Química Vol 3

GABARITO Caderno do Aluno Química – 3a série – Volume 3
Respostas às questões
As respostas são indicações do que pode ser esperado das reflexões dos alunos. De maneira nenhuma são “gabaritos” para serem seguidos em eventuais correções de tarefas ou discussões em sala de aula. Deve-se chamar atenção para o fato de se ter procurado utilizar a linguagem que envolve termos científicos de maneira adequada, o que, certamente, não corresponde ao modo pelo qual os alunos se expressam. Muitas vezes expressam ideias pertinentes, porém sem a devida apropriação da terminologia química.
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SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1
A BIOSFERA COMO FONTE DE MATERIAIS ÚTEIS AO SER HUMANO

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Espera-se que neste espaço os alunos apresentem seus conhecimentos explicitados em sala de aula sobre materiais que são extraídos da Biosfera, assim como seus usos e sua importância social.
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SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 2
COMPOSIÇÃO, PROCESSAMENTO E USOS DO PETRÓLEO, DO GÁS NATURAL E DO CARVÃO MINERAL
PESQUISA INDIVIDUAL Página 4
1. Os alunos podem achar dados diferentes em diversas notícias veiculadas em jornais e revistas; vai depender da atualidade da notícia e da fonte dos dados. Muitas vezes, as notícias baseiam-se em especulações de especialistas. Na página da ANP – Agência Nacional do Petróleo (em http://www.anp.gov.br/petro/reservas.asp, acesso em 14 de julho de 2009) pode ser acessado o link que explicita as reservas brasileiras de petróleo e de gás natural; tanto as reconhecidas como as ainda não reconhecidas. Petróleo Gás natural Reservas totais do Brasil em 31/12/2008 (Milhões de m3) 3 190,90 (Milhões de barris) 20 070,74 (Milhões de m3) 502 786,16 Reservas (31/12/2008) ainda não formalmente reconhecidas pela ANP, segundo a Portaria 009 de 21/1/2000, art. 4. 124,44 782,75 86 421,15 Reservas totais do Brasil em 31/12/2007 2 684,87 16 887,81 369 958,68
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Reservas 555,26 3 492,60 214 513,49 (31/12/2007) ainda não formalmente reconhecidas pela ANP, segundo a Portaria 009 de 21/1/2000, art. 4.
A análise desses dados permite supor que parte das reservas ainda não formalmente reconhecidas em 2007 foram reconhecidas em 2008; ou, talvez, novas descobertas feitas em 2008 já tenham sido reconhecidas. Caso os alunos se interessem, podem pesquisar como reservas de petróleo e de gás são estimadas. Em notícia veiculada em página da ANP (http://www.apn.org.br/apn/index.php?Itemid=46&id=296&option=com_content&ta sk=view acesso em: 14 julho 2009) é veiculada a avaliação do presidente da Petrobras quanto ao potencial do campo de Tupi. Cerca de 70 bilhões de barris podem ser acrescidos aos 107 bilhões de barris das reservas brasileiras. Na mesma notícia, entretanto, é alertado que, segundo técnicos da própria Petrobras, o potencial dessas reservas pode ser ainda maior.
2. Camada pré-sal é a que fica abaixo da camada salina situada no fundo dos oceanos. Na costa sudeste brasileira, na Bacia de Santos, foram encontradas recentemente jazidas de petróleo nessa camada. Esse campo foi denominado Tupi. Observação: em http://www.petrobras.com/ptcm/appmanager/ptcm/dptcm?_nfpb=true&_windowLab el=petr_com_energia_energiaPetrobras&petr_com_energia_energiaPetrobras_action Override=%2Fbr%2Fcom%2Fpetrobras%2FportalPetrobrasPontoCom%2Fapresenta cao%2FenergiaPetrobras%2FexibeAplicativo&petr_com_energia_energiaPetrobrasi dConteudoPrincipal=energia_detalhe_00004.htm acesso em: 14 julho de 2008, há uma explicação ilustrada sobre o campo de Tupi, recentemente descoberto pela Petrobras.
