um precipitado azul claro, Cu(OH)2 , istura adquire uma cor azul intensa, devido

os possam concluir sobre a legitimidade dos u de compostos de amnio por comparao do devero ser soluo aquosa de amonaco, sais nem amnia.

a actividade seja desenvolvida em grupos de ras diferentes e duas amostras-padro. Quer de grupo para grupo de modo a que a turma para discusso final.

a forma de um problema de anlise qumica

aco e/ou compostos de amnio? s de anlise qumica? num quadro global.

sto de observaes e B Teste C Teste D

ganizao da actividade laboratorial:

apelzulada

Fumosbrancos

Amonaco (NH3)

reaco com HCl ador vermelho de tornesol em papel humedecido

Precipitado azul claro de Cu(OH)2

reaco com sulfato de cobre (II) em soluo aquosa diluda

que identificado atravs de

com excesso



Material, equipamento e reagentes por par de alunos

Material e equipamento Unidades

Garrafa de esguicho 1 Frascos conta-gotas (*) vrios Funil 1 Microvaretas (de vidro, plstico ou madeira) (*) 1 Papel de filtro vrios Pina metlica de bicos 1 Placas de microanlise(*) 1 Proveta de 10 mL 1 Suporte para tubos de ensaio 1 Tubos de ensaio mnimo 9 x 1 Vareta de vidro 1 (*) - se a opo for a tcnica de microanlise

Reagentes: Base forte (por exemplo NaOH), soluo diluda de sulfato de cobre (II) (o grau de diluio depende do teor em amonaco das amostras), reagente de Nessler, amnia, diversos sais de amnio, papel vermelho de tornesol, adubos, limpa-vidros, produtos de limpeza amoniacais e outros materiais no amoniacais, sem agentes branqueadores.

Sugestes de avaliao Cada grupo dever:

Identificar os materiais que contm compostos de amnio ou amonaco; Apreciar, criticamente, a rotulagem usada nos produtos de uso domstico no que respeita

segurana (manipulao e eliminao) Justificar a necessidade de usar vrios testes laboratoriais conjugados para identificar a

presena de amonaco ou compostos de amnio, assim como a utilizao de amostras-padro. AL 1.2 Sntese do sulfato de tetraaminacobre (II) mono-hidratado

2 aulas (incluindo AL 1.3)

O que se pode fazer com amonaco? O amonaco uma substncia utilizada mundialmente em larga escala para a sntese de muitas outras, usadas como fertilizantes, monmeros para polmeros, produtos de limpeza, refrigerao (no estado lquido), explosivos e corantes. A actividade proposta a sntese de um sal que usado em estamparia txtil e como fungicida o sulfato de tetraaminacobre (II) mono-hidratado. Objecto de ensino O amonaco como matria-prima



Sntese de um sal usando como matria-prima o amonaco Objectivos de aprendizagem Esta AL permite ao aluno saber: Reconhecer o laboratrio como um local de trabalho onde a segurana fundamental na

manipulao de material e equipamento Realizar laboratorialmente a sntese do sulfato de tetraaminacobre (II) mono-hidratado Traduzir a reaco qumica da sntese por uma equao qumica Efectuar clculos estequiomtricos Calcular o rendimento da sntese Sugestes metodolgicas Esta actividade laboratorial poder ser desenvolvida aps a anlise, por parte dos alunos, dos rtulos dos reagentes a usar, por forma a identificarem quais as medidas de segurana que tero de adoptar. A reaco de sntese do sal sulfato de tetraaminacobre (II) mono-hidratado pode ser feita por cristalizao lenta deste sal a partir de uma reaco de precipitao entre solues aquosas de amonaco e de sulfato de cobre penta-hidratado. Os cristais obtidos so finos (pouco espessos), mais compridos do que largos, de faces paralelipipdicas e de uma cor azul arroxeada. O diagrama que se segue apresenta algumas etapas da sntese.

Tendo em considerao o diagrama sequencial e os objectivos do trabalho, o aluno deve

planificar a execuo tcnica da sntese, indicar o material e o equipamento. Como complemento da actividade dever tentar responder a questes pr-laboratoriais do tipo:

- os cristais de sulfato de cobre (II) penta-hidratado devem ser reduzidos a p. Apresente uma explicao para este procedimento.

- os cristais obtidos por sntese so muito finos. Indique o tipo de filtrao mais adequado.

H 2O (l) NH 3 ( aq )25% (m/m)

CuSO 4 .5 H 2O (s)

0,20 mol8,0 cm 35,0 cm 3

[Cu(NH 3)4]SO 4 .H 2O (s)+

fase lquida

CH 3CH 2OH 96% (V/V)8,0 cm

3

Cristais secos

por:decantao,filtrao,lavagem esecagem obtm-se



- sabe-se que os cristais obtidos se decompem facilmente a temperaturas baixas. Sugira um processo de os secar sem correr o risco da sua decomposio.

- indique a operao que falta concretizar no diagrama com vista obteno do rendimento.

Notas: 1. Como a actividade deve ser interrompida para sedimentao e formao dos cristais, a fim de

se poder dar tempo para a formao e crescimento dos mesmos, a actividade AL 1.3 dever ser ento realizada. A aula seguinte destinar-se- a completar a actividade AL 1.2 e a realizar outras actividades consideradas pertinentes, algumas delas sugeridas na avaliao da actividade.

2. O nome da substncia [Cu(NH3)4]SO4.H2O poder ainda escrever-se sulfato de tetramonaco cobre (II) mono-hidratado de acordo com proposta de elementos da comisso da IUPAC que traduz para a lngua portuguesa as normas emanadas daquela Unio (traduo ainda no publicada), ou como ainda se encontra em muitas publicaes, sulfato de tetraaminacobre (II) monoidratado, apesar de estar em desacordo com recomendaes de especialistas de lngua portuguesa.


