UNIDADE A

Este capítulo e seus conteúdos conceituais

• Retomada de temperatura de fusão, tem­peratura de ebu­lição e densidade, algumas das propriedades que ca­racterizam substâncias
• Distinção entre substância e mistura de substâncias
• Transformação química
• Reagentes e produtos
• Lei de Lavoisierlavoziêr
• Lei de Proustprust
• Teoria Atômica de Dalton
• Elementos químicos e seus símbolos versus substâncias químicas e suas fórmulas
• Equação química

Nesta unidade, os estudantes conhecerão alguns modelos atômicos e o conceito de elemento químico. Diversas das habilidades da unidade temática Matéria e energia da BNCCBê êne cê cê, referentes ao 9º ano, têm seu desenvolvimento vinculado a esta unidade, sendo que o trabalho com algumas delas prossegue na unidade B.

Este capítulo se inicia com a retomada de alguns conceitos trabalhados no volume do 6º ano, de modo a propiciar a todos os estudantes, inclusive aos que porventura não estudaram esses temas anteriormente, os pré-requisitos necessários ao estudo do modelo atômico de Dalton.

A partir da conceituação ma­croscópica de reação química, o capítulo trabalha a Lei de Lavoisierlavoziêr (conservação da massa) e a Lei de Proustprust (proporções constantes) como generalizações de fatos experimentais. O texto Em destaque do item 5 permite aos estudantes entender a diferença entre lei e teoria, possibilitando discutir, na sequência, que a Teoria Atômica de Dalton é uma proposta para explicar as leis de Lavoisierlavoziêr e de Proustprust.

A seguir, o capítulo relata a composição de algumas substâncias, conduzindo à percepção de que a fórmula de uma substância expressa a sua composição, e explica a utilização de equações químicas para representar reações.

Os estudantes têm, ao final do capítulo, uma primeira aproximação ao conceito de elemento químico (no modelo de Dalton), que será aprimorado no capítulo seguinte, conduzindo à conceituação atual (na qual cada elemento químico corresponde a átomos com determinado número atômico).

De olhoôlho na BNCCBê êne cê cê!

A imagem e o texto de abertura destedêste capítulo contribuem para o desenvolvimento da competência específica 3, pois, assim como em outras oportunidades posteriores neste capítulo, estimulam os estudantes a analisar, compreender e explicar características, fenômenos e processos relativos ao mundo natural e social, como também as relações que se estabelecem entre eles, exercitando a curiosidade para fazer perguntas e buscar respostas com base nos conhecimentos das Ciências da Natureza.

Motivação

Capacitar o estudante a ler e interpretar textos relacionados à ciência é uma das metas do curso de Ciências da Natureza.

Nos capítulos em que há textos de abertura na seção Motivação, é importante que eles sejam lidos em voz alta, em sala, e que cada uma de suas passagens seja comentada e explicada.

Preste atenção especial às palavras cujo significado os estudantes porventura não conheçam.

A leitura e a interpretação dos textos de outras fontes, presentes nesta obra, auxiliam os estudantes a com­preen­der que a aquisição de informações de textos escritos requer leitura atenta, capacidade de concentração (foco) e cuidadosa interpretação.

Trata-se de conteúdo procedimental e, portanto, é a prática continuada que aprimora significativamente a capacitação do leitor.

TCTstê cê tês Economia e Ciência e Tecnologia

O texto Em destaque no início do capítulo abrange os Temas Contemporâneos Transversais Trabalho e Ciência e Tecnologia, respectivamente pertencentes às macroáreas Economia e Ciência e Tecnologia. O texto ajuda a elucidar a relevância da Química no contexto contemporâneo e fornecer uma visão do mundo do trabalho que pode influir nas escolhas alinhadas ao projeto de vida dos estudantes.

Protagonismo da mulher

Aproveite a foto da química atuando no laboratório para enfatizar a necessidade de valorização do protagonismo da mulher nas diversas áreas de atuação social, artística e profissional. Aproveite para ressaltar a igualdade entre todas as pessoas, independentemente de fatores como sexo, religião, características individuais e condição socioeconômica, e que uma sociedade democrática e plural não pode tolerar preconceitos de nenhuma espécie.

De olhoôlho na BNCCBê êne cê cê!

Ao explorar a importância da Química na sociedade e a atuação dos profissionais da área, o texto “Por que estudar Química?” favorece o desenvolvimento: da competência geral 6, pois incentiva o estudante a valorizar a diversidade de saberes e vivências culturais e apropriar-se de conhecimentos e experiências que lhe possibilitem entender as relações próprias do mundo do trabalho e fazer escolhas alinhadas ao exercício da cidadania e ao seu projeto de vida, com liberdade, autonomia, consciência crítica e responsabilidade; e da competência específica 4, porque auxilia em avaliar aplicações e implicações políticas e culturais da ciência e de suas tecnologias para propor alternativas aos desafios do mundo contemporâneo, incluindo aqueles relativos ao mundo do trabalho.

De olhoôlho na BNCCBê êne cê cê!

• EF09CI01ê éfe zero nove cê ih zero um

“Investigar as mudanças de estado físico da matéria e explicar essas transformações com base no modelo de constituição submicroscópica.”

Essa habilidade é desenvolvida nos capítulos 1 e 4. Neste capítulo 1, os estudantes retomarão as mudanças de fase e sua nomenclatura. Isso já foi abordado no volume do 6º ano (pois era necessário para caracterizar substância química e desenvolver habilidades como EF06CI01ê éfe zero seis cê ih zero um, EF06CI02ê éfe zero seis cê ih zero dois e EF06CI12ê éfe zero seis cê ih um dois) e é retrabalhado integralmente aqui para que todos os estudantes tenham acesso aos pré-requisitos para o restante do desenvolvimento da habilidade EF09CI01ê éfe zero nove cê ih zero um, no capítulo 4.