3. A camada pré-sal inicia-se entre 5 e 7 mil metros abaixo da superfície do mar, logo as perfurações devem atingir profundidades maiores do que essas. GABARITO Caderno do Aluno Química – 3a série – Volume 3
4. Os alunos deverão expressar e discutir suas opiniões. LIÇÃO DE CASA Página 5
Os alunos não deverão ter dificuldades em achar que um barril de petróleo equivale a 158,98 L. Através desta pesquisa, os alunos poderão conhecer alguns derivados do petróleo e ampliar seus conhecimentos quanto aos usos das diferentes frações do petróleo. Normalmente, conhecem a gasolina, o GLP e o óleo diesel, e reconhecem sua importância nos meios de transporte (em motores a explosão) e em sistemas de aquecimento. Seguem algumas informações:
• Gás natural: usado como combustível e matéria-prima na síntese de compostos orgânicos e na fabricação de plásticos. • GLP (gás liquefeito do petróleo): usado como combustível, como gás para cozinhar, como matéria-prima na síntese de compostos orgânicos e na fabricação de borracha. • Éter de petróleo: usado em lavagens de tecidos a seco. • Benzina: como solvente orgânico. • Nafta ou ligroína: como solvente e matéria-prima na indústria petroquímica. • Gasolina: como combustível de motores a explosão. • Querosene: para iluminação, como solvente, como combustível doméstico e como combustível para aviões. • Óleo diesel: como combustível para ônibus, caminhões e tratores. • Óleo lubrificante: como lubrificantes de máquinas e motores. • Vaselina: como lubrificante, na fabricação de pomadas, cosméticos, na indústria alimentícia. • Parafina: na fabricação de velas, em indústrias de alimentos, de cosméticos, em impermeabilizações, como revestimento de papel. • Asfalto: na pavimentação de ruas e calçadas, na vedação de encanamentos e paredes, na impermeabilização de cascos de embarcações, como revestimentos antioxidantes. GABARITO Caderno do Aluno Química – 3a série – Volume 3
• Coque: em usinas siderúrgicas – redução do ferro e aquecimento dos altos-fornos –, no revestimento de fornos refratários, na obtenção do alumínio e como fonte de gás de síntese. Com relação ao preço, os alunos poderão encontrar duas cotações referentes ao petróleo: para o petróleo Brent e para o petróleo WTI. Neste momento é importante que
o professor discuta que, como o petróleo é uma mistura, e que como a composição da mistura depende do local de onde é extraído, é necessária uma referência para a comercialização do mesmo. A cotação é feita usando-se como referência os petróleos Brent e WTI. Professor: pode ser interessante uma reflexão sobre como e por quem são feitas as cotações do dia do barril de petróleo.
• Petróleo Brent refere-se a uma mistura de petróleos produzidos no mar do Norte, oriundos dos sistemas petrolíferos Brent e Ninian, é negociado em Londres e serve de referência para os mercados de derivados da Europa e Ásia. Apresenta grau API de 39,4º e teor de enxofre de 0,34%. Sua cotação diária é publicada pela Platt’s Crude Oil Marketwire. Essa cotação reflete o preço de cargas embarcadas de 7 a 17 dias após a data de fechamento do negócio, no terminal de Sullom Voe, na Inglaterra. • WTI é a sigla de West Texas Intermediate, proveniente da região do West Texas, Estados Unidos, é negociado em Nova Iorque e serve de referência para os mercados de derivados dos EUA. Sua cotação é feita diariamente (mercado spot) e reflete o preço dos barris entregues em Cushing, Oklahoma, nos EUA. Apresenta grau API entre 38º e 40º e teor de enxofre de 0,3%. Observação: Grau API é uma escala usada para medir a densidade relativa de líquidos. Varia inversamente com a densidade relativa, isto é, quanto maior a densidade relativa, menor o grau API. Mercado spot é a cotação de curto prazo e flutuante. GABARITO Caderno do Aluno Química – 3a série – Volume 3
Leitura e Análise de Texto
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1. Petróleo é uma mistura formada principalmente por hidrocarbonetos. Hidrocarbonetos são compostos formados unicamente por átomos de carbono e de hidrogênio. O petróleo tem grande importância econômica, por ser uma das principais fontes de energia utilizadas atualmente e também por se constituir em fonte de matéria-prima para vários produtos da indústria. 2. Acredita-se que o petróleo tenha sido formado pela decomposição de seres vivos, submetidos por milhões de anos a altas pressões e temperaturas, na presença de pouco ou nenhum oxigênio. O petróleo faz parte da Biosfera, porque é formado e utilizado em ambientes onde existe, ou existiu, vida. 3. Frações que dão origem à gasolina, GLP (gás liquefeito de petróleo), querosene etc. 4. O refino pode ser descrito como uma série de operações de beneficiamento do petróleo bruto, para que se obtenham produtos específicos. No refino o petróleo bruto é submetido à destilação fracionada e os resíduos são redestilados. Dependendo do que se deseja, alguns produtos obtidos nessas destilações podem ser submetidos aos processos de craqueamento, alquilação e reforma. 