Transformações químicas na natureza e no sistema produtivo.

Aula 1.

Acordo Pedagógico.Seu ingresso no CURSO deve lhe representar uma nova fase de vida em relação a atitudes cada vez mais maduras, tanto nos estudos como em respeito ao próximo, solidariedade humana e cidadania.
           “Amarás ao teu próximo como a ti mesmo”. Respeito Mútuo é o principal compromisso ético que todo ser humano deve assumir é o de tratar as pessoas como pessoas, procurando entender o ponto de vista do outro mesmo que não esteja de acordo com seu princípios e teorias.
O intuito é ajudar crianças e adolescentes a aprenderem a aprender, a buscarem o desenvolvimento a serem protagonistas da própria aprendizagem como ser integral e vislumbrarem suas potencialidades de ação social.
Não seja vítima da sua própria história! Não espere que alguém faça por você aquilo que só você pode fazer; escrever a sua história.Não seja manipulado por discursos políticos que promovem o coitadíssimo e por isso merecem uma recompensado Estado.  Nossa recompensa é o fruto que colhemos. A colheita é consequência do que plantamos. Nada funciona de forma diferente, se você plantar e perseverar, você vai colher.

AVALIAÇÃO
• Todas as atividades desenvolvidas pelos estudantes serão avaliadas no processo de aprendizagem:
• 5,0 pontos (Avaliação atitudinal): responsabilidade, pontualidade, participação em aula, tarefas de casa, comprometimento, empenho em aprender, respeito e tolerância às limitações dos colegas, disciplina, cooperação, frequência, caderno, apostila, participação em projetos.
• 3,0 pontos (Avaliação conceitual): exercícios de fixação e prova.
• 2,0 pontos (Pesquisas ou trabalhos):serão avaliadas considerando os seguintes critérios: Capa; Resumo; Conclusão; Organização; Bibliografia; Apresentação.

Aula 2 

-1 PRODUÇÃO E USO DE CAL       

Conteúdos e temas: produção e uso da cal.·        

Competências e habilidades: ler e compreender as informações referentes à produção da cal, bem como os fatores que nela influem.·        

Estratégias de ensino: levantamento das ideias dos alunos;

leitura e discussão do texto e das questões para a interpretação do texto.·        

Recursos: Texto – Produção e uso da cal. Sugestão de avaliação: respostas às questões e participação na discussão do texto.

Aula 3

 INTERAÇÕES E TRANSFORMAÇÕES·        

COMPETÊNCIA E HABILIDADES: Reconhecer a ocorrência de transformações químicas no dia a dia e no sistema produtivo, Empregar Corretamente A Linguagem Significativa Na Descrição De Uma Transformação Químicas.·        

ESTRATÉGIA DE ENSINO: Levantamento das ideias dos alunos; leitura e discussão do texto e das questões para interpretação do teto.·        

RECURSOS: Giz, lousa, texto, questões presentes no caderno do aluno.·        

AVALIAÇÃO: Resposta das questões e participação das discussões do texto.

Aula 4

-FATORES QUE PODEM SE ANALISADOS NAS TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS.       

Conteúdos e temas: transformações químicas; energia em processos endo/exotérmicos; tempo envolvido nas transformações; revertibilidade de algumas transformações.·        

Competências e habilidades: reconhecer a importância dos fatores tempo, energia e revertibilidade nas interações e transformações químicas que ocorrem no dia a dia e no sistema produtivo.·       

  Estratégias de ensino: levantamento das ideias dos alunos; aula expositiva dialógica; experimento; problemas, questões abertas e questões de classificação.·        

Recursos: materiais e reagentes para realização do experimento. Sugestão de avaliação: respostas às questões e aos problemas e participação na discussão do experimento.

Aula 5

 PRODUÇÃO DO ÁLCOOL COMBUSTÍVEL E DO FERRO·        

Conteúdos e temas: fermentação alcoólica; siderurgia do ferro; transformações químicas.

 Competências e habilidades: reconhecer no sistema produtivo a importância das transformações químicas e impactos ambientais ao meio ambiente.· 

Estratégias de ensino: levantamento das ideias dos alunos; leitura e discussão dos textos.·        

Recursos: Texto – Fermentação alcoólica na produção de etanol; Texto – A produção do ferro nas siderúrgicas. Avaliação: participação na discussão dos textos.