Material e equipamento Unidades Almofariz com pilo 1 Balana semianaltica 1 Copo de 100mL 1 Equipamento para filtrao por suco 1 Papel de filtro 1 Proveta de 10 mL 2 Vareta de vidro 1 Vidro de relgio 1

Reagentes: gua destilada; lcool etlico a 96%; amnia a 25% (m/m); sulfato de cobre (II) penta-hidratado Sugestes de avaliao Os alunos podero : 1. Verificar se as quantidades de reagentes utilizados esto nas propores estequiomtricas ou

se h um reagente em excesso, identificando-o. 2. Calcular o rendimento da sntese efectuada. 3. Discutir, em plenrio de turma, as respostas dadas s questes colocadas e comentar os

valores obtidos.



AL 1.3 Efeitos da temperatura e da concentrao na progresso global de uma reaco

Como pode evoluir um sistema em equilbrio quando se faz variar a temperatura ou a concentrao?

Objecto de ensino

Efeitos da variao da temperatura e da concentrao num equilbrio homogneo em fase lquida


Esta AL permite ao aluno saber:

reconhecer o laboratrio como um local de trabalho onde a segurana fundamental na manipulao de material e equipamento

utilizar correctamente as medidas gerais e pessoais de segurana estudar o efeito da variao da temperatura e da concentrao no equilbrio homogneo

CoCl2.xH2O(aq) CoCl2.(x-y) H2O(aq)+ yH2O(l)

Sugestes metodolgicas

Nesta actividade pretende-se que os alunos estudem os efeitos da temperatura e da concentrao no equilbrio homogneo CoCl2.xH2O(aq) CoCl2.(x-y)H2O(aq) + yH2O(l) em

ambiente laboratorial. A reaco de equilbrio, traduzida pela equao CoCl2.xH2O(aq) CoCl2.(x-y)H2O(aq) + yH2O(l), endoenergtica no sentido directo; a forma mais hidratada do cloreto de cobalto tem cor rosa avermelhada enquanto a forma menos hidratada tem cor azul. Provocando um aumento de temperatura por aquecimento do sistema reaccional, a reaco progride no sentido de absoro de energia, ou seja, no sentido directo, aumentando a concentrao do composto de colorao azul. Por diminuio da temperatura, arrefecendo o sistema reaccional, a reaco progride no sentido inverso, evidenciando-se o composto de tonalidade rosa avermelhada.

Proposta de procedimento experimental

Depois de serem disponibilizadas informaes aos alunos, tais como a equao qumica das reaces (directa e inversa) e a cor das substncias envolvidas, os alunos devero elaborar um plano de execuo prtica com vista a poder concluir qual a reaco exoenergtica e a reaco endoenergtica. O professor dever apreciar as propostas dos alunos, antes da execuo, de modo a precaver eventuais perigos.

Embora possam existir propostas diferentes, apresenta-se a seguir um exemplo de reaco

muito usada para processamento em microescala.

Efeito da variao da temperatura Preparar 10 cm3 de uma soluo aquosa saturada de cloreto de cobalto (II) hidratado, num

copo, temperatura ambiente Transferir um pouco da soluo para um tubo de ensaio muito pequeno



Colocar o tubo de ensaio, alternadamente, em banho de gua a ferver e num banho de gelo Apreciar a alterao na colorao do contedo do tubo de ensaio aps a variao de

temperatura provocada Efeito da variao da concentrao

1. Numerar as cavidades de uma placa de microanlise de 1 a 12. Transferir para cada uma das 10 das cavidades (deixando a 5 e a 9 vazias) 0,4 mL de soluo azul Observar e registar, para cada um dos passos de 5 a 9, todas as alteraes de cor

2. Com uma pipeta de Pasteur adicionar 1 gota de gua s cavidades 2, 3 e 4; 2 gotas de gua s cavidades 6, 7 e 8 e trs gotas de gua s cavidades 10, 11 e 12 (a

cavidade 1 conter uma amostra de soluo inicial, como controlo). Agitar, com cuidado, cada uma das cavidades com uma vareta pequena

3. Adicionar HCl conc. s cavidades 3, 7 e 11 4. Adicionar s cavidades 4, 8 e 12, pequenas quantidades iguais de cristais de CoCl2.

6H2O 5. Agitar, com uma vareta pequena as cavidades 3, 7 e 11; lavar e secar a vareta antes de

cada utilizao 6. Com uma vareta pequena agitar as cavidade 4, 8 e 12; lavar e secar a vareta antes de

cada utilizao 7. Registar o conjunto de tonalidades observadas nas cavidades de 1 a 12

Nota; As tonalidades devem ser registadas como: azul, azul rosado, cor de rosa azulado ou rosa. Variaes, comparaes ou tendncias de cor devem tambm ser registadas.

O registo das observaes pode ser realizado em tabelas como as exemplificadas:

Tabela 1 Efeito da adio de gua s solues

Nmero da amostra 1 2, 3, 4 6, 7, 8 10, 11, 12 gua adicionada

- 1 gota 2 gotas 3 gotas

Cor final

Tabela 2 Efeito da adio de 1 gota de HCl conc. s solues 3, 7 e 11

Nmero da amostra 1 3 7 11 gua adicionada - 1 gota 2 gotas 3 gotas Cor inicial Cor antes da agitao

Sem adio de cido

Cor aps agitao

Tabela 3 Efeito da adio de CoCl2.6H2O s solues 4, 8 e 12 Nmero da amostra 1 4 8 12 gua adicionada - 1 gota 2 gotas 3 gotas Cor inicial Cor antes da agitao

Sem adio de cloreto de cobalto

Cor aps agitao



Sugestes de avaliao Os alunos podero responder s questes:

1. Como interpretar as alteraes observadas na cor das solues: 1.1. em relao ao efeito da diluio com gua sobre a situao de equilbrio? 1.2. em relao ao efeito do aumento da concentrao de ies cloreto sobre a

situao de equilbrio? 1.3. em relao ao efeito do aumento da concentrao de CoCl2.6H2O sobre a

situao de equilbrio? 2. Como interpretar as alteraes de cor provocadas pela agitao da soluo.