5. Gás natural, gás liquefeito de petróleo (GLP), gasolina, querosene, gasóleo, óleos combustíveis e lubrificantes, parafina, vaselina, asfalto, piche, etc. 6. O aluno vai explicar com suas palavras. É importante que perceba que a destilação fracionada é um processo de separação de mistura de substâncias que apresentam temperaturas de ebulição próximas. Esse processo é usado para separar as principais frações do petróleo (as que dão origem à gasolina, o GLP, o querosene). No craqueamento, moléculas saturadas e com alta massa molecular são quebradas e transformadas em outras com massas moleculares menores e insaturadas. Na reforma, moléculas de baixas massas moleculares transformadas em outras com altas massas moleculares. Na alquilação são obtidas moléculas mais ramificadas. Todos esses processos são realizados para obtenção de produtos para diferentes especificações de consumo. GABARITO Caderno do Aluno Química – 3a série – Volume 3
Leitura e Análise de Texto
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1. O gás natural é um combustível fóssil e foi formado pela decomposição de matéria orgânica durante milhões de anos. Ele é encontrado em rochas porosas no subsolo e, em geral, em uma camada acima da reserva de petróleo. No entanto, as rochas porosas que armazenam o gás também podem estar em locais onde não se encontra reserva de petróleo. O gás natural pode ser considerado da Biosfera, pois é encontrado na região do planeta onde existe vida. 2. O gás natural é constituído, em média, principalmente por metano (de 50% a 70%), dióxido de carbono gasoso (de 20% a 25%) e em pequena proporção por outros gases, tais como o butano, o propano, o etano,o nitrogênio, o sulfeto de hidrogênio e a água. 3. Sim, para evitar a corrosão das linhas de transmissão. 4. A combustão do sulfeto de hidrogênio forma óxidos de enxofre, poluentes atmosféricos que intensificam a acidez das chuvas. 5. Os alunos registrarão as ideias que lhes pareceram mais importantes. A correção pode indicar ao professor se as expectativas de aprendizagem foram atingidas. Os processos estão descritos no texto. Professor, avalie as respostas dos alunos com base no mesmo. Questões para a sala de aula
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1. Quanto maior o número de carbonos, maior a temperatura de ebulição dos compostos. Caso os alunos apresentem dificuldades, sugere-se que sejam mostrados exemplos numéricos. GABARITO Caderno do Aluno Química – 3a série – Volume 3
Desafio!
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Os alunos devem perceber que aumentando o tamanho da molécula (o número de carbonos em uma cadeia aberta), aumentam também as suas temperaturas de ebulição. Isso pode ser explicado pela maior possibilidade de interações intermoleculares – forças de London – entre elas. Essas forças devem ser vencidas para que uma molécula passe para o estado gasoso. Logo, quanto maior as interações entre as partículas, maior será a energia necessária para que sejam quebradas, e maior a temperatura de ebulição.
2. NNooddeeccaarrbboonnoossAAllccaannooaallcceennoo2 Etano eteno 3 Propano propeno 4 Butano buteno 5 Pentano penteno 6 Hexano hexeno alcino
etino propino butino pentino hexino
Todos os alcanos apresentam o sufixo ano, todos os alcenos apresentam o sufixo eno e todos os alcinos apresentam o sufixo ino.
Todos os compostos com 2 carbonos apresentam o prefixo et, os com 3 carbonos apresentam o prefixo prop, os com 4 but, os com 5 pent e os com 6 hex.
Professor: A questão da posição da insaturação na cadeia carbônica não deve ser discutida neste momento. Pode ser mencionado aos alunos que a posição é indicada por um número que representa um dado átomo de carbono, mas que essa discussão será feita posteriormente.
3. Sim. Nos alcanos, o número de hidrogênios nas moléculas é igual ao dobro do número de carbonos mais dois, ou seja, sua fórmula genérica pode ser representada por CnH2n+2. Já nos alcenos, o número de hidrogênios corresponde ao dobro do número de carbonos e podem ser representados por CnH2n. Nos alcinos, o número de GABARITO Caderno do Aluno Química – 3a série – Volume 3
hidrogênios corresponde ao dobro do número de carbonos menos 2, e podem ser representados por CnH(2n-2).
Desafio!