Aula 6

Semana

-5 –COMO RECONHECER QUE HOUVE UMA TRANSFORMAÇÃO QUÍMICA QUANDO NÃO HÁ EVIDÊNCIAS.        

Conteúdos e temas: propriedades das substâncias – temperaturas de ebulição e fusão, densidade, solubilidade; importância das propriedades para caracterizar substâncias.·        

Competências e habilidades: empregar a linguagem química para representar transformações químicas; construir e interpretar tabelas e gráficos com dados de propriedades das substâncias.·        

Estratégias de ensino: levantamento das ideias dos alunos; leitura e discussão do texto e das questões para a interpretação do texto; atividade experimental; uso de objetos de aprendizagem (simulação).·       

  Recursos: material para experimentos e textos. Sugestão de avaliação: atividades e questões propostas.

Aula 7

Semana

-6 A NECESSIDADE DE SEPARAR MISTURAS E SUA IMPORTÂNCIA PARA O SISTEMA PRODUTIVO.
Conteúdos e temas: separação de misturas.

Competências e habilidades: compreender os processos de separação das misturas ferro/escória no alto-forno e água/álcool aplicando as propriedades específicas estudadas na Situação de Aprendizagem 5.

Sugestão de estratégias de ensino: leituras de textos orientadas por perguntas; pesquisa orientada e apresentações.

Sugestão de recursos: Texto – A produção de álcool; Texto – Separação de ferro e escória no alto-forno.·         Avaliação: respostas às perguntas e apresentação oral e escrita da pesquisa.

 Aula 8
Semana 

Fechamento e avaliação do 1° bimestre será realizada na semana:

Aula 9

Semana 

Tempo previsto: 4 aulas– 7  COMBUSTÍVEIS: COMBUSTÃO NO DIA A DIA E NO SISTEMA PRODUTIVO.·   

Conteúdos e temas: uso de diferentes combustíveis; caloria; poder calorífico; reação de combustão.·         Competências e habilidades: analisar dados referentes às massas e à energia envolvida na queima de combustíveis, estabelecendo relações de proporcionalidade entre essas duas grandezas.·                                 Sugestão de estratégias de ensino: levantamento das ideias dos alunos; exposição dialogada.·                       Sugestão de recursos: lousa e giz; questões presentes neste Caderno.                                                                   Sugestão de avaliação: respostas às questões e participação nas aulas.

Aula 10
Semana

– 8 RELAÇÕES EM MASSA NAS TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS CONSERVAÇÃO E PROPORÇÃO EM MASSA.·        

Conteúdos e temas: conservação de massa nas transformações químicas e relações proporcionais entre as massas envolvidas em uma transformação química.·        

Competências e habilidades: perceber a conservação da massa nas transformações químicas; analisar dados de massas de reagentes e de produtos estabelecendo relações de proporcionalidade entre eles; aplicar os conceitos de conservação e proporção em massa na previsão de quantidades envolvidas nas transformações químicas.· 

Sugestão de estratégias de ensino: exposição dialogada; experimento demonstrativo; exercícios.                 Sugestão de recursos: lousa e giz; questões presentes neste Caderno; materiais e reagentes indicados nos roteiros dos experimentos. Sugestão de avaliação: respostas às questões e participação na discussão do experimento

Aula 11

Semana

-9  IMPLICAÇÕES SOCIOAMBIENTAIS DA PRODUÇÃO E O USO DE COMBUSTÍVEIS.·

Conteúdos e temas: problemas sociais e ambientais ligados à produção e ao uso de combustíveis; conceito operacional de ácido e base.·        

Competências e habilidades: selecionar, organizar, relacionar e interpretar dados e informações apresentados em textos, tabelas e gráficos referentes aos problemas socioambientais provenientes da produção e do uso de combustíveis (chuva ácida e efeito estufa) para tomar decisões e enfrentar situações-problema; relacionar informações obtidas por meio de observações diretas e de textos descritivos para construir argumentações consistentes num debate sobre desenvolvimento tecnológico e impactos socioambientais.·        

Sugestão de estratégias de ensino: levantamento das ideias dos alunos; leitura de textos; experimentos; debate; exposição dialogada.·        

Sugestão de recursos: lousa e giz; roteiros experimentais; textos e questões presentes neste Caderno; materiais e reagentes indicados nos roteiros dos experimentos.