Nota: no efeito da temperatura, a soluo usada por um turno pode ser utilizada por outros alunos evitando-se, deste modo, o desperdcio (reagente caro) e minimizando problemas ambientais resultantes da sua eliminao. No final das actividades, o cloreto de cobalto (II) deve ser recuperado por cristalizao.


Material e equipamento Unidades Copo de 150 cm3 1 Copo de 250 cm3 1 Micro-esptula 1 Microvaretas (palitos de madeira, plstico ou vidro)

1

Pipeta de Beran 1 Pipeta de Pasteur 1 Placa de aquecimento 1 Placa de microanlise 1 Tubo de ensaio pequenos (70x10 mm) 1

Reagentes:

gua destilada, cloreto de cobalto (II) hidratado (CoCl2.6H2O), HCl conc. e gelo.

Sugestes de avaliao

Os alunos podero:

1. Discutir em grupo e interpretar as mudanas de cor observadas.

2. Justificar qual das reaces a endoenergtica e a exoenergtica.

Actividade Prtica - Visita a uma instalao industrial (VE)

Prope-se a organizao, realizao e avaliao de uma visita de estudo a uma indstria da

regio onde a escola se situa, com preferncia para uma indstria qumica. Com efeito, a



importncia da indstria qumica a nvel econmico, social e ambiental de tal modo acentuada que fundamental que os alunos do ensino secundrio possam contactar directamente, ainda que a nvel exploratrio, com um dos ambientes de possvel actividade profissional futura.

A actividade a desenvolver com os alunos exige um trabalho de preparao que importa no descurar, de modo a evitar riscos e a rentabilizar o tempo dedicado visita, bem como reflexo posterior. S deste modo ser possvel ultrapassar a "simples excurso" de reduzido interesse educacional.

Objecto de ensino Indstria Qumica: matrias-primas e suas transformaes, produtos industriais e sub-

produtos Impacte ambiental das actividades industriais Indstria Qumica e impacte scio-econmico na regio e no pas Laborao industrial e segurana Tratamento de resduos Instalaes industriais e laborao contnua Armazenamento e transporte de produtos

Objectivos de aprendizagem Esta actividade permite aos alunos saber: 1. Compreender as etapas principais do processo 2. Observar uma unidade industrial em laborao 3. Tomar conscincia dos papis dos diversos elementos da organizao 4. Identificar funes laborais e formaes especficas 5. Reconhecer a importncia de normas que garantam sade e segurana no trabalho 6. Direccionar a ateno para aspectos especficos dos seus planos curriculares. Sugestes metodolgicas A visita a uma instalao industrial necessita de um trabalho de preparao no qual os alunos devero tambm ser envolvidos. A sada da escola para um ambiente totalmente novo e no isento de perigos deve ser cuidadosamente planificada (e previamente autorizada), mas pode ser extremamente enriquecedora para a formao dos alunos. Passar da representao esquemtica ou descritiva dos livros para a observao directa de uma unidade industrial pode ser uma experincia nica para muitos alunos. Dada a distribuio geogrfica das indstrias portuguesas, em particular das indstrias qumicas, no possvel estabelecer a visita a uma delas em particular. Sugere-se por isso que se explorem quais as acessveis, e de entre estas as mais adequadas s finalidades da disciplina. Os alunos devero ser encorajados a envolverem-se em todos os passos, de modo a aumentar a sua co-responsabilidade no xito da iniciativa. Sugerem-se cinco etapas, escalonadas no tempo:

Preparao e planificao 1. Plano da visita: definir objectivos e preparar-se para os

atingir Realizao 2. Experincia: realizao da visita

Actividades ps-visita 3. Reflexo: reflectir sobre a experincia e regist-lo 4. Avaliao: analisar os registos e tirar concluses



5. Registo: elaborar um relatrio/apresentao/vdeo. 1- Preparao e planeamento 1.1. Preparao do professor Solicitar autorizao da direco da escola para a deslocao Decidir sobre data e durao da visita Providenciar o transporte Requerer seguros para os alunos Solicitar autorizao dos pais/encarregados de educao Certificar-se se h alunos a necessitarem de cuidados especiais Fazer uma visita prvia (se possvel) 1.2. Informao empresa Data e durao da visita Nmero, idade e nvel de escolaridade dos alunos visitantes e nmero de professores

acompanhantes Finalidades da visita Informaes especiais pretendidas 1.3. Preparao dos alunos Com a preparao dos alunos pretende-se que os mesmos reconheam os aspectos mais importantes aos quais prestar ateno durante a visita e disponibilizar-lhes os documentos necessrios para aumentar a eficcia da experincia. Assim, ser necessrio: Preparar algumas questes sobre o processo de produo, incluindo aquelas que devero ser

colocadas em locais e situaes especiais. Distribuir funes especficas aos alunos. Sugerir tipo de indumentria a usar. Alertar para as medidas de segurana da empresa que devero ser cumpridas na totalidade 1.4. Organizao do questionrio para orientao da visita Localizao da indstria Preparao das matrias primas para entrada no processo Explorao do processo Identificao de produtos e co-produtos e explorao do tipo de usos Anlise simplificada dos aspectos econmicos do processo Investigao dos aspectos relativos sade e segurana Investigao de competncias especiais dos tcnicos Identificao de carreiras e funes tcnicas Anlise de contextos ambientais (tipo de resduos e sua eliminao) Contacto com o processo de controlo de qualidade. 2 - Realizao da visita Durante a visita os alunos devero ser apresentados (pelo menos em grupo) ao guia e participar, colocando perguntas e dando respostas quando solicitadas. 3 - Actividades ps-visita Preparao do relatrio da visita



Agradecimento, por escrito, empresa e queles que tenham dado contribuies individuais Avaliao da visita por professores e alunos. Relatrio dos alunos O relatrio dever conter: Descrio dos aspectos conduzidos tendo como referncia os objectivos estabelecidos. Explicitao dos aspectos positivos, das deficincias verificadas, possveis causas e modo de

as ultrapassar. O envolvimento da turma em todas as etapas da visita motiva os alunos e refora a sua responsabilidade no xito da misso. A responsabilidade um aspecto de dimenso verdadeiramente educativa, a qual particularmente susceptvel de ser desenvolvida em ambientes onde competncias diversas so requeridas.