1. Na formação de uma dupla ligação, dois átomos de hidrogênio são eliminados, logo o número de hidrogênios diminui em dois, o que é indicado na fórmula genérica CnH2n, e como os alcanos possuem 2Hs a mais, tem a fórmula CnH2n+2 2. C2H2 (etino) C6H10 (hex-1-ino) C6H10 (hex-2-ino) 10
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LIÇÃO DE CASA Página 14
1. Nome do composto Fórmula estrutural estendida) Fórmula estrutural condensada Etano 33 CHH C . Etino Pent – 2– eno ou 323 CHCHCHH C ... Hexa – 3 – ino Pent – 2 – ino
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* Neste momento, o aluno ainda não estudou isomeria cis–trans. Sugere-se retomar este exercício depois da discussão sobre isomeria geométrica e perguntar aos alunos se mudariam algo nas estruturas que haviam desenhado. 2. Os alunos deverão concluir que hidrocarbonetos são substâncias formadas por átomos de carbono e de hidrogênio, podendo apresentar ligações simples, duplas ou triplas entre os átomos de carbono. Questões para a sala de aula
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4. Trans but-2-eno But-1-eno metilpropeno Cis but-2-eno
Dados para que os alunos completem a tabela em seus cadernos:
Composto Temperatura de Temperatura de ebulição (ºC) Densidade (g/mL) a fusão (ºC) (1 atm) 1atm 25º C Trans but-2-eno 105,5 0,96 0,6040 But-1-eno -185,3 -6,26 0,5951 2-metilpropeno -140,4 6,9 0,5942 Cis but-2-eno -138,9 3,73 0,6213
5. São compostos diferentes, pois suas propriedades são diferentes. É importante que levem nomes diferentes para que possam ser diferenciados. 6. Foram utilizados números, para indicar a posição da dupla ligação na cadeia carbônica, isto é, os átomos de carbono que estão ligados por ligação dupla. 12
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7. No cis but-2-eno os hidrogênios e os grupos CH3 (grupos metila) encontram-se do mesmo lado em relação à dupla ligação. No trans but– 2– eno.encontram-se em lados opostos. 8. Trans but-2-eno But-1-eno Resposta: 4 carbonos 4 carbonos metilpropeno Cis but-2-eno Resposta: 3 Carbono 4 carbonos
Na estrutura denominada metilpropeno a cadeia principal pode ter no máximo 3 carbonos, portanto seu nome deve se iniciar com o prefixo prop.
9. a) O cis1,2-dimetilciclopentano é o composto 1, pois os grupos metila (CH3) encontram-se do mesmo lado do anel; o mesmo se dá com os hidrogênios. b) Trans 1,2-dimetilciclopentano 10. Os alunos escreverão suas próprias definições. É importante que mencionem que compostos isômeros são compostos diferentes que têm a mesma fórmula molecular e diferentes fórmulas estruturais. GABARITO Caderno do Aluno Química – 3a série – Volume 3
11. Alcano Estrutura Temperatura Fórmula molecular de ebulição (ºC) a 1atm Hexano 69 C6H14 2-metilpentano 60 C6H14 3-metilpentano 63 C6H14 2,2-dimetilbutano 50 C6H14 2,3-dimetilbutano 58 C6H14
12. Sim, para indicar em qual carbono se localiza o radical metil. 13. O prefixo di indica que há dois grupos metila no composto; os números mostram a quais carbonos os grupos metila estão ligados. 14. No 2-metilpentano, de qualquer maneira que se conte o número de átomos de carbono, se chega a uma cadeia com no máximo 5 carbonos, e no 2,2-dimetilbutano, a maior cadeia é de 4 carbonos. 15. Quanto menor o número de ramificações, maior a temperatura de ebulição. É importante lembrar que isso vale para compostos com o mesmo número de carbonos, pois, ao se mudar o tamanho da cadeia, tem-se mais uma variável a ser observada ao se comparar as temperaturas de ebulição. 14
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Os compostos em questão são apolares, portanto, as forças interpartículas que aparecem entre eles são do tipo dipolo instantâneo . Compostos mais lineares são mais polarizáveis, além de apresentar maiores superfícies de contato; as forças atuantes entre eles são, portanto, maiores. Para que essas sejam vencidas é necessário mais energia, portanto, maiores temperaturas. Por isso as temperaturas de ebulição de compostos menos ramificados são maiores.
Desafio!
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Não se pode denominar um composto de 4-metilpentano, pois a numeração da cadeia principal no caso dos alcanos deve ser iniciada pelo carbono mais próximo ao carbono mais ramificado. Não se pode denominar um composto de but-3-eno (ou 3-buteno), pois a numeração da cadeia principal deve ser iniciada pelo carbono mais próximo ao da dupla ligação.