Os estudantes perceberão, neste capítulo, que as temperaturas de fusão e de ebulição possibilitam fazer previsões sobresôbre a fase em que uma substância se encontra em função da temperatura (quando subme­tida à mesma pressão à qual se referem os dados de temperatura de fusão e de ebulição considerados).

Algumas atividades destedêste capítulo envolvem situações em que os estudantes devem utilizar os conceitos adquiridos em contextos ligados a aplicações práticas (por exemplo, atividades 1 a 11 do Explore diferentes linguagens).

No capítulo 4, os aspectos submicroscópicos dessa habilidade serão desenvolvidos, e os estudantes serão capazes de usar modelos para explicar e representar mudanças de fase da matéria.

Conteúdo atitudinal sugerido

• Interessar-se pelas ideias científicas e pela Ciência como maneira de entender melhor o mundo que nos cercacérca.

Essa é uma atitude que se pretende desenvolver ao longo de todo o curso de Ciências e é bastante oportuna a este capítulo.

De olhoôlho na BNCCBê êne cê cê!

Os itens destedêste capítulo, por abordarem temas introdutórios ao estudo da Química, contribuem para o desenvolvimento: da competência geral 2, pois fornecem subsídios aos estudantes para que possam exercitar a curiosidade intelectual e recorrer à abordagem própria das ciências, incluindo a investigação, a reflexão, a análise crítica, a imaginação e a criatividade, com base nos conhecimentos das diferentes áreas; e da competência específica 2, pois ajudam a compreender conceitos fundamentais e estruturas explicativas das Ciências da Natureza, bem como dominar processos e práticas da investigação científica, de modo a sentir segurança no debate de questões científicas e do mundo do trabalho.

Itens 1 e 2

Retome com os estudantes os conceitos de temperatura de fusão (TFtê éfe), temperatura de ebulição (TEtê e) e densidade (ddê), já estudados no 6º ano.

Julgando conveniente, realize um trabalho ativo com terminologias, propondo aos estudantes que redijam as conceituações de temperatura de fusão, temperatura de ebulição e densidade e as incluam na lista de verbetes do Amplie o vocabulário! que será desenvolvida ao longo do ano letivo (consulte, na parte inicial destedêste Manual do professor, os comentários sobresôbre a finalidade pedagógica dessa seção da obra e sobresôbre como desenvolvê-la).

Redações possíveis, conside­rando o nível de compreensão atual dos estudantes:

• temperatura de fusão Temperatura constante em que uma substância sólida funde, quando aquecida a pressão constante.
• temperatura de ebulição Temperatura constante em que uma substância líquida entra em ebulição, quando aquecida a pressão constante.
• densidade Relação (divisão, razão, quociente) entre a massa e o volume de um objeto ou de uma amostra de substância ou material.

Analise com os estudantes os dados apresentados na tabela de temperatura de fusão (TFtê éfe) e temperatura de ebulição (TEtê e) para algumas substâncias, destacando que esse valores são obtidos com as substâncias submetidas a uma pressão equivalente à pressão média do ar ao nível do mar, que é 1uma atma tê eme (lê-se “uma atmosfera”).

Explique que, em outras pressões, esses valores são diferentes. As modificações da temperatura de ebulição com a variação de pressão são bastante expressivas, e a tendência verificada experimentalmente é que, quanto menor a pressão, menor a temperatura de ebulição da substância. Por isso, em altitudes superiores ao nível do mar (e, portanto, pressões menores que 1uma atma tê eme), a ebulição da água ocorre abaixo de 100 °Cgraus Célsius.

Saliente também que os valores de temperatura de fusão e de temperatura de ebulição referem-se às substâncias puras (isto é, não misturadas com outras substâncias).

Atividades

Após trabalhar o item 2 em sala de aula, proponha aos estudantes as atividades 1 a 16 da seção Explore diferentes linguagens.

Compreensão leitora

Saliente que, ao ler e estudar, os títulos frequentemente expressam ideias importantes. Neste capítulo, por exemplo, algumas das ideias-chave aparecem resumidas nos títulos. Além disso, palavras e expressões destacadas em itálico ou em negrito também enfatizam pontos que merecem a atenção do leitor.

Item 3

Ao trabalhar esse item, atente que, nele, substância é caracterizada macroscopicamente (isto é, por suas propriedades macroscópicas) e não por meio da constituição em nível atômico-molecular.

A discussão sobresôbre reações químicas foi iniciada no 4º ano, prevista na habilidade EF04CI03ê éfe zero quatro cê ih zero três (“Concluir que algumas mudanças causadas por aquecimento ou resfriamento são reversíveis (como as mudanças de estado físico da água) e outras não (como o cozimento do ovo, a queima do papel etc.etcétera)”), e posteriormente retomada no 6º ano, na habilidade EF06CI02ê éfe zero seis cê ih zero dois (“Identificar evidências de transformações químicas a partir do resultado de misturas de materiais que originam produtos diferentes dos que foram misturados (mistura de ingredientes para fazer um bolo, mistura de vinagre com bicarbonato de sódio etc.etcétera)”). Assim, neste momento, é necessário retomar essa temática, complementando-a com as informações apresentadas no livro do estudante.

Se julgar oportuno, proponha aqui também um trabalho ativo com terminologias, sugerindo aos estudantes que redijam as conceituações de reação química, reagente e produto e as incluam na lista de verbetes do Amplie o vocabulário! que será desenvolvida ao longo do ano letivo. Redações possíveis são:

• reação química Processo em que uma ou mais substâncias se transformam em outra(s)outra ou outras substância(s)substância ou substâncias.
• reagente Substância que, em uma reação química, se transforma em outra(s)outra ou outras.
• produto Na reação química, substância que resulta da transformação ocorrida com o(s)o ou os reagente(s)reagente ou reagentes.