Fsica e Qumica A 11 Ano Unidade 2 Da Atmosfera ao Oceano: Solues na Terra e para a Terra


Unidade 2: Da Atmosfera ao Oceano: Solues na Terra e para a Terra Introduo Um nome bem mais apropriado para o planeta Terra poderia ser planeta Oceano, j que as guas dos oceanos cobrem mais de setenta por cento da sua superfcie e porque desempenham um papel primordial na sobrevivncia de praticamente todas as espcies existentes. De facto, as guas dos oceanos so solues aquosas de extraordinria importncia pelas implicaes directas nas condies actuais de vida no nosso planeta, e pelo potencial que encerram na continuidade dessa mesma vida, desde que saibamos respeitar os limites das suas imensas mas finitas capacidades. Assim, podemos considerar os oceanos como um gigantesco reservatrio de dixido de carbono atmosfrico dissolvido, auxiliando a regular a temperatura da troposfera, como habitats para cerca de 250 000 espcies de animais e plantas marinhos, que so fontes de alimento para outros seres incluindo os humanos, como fontes de ferro, areia, fosfatos, magnsio, petrleo, gs natural e muitos outros valiosos recursos e ainda, por fora do seu enorme volume e das suas imensas correntes, dissolvendo e diluindo muitos dos desperdcios de origem antropognica que neles se despejam e enterram. As guas dos oceanos participam nos principais ciclos biogeoqumicos e, ao evaporar-se, tomam parte num dos mais importantes desses ciclos - o da gua. Este precioso lquido, pelo qual se confrontam os povos que sofrem a sua escassez, dizimador quando, em excesso, faz transbordar correntes, lixiviando os nutrientes dos solos e arrastando consigo pessoas e bens, tem, porm, propriedades extraordinrias: solvente de muitos slidos, lquidos e gases, promove concomitantemente com muitos fenmenos de dissoluo a ocorrncia de reaces qumicas de importncia crucial para a vida e para o ambiente:

- cida a chuva que cai sobre a superfcie do planeta devido dissoluo do dixido de carbono atmosfrico na gua e ainda mais cida se na atmosfera existirem outros gases de origem antropognica. Quando estas solues cidas atingem a Terra, os seus efeitos nefastos fazem-se sentir de forma mais ou menos imediata: dissolvem mrmores e materiais calcrios, atacam estruturas metlicas por oxidao, baixam o pH de guas de lagos e rios, modificando as condies de vida das espcies que as habitam, destroem florestas por danificao de folhas e folculos...

- So alcalinas as guas dos oceanos, mantidas a um pH fixo pelo conjunto das espcies CO2(aq), HCO3-(aq) e CO32-(aq). Parte do dixido de carbono dissolvido aproveitado na fotossntese, iniciado na clorofila atravs de uma srie intrincada de reaces de oxidao-reduo e que culmina na produo de hidratos de carbono necessrios para a produo de protenas, gorduras e outras substncias orgnicas; muitos daqueles ies so aproveitados por alguns seres marinhos para precipitar carbonato de clcio e assim fabricarem as suas conchas e parte do esqueleto que, aps a sua morte, originam os sedimentos no fundo do mar, dissolvendo-se lentamente e devolvendo atmosfera o dixido de carbono, num ciclo magistral.

- So cidas as guas de superfcie j que, em contacto com a atmosfera, dissolvem o dixido de carbono e, ao atravessarem os solos onde a vegetao se decompe, dissolvem igualmente os cidos hmicos, provocando a solubilizao de rochas calcrias que encontram no seu percurso, encaminhando-as para zonas mais interiores da terra, e quando se atingem condies favorveis da relao presso total/presso parcial de dixido de carbono, originam a precipitao de calcrio sob a forma de estalactites e estalagmites.

E os seres que habitam o planeta Terra, a sua maioria constitudos predominantemente por gua, experimentam em si e nas interaces com o que os rodeia o mesmo tipo de reaces:



- a dissoluo do oxignio na gua, que permite as trocas gasosas necessrias respirao dos peixes e outros seres aquticos;

- a dissoluo de muitos sais na gua, alguns deles indispensveis ao crescimento das plantas;

- as trocas gasosas no sangue alcalino que nos corre nas veias, artrias e capilares; - a desinfeco de guas de piscinas e de ETAs pelo cloro (ou compostos clorados),

destruindo bactrias patognicas causadoras de graves doenas, devido ao forte poder oxidante dessas substncias.

Estas so algumas das reaces que nos permitem afirmar que as solues aquosas naturais

so excelentes contextos para a abordagem e aprofundamento de muitos conceitos qumicos importantes sejam eles de equilbrio qumico, cido-base, solubilidade ou oxidao-reduo.

Em todas estas reas conceptuais, tm sido identificadas muitas concepes alternativas nos alunos, largamente documentadas na literatura mas nem por isso facilmente ultrapassveis. A utilizao de contextos familiares permitir a emergncia de tais concepes alternativas, a consciencializao do aluno sobre o que pensa e porque o pensa e, posteriormente, ao professor a explorao de situaes de conflito cognitivo para o aluno que promovam neste a desconstruo dessas concepes.

Mas a explorao destes contextos permitir ainda que os alunos possam alcanar a dimenso da educao pela cincia, j que ao compreenderem melhor o planeta estaro mais preparados para agir de forma a minimizar o impacte das actividades humanas (incluindo as industriais) no ambiente, atitude indispensvel ao desenvolvimento sustentado e sustentvel.

A Unidade est prevista para 27 aulas (40,5 horas), sendo 9 aulas (13,5 horas) de ndole

prtico-laboratorial.