Não se pode denominar um composto de 2-etilbutano, pois a cadeia principal deve ser a maior possível e englobar o maior número possível de carbonos ramificados. O nome do composto a que se faz referência deve ser o 3-metilpentano.
LIÇÃO DE CASA Página 19
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Leitura e Análise de Texto
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1. O dois são obtidos a partir da madeira. O carvão vegetal é obtido por meio da carbonização da madeira enquanto o mineral só é formado pelo processo de fossilização da madeira durante milhões de anos. 2. Acredita-se que o carvão mineral seja produto da fossilização de troncos, raízes, galhos e folhas de árvores gigantes que cresceram há 250 milhões de anos em pântanos rasos. Essas partes vegetais após morrerem se depositaram no fundo lodoso e ficaram encobertas. O tempo e a pressão da terra sobre esse material transformaram-no em uma massa negra – a jazidas de carvão. 3. Os alunos poderão citar diversas aplicações, como, por exemplo, o uso como combustível,como fonte de muitas matérias-primas utilizadas em indústrias de corantes, remédios, pesticidas, elastômeros, plásticos entre outras. 4. Pirólise é a degradação de qualquer material orgânico pelo calor, realizada na ausência parcial ou total de oxigênio. A falta de oxigênio tem como objetivo evitar a combustão. 5. Porque o carvão mineral brasileiro apresenta altos teores de cinzas e de enxofre, baixo poder calorífico, seu processo de beneficiamento é difícil e os custos envolvidos na remoção de poluentes são elevados. 6. Como combustível. Seu uso como fonte de matérias-primas se torna difícil devido a baixa qualidade do processo de seu beneficiamento: além de ser difícil, apresenta custos elevados. PESQUISA EM GRUPO
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Algumas possíveis informações coletadas pelos alunos:
Tabela: Algumas substâncias obtidas a partir do carvão mineral e algumas de suas aplicações
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Fase Substância Fórmula estrutural Fórmula mole-cular usos Fase líquida Naftaleno C10H8 Matéria-prima para a produção de medicamentos, corantes, herbicidas, inseticidas, fluidizantes e poliésteres. Piridina C5H5N Matéria-prima para a síntese de fungicidas, vitaminas e medicamentos. Usada também como solvente e como auxiliar para tingimento têxtil. Fenol C6H6O Desinfetante; matéria-prima na produção de medicamentos, tensoativos, defensivos agrícolas, resinas sintéticas e corantes. Estireno C8H8 Matéria-prima na fabricação de poliestireno, borracha sintética, resinas e poliéster. Tolueno C7H8 Solvente para tintas e revestimentos; matéria-prima na fabricação de benzeno e fenol; utilizado para elevar a octanagem da gasolina. Benzeno C6H6 Solvente; antidetonante em gasolina; matéria-prima na fabricação de compostos orgânicos. Xilenos orto-xileno C8H10 Orto-xileno: solvente para resinas; matéria-prima para a fabricação de anidrido ftálico, gasolina de aviação, corantes, inseticidas; constituinte de asfalto e nafta.
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meta-xileno C8H10 Meta-xileno: intermediário para corantes e em sínteses orgânicas; solvente; inseticida. para-xileno C8H10 Para-xileno: usado na fabricação de medicamentos e de inseticidas, como matéria-prima para ácido tereftálico (usado na produção de corantes, sacarina, perfumes etc) e na indústria de polímeros sintéticos e de poliéster. Fase sólida Coque C Na produção industrial do ferro e como combustível. Carvão de retorta C Produção de eletrodos
Questões para a sala de aula
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1. Não. Suas propriedades são diferentes e suas aplicações também o são. 2. O aluno apresentará um texto próprio. Deve, entretanto, mencionar que a mudança da posição do grupo metila ligado ao anel faz com que as propriedades dos compostos mudem, caracterizando compostos isômeros. 18
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PESQUISA EM GRUPO
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Os alunos utilizarão suas próprias palavras para preencher a tabela com as informações que encontraram. Também poderão ter dificuldade em encontrar todas as informações para todas as funções; o importante é que consigam conhecer pelo menos uma propriedade e uma aplicação dos composto pertencentes a cada um dos grupos funcionais . A título de exemplo, apresentam-se algumas informações a seguir.