Aproveite a oportunidade propiciada pelo exemplo da reação química de combustão do etanol (ou álcool etílico, usado na desinfecção de superfícies e como combustível) para salientar que essa substância pode se inflamar facilmente na presença de calor, chama ou faíscas. Proponha uma reflexão individual (sem necessidade de manifestar-se em público): Na sua casa, as pessoas têm cuidado ao manusear e guardar etanol e outros produtos inflamáveis? A seguir, enfatize atitudes de segurança que as famílias devem ter quanto a materiais inflamáveis, mantendo-os longe de locais quentes, de chamas ou de aparelhos e interruptores elétricos (que podem produzir faíscas elétricas).

Atividades

Após o item 2, tem-se um bom momento para as atividades 17 a 21 do Explore diferentes linguagens.

Visita guiada

O Trabalho em equipe do item 3 propõe uma visita guiada a uma indústria química. Existem muitas opções que podem ser exploradas, por exemplo, nas áreas de polímeros, corantes e tintas, produtos hospitalares, medicamentos, cosméticos e fibras têxteis. Diversas empresas têm um departamento de relações públicas encarregado da comunicação entre a organização e o público. Em empresas de médio e grande porte, é comum que as ações dessedêsse setor da empresa incluam as visitas às suas instalações. Compareça previamente ao local e participe de uma dessas visitas. Registre o que puder (atentando, claro, às regras do local) em fotos, áudios e vídeos, a fim de utilizá-los para facilitar a roteirização. Atente, em especial, às explicações que serão dadas aos visitantes pelo profissional que os acolherá e guiará. Utilize o que obtiver nesse levantamento para estruturar a atividade conforme recomendado no texto Visitas guiadas, da parte inicial destedêste Manual do professor.

Prepare a lista de objetivos da visita e discuta-a com os estudantes. Inclua perguntas para direcionar as observações. Exemplos: Que produtos são fabricados? Que matérias-primas são usadas? De onde elas provêm? Que técnicas e que equipamentos são utilizados na produção? Para que tipo de consumidor a produção se destina? (Consumidores? Indústrias? No Brasil? No exterior?) Que profissionais trabalham na indústria? Que formação precisam ter para a contratação? Que treinamentos recebem?

Se, na sua região, não houver indústrias químicas que possam ser visitadas, uma opção é um laboratório de química (de universidade ou de empresa). Outra opção, relativamente frequente, são as farmácias de manipulação, que têm laboratórios e profissionais da área de química.

Durante a segunda etapa, a visita propriamente dita, esteja atento a questões de segurança. Os estudantes devem estar identificados, e você e os demais agentes educacionais devem estar próximos deles o tempo todo, a fim de evitar quaisquer situações de risco. Lembre-se de que indústrias e laboratórios têm equipamentos delicados e quebráveis, vidrarias frágeis e dispositivos que funcionam sob aquecimento e/ou elevada pressão. Reforce com os estudantes, antes da visita e no seu decorrer, que não devem tocar em nada sem autorização nem se afastar do grupo.

Combine também previamente com os estudantes como as equipes deverão entregar os resultados solicitados na lista de objetivos. Estabeleça uma data e explique a formafórma de apresentação. (Pôster? Cartaz digital? Relatório escrito? Produção de um vídeo ou áudio para podcast? Postagem no blog? Apresentação em sala usando TDICsTê dê i cês?) Explique com clareza que aspectos são esperados, como os estudantes serão avaliados e esclareça todas as dúvidas.

TCTtê cê tê Economia

Prosseguindo com o que é abordado no texto “Por que estudar Química?”, do início do capítulo, a proposta de visita guiada do boxe Trabalho em equipe insere-se na temática Trabalho (da macroárea de TCTstê cê tês Economia), pois, ao visitar uma indústria química (ou um laboratório químico ou uma farmácia de manipulação) que envolva aplicação da Química em processos de pesquisa e/ou de produção, os estudantes têm a oportunidade de tomar contato com especificidades dessa área ligadas ao mundo do trabalho.

De olhoôlho na BNCCBê êne cê cê!

A proposta de visita guiada do boxe Trabalho em equipe, além de retomar o trabalho com as competências específicas 2 e 3, já citadas anteriormente neste capítulo do Manual do professor, estimula também o desenvolvimento da competência geral 9, no que diz respeito a exercitar a empatia, o diálogo, a resolução de conflitos e a cooperação, fazendo-se respeitar e promovendo o respeito ao outro e aos direitos humanos, com acolhimento e valorização da diversidade de indivíduos e de grupos sociais, seus saberes, identidades, culturas e potencialidades, sem preconceitos de qualquer natureza.

Itens 4 e 5

Ao trabalhar os conteúdos conceituais, note a importância dos itens 4 e 5 (leis, generalizações de resultados empíricos) na preparação para o item 6 (teoria que possibilitou a racionalização dessas leis).

Este capítulo mostra aspectos relevantes na história da Química. Importante enfatizarmos ao docente que alguns dos exemplos de substâncias e de reações aqui mostrados não foram conhecidos e/ou estudados nas épocas mencionadas. Esses exemplos foram escolhidos pela conveniência didática. Além disso, utilizamos a linguagem atual da Química.

O final do item 4 menciona o conceito de elemento químico. Explique aos estudantes que, nas condições experimentais e analíticas utilizadas nos séculos XVIIIdezoito e XIXdezenove, percebia­‑se que algumas substâncias podiam ser decompostas (reagir em reações químicas de decomposição) e outras não. Sob o ponto de vista do desenvolvimento histórico da Química, isso foi relevante porque suscitou experimentos e debates científicos relativos à busca das entidades elementares, entendendo­‑se o adjetivo elementares, nesse contexto, sob o ponto de vista de composição química, ou seja, havia uma busca pelos elementos químicos que constituíam as substâncias.