H 3 O + Produto

inico - K w

temperatura

OH-

depende

origina

Auto-ionizao

cuja constante de equilbrio o

cidas

Bsicas

Neutras

podem classificar-se em

cida

Impacto em materiais

MarPotveis

CO2

SO x NO x

Ionizao decidos

Dissoluo

de solutos tais como

por exemplo

Gases

MineraisAbastecimentopblico

tem elevadoteor

de diferentes tipos, tais como

tais comopor injeco de

o produto das concentraes de

a diferentecomposio deve-se

VMA e VMR

cida devido

ao

Da chuva Gaseificadas

pH



Objecto de ensino 2 - Da Atmosfera ao Oceano: Solues na Terra e para a Terra

A gua na Terra e a sua distribuio: problemas de abundncia e de escassez. Os encontros mundiais sobre a gua, com vista resoluo da escassez de gua potvel.

2.1-gua da chuva, gua destilada e gua pura

gua da chuva, gua destilada e gua pura: composio qumica e pH cido ou base: uma classificao de alguns materiais AL 2.1 pH uma medida de acidez, de basicidade e de neutralidade Concentrao hidrogeninica e o pH Escala Sorensen cidos e bases: evoluo histrica dos conceitos

cidos e bases segundo a teoria protnica (Brnsted-Lowry) gua destilada e gua pura

A gua destilada no dia a dia Auto-ionizao da gua Aplicao da constante de equilbrio reaco de ionizao da gua: produto

inico da gua a 25 C (Kw) Relao entre as concentraes do io hidrognio (H+) ou oxnio (H3O+) e do io

hidrxido (OH-)

2.2. guas minerais e de abastecimento pblico: a acidez e a basicidade das guas

2.2.1. gua potvel: guas minerais e de abastecimento pblico Composies tpicas e pH VMR e VMA de alguns componentes de guas potveis

2.2.2. gua gaseificada e gua da chuva: acidificao artificial e natural provocada pelo dixido de carbono

Chuva normal e chuva cida AL 2.2 Ionizao de cidos em gua Ionizao ou dissociao de bases em gua Reaco cido-base Pares conjugados cido-base: orgnicos e inorgnicos Espcies qumicas anfotricas Aplicao da constante de equilbrio s reaces de ionizao de cidos e bases em gua:

Ka e Kb como indicadores da extenso da ionizao Fora relativa de cidos e bases Efeito da temperatura na auto-ionizao da gua e no valor do pH Neutralizao: uma reaco de cido-base AL 2.3 Volumetria de cido-base: Ponto de equivalncia e ponto final Indicadores

Dissociao de sais Ligao qumica Nomenclatura de sais



2.3. Chuva cida

2.3.1. Acidificao da chuva Como se forma Como se controla Como se corrige

2.3.2. Impacto em alguns materiais cidos e carbonatos cidos e metais Reaces de oxidao-reduo: Perspectiva histrica Nmero de oxidao: espcie oxidada (redutor) e espcie reduzida (oxidante) Oxidante e redutor: um conceito relativo Pares conjugados de oxidao-reduo Reaco cido-metal: a importncia do metal Srie electroqumica: o caso dos metais AL 2.4 Proteco um metal usando um outro metal

2.4. Mineralizao e desmineralizao de guas

2.4.1 A solubilidade e o controlo da mineralizao das guas Composio qumica mdia da gua do mar Mineralizao das guas e dissoluo de sais Solubilidade: solutos e solventes: AL 2.5 Solubilidade de sais em gua: muito e pouco solveis Dureza da gua: origem e consequncias a nvel industrial e domstico Dureza da gua e problemas de lavagem: AL 2.6 Soluo no saturada e saturada de sais em gua Aplicao da constante de equilbrio solubilidade de sais pouco solveis: constante do

produto de solubilidade (Ks)

2.4.2. A desmineralizao da gua do mar Dessalinizao Correco da salinizao



Objectivos de aprendizagem Esta Unidade permite aos alunos saber: 2 - Da Atmosfera ao Oceano: Solues na Terra e para a Terra

Descrever as assimetrias da distribuio da gua no planeta Terra

Caracterizar os problemas da distribuio mundial da gua no que respeita sua escassez, sua qualidade, aos aumentos de consumo e aos limites da capacidade da sua renovao

Perspectivar o problema da gua como um dos maiores problemas do futuro tendo em conta o aumento demogrfico, a contaminao dos recursos hdricos, a alterao de hbitos e a assimetria da distribuio, conforme preocupaes manifestadas em Frums e Conferncias Mundiais

3 au

las

+ 1

AL

2.1. gua da chuva, gua destilada e gua pura

Caracterizar as composies qumicas mdias da chuva "normal", da gua destilada e da gua pura relacionando-as com os respectivos valores de pH

Utilizar o valor de pH de uma soluo para a classificar como cida, alcalina ou neutra

Relacionar quantitativamente a concentrao hidrogeninica de uma soluo e o seu valor de pH

Explicitar o significado de escala Sorensen quanto s condies de definio e aos limites da sua aplicao

Explicitar marcos histricos importantes na interpretao de fenmenos de cido-base

Interpretar os conceitos de cido e de base segundo a teoria protnica de Brnsted-Lowry

Estabelecer a diferena entre gua destilada e gua pura

Caracterizar o fenmeno da auto-ionizao da gua em termos da sua extenso e das espcies qumicas envolvidas

Discutir, para uma soluo e qualquer que seja o valor do pH, a acidez e alcalinidade relativas (por exemplo: quanto mais cida menos alcalina)

Reconhecer que na gua pura a concentrao do io hidrognio igual concentrao do io hidrxido

Estabelecer as relaes existentes, qualitativas e quantitativas (Kw), entre a concentrao do io hidrognio e a concentrao do io hidrxido, resultantes da auto-ionizao da gua.