Nome da função Estrutura característica do grupo funcional Solubilidade em água; acidez; basicidade da solução aquosa; usos e propriedades álcool A solubilidade diminui com o aumento da cadeia carbônica (metanol e etanol são solúveis em qualquer proporção), podem ser sólidos ou líquidos a temperatura ambiente dependendo do tamanho da cadeia carbônica; os alcoóis líquidos são usados como solventes e aplicados em várias reações na indústria química. aldeído Os que apresentam massas molares pequenas são solúveis em água; apresentam odores desagradáveis; são bastante reativos; são usados como solventes e como matéria-prima na fabricação de vários materiais, como plásticos e resinas. ácido carboxílico Produzem soluções ácidas e reagem com alcoóis gerando ésteres; apresentam odor característico (os que têm até 12 átomos de carbono possuem cheiro desagradável); podem ser usados na indústria como matéria-prima na fabricação de polímeros, ésteres,
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fibras têxteis etc. cetona Têm solubilidade mediana em água e sua principal aplicação é como solvente Éster Têm solubilidade mediana em água, podem ser utilizados como solventes e têm odores característicos; são importantes na indústria de perfumaria e essências artificiais. Éter São pouco solúveis em água e pouco reativos; são usados principalmente como solventes. amina Têm solubilidade mediana em água; produzem soluções básicas; têm grande importância biológica, pois compostos como a adrenalina, a noradrenalina, a mescalina e os aminoácidos são aminas; são usadas na indústria no preparo de várias substâncias sintéticas, na vulcanização da borracha e como tensoativos. amida Não têm caráter ácido nem básico. São utilizadas industrialmente na preparação de medicamentos e polímeros. Fenol São, em geral, pouco solúveis ou insolúveis em água; possuem cheiro forte e característico; formam soluções aquosas com caráter ácido, mas são ácidos mais fracos que os ácidos carboxílicos; são usados como desinfetantes e na produção de resinas e polímeros.
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Questões para a sala de aula
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1. C4H10O 2. Álcool 3. Sim, pois possuem a mesma fórmula molecular, mas são substâncias diferentes, pois a mudança de posição do grupo OH faz com que esses compostos tenham propriedades diferentes. É importante que ao responder essa questão os alunos transfiram a conclusão sobre isomeria de posição vista em composto cíclicos para os composto de cadeia aberta. 4. Não. Pode-se perceber que o composto butan– 3–ol é igual ao composto butan–2– ol e o butan– 4– ol é igual ao butan– 1– ol. É importante perceber que só faz sentido escrever nomes diferentes para compostos diferentes e, por convenção, usa-se o nome onde a numeração do grupo funcional é a menor possível. 5. Álcool e éter. Sim, o etanol tem fórmula molecular (C2H6O) igual a do éter, no entanto, são substâncias diferentes. Isso fica claro quando se observa que eles pertencem a funções orgânicas diferentes. 6. CH3CH2CH2OH CH3OCH2CH3 1 - propanol metóxietano álcool éter Os compostos são isômeros, pois possuem a mesma fórmula molecular (C3H8O), mas pertencem a funções orgânicas diferentes.
7. Um álcool com dois ou mais átomos de carbono terá um éter como isômero. Isso é possível, pois sempre se pode rearranjar os átomos de maneira a formar um éter e vice-versa. GABARITO Caderno do Aluno Química – 3a série – Volume 3
LIÇÃO DE CASA Página 26
1. IIssôômmeerrooss Fórmula molecular
EEssttrruuttuurraaeeffuunnççããoooorrggâânniiccaa EEssttrruuttuurraaeeffuunnççããoooorrggâânniiccaaC2H4O2
Ácido etanoico
Metanoato de metila
C3H6O
Propanal
propanona
2. a)
1 - butanol 2 - butanol GABARITO Caderno do Aluno Química – 3a série – Volume 3
b) CH3CH2CH2– O– CH3 metóxi– propano CH3CH2– O– CH2CH3 etóxi– etano
VOCÊ APRENDEU? Página 27
Os alunos redigirão seus próprios textos.
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SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 3 COMPOSIÇÃO, PROCESSAMENTO E USOS DA BIOMASSA
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As informações pesquisadas pelos alunos deverão ser discutidas.
Espera-se que, ao final dessas atividades, os alunos sejam capazes de compreender a importância da Biomassa como fonte de materiais combustíveis alternativos. É desejável que sejam estimuladas atitudes de tolerância e respeito a opiniões alheias durante a roda de conversa. Também é importante que se incentive a fundamentação das opiniões com base nas pesquisas realizadas.