Sugestão de avaliação: respostas às questões e participação na aula; material escrito sobre o tema do debate

Os minérios são indispensáveis para a manutenção da atividade industrial, tendo em vista que produtos como automóveis, máquinas, tratores, cimento, entre outros, são fabricados a partir de matérias-primas vindas dessa extração.
A exploração mineral se tornou mais evidente a partir da Primeira Revolução Industrial (final do século XVIII, início do século XIX), quando a produção em massa intensificou a extração de minérios para abastecer a crescente indústria. Com o crescimento populacional mundial houve a necessidade de retirar da natureza um volume cada vez maior desse tipo de recurso.

No Brasil, os principais problemas oriundos da mineração podem ser englobados em quatro categorias: poluição da água, poluição do ar, poluição sonora, e subsidência do terreno. Em geral, a mineração provoca um conjunto de efeitos não desejados que podem ser denominados de externalidades. Algumas dessas externalidades são: alterações ambientais, conflitos de uso do solo, depreciação de imóveis circunvizinhos, geração de áreas degradadas e transtornos ao tráfego urbano. Estas externalidades geram conflitos com a comunidade, que normalmente têm origem quando da implantação do empreendimento, pois o empreendedor não se informa sobre as expectativas, anseios e preocupações da comunidade que vive nas proximidades da empresa de mineração.

Efeitos sócio-ambietais da mineração

Inicialmente, a mineração afeta a cobertura vegetal, em graus variados, desde a supressão total ou parcial na área a ser minerada, até a utilização de grandes volumes de água, em geral oriundas do próprio lençol freático, através de poços perfurados para trabalhos de estudos preliminares.  A atividade de extração gera profundas alterações, modificando toda estrutura física e social do local onde está situada a mina e a região no entorno.

O método de lavra é o mais utilizado na exploração das substâncias minerais e é um dos principais fatores determinantes do nível de impacto ao ambiente, tendo grande influência na modificação da paisagem e escasseamento de recursos naturais. A grande maioria dos bens minerais é lavrada por métodos tradicionais a céu aberto onde o comprometimento ambiental é muito grande.

Nesse método de extração, para se ter um maior aproveitamento do minério, acaba-se gerando uma maior quantidade de estéril, poeira em suspensão, vibrações e maiores riscos de poluição das águas subterrâneas e superficiais. Minas a céu aberto elevam gradativamente a produção de rejeitos, os subprodutos da mineração ou lixo, resultantes da escavação e extração que não interessam a empresa mineradora e, portanto precisam ser descartados.

Considerando que o objetivo da empresa é livrar-se dos rejeitos da forma menos onerosa possível, para tanto se necessita da criação de uma área de descarte adjacente à área de lavra, sacrificando ainda mais a vegetação existente no entorno da mina. A depender da posição geográfica das barragens, construídas para serem depositados os rejeitos, não são descartadas as possibilidades de vazamentos ou rompimentos, comprometendo significativamente todo o ambiente através da contaminação dos reservatórios de águas superficiais e subterrâneas.

A má utilização da água por parte das grandes mineradoras tem gerado conflitos em função da inversão dos usos prioritários e por políticas públicas que suprimem a população local. As políticas públicas sempre vêm em benefício das grandes empresas, excluindo principalmente a população pobre. Comumente as indústrias mineradoras sugam grande parte da água através da perfuração de poços ou canalização de rios, limitando o uso para fins industriais negando sempre o uso humano e animal

No Brasil, a extração de pedras preciosas ou semipreciosas é desenvolvida por uma atividade denominada de garimpo, nela são obtidos ouro, diamante, esmeralda, cassiterita e etc. A garimpagem geralmente é executada de forma tradicional nas margens de rios, em locais que recebem grande volume de sedimentação e em planícies fluviais, principalmente nas Bacias hidrográficas do Amazonas e do Paraguai.

O garimpo mecanizado produz profundos impactos nos ambientes fluviais, destruindo as margens dos rios e modificando profundamente a paisagem. Sem contar que contamina as águas com aplicação de mercúrio e outros detritos; o prejuízo ambiental é muito elevado, pois os rios são assoreados, a fauna é contaminada, a cobertura vegetal é retirada e compromete a saúde do homem.