4 au

las

+ 4

AL

2.2.guas minerais e de abastecimento pblico: a acidez e a basicidade das guas

2.2.1. gua potvel: guas minerais e de abastecimento pblico Explicitar o significado de gua potvel de acordo com a legislao em vigor

Distinguir guas naturais de guas de abastecimento pblico

Indicar parmetros que permitem distinguir entre gua potvel e outras guas

Diferenciar os conceitos de valor mximo admissvel (VMA) e o valor mximo recomendvel (VMR) de alguns componentes de guas potveis e interpretar o significado e a razo dessa diferena

2.2.2.gua gaseificada e gua da chuva: acidificao artificial e natural provocada pelo dixido de carbono

Interpretar qualitativamente a acidificao de uma gua provocada pela dissoluo do dixido de carbono

Explicitar o significado de ionizao de um cido discutindo a acidez natural da gua da chuva e das guas gaseificadas

Explicitar os significados de ionizao (de um cido e de algumas bases) e de dissociao (de um hidrxido e de um sal)

Diferenciar reaco de ionizao de reaco de dissociao

Estabelecer a relao entre cido e base conjugada ou entre base e cido conjugado, e, conjuntamente, explicitar o conceito de par conjugado de cido-base

Interpretar o significado de espcie qumica anfotrica e exemplificar

Relacionar os valores das constantes de acidez (Ka) de cidos distintos com a extenso das respectivas ionizaes

Aplicar em casos concretos o conceito de cido forte e base forte

Comparar as constantes de acidez (Ka) e de basicidade (Kb) de um par cido-base conjugado

Relacionar, para um dado par conjugado cido-base, o valor das constantes Ka e Kb

Explicitar o efeito da variao da temperatura na auto-ionizao da gua e, consequentemente, no valor do pH com base na Lei de Le Chatelier

Interpretar a reaco entre um cido e uma base em termos de troca protnica

Interpretar uma reaco entre um cido forte e uma base forte

Associar o ponto de equivalncia situao em que a reaco qumica entre as duas solues completa e o ponto final de uma volumetria situao em que se detecta experimentalmente uma variao brusca de uma propriedade fsica ou qumica da mistura reaccional

Reconhecer a dificuldade da determinao operacional do ponto de equivalncia de uma volumetria o que justifica o recurso deteco do ponto final da volumetria

Referir alguns processos de deteco do ponto final: o aparecimento ou o desaparecimento de uma turvao, a mudana de colorao na soluo ou a mudana de cor de uma substncia intencionalmente adicionada designada por indicador



Relacionar o ponto de equivalncia de uma neutralizao com a seleco do indicador

Associar indicador de cido-base a um par conjugado cido-base, em que as formas cida e bsica so responsveis por cores diferentes

Reconhecer que cada indicador tem como caracterstica uma zona de viragem que corresponde ao intervalo de pH em que se verifica a mudana de cor cida para cor alcalina ou a situao inversa

Conhecer critrios de seleco de um indicador e aplic-los em casos concretos para uma volumetria

Indicar alguns dos indicadores mais vulgarmente utilizados: a fenolftalena, o azul de bromotimol e o alaranjado de metilo

Interpretar a estrutura de sais em termos das ligaes qumicas neles existentes

Explicitar o significado de ligao inica distinguindo-a de ligao covalente

Designar sais aplicando regras de nomenclatura

Representar quimicamente sais a partir da sua designao.

3 au

las

2.3. Chuva cida

2.3.1. Acidificao da chuva Distinguir chuva cida de chuva normal quanto ao valor de pH, tendo como referncia

pH = 5,6 (limite inferior e actual do pH da gua da chuva normal), temperatura de 25 C

Relacionar o valor 5,6 do pH da gua da chuva com o valor do pH mnimo devido presena de dixido de carbono na atmosfera

Relacionar o valor inferior a 5,6 do pH da chuva cida com a presena, na atmosfera, de poluentes (SOx, NOx e outros)

Explicitar algumas das principais consequncias da chuva cida nos ecossistemas e no patrimnio arquitectnico natural e edificado

Reconhecer que os fenmenos de acidificao na atmosfera podem assumir as formas hmida (chuva, nevoeiro e neve) e seca (deposio de matria particulada)

Identificar a origem dos xidos de enxofre e xidos de azoto responsveis pela acidificao da chuva

Interpretar a formao de cidos a partir de xidos de enxofre e de azoto, na atmosfera, explicitando as correspondentes equaes qumicas

Compreender algumas formas de minimizar a chuva cida, a nvel pessoal, social e industrial: combustveis menos poluentes, energias alternativas, novos processos industriais, e utilizao de conversores catalticos

Justificar a necessidade do estabelecimento de acordos internacionais para minorar os problemas ambientais e nomeadamente o problema da chuva cida

Relacionar o aumento de chuvas cidas com a industrializao e alguns hbitos de consumo das sociedades tecnolgicas

Interpretar a adio de cal aos solos como forma de minorar a sua acidez

Justificar a importncia do conhecimento qumico na resoluo de problemas



ambientais

4 au

las

+ 1

AL

2.3.2. Impacto em alguns materiais Caracterizar o impacto dos cidos sobre os carbonatos como uma reaco cido-base

onde um dos produtos o dixido de carbono

Caracterizar o impacto dos cidos sobre alguns metais como uma reaco de oxidao-reduo onde um dos produtos o hidrognio gasoso

Relacionar o impacto dos cidos sobre os carbonatos e os metais com a deteriorao do patrimnio natural e/ou edificado

Situar, cronologicamente, a evoluo conceptual do termo oxidao

Interpretar uma reaco de oxidao-reduo em termos de transferncia de electres

Atribuir estados de oxidao dos elementos, em substncias simples e compostas, a partir do nmero de oxidao

Enumerar alguns elementos que podem apresentar diferentes estados de oxidao: Fe, Cu, Mn, Sn, Cr e Hg e conhecer a nomenclatura qumica associada

Associar os elementos Fe, Cu, Mn, Sn, Cr e Hg com a sua posio na Tabela Peridica (elementos de transio)

Associar o nmero de oxidao de um elemento constituinte de um io monoatmico ao valor da carga elctrica deste ltimo

Associar o nmero de oxidao 0 (zero) aos elementos quando constituintes de substncias elementares e diferente de zero quando constituinte de substncias compostas

Reconhecer que a oxidao envolve cedncia de electres e que a reduo envolve ganho de electres

Interpretar uma reaco de oxidao-reduo como um processo de ocorrncia simultnea de uma oxidao e de uma reduo, cada uma correspondendo a uma semi-reaco

Identificar, numa reaco de oxidao-reduo, os pares conjugados de oxidao-reduo

Reconhecer que existem espcies qumicas que podem comportar-se como espcie oxidada ou espcie reduzida consoante a outra espcie qumica com que reage

Associar a ocorrncia de uma reaco cido-metal possibilidade do metal se oxidar com reduo simultnea do io hidrognio.