As informações a seguir são fornecidas com o intuito de subsidiar a sua atuação.
Com relação ao álcool combustível, é desejável que os alunos conheçam que a cana-de-açúcar é a principal matéria utilizada no Brasil para esse fim, mas que em outros países outros vegetais como milho, beterraba e batata-doce são bastante utilizados. Os caules da cana-de-açúcar, após serem esmagados, fornecem o caldo e o bagaço. No caldo há um grande teor de sacarose (dímero da glicose e da frutose).
As principais reações envolvidas na fermentação alcoólica são a inversão da sacarose e a fermentação do monossacarídeo. As equações a seguir são representações simplificadas do processo industrial de obtenção do álcool. A fermentação industrial é certamente mais complicada do que a representada a seguir, envolvendo, provavelmente diferentes intermediários. A vinhaça (subproduto na produção do álcool) pode ser usada como fertilizante.
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Para a produção do açúcar, o caldo é coado, tratado com cal para retirar impurezas e corrigir o pH; é então adicionado fosfato para melhorar o processo de clarificação e aquecido com vapor de água a alta pressão. Ocorre então a decantação seguida de filtração a vácuo. O filtrado é evaporado (contém cerca de 85% de água) até se obter um xarope amarelado, que contenha cerca de 40% de água. Esse xarope é novamente filtrado a vácuo até atingir um estado de supersaturação. São então adicionados núcleos de açúcar para que ocorra o crescimento dos cristais de açúcar. A mistura de xarope e cristais é então transferida para um cristalizador, onde é colocada uma quantidade adicional de sacarose sobre os cristais já formados e a cristalização do açúcar – ligeiramente amarelado –- se completa. O açúcar é então enviado para as usinas de refinamento. A massa é centrifugada para a remoção do xarope (que é reciclado para outras cristalizações).
O líquido residual das reciclagens do açúcar é chamado de “melaço” e pode ser usado como fonte de carboidratos e para ração de gado. As tortas (resíduos) que ficam nos filtros usados na filtração a vácuo do lodo são usadas como adubo. O bagaço pode ser utilizado na fabricação de papel, compensado ou material isolante e como combustível em usinas termelétricas. O caldo da cana também pode ser consumido diretamente como garapa. Como se pode perceber, praticamente todos os resíduos da agroindústria canavieira são reaproveitados.
Com relação ao biodiesel, é importante que os alunos percebam que ele é obtido principalmente pela reação de transesterificação de óleos ou gorduras. A transesterificação é a reação do óleo ou da gordura com um álcool, normalmente etanol ou metanol. Um exemplo dessa reação está descrito a seguir.
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Os óleos usados para a produção do biodiesel são obtidos principalmente a partir de vegetais como: babaçu, palma, mamona, girassol etc. O biodiesel atualmente é utilizado no Brasil como combustível para motores de caminhões, tratores, camionetas, automóveis, entre outros e também em motores estacionários como geradores de eletricidade, de calor etc. O biodiesel pode substituir total ou parcialmente o óleo diesel de petróleo.
Não se espera que os alunos obtenham todas as informações que foram descritas aqui, mas você pode, com elas, enriquecer a discussão em sala de aula.
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SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 4
A BIOSFERA COMO FONTE DE ALIMENTOS PARA O SER HUMANO
Questões para a sala de aula
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1. Valor citado na embalagem _______________ massa de alimento x ___________________________________ 100g de alimento
2. Calcular a porcentagem dos macronutrientes a partir dos dados das embalagens. Em alguns rótulos, esses valores já aparecem calculados. 3. Essas informações dependerão dos alimentos pesquisados pelos alunos. 4. Os alunos poderão perceber que os alimentos de um mesmo grupo apresentam um determinado macronutriente em maior quantidade em sua composição Por exemplo, o grupo da proteína terá a presença de proteína em maior quantidade, embora possam apresentar certas quantidades de gorduras e carboidratos. 5. Os alunos poderão perceber que os alimentos de grupos diferentes possuem sempre um componente em maior quantidade, por exemplo, o grupo dos alimentos de origem animal terá como componente majoritário as proteínas, o grupo das farinhas terá como componente majoritário os carboidratos e o grupo dos óleos e das gorduras terá como componente majoritário os lipídeos. 6. Os alunos poderão completar a tabela com diferentes informações. Dependendo do alimento a que se referem, a porcentagem do componente majoritário pode variar, assim como o valor energético. Espera-se, entretanto, que percebam alguma regularidade nos valores energéticos, de acordo com o componente majoritário (carboidrato, proteína ou lipídeo). 7. Levando-se em conta somente a quantidade de calorias dos produtos pesquisados, deve-se evitar uma ingestão excessiva de gorduras, pois alimentos mais ricos em gorduras são no geral mais calóricos (1 g de gordura tem um valor calórico de cerca de 9 cal). Os alimentos ricos em carboidratos ou ricos em proteínas são menos GABARITO Caderno do Aluno Química – 3a série – Volume 3
energéticos que os ricos em gorduras (1 g de carboidrato ou de proteína tem um valor calórico aproximado de 4 cal).