Os danos gerados nas áreas onde são desenvolvidas a mineração ou garimpagem são irreversíveis. Diante desses fatos percebemos que a lucratividade oriunda da extração mineral fica nas mãos de uma minoria e os prejuízos ambientais para toda a população atual e também futura. 

Fonte. Geografia humana do Brasil 

http://https://www.youtube.com/watch?v=8sovsUzYZFM

Aula 12

Semana 20/08 a 06/09

SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1 A LINGUAGEM QUÍMICA E A CONSTRUÇÃO HISTÓRICA DA TABELA PERIÓDICA
Conteúdos e temas: linguagem química (símbolos e fórmulas) e tabela periódica.
Competências e habilidades: ler símbolos químicos e compreender o significado dessa simbologia
em termos de partículas (átomos).
Avaliação: participação nas atividades; leitura e avaliação dos textos produzidos.

A linguagem química: Símbolos e fórmulas

Estrutura Atômica

Os átomos são partículas infinitamente pequenas que constituem toda matéria no universo. Ao longo do tempo, a ideia de como seria a estrutura atômica foi mudando de acordo com as novas descobertas feitas pelos cientistas. Você poderá saber mais sobre isso no texto Evolução do Modelo Atômico.

Um modelo é uma representação da realidade (não a própria realidade), assim, os modelos atômicos são representações dos principais componentes do átomo e de sua estrutura e explicam determinados comportamentos físicos e químicos da matéria. Isso é feito porque ainda não é possível ao ser humano enxergar um átomo isolado nem mesmo com ultramicroscópios.

Para se ter uma ideia do quanto o átomo é pequeno, saiba que a menor partícula visível em um microscópio comum contém mais de dez bilhões de átomos! O átomo é tão pequeno que, se colocássemos um milhão deles lado a lado, não atingiríamos a espessura de um fio de cabelo.

Entre os modelos atômicos, o mais usado atualmente no Ensino Médio para o entendimento da estrutura do átomo e suas propriedades é o de Rutherford-Bohr. Segundo esse modelo, a estrutura do átomo é constituída de duas partes principais: o núcleo e a eletrosfera.

Os átomos são partículas infinitamente pequenas que constituem toda matéria no universo. Ao longo do tempo, a ideia de como seria a estrutura atômica foi mudando de acordo com as novas descobertas feitas pelos cientistas. Você poderá saber mais sobre isso no texto Evolução do Modelo Atômico.

Um modelo é uma representação da realidade (não a própria realidade), assim, os modelos atômicos são representações dos principais componentes do átomo e de sua estrutura e explicam determinados comportamentos físicos e químicos da matéria. Isso é feito porque ainda não é possível ao ser humano enxergar um átomo isolado nem mesmo com ultramicroscópios.

Para se ter uma ideia do quanto o átomo é pequeno, saiba que a menor partícula visível em um microscópio comum contém mais de dez bilhões de átomos! O átomo é tão pequeno que, se colocássemos um milhão deles lado a lado, não atingiríamos a espessura de um fio de cabelo.

Entre os modelos atômicos, o mais usado atualmente no Ensino Médio para o entendimento da estrutura do átomo e suas propriedades é o de Rutherford-Bohr. Segundo esse modelo, a estrutura do átomo é constituída de duas partes principais: o núcleo e a eletrosfera.

São conhecidos atualmente mais de 100 elementos químicos. Cada um deles tem um nome e um símbolo diferente.

Os símbolos são a representação dos elementos químicos.

São formados por uma, duas ou três letras.

A primeira é sempre maiúscula e a segunda, é sempre minúscula.

O símbolo de um elemento vem de uma ou duas letras tiradas de seu nome em latim. Por causa disso, nem todos os símbolos têm relação lógica com o nome do elemento em português.

Os que têm três letras não têm nomes oficiais, atribuídos pela Iupac (União Internacional de Química Pura e Aplicada).

Fórmulas

Todas as substâncias são formadas por átomos. As substâncias simples são formadas por átomos de um único elemento e as substâncias compostas são formadas por átomos de dois ou mais elementos diferentes.

As moléculas são as menores unidades que apresentam a composição característica de uma substância. As moléculas são formadas pela união de dois ou mais átomos.

Para representar graficamente as moléculas de uma substância, seja ela simples ou composta, os químicos utilizam fórmulas. A fórmula da água é H2O. Outras fórmulas usadas pelos químicos são CO2 (gás carbônico), N2(gás nitrogênio), O2 (gás oxigênio), O3 (gás ozônio), C2H6O (etanol), C6H12O6 (glicose), NH3 (amônia) eH2SO4 (ácido sulfúrico).