Neste momento do curso, é importante esclarecer ao docente que não estamos usando o adjetivo elementares nesse sentido (ou seja, não estamos falando em Física de partículas e em partículas elementares), mas no contexto do desenvolvimento do pensamento químico nos séculos XVIIIdezoito e XIXdezenove, que, entre outras frentes de pesquisa, buscava pelos elementos químicos.

Substâncias como carbonato de cálcio e nitrato de amônio podiam ser decompostas. Outras, como gás nitrogênio, gás hidrogênio e gás oxigênio, não se decompunham, o que sugeria que são constituídas de entidades elementares. (Ao falar que não se verificou que essas substâncias se decompusessem, estamos nos referindo às condições experimentais vigentes nas épocas mencionadas e na capacidade de análise de produtos então existente, ou seja, não estamos falando de situações suficientemente energéticas para que haja quebra de ligações covalentes e ionização de átomos originando plasma.) O desenvolvimento científico envolve a participação de muitos indivíduos, experimentação diversificada, elaboração e teste de hipóteses.

O que expusemos dá uma breve noção da linha de raciocínio que conduziu à conceituação de elemento químico, que será comentada a seguir, no contexto da Teoria de Dalton, e, no capítulo 2, em sua conceituação atualmente em uso.

Amplie o vocabulário!

Redações possíveis, conside­rando o nível de compreensão atual dos estudantes:

• Lei da Conservação da Massa Lei segundo a qual a massa inicial e a massa final de um recipiente fechado, dentro do qual ocorre uma reação química, são iguais.
• Lei das Proporções Constan­tes Lei segundo a qual a proporção entre os elementos que formam certa substância composta é sempre a mesma, não importando a origem dessa substância.

Atividades

Após o item 5, as atividades 22 e 23 do Explore diferentes linguagens já podem ser realizadas.

De olhoôlho na BNCCBê êne cê cê!

• EF09CI02ê éfe zero nove cê ih zero dois

“Comparar quantidades de reagentes e produtos envolvidos em transformações químicas, estabelecendo a proporção entre as suas massas.”

No item 5, os estudantes tomam contato com o fato de haver uma proporcionalidade entre as massas de reagentes e de produtos em uma reação química.

Esse conhecimento, aliado à conservação da massa (estudada no item 4), capacita os estudantes a realizar previsões como aquelas envolvidas nas atividades 22 e 23 do Explore diferentes linguagens.

Isso também possibilita a eles a com­preensão de que as substâncias químicas apresentam composição constante (e que lhes é característica) e a percepção do embasamento experimental que Dalton usou para elaborar sua teoria.

Este capítulo também fornece condições para que os estudantes entendam como a Teoria Atômica de Dalton permitiu explicar a conservação da massa (Lei de Lavoisierlavoziêr) nas reações químicas e o fato de a composição das substâncias ser constante (Lei de Proustprust).

Enfim, o desenvolvimento da habilidade EF09CI02ê éfe zero nove cê ih zero dois é relevante para a compreensão dos aspectos que tornaram a Teoria Atômica de Dalton conveniente para explicar relações ponderais (isto é, relações envolvendo proporções em massa), amplamente presentes na Química, e fornece aos estudantes pré-requisitos para o desenvolvimento da habilidade EF09CI03ê éfe zero nove cê ih zero três, que se inicia neste capitulo e prossegue nos capítulos 2 e 3.

De olho na BNCC!

O texto “Não confunda lei com teoria” e o boxe Trabalho em equipe a ele adjacente oferecem oportunidade de continuar o desenvolvimento da competência geral 2 e da competência específica 2.

Além disso, o texto e o boxe mencionados, junto com o item 6, auxiliam os estudantes a compreender as Ciências da Natureza como empreendimento humano, e o conhecimento científico como provisório, cultural e histórico, de modo que favorecem o desenvolvimento da competência específica 1.

História da Ciência

A atividade proposta no Trabalho em equipe permite aos estudantes perceber o dinamismo da Ciência, evidenciando, entre outros aspectos, que o pensamento científico está permanentemente aberto ao questionamento e à reformulação, o que pode conduzir à reavaliação de opiniões e conclusões anteriores.

A atividade estimula os estudantes a desenvolver a capacidade de argumentar em exposições orais. (Aqui, pode ser útil ao docente o item Algumas considerações sobresôbre inferir, propor e argumentar, da parte inicial destedêste Manual do professor.) Também auxilia na percepção de que as conquistas científicas normalmente são decorrência do trabalho de diversos membros da comunidade e não de atos isolados de personalidades singulares.

Marque uma data para que as equipes apresentem suas contribuições e organize uma divisão do tempo da aula para que todas possam se expressar, dentro do tempo estipulado por você. Dependendo do tamanho da turma, destine duas aulas à exposição. Combine antecipadamente o tempo, para que as equipes possam dividir com equidade sua atuação e ensaiar a apresentação, a fim de não exceder o tempo disponível. Insista para que elaborem um apresentação objetiva e não deixem de incluir a época em que os fatos relatados aconteceram, procurando contextualizá-los na história da humanidade por meio da menção de grandes eventos que ocorreram na época mencionada.

Ao final, faça um arremate retomando e salientando, dos pontos que foram expostos, aqueles que exemplificam que as Ciências envolvem um processo dinâmico, que o conhecimento científico é passível de reavaliação (é provisório), está associado à época, aos avanços e às limitações inerentes a ela (é histórico) e se insere em um arcabouço muito maior, que é o conhecimento humano (é cultural).