4 a

ulas

+ 3

AL

2.4. Mineralizao e desmineralizao de guas 2.4.1. A solubilidade e o controlo da mineralizao das guas

Identificar as espcies qumicas mais comuns na gua do mar, relacionando-as com a sua composio mdia

Relacionar a existncia de determinadas espcies qumicas numa gua com a dissoluo de sais e do dixido de carbono da atmosfera

Relacionar a concentrao de solues saturadas e no saturadas numa determinada substncia com a solubilidade respectiva, a uma determinada temperatura e presso

Diferenciar sais pelo valor da solubilidade em gua (muito, pouco e medianamente solveis)

Caracterizar o fenmeno da dissoluo como o resultado de uma interaco soluto-solvente

Apresentar razes que justificam a no existncia de um solvente universal e a existncia de limite da dissoluo de qualquer soluto, em solues reais

Identificar fenmenos do quotidiano como dissolues

Explicitar formas de controlar o tempo de dissoluo (estado de diviso e agitao) mantendo a temperatura e a presso constantes

Compreender que numa soluo saturada de um sal na presena deste no estado slido, o equilbrio dinmico (h trocas recprocas entre ies da rede e da soluo)

Explicitar o significado da constante de produto de solubilidade Ks

Compreender as razes pelas quais a presena de algumas espcies qumicas em soluo pode alterar a dissoluo de outras substncias

Associar dureza total de uma gua presena predominante dos caties clcio e magnsio

Interpretar a origem da dureza de uma gua em casos particulares: tipo dos solos e adio de compostos de clcio nas Estaes de Tratamento de guas (ETAs)

Perspectivar consequncias da dureza de uma gua a nvel domstico (alimentao, higiene, limpeza e electrodomsticos que utilizam essa gua) e a nvel industrial

Referir processos de uso domsticos de minimizar a dureza das guas (aditivos anti-calcrio e resinas de troca inica)

Relacionar a dureza de uma gua com a eficincia da lavagem com sabo

Interpretar o efeito do dixido de carbono na mineralizao de uma gua

Interpretar a precipitao selectiva de sais a partir de uma soluo aquosa, por evaporao do solvente (caso das salinas)

Interpretar a formao de estalactites e estalagmites em grutas calcrias

Apresentar razes para a facilidade da ocorrncia da poluio das guas e a dificuldade de despoluio das mesmas em termos da solubilidade



2.4.2. A desmineralizao da gua do mar

Associar as diferentes tcnicas de destilao, de evaporao-condensao, osmose inversa e de membranas de ultrafiltrao a processos de dessalinizao das guas, em particular da gua do mar

Interpretar a necessidade de corrigir o resultado da dessalinizao de uma gua para a adequar aos VMR estabelecidos para uma gua potvel

Reconhecer a dessalinizao como um dos meios possveis para obter gua potvel em situaes onde ela no existe como recurso.



Actividades prticas de sala de aula Sem prejuzo para qualquer outra actividade que os professores entendam realizar, pela

sua riqueza, variedade e oportunidade, propem-se as seguintes actividades, as quais podero ser realizadas na totalidade ou apenas parcialmente:

1. Pesquisa de informao em vrias fontes sobre as concluses dos diversos "Frums" mundiais da gua, Conferncia de Paris, dos contedos da Directiva-Quadro europeia sobre a qualidade da gua e da Lei Portuguesa sobre a gua

2. Pesquisa dos diferentes tipos de gua que se podem utilizar em laboratrio, relacionando-

as com o tipo de anlise a que esto destinadas e com os custos da sua utilizao

3. Anlise da composio de diversas guas de mesa e sua comparao quanto salinidade total, acidez, dureza e componentes especficos (determinados ies, espcies qumicas anfotricas, pares conjugados de cido-base) e relacionamento da concentrao de cada espcie com a respectiva solubilidade

4. Pesquisa sobre tratamento de guas municipais (tipos e sistemas de tratamento de gua de abastecimento pblico) - http://www.inag.pt/default.htm

5. Pesquisa documental sobre a evoluo da chuva cida em Portugal.

Endereos d@ Internet

http://www.glenbrook.k12.il.us/gbssci/chem/factory/index.htm

(Fbrica de amonaco- interactivo) http://www.science.ubc.ca/~chem/tutorials/pH/help/index.html

(A natureza dos cidos e das bases) http://www.science.ubc.ca/~chem/tutorials/pH/help/index.html

(Aplicaes biolgicas do pH) http://www.bishops.ntc.nf.ca/science/chem/sulfuric/NEWTABLE.htm

(cido sulfrico) http://www.pafko.com/history//h_intro.html

(Histria da Engenharia Qumica) http://www.soton.ac.uk/~engenvir/environment/air/acid.home.html

(Chuva cida) http://www.ec.gc.ca/acidrain/acidfact.html

(Chuva cida) http://www.science.ubc.ca/~chem/tutorials/pH/index.html

(cido-base) http://www.chem.ualberta.ca/~plambeck/che/p101/p01182.htm

(Solubilidade de gases) http://www.chem.ualberta.ca/courses/plambeck/p102/p00407.htm

(Constantes de solubilidade para sais pouco solveis) http://wulfenite.fandm.edu/Data%20/Data.html?ml

(Tabelas de constantes) http://www.fabrics.net/deterg.htm

(Detergentes versus sabo)



http://www.surfactants.net/s-appl.htm#s&d (Detergentes versus sabo)

http://www.epa.gov/airmarkets/acidrain/index.html (Muito completo dados de chuva cida)

http://www.inag.pt/default.htm (Dados sobre as guas de Portugal (muito completo))

http://yip5.chem.wfu.edu/yip/java/titrate.html (Volumetrias)

http://science.csustan.edu/chem/titrate/titrate1b.swf (Titulaes - interactivo)

http://www.kid-z-tuff.com/GTAD/sf/poison/agents.html (Agentes branqueadores e de limpeza perigosos)

http://sdahq.org/house/fact/houseclean5.html (Produtos de limpeza de uso domstico)



Actividades prtico-laboratoriais AL 2.1 cido ou base: uma classificao de alguns materiais 1 aula

Ser que o pH de uma gua varia com a temperatura?