Na fórmula de uma substância são colocados os símbolos dos elementos que tornam parte de sua composição e os índices de atomicidade (ou, simplesmente, atomicidade), que indicam a proporção em que os átomos do elemento estão presentes na substância. Se o índice de atomicidade não for escrito, é porque seu valor é 1.

Fonte: Caderno do Professor: Ciências, Ensino Fundamental – 9º Ano, Volume 1. São Paulo: SEE, 2009.

SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 2
PROCESSOS DE OBTENÇÃO DO FERRO E DO COBRE:
INTERPRETAÇÃO DAS REAÇÕES QUÍMICAS

Conteúdos e temas: processos siderúrgicos; produção de ferro e de cobre; combustão completa e

incompleta; balanceamento de equações químicas.
Competências e habilidades: utilizar a linguagem simbólica para representar transformações químicas;
utilizar a ideia de conservação de átomos para balancear as equações químicas; interpretar
equações químicas balanceadas reconhecendo as proporções entre as espécies químicas envolvidas.
Sugestão de estratégias de ensino: exposição dialogada; dramatização.
Sugestão de avaliação: resolução de questões e participação nas atividades.

 

Aula 16
Semana

Combustão Completa e Incompleta

Combustão completa do gás metano em um isqueiro

No cotidiano, as reações de combustão são muito importantes, pois é por meio delas que é possível produzir calor (isto é, a energia térmica, que é utilizada para várias finalidades).

Quanto aos hidrocarbonetos, compostos constituídos de carbono e hidrogênio, eles têm uma facilidade muito grande para serem queimados (consumidos) em reações desse tipo. Essa queima é muito importante para a sociedade. Por exemplo: os combustíveis como gasolina, etanol e óleo diesel sofrem uma combustão ou queima dentro dos motores, e a energia liberada nessa reação é que faz os automóveis se moverem.

Além disso, é por meio de reações de combustão que os derivados do petróleo são transformados em produtos como plásticos, tintas, corantes, explosivos, etc.

Podemos definir como reação de combustão toda reação que tem um combustível, isto é, um composto que é consumido e produz energia térmica; e um comburente, que na maioria das vezes é o oxigênio presente no ar.

No entanto, dependendo da quantidade de gás oxigênio disponível, a combustão pode ser completa ou incompleta. Vejamos o que diferencia as duas:

• Combustão completa

A combustão completa ocorre quando existe oxigênio suficiente para consumir todo combustível. No caso de compostos feitos de carbono e hidrogênio (hidrocarbonetos); e de carbono, hidrogênio e oxigênio (como álcoois, cetonas, aldeídos, ácidos carboxílicos, etc.), os produtos são o dióxido de carbono (gás carbônico – CO₂) e a água. 

Para citar um exemplo de hidrocarboneto, temos o metano (CH₄), que é o principal constituinte do combustível biogás, e que também está presente no gás natural de petróleo. Observe como ocorre a sua combustão de modo completo:

CH_4(g) + 2 O_2(g) → CO_2(g) + 2 H₂O_(g) + calor

Outro exemplo que temos é o do gás butano que entra em combustão, por exemplo, quando acendemos um isqueiro comum. A faísca provoca a reação do butano com o oxigênio do ar, resultando em sua chama característica:

2 C₄H_10(g) + 13 O_2(g) → 8 CO_2(g) + 10 H₂O_(g)  + calor

Outra forma de descobrir se a reação de combustão é completa é por meio do Nox (número de oxidação) do carbono, pois todas as reações de combustão são de oxirredução, sendo que o combustível sofre oxidação e o comburente sofre redução, conforme mostrado a seguir:

Observe que no CO₂ formado, o carbono apresenta o seu Nox máximo (+4). Quando isso ocorre, quer dizer que todo combustível foi consumido e, portanto, é uma reação de combustão completa.

• Combustão incompleta:

A combustão se dá de forma incompleta quando não houver oxigênio suficiente para consumir todo o combustível. No caso dos compostos orgânicos que estamos considerando, os produtos da combustão incompleta podem ser monóxido de carbono (CO) e água; ou carbono elementar (C) e água.