Itens 6 a 9

Uma teoria corresponde a uma hipótese que foi proposta para explicar fatos e, explicando­‑os adequadamente, é aceita pela comunidade científica (pelo menos durante certo período de tempo, até que, à luz de fenômenos que não explique, precise ser aperfeiçoada ou substituída). A Teoria Atômica de Dalton permitiu explicar as leis de Lavoisierlavoziêr e de Proustprust. Como os átomos apenas se recombinam durante uma reação química e não são destruídos nem formados, a massa de reagentes é sempre igual à de produtos (conservação da massa). Além disso, de acordoacôrdo com ela, as moléculas de um composto químico são formadas por átomos unidos numa proporção bem definida de números inteiros (1 :dois pontos 1, 1 :dois pontos 2, 1 :dois pontos 3, 1 :dois pontos 4, 2 :dois pontos 3 etc.etcétera), explicando as proporções definidas. Isso lançou clareza na distinção entre substâncias compostas e misturas, já que as misturas não têm composição fixa, podendo apresentar proporção diversificada entre os seus constituintes.

Assim, não importando qual seja a massa da amostra de determinado composto que consideremos, a proporção entre as massas dos átomos presentes será sempre a mesma (proporções constantes), pois tal proporcionalidade decorre da massa individual dos átomos e da relação de números inteiros em que eles se combinam.

Com a teoria de Dalton, pôde­‑se inferir que dois elementos podem, eventualmente, formar mais de um composto. De fato, diversos casos são conhecidos (como Hagá₂Oóh e Hagá₂Oóh₂; SOésse ô₂ e SOésse ô₃; COcê ó e COcê ó₂), muitos deles evidenciados durante o século XIXdezenove.

Percebe­‑se, aqui, o aspecto preditivo do raciocínio científico e a oportunidade de auxiliar os estudantes a “associar explicações e/ou modelos à evolução histórica dos conhecimentos científicos envolvidos” e “aprimorar seus saberes e incorporar, gradualmente, e de modo significativo, o conhecimento científico” (BNCCBê êne cê cê, 2018, p.página 323).

Amplie o vocabulário!

Redações possíveis, conside­rando o nível de compreensão atual dos estudantes:

• lei Enunciado (matemático ou textual) que expressa uma regularidade da natureza.
• teoria Proposta de explicação para uma ou mais leis que é aceita pela comunidade científica, pelo menos durante algum tempo.
• Teoria Atômica de Dalton Teo­ria que inclui as seguintes ideias: as substâncias são formadas por átomos de elementos químicos; átomos não são criados nem destruídos; nas reações químicas, os átomos se recombinam.

Atente!

Deixaremos o estudo das substâncias iônicas e das substâncias metálicas, que não são formadas por moléculas, para o capítulo 4.

Noções de pensamento computacional

O boxe Para fazer no seu caderno do item 7 propõe uma atividade envolvendo pensamento computacional, algoritmo e fluxograma. (Veja o texto sobresôbre pensamento computacional na parte inicial destedêste Manual do professor.)

Retome que um algoritmo é um conjunto de instruções sequenciais para executar procedimentos lógicos a fim de resolver um problema e que um algoritmo pode ser representado por meio de um fluxograma.

Os estudantes já têm conhecimento dessesdêsses termos porque fazem parte da habilidade EF06MA04ê éfe zero seis ême ah zero quatro de Matemática (que abrange “construir algoritmo em linguagem natural e representá-lo por fluxograma que indique a resolução de um problema simples”) e também porque já apareceram no volume anterior desta obra.

A atividade solicita a elaboração de um fluxograma a partir do algoritmo fornecido. Um exemplo de resposta possível é o seguinte:

Amplie o vocabulário!

Redações possíveis, conside­rando o nível de compreensão atual dos estudantes:

• símbolo Representação gráfica de um elemento químico.
• fórmula Representação gráfica de uma substância química.
• índice ou índice de atomicidade Número que indica a quantidade de átomos de um elemento na molécula de uma substância.

Atividades

Ao final dessedêsse item 7, proponha aos estudantes a realização das atividades 24 a 27 do Explore diferentes linguagens.

De olhoôlho na BNCCBê êne cê cê!

• EF09CI03ê éfe zero nove cê ih zero três

“Identificar modelos que descrevem a estrutura da matéria (constituição do átomo e composição de moléculas simples) e reconhecer sua evolução histórica.”

Neste capítulo, os estudantes estabelecem um primeiro contato com uma concepção científica do átomo, no contexto da Teoria Atômica de Dalton. Você pode ampliar a discussão, comentando que essa teoria elucida a diferença de substâncias compostas e substâncias simples quanto à possibilidade de decomposição (veja comentário sobresôbre os itens 4 e 5, neste capítulo). As substâncias compostas (compostos químicos ou, simplesmente, compostos) são passíveis de se decompor porque têm, em sua composição, mais de um elemento químico. Em última instância, elas podem ser decompostas nas substâncias elementares (substâncias simples correspondentes aos elementos químicos presentes).

A Teoria Atômica de Dalton é empregada, neste capítulo, para explicar a Lei da Conservação da Massa e a Lei das Proporções Constantes (item 9).

O desenvolvimento da ha­bilidade EF09CI03ê éfe zero nove cê ih zero três prosseguirá nos capítulos 2 e 3. No capítulo seguinte, os estudantes perceberão que há evidências experimentais que não são contempladas pelo modelo atômico de Dalton (carga elétrica, eletrização), que, em função disso, foi substituído. Isso vai ao encontro de desenvolver nos estudantes a percepção do dinamismo da Ciência.

Cabe, aqui, reforçar, nessa abordagem, a relevância da competência específica 1, que propõe compreender as Ciências da Natureza como empreendimento humano, e o conhecimento científico como provisório, cultural e histórico.