A classificao de guas e de outras solues aquosas em cidas, neutras ou alcalinas

requer processos de avaliao qualitativa e quantitativa com recurso a indicadores (em soluo ou impregnado em papel), ao medidor de pH electrnico, previamente calibrado, ou a outros sensores.

Objecto de ensino

Avaliao qualitativa (usando indicadores em soluo ou em papel) ou quantitativa (usando medidores electrnicos de pH e outros sensores) de acidez, de basicidade e de neutralidade de solues aquosas

Apreciao do efeito da temperatura no pH de uma soluo


Esta AL permite ao aluno saber: Reconhecer o laboratrio como local de trabalho onde a segurana fundamental na manipulao de material e equipamento

Classificar uma soluo aquosa como cida, neutra ou alcalina a partir da medio do pH ou do uso de indicadores

Comparar vantagens e desvantagens de diferentes processos de avaliao da acidez/alcalinidade de uma soluo aquosa

Verificar a variao do valor do pH provocado pela alterao da temperatura

Interpretar a variao do valor do pH provocado pela alterao da temperatura com base na auto-ionizao da gua e na Lei de Le Chatelier

Relacionar a natureza cida ou bsica da gua analisada com caractersticas geolgicas da regio de captao Aplicar a metodologia de resoluo de problemas por via experimental

Sugestes metodolgicas O tipo de trabalho que se prope permite que esta actividade seja desenvolvida em grupos de

dois alunos. Cada grupo dever analisar uma amostra diferente das dos restantes grupos devendo todos

os resultados da turma (turno) serem registados num quadro comum. Deste modo podero os alunos apreciar o que comum a todas as amostras (variao do pH com a temperatura) e aquilo que diferente de caso para caso.

As amostras de gua a usar devem ser diversificadas, colhidas na origem (mares, rios, lagos e aqurios e fontes) ou engarrafadas (de nascente e minerais), e de marcas diferentes. Para efeito



de rentabilizao do tempo de execuo da tarefa e de modo a permitir que todos os grupos possam utilizar os tipos de equipamento, os grupos de alunos devero us-los rotativamente.

A organizao dos resultados poder ser feita na forma de um quadro semelhante ao que se segue:

Cor das solues com os indicadores1

pH da soluo a ... C

pH da soluo, a diferentes temperaturas, usando medidor ou sensor

Indicador 1

Indicador 2

Indicador 3

Medidor electr-

nico Sensor

Classifica-o da soluo

5C 20 C

40 C Classifica-

o da soluo

gua destilada 1 gua destilada 2 gua da torneira gua de aqurio gua de mesa 1 gua de mesa 2 gua de mesa 3 gua de mesa 4 Outra(s)

No final da actividade podem pr-se algumas questes aos alunos para discusso e/ou

avaliao, em particular: Em que situaes tem vantagens a medio do pH com medidor ou sensor em relao utilizao de indicadores? Qual a gua de consumo, entre as analisadas, a mais adequada para uma pessoa que tem problemas de excesso de acidez no estmago? Qual a diferena nas caractersticas cido e base das diferentes amostras ensaiadas temperatura ambiente e temperatura de 60 C?

O diagrama seguinte apresenta uma possvel organizao dos conceitos envolvidos nesta

actividade laboratorial.

1 A seleccionar de entre os disponveis no laboratrio, preferencialmente aqueles que os alunos no tenham utilizado em

anos anteriores.

Solues aquosasgua(s)

Indicadorescido-base

Escala Sorensen a25 C

Papel

VMR e VMA

Soluo

cidas Alcalinas

Medidorelectrnico

Calibrao

podem classificar-se em

tais como

doavaliadas utilizando

comparam-seresultados deanlises com

Neutras

Auto-ionizao

na(s)qual(ais)ocorre a

a dissoluode CO2

provoca-lhe

H3O+

origina

OH-

aumenta aconcentrao

depH

1 x 10-14

a 25 C temo valor de

cuja constantede equilbrio o

Temperatura

altera ovalor de

Acidificao

depende da

o produto dasconcentraes

Produtoinico (Kw)

asso

ciad

o

Sensor

requerendo

medido usando

em



Material e equipamento por par de alunos Material e equipamento Unidades

Copos para o uso de medidores de pH e de sensores varivel Esguicho 1 Frascos de recolha de guas diversas varivel Placa de aquecimento com agitador magntico 1 Suporte para tubos de ensaio 1 Tubos de ensaio 1 x 9 Varetas de vidro 1 Termmetros de 10 C a 110 C 1 Medidor de pH de bancada com elctrodo combinado 1 Sensor de pH 1 Frigorfico 1

Outros materiais

Indicadores em soluo: alaranjado de metilo, vermelho de metilo, azul de bromofenol, tornesol, fenolftalena, indigo carmim, entre outros. Indicador em papel: universal (de escala larga e estreita). Tipos de gua diferentes: destilada*, chuva, abastecimento pblico, fontes, furos artesianos, mesa (de nascente e mineral), gaseificada, mar, carbonatada e outras solues aquosas. Solues-tampo para calibrao do medidor de pH electrnico e de sensore

Fisica Quimica a 11

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