Por exemplo, nos automóveis, a combustão deve ser completa, pois se for incompleta gera o monóxido de carbono, que é extremamente tóxico. Em vários lugares, pessoas já morreram ao inalar esse gás em garagens mal ventiladas.

Veja um exemplo desse tipo de combustão incompleta:

Combustão incompleta do metano: CH_4(g) + 3/2 O_2(g) → CO_(g) + 2 H₂O_(g)

Combustão incompleta do gás butano: C₄H_10(g) + 9 O_2(g) → 8 CO_(g) + 10 H₂O_(g) 

Se a quantidade de gás oxigênio for menor ainda, o produto será o carbono no lugar do monóxido de carbono. Exemplos:

Combustão incompleta do metano: CH_4(g) + O_2(g) → C_(s) + 2 H₂O_(g)

Combustão incompleta do gás butano: C₄H_10(g) + 5 O_2(g) → 8 C_(g) + 10 H₂O_(g) 

Algumas vezes, essa combustão é tão incompleta que o carbono torna-se visível ao sair pelo escapamento dos carros, na forma de fuligem (uma fumaça escura, formada de minúsculas partículas sólidas de carvão).

É por isso que é importante manter o motor bem regulado, para que entre ar suficiente e a combustão seja completa.

Em algumas fábricas, como a de produção de carvão ou de negro-de-fumo, o objetivo é exatamente realizar uma reação de combustão incompleta.

Observando o Nox do carbono, vemos que ele não apresenta o seu Nox máximo, portanto, as combustões abaixo são incompletas:

Resumindo, temos:

.

Publicado por: Jennifer Rocha Vargas Fogaça em Reações Orgânicas

Aula 17
Semana

Balanceamento de Equações Químicas

A estequiometria de uma reação química é de suma importância por informar o reagente limitante, a massa e volume (no caso de gases) finais dos produtos, a quantidade de reagentes que deve ser adicionada para que determinada quantidade de produto seja obtido, dentre outros dados. Portanto, o balanceamento de equações químicas deve ser feita sempre que se deseja retirar alguma informação acerca de uma reação fornecida.Para que o balanceamento de reações químicas seja feito de maneira correta, deve-se atentar para os seguintes princípios:1)      Lei de conservação de massa: Essa lei indica que a soma das massas de todos os reagentes deve ser sempre igual à soma das massas de todos os produtos (princípio de Lavoisier).2)      Lei das proporções definidas: Os produtos de uma reação são dotados de uma relação proporcional de massa com os reagentes. Assim, se 12g de carbono reagem com 36g de oxigênio para formar 48g de dióxido de carbono, 6g de carbono reagem com 18g de oxigênio para formar 24g de dióxido de carbono.3)      Proporção atômica: De maneira análoga à lei das proporções definidas, os coeficientes estequiométricos devem satisfazer as atomicidades das moléculas de ambos os lados da equação. Portanto, são necessárias 3 moléculas de oxigênio (O₂) para formar 2 moléculas de ozônio (O₃).Deve-se lembrar que, de acordo com a IUPAC, os coeficientes estequiométricos devem ser os menores valores inteiros possíveis.

MÉTODO DAS TENTATIVAS

Como o nome já sugere, consiste na escolha de números arbitrários de coeficientes estequiométricos. Assim, apesar de mais simples, pode se tornar a forma mais trabalhosa de balancear uma equação.

Balancear uma equação química significa acertar os coeficientes estequiométricos (menores números inteiros e positivos que aparecem antes das substâncias nas equações) para que a quantidade de átomos de cada elemento seja igual nos dois lados da equação, isto é, nos reagentes (primeiro membro) e nos produtos (segundo membro).

Isso é importante primeiramente porque, conforme a Lei de Lavoisier da conservação das massas diz, “numa reação química feita em recipiente fechado, a soma das massas dos reagentes é igual à soma das massas dos produtos”. Atualmente, essa lei é mais conhecida como: “Na natureza, nada se perde, nada se cria, tudo se transforma.” Isso quer dizer que os átomos dos elementos nas reações não aparecem do nada e tampouco são destruídos. Mas, na verdade, esses átomos sofrem um rearranjo, “trocando de posições”, por assim dizer, pois as suas ligações anteriores são desfeitas e são formadas novas ligações químicas que dão origem aos produtos.