Conteúdo procedimental sugerido

• Utilizar moedas, fichas ou bolinhas de poliestireno expandido para elaborar modelos que representem, em nível atômico-molecular, algumas reações químicas (não muito complexas).

Esse conteúdo é o que se pretende desenvolver com o primeiro Tra­balho em equipe do item 8. O segundo pretende fazer com que essas representações não fiquem confinadas ao plano qualitativo, na medida em que enfoca a conservação dos átomos e, por consequência, a proporcionalidade expressa pelos coeficientes estequiométricos.

A atividade 31 do Explore diferentes linguagens estende o trabalho dessedêsse conteúdo procedimental a outros exemplos de reações químicas.

Na realização da proposta dos dois boxes Tra­balho em equipe, é fundamental que você atente a dois aspectos, a fim de favorecer a aprendizagem.

Primeiro, saliente que se trata de um modelo, uma concepção representativa.

Independentemente da escolha do material (contas de plástico, bolinhas de massa de modelar ou qualquer outro considerado conveniente), é fundamental destacar que se trata de uma representação. Ressalte que as cores empregadas não são reais e que os átomos não são esferas rígidas, são assim representados no modelo de Dalton.

Um segundo aspecto importante que requer sua intervenção: quando ocorre o rearranjo da maneira como os átomos estão ligados, as moléculas de reagentes transformam-se em moléculas de produtos. Assim, é pedagogicamente conveniente não estimular as equipes a representar simultaneamente moléculas de reagentes e de produtos, mas, ao contrário, representar primeiro as moléculas de reagentes e, a partir delas, por rearranjo das esferas que representam os átomos, representar as moléculas de produtos. Isso auxilia na compreensão de que os mesmos átomos existentes nos reagentes estarão nos produtos, porém combinados de modo diferente.

Use a internet

O simulador recomendado reforça as atividades propostas anteriormente, permitindo que os estudantes interajam para realizar o correto balanceamento de diversas reações químicas.

À medida que os estudantes modificam os coeficientes de reagentes e de produtos, o simulador apresenta os modelos moleculares na tela, possibilitando que eles percebam que o correto balanceamento de uma equação química está vinculado à conservação dos átomos. O simulador tem duas ferramentas que podem ser acionadas para ajudar a realizar o balanceamento.

Ele também apresenta jogos com três diferentes níveis de dificuldade.

Amplie o vocabulário!

Redações possíveis, considerando o nível de compreensão atual dos estudantes:

• equação química Representação gráfica para uma reação química.
• coeficiente (de uma equação química) Número colocado antes da fórmula de reagente ou produto para balan­cear uma equação química.

Se considerar oportuno, proponha aos estudantes a inclusão de mais dois verbetes na atividade:

• substância simples Substância constituída de átomos de um único elemento químico. Exemplos são o gás nitrogênio (Nêne₂dois), o gás oxigênio (Oóh₂dois), o gás hidrogênio (Hagá₂dois) e o enxofre (Sésse₈).
• substância composta Substância constituída de átomos de dois ou mais elementos químicos. Exemplos são a água (Hagá₂doisOóh), o gás carbônico (COcê ó₂dois) e a sacarose (Ccê₁₂Hagá₂₂Oóh₁₁).

Atividades

Ao final do item 9, os estudantes têm condições de fazer as atividades 28 a 31 do Explore diferentes linguagens.

Projeto

O Projeto 1 (do final do livro) pode ser realizado a esta altura do curso. Ele ensina a fazer e utilizar uma “tinta invisível”, cujo funcionamento pode ser compreendido com o conceito de reação química.

Esse projeto é comentado neste Manual do professor, junto da respectiva ocorrência no final do livro do estudante.

Interdisciplinaridade

Os professores de Ciências e Língua Portuguesa podem abordar o conceito de polissemia, que é a multiplicidade de sentidos que uma palavra pode ter.

Há diversos termos empregados em Ciência e Tecnologia que, no linguajar do dia a dia ou no de outras áreas específicas do conhecimento, têm significado diferente.

Neste capítulo, há vários termos científicos em que ocorre polissemia, tais como: lei, princípio, teoria, elemento e fórmula.

Essa abordagem interdisciplinar pode se estender para a busca de outros exemplos encontrados em Ciências da Natureza. Os colegas de outros componentes podem ser convidados para que a atividade se expanda também a eles.

Respostas do Explore diferentes linguagens

1. A temperatura da substância no instante inicial (tempo igual a zero) era –60 °Cgraus Célsius, correspondente ao ponto A no gráfico.

2. Nos trechos ABA bê, CDcedê e EFê éfe, à medida que o tempo passa, a temperatura da substância aumenta, ou seja, há aquecimento da substância.

3. Nos trechos BCbê cê e DEdê ê, a temperatura da substância permanece constante com o passar do tempo.

4. ABA bê – Sólida

CDcedê – Líquida

EFê éfe – Vapor

5. B – Sólida

C – Líquida

No trecho BCbê cê, acontece a fusão da substância, ou seja, ela passa da fase sólida para a fase líquida.

6. D – Líquida

E – Vapor

No trecho DEdê ê, ocorre a vaporização da substância, ou seja, ela passa da fase líquida para a fase vapor.

7. A temperatura de fusão dessa substância é –20 °Cgraus Célsius (na pressão em que o experimento foi realizado). A amostra começou a fundir no instante 5 minminutos e terminou de fundir no instante 15 minminutos. Então, o intervalo de tempo necessário para a amostra fundir completamente foi de 10 minutos.

8. A temperatura de ebulição dessa substância é 80 °Cgraus Célsius (na pressão em que o experimento foi realizado). A ebulição começou no instante 35 minminutos e terminou no instante 60 minminutos. Portanto, o intervalo de tempo necessário para a amostra ebulir completamente foi de 25 minutos.