8. Os alunos darão respostas próprias. Pode ser considerado, por exemplo, que os alimentos, além de servirem como fonte de energia, possuem outras funções, como proteção, isolamento, serem substratos para a síntese de hormônios (no caso das gorduras e colesterol) , constituir e manter as estruturas celulares (no caso das proteínas e gorduras). É recomendável que se consuma alimentos de todos os grupos, porém em quantidades diferentes. É importante que os alunos se lembrem do que foi estudado em Biologia sobre a pirâmide alimentar. Essa pirâmide recomenda que os carboidratos sejam consumidos em maior quantidade, as proteínas em quantidade um pouco menor e os lipídeos em quantidades reduzidas. Atualmente,uma nova pirâmide foi proposta. Há, entretanto, controvérsias sobre a nova pirâmide. Questões para a sala de aula
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1. Grupo dos carboidratos. 2. As duas possuem a função álcool. No entanto uma (a da glicose) delas possui a função aldeído enquanto a outra (a da frutose) a função cetona. 3. Observando-se a estrutura da glicose e da frutose percebe-se que cada uma delas possui duas funções orgânicas, o que mostra que uma substância pode apresentar mais de um grupo funcional em sua estrutura. 4. Esses compostos tendem a ser solúveis, pois apresentam grupos OH que podem formar ligações de hidrogênio com a água facilitando a solubilização. 5. O amido pode ser considerado um polímero, pois se percebe que ele é formado pela repetição de unidades de glicose. GABARITO Caderno do Aluno Química – 3a série – Volume 3
PESQUISA INDIVIDUAL
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Trata-se de uma pesquisa individual. Diversas informações podem ser obtidas. O importante é que o aluno reconheça que se trata de polímeros, que há uma estrutura que se repete.
Questões para a sala de aula
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6. a) Função éster. b) Eles devem ser insolúveis, pois apresentam longas cadeias carbônicas,que são apolares e, portanto, se dissolvem pouco ou quase nada em água – que é polar. c) O lipídeo A é saturado, pois só possui ligações simples entre carbonos; já o lipídeo B é insaturado, pois possui ligações duplas entre carbonos. 7. a) Amina e ácido carboxílico. b) Os aminoácidos possuem esse nome, pois neles sempre estão presentes as funções amina e ácido carboxílico ligadas a um mesmo carbono. 8. O aluno explicará com suas palavras. Deverá perceber que é a ligação que ocorre quando o grupo carboxila de um aminoácido interage com o grupo amina de outro aminoácido, ocorrendo a eliminação de uma molécula de água. GABARITO Caderno do Aluno Química – 3a série – Volume 3
9. Observação: em pH fisiológico, a alanina e a lisina encontram-se na forma iônica, por isto a transformação foi escrita desta forma. Mas os alunos também podem usar a forma não iônica.
Desafio!
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Os alunos farão seus próprios comentários. É importante que percebam que a produção de uma proteína em organismo vivo não acontece desta maneira. Uma proteína só é produzida nos organismos vivos através do processo de síntese proteica que envolve DNA, RNA e ribossomos. É importante lembrar que uma proteína é uma estrutura muito mais complexa do que apenas ligações peptídicas entre aminoácidos.
GABARITO Caderno do Aluno Química – 3a série – Volume 3
LIÇÃO DE CASA Página 37
Para responder a esta questão existem várias possibilidades, tendo em vista a existência de 20 aminoácidos diferentes. Uma das possibilidades está descrita a seguir. A resposta não está escrita na forma ionizada.
VOCÊ APRENDEU? Página 38
1. Alternativa e. 2. Sabendo que o 3-penten-2-ol apresenta isomeria cis-trans, desenhe a fórmula estrutural da forma trans. GABARITO Caderno do Aluno Química – 3a série – Volume 3
3. Alternativa b. 4. Alternativa e. 5. Alternativa d.