Portanto, o balanceamento das equações que representam as reações químicas é justamente tornar isso verdade. Além disso, é importante saber balancear as equações porque em processos químicos são realizadas análises e cálculos das quantidades de reagentes e/ou produtos (cálculos estequiométricos) em que se depende em grande parte do balanceamento das equações.

Um dos métodos mais utilizados para realizar o balanceamento das equações é o método das tentativas,que basicamente segue os seguintes passos:

1. Indicar o coeficiente “1” para o elemento que aparece em somente uma substância em um dos membros. Isso quer dizer que geralmente o hidrogênio e o oxigênio serão os elementos deixados para serem balanceados por último, respectivamente;

2. Quando mais de um elemento aparece somente uma vez em um dos membros, devemos escolher começar pelo que tiver maior quantidade de átomos. Isto é indicado pelo índice (número que aparece no canto inferior direito do elemento);

3. Prosseguir com os demais elementos. Para tal, é observada a quantidade de cada elemento que já existe em um dos membros e em seguida atribui-se um valor para o coeficiente desse elemento no outro membro, lembrando que ele deve ser multiplicado pelo índice resultando num valor que iguale à quantidade de átomos nos dois membros.

Por exemplo, considere a equação química que representa a reação de combustão do gás butano, que é um dos componentes do gás de cozinha:

C₄H_10(g) + O_2(g) → CO_2(g) + H₂O_(v)

Observe que no primeiro membro temos 4 carbonos, 10 hidrogênios e 2 oxigênios, enquanto que no segundo membro existe 1 carbono, 2 hidrogênios e 3 oxigênios. Então, sabemos que a equação não está balanceada. Vamos fazê-lo seguindo os passos mencionados anteriormente:

1. Observe nessa equação que o oxigênio aparece em duas substâncias no segundo membro e, portanto, não podemos começar o balanceamento por ele. O hidrogênio e o carbono aparecem somente em uma substância nos dois membros;

2. O carbono e o hidrogênio do butano são os que possuem mais átomos, por isso vamos começar por essa substância, atribuindo-lhe o índice “1”:

1 C₄H_10(g) + O_2(g) → CO_2(g) + H₂O_(v)

3. Agora sabemos que no primeiro membro existem 4 carbonos, então esse será seu coeficiente no segundo membro:

1 C₄H_10(g) + O_2(g) → 4 CO_2(g) + H₂O_(v)

Também sabemos que existem 10 átomos de hidrogênio no primeiro membro, então o coeficiente desse elemento no segundo membro será 5 (que é o número que multiplicado pelo índice 2 dará igual a 10):

1 C₄H_10(g) + O_2(g) → 4 CO_2(g) + 5 H₂O_(v)

Por fim, falta apenas o oxigênio. No segundo membro, temos 13 átomos de oxigênio (lembre-se de multiplicar os coeficientes pelos índices e depois somar tudo, assim: (4 . 2) + (5 . 1) = 13). Visto que no primeiro membro o índice do oxigênio é “2”, então, temos que o único número que multiplicado por 2 dá igual a 13 é 13/2:

1 C₄H_10(g) + 13/2 O_2(g) → 4 CO_2(g) + 5 H₂O_(v)

Na maioria dos balanceamentos terminaríamos aqui. No entanto, conforme mencionado no início, temos que encontrar os menores números inteiros e positivos, e no caso acima temos um número que não é inteiro, o 13/2. Então, para eliminar essa fração, multiplicamos todos os coeficientes (para não tirar a proporção estequiométrica) por 2:

2 C₄H_10(g) + 13 O_2(g) → 8 CO_2(g) + 10 H₂O_(v)

Pronto, a equação química está balanceada! Veja que em ambos os membros temos 8 carbonos, 20 hidrogênios e 26 oxigênios.