9. É de se esperar que a substância sofra condensação a 80 °Cgraus Célsius e solidificação a –20 °Cgraus Célsius (nas condições de pressão em que o experimento foi realizado).

TCTtê cê tê Ciência e Tecnologia

As atividades 10 e 17 propiciam abordar o TCTtê cê tê Ciência e Tecnologia (inserido na macroárea de mesmo nome), percebendo aplicações da Química, a fim de consolidar o conteúdo estudado no capítulo.

De olhoôlho na BNCCBê êne cê cê!

As atividades da seção Explore diferentes linguagens, ao realizar propostas de interpretação de representações científicas, beneficiam o desenvolvimento da competência geral 4, que propõe utilizar diferentes linguagens, bem como conhecimentos das linguagens matemática e científica, para se expressar e partilhar informações, experiências e ideias em diferentes contextos e produzir sentidos que levem ao entendimento mútuo.

Respostas do Explore diferentes linguagens (continuação)

10. Poderiam ser utilizados os metais alumínio, cobre, ferro e níquel, pois apresentam temperatura de fusão superior a 300 °Cgraus Célsius e, portanto, são sólidos na temperatura de operação da máquina. (O gálio e o estanho não servem, pois estão líquidos a 300 °Cgraus Célsius.)

11. Das quatro substâncias citadas no enunciado, o fenol apresenta a maior temperatura de fusão (41 °Cgraus Célsius). Portanto, para garantir que todas as substâncias estejam líquidas, a temperatura mínima em que o experimento deve ser realizado é 41 °Cgraus Célsius.

Das quatro substâncias, o bromo apresenta a menor temperatura de ebulição (59 °Cgraus Célsius); então, para assegurar que todas elas estejam em fase líquida, a temperatura máxima em que o experimento deve ser feito é 59 °Cgraus Célsius.

Das quatro substâncias, o bromo apresenta a menor temperatura de ebulição (59 °Cgraus Célsius). Então, para assegurar que todas elas estejam em fase líquida, a temperatura máxima em que o experimento deve ser feito é 59 °Cgraus Célsius.

Assim, para que as quatro substâncias estejam líquidas, o experimento deve ser realizado entre 41 °Cgraus Célsius e 59 °Cgraus Célsius.

Nessa faixa de temperatura, o iodo é sólido, pois só funde a 114 °Cgraus Célsius.

12. Fixando-se um valor qualquer no eixo x (isto é, fixando-se um volume), a leitura do gráfico revela que o pedaço de níquel apresenta maior massa.

13. Fixando-se um valor no eixo y (isto é, fixando-se uma massa; é conveniente que ela seja menor que 45 ggramas, para dar leitura nas duas retas dentro da faixa de volumes apresentada), a leitura do gráfico revela que o pedaço de titânio tem maior volume.

14. Considerando 5 cm³centímetros cúbicos, no eixo x do gráfico, é possível ler que a massa que corresponde a esse volume de níquel é 45 ggramas.

15. Considerando 45 ggramas, no eixo y do gráfico, é possível ler que o volume que corresponde a essa massa de titânio é 10 cm³centímetros cúbicos.

16. Comparando os dois metais, concluímos que o níquel é duas vezes mais den­so que o titânio. Utilizando os exemplos de leitura do gráfico das atividades 14 e 15, podemos calcular a densidade dos dois metais. Uma amostra de 45 ggramas de titânio apresenta volume 10 cm³centímetros cúbicos e, portanto, a densidade do titânio é 4,5 g/cm³gramas por centímetro cúbico. No caso do níquel, uma amostra de 45 ggramas tem 5 cm³centímetros cúbicos de volume e, assim, a densidade do níquel é 9,0 g/cm³gramas por centímetro cúbico, o dobrodôbro da densidade do titânio.

17. a) Os sinais de mais (+mais) existentes nas equações podem ser lidos como “e”.

b) A seta (→seta para direita) indica que as substâncias representadas à esquerda dela transformam-se na(s)na ou nas substância(s)substância ou substâncias representada(s)ésse à direita.

c) Primeira equação:

Car­bono e oxigênio rea­­gem formando mo­­nó­xido de carbono.

Segunda equação:

Óxido ferroso e monóxido de carbono reagem formando ferro e dióxido de carbono.

d) Os reagentes da primeira reação são carbono e oxigênio, e os da segunda são óxido ferroso e monóxido de carbono.

e) O produto da primeira reação é monóxido de carbono, e os produtos da segunda são ferro e dióxido de carbono.

18. As oito substâncias citadas são: nitrato de amônio, óxido nitroso, água, nitrito de amônio, nitrogênio, amônia, hidrogênio, oxigênio.

19. Nitrato de amônio, nitrito de amônio, amônia, óxido nitroso e água.

20. São substâncias simples: (gás) nitrogênio, (gás) hidrogênio e (gás) oxigênio. A conclusão fundamenta-se no fato de essas substâncias não se decomporem em outras e estas, por sua vez, são substâncias elementares ou podem ser novamente decompostas até que se obtenham substâncias elementares.

21. O nitrato de amônio é com­­­posto dos elementos nitrogênio, hidrogênio e oxigênio; o nitrito de amônio é composto de nitrogênio, de hidrogênio e de oxigênio; a água é composta de hidrogênio e de oxigênio; a amônia é composta de nitrogênio e de hidrogênio; o óxido nitroso é com­posto de nitrogênio e de oxigênio.

Note que a atividade está fundamentada nas informações fornecidas e não requer o conhecimento das fórmulas representativas das substâncias envolvidas.