Existe também outra forma de realizar o método por tentativas, que é substituir os coeficientes por letras e fazer o seguinte esquema:

x C₄H_10(g) + y O_2(g) → z CO_2(g) + w H₂O_(v)

C = 4 x                         C = z
H = 10 x                       H = 2 w
O = 2 y                    O = 2 z + w

Então, começamos atribuindo o número 1 ao x e continuamos com as outras equações para descobrir os valores das outras letras, veja:

C = 4 x = 4 . 1 = 4

Como a quantidade de átomos de carbono no primeiro membro é igual a 4, então temos o seguinte no segundo membro:

C = z = 4

Agora vamos para o hidrogênio:
H = 10 x = 10 . 1 = 10

Visto que no primeiro membro a quantidade de átomos de hidrogênio é igual a 10, então temos o seguinte no segundo membro:

H = 2 w = 2 . 5 = 10

Por último, temos o oxigênio. Visto que não sabemos o valor de y, e já descobrimos que z = 4 e w = 5, então vamos resolver primeiro a sua equação que está no segundo membro:

O = 2 z + w
O = 2 . 4 + 5
O = 13

Agora, sabendo que tem que haver 13 oxigênios no primeiro membro, voltamos à outra equação:

O = 2 y = 2 . 13/2 = 13

Por fim, substituímos os valores encontrados para cada letra na equação química:

x C₄H_10(g) + y O_2(g) → z CO_2(g) + w H₂O_(v)
1 C₄H_10(g) + 13/2 O_2(g) → 4 CO_2(g) + 5 H₂O_(v) . (2)
2 C₄H_10(g) + 13 O_2(g) → 8 CO_2(g) + 10 H₂O_(v)

Esse é o mesmo que encontramos pelo método anterior.

Agora, aprenda a realizar o balanceamento de equações químicas que representam as reações de oxirredução no texto abaixo:

Balanceamento das equações de oxirredução.

Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

 

MÉTODO ALGÉBRICO

Utiliza-se de um conjunto de equações, onde as variáveis são os coeficientes estequiométricos. Sendo que, essas equações podem ser solucionadas por substituição, escalonamento ou por matrizes (através de determinantes).

Exemplo: NH₄NO₃ → N₂O + H₂O

Passo 1: Identificar os coeficientes.

aNH₄NO₃ → bN₂O + cH₂O

Passo 2: Igualar as atomicidades de cada elemento respeitando a regra da proporção atômica. Assim, deve-se multiplicar a atomicidade de cada elemento da molécula pelo coeficiente estequiométrico identificado anteriormente.

Para o nitrogênio: 2a = 2b (pois existem 2 átomos de N na molécula NH₄NO₃)

Para o hidrogênio: 4a = 2c

Para o oxigênio: 3a = b + c

Ou seja, o número de átomos de cada elemento deve ser igual no lado dos reagentes e no lado dos produtos.

Passo 3: Resolver o sistema de equações

Se 2a = 2b, tem-se que a = b.

Se 4a = 2c, tem-se que 2a = c.

Portanto, atribuindo-se o valor arbitrário 2 para o coeficiente a, tem-se:

a = 2, b = 2, c = 4.

Mas, como os coeficientes devem ser os menores valores inteiros possíveis:

a = 1, b = 1, c = 2.

Passo 4: Substituir os valores obtidos na equação original

1NH₄NO₃ → 1N₂O + 2H₂O, ou simplesmente, NH₄NO₃→ N₂O + 2H₂O

MÉTODO REDOX

Baseia-se nas variações dos números de oxidação dos átomos envolvidos de modo a igualar o número de elétrons cedidos com o número de elétrons ganhos. Se no final do balanceamento redox faltar compostos a serem balanceados, deve-se voltar para o método das tentativas e completar com os coeficientes restantes.

Exemplo: Fe₃O₄ + CO → FeO + CO₂

Passo 1: Identificar os átomos que sofrem oxirredução e calcular as variações dos respectivos números de oxidação.

Sabendo-se que o Nox do oxigênio é -2 para todos os compostos envolvidos. O Nox do Ferro varia de +8/3 para +2. E, o Nox do carbono de +2 para +4.

Portanto, o ferro se reduz e o carbono se oxida.

ΔFe = 8/3 – 2 = 2/3 (variação de Nox do ferro)

ΔC = 4 – 2 = 2 (variação de Nox do carbono)

Passo 2: Multiplicar a variação de Nox pela respectiva atomicidade no lado dos reagentes e atribuir o valor obtido como o coeficiente estequiométrico da espécie que sofreu processo reverso. Assim, o número obtido pela multiplicação da variação de Nox do ferro pela sua atomicidade deve ser atribuído como o coeficiente estequiométrico da molécula de CO.

Para o ferro: 2/3 . 3 = 2

Para o carbono: 2 . 1 = 2

Portanto, o coeficiente do Fe₃O₄ é igual a 2, e o coeficiente do CO também.

2Fe