Para conhecimento do docente, as fórmulas são: nitrato de amônio: NHêne agá₄NOêne ô₃; nitrito de amônio: NHêne agá₄NOêne ô₂; amônia: NHêne agá₃; óxido nitroso: Nêne₂Oóh; água: Hagá₂Oóh; (gás) nitrogênio: Nêne₂; (gás) hidrogênio: Hagá₂; e (gás) oxigênio: Oóh₂. E as equações químicas que representam as reações mencionadas são:

NHêne agá₄NOêne ô₃ (s) →seta para direita Nêne₂Oóh (g) + 2 Hagá₂Oóh (llitros)

NHêne agá₄NOêne ô₂ (s) →seta para direita Nêne₂ (g) + 2 Hagá₂Oóh (llitros)

2 NHêne agá₃ (g) →seta para direita Nêne₂ (g) + 3 Hagá₂ (g)

2 Nêne₂Oóh (g) →seta para direita 2 Nêne₂ (g) + Oóh₂ (g)

2 Hagá₂Oóh (llitros) →seta para direita 2 Hagá₂ (g) + Oóh₂ (g)

22. a) Os valores que faltam podem ser obtidos igualando-se a soma das massas de nitrogênio e hidrogênio (produtos) à massa de amônia (reagente):

1ª linha: 14 ggramas

2ª linha: 6 ggramas

3ª linha: 42 ggramas

b) A relação (divisão) entre as massas de nitrogênio e de hidrogênio,

23. a) O valor de x pode ser obtido pela Lei de Lavoisierlavoziêr: x = 1 ggrama

b) Os demais valores podem ser determinados pela Lei de Proustprust, usando a primeira linha como referência; os valo­res que faltam na segunda e na terceira linhas também podem ser determinados pela Lei de Lavoisierlavoziêr (como em a):

c) A última linha per­mite afirmar que 100 ggramas de metano contém 75 ggramas de carbono e 25 ggramas de hidrogênio. Portanto, a afir­mação é correta.

24. a) Símbolos químicos; representam elementos:

• H: indica hidrogênio;
• N: indica nitrogênio;
• O: indica oxigênio.

b) Fórmula química, que representa a molécula da substância: nela, há um átomo de hidrogênio, um de nitrogênio e três de oxigênio.

c) 5 átomos / 3 elementos.

25. Correspondem a substâncias puras aquelas amostras formadas pelo mesmo tipo de molécula, o que está mostrado apenas nos desenhos 1, 2, 3 e 4.

a) Quando as moléculas de uma substância pura são formadas por átomos de um mesmo elemento químico, trata-se de uma substância pura e simples. Isso corresponde aos desenhos 2 e 3.

b) Quando as moléculas de uma substância pura são formadas por átomos de dois ou mais elementos químicos, trata-se de uma substância pura e composta. Isso corresponde aos desenhos 1 e 4.

c) Misturas de substâncias estão representadas nos desenhos 5, 6, 7 e 8, em que há dois ou mais tipos diferentes de moléculas. Cada tipo de molécula representa uma substância componente da mistura.

26. a) Hidrogênio: H

Flúor: F

Oxigênio: O

Carbono: C

b) 1. HF

2. Oóh₂

3. Oóh₃

4. CHcê agá₄

5. Féfe₂ e Oóh₂

6. Hagá₂, HF e Féfe₂

7. Oóh₂ e Oóh₃

8. CHcê agá₄ e Ccê₂Hagá₂

Não há, em princípio, obri­gatoriedade de os estudantes “adivinharem” a ordem em que habitualmente escrevemos os elementos químicos nas fórmulas. Assim, se algum estudante escrever Hagá₄Ccê em vez de CHcê agá₄, ele estará correto à luz das informações de que dispõe.

É interessan­te comentar que há um costume para a ordem dos símbolos na fórmula e que você vai usá-la em sala, para os estudantes se habituarem a ela. Não há razão, porém, para cobrar tal conhecimento no 9º ano. Interpretar corretamen­te a quan­tidade e a diversidade de átomos numa molécula já é um importante passo para esse nível de escolaridade. Este comentário é extensivo às próximas atividades.

27. 1) HCléle

2) Hagá₂Oóh

3) Hagá₂Oóh₂

4) Ccê₂Hagá₆

5) Ccê₃Hagá₈

6) NOêne ô

7) Nêne₂Oóh

8) NOêne ô₂

9) COcê ó

10) COcê ó₂

11) SOésse ô₂

12) SOésse ô₃

13) Hagá₂SOésse ô₄

14) CHcê agá₄Oóh

15) Ccê₂Hagá₄Oóh₂

16) NHêne agá₃

17) Nêne₂Hagá₄

18) Ccêléle₂Oóh

19) HClO₃agá cê éle ó três

20) CH₃Cl

28. a) Reagentes: NOêne ô e Oóh₂.

Produto: NOêne ô₂.

b) No desenho inicial, há 4 moléculas de NOêne ô e 2duas moléculas de Oóh₂. No desenho final, há 4 mo­léculas de NOêne ô₂. Assim, concluímos que 4 moléculas de NOêne ô e 2duas moléculas de Oóh₂ se transformaram em 4 moléculas de NOêne ô₂.

Isso pode ser equa­cio­nado como:

4 NOêne ô +mais 2 O₂ó dois →seta para direita 4 NOêne ô₂

Mas, buscando a simplicidade dos menores nú­me­ros inteiros, podemos (de modo mais adequado) representá-la como:

2 NOêne ô +mais O₂ó dois →seta para direita 2 NOêne ô₂

29. No sistema inicial, há 6 átomos do elemento representado em roxo – vamos adotar para ele o símbolo R – e 6 do representado em amarelo – vamos adotar para ele o símbolo A.

Assim:

A. Não pode representar a situação final, porque de­sapareceram átomos de R e apareceram átomos de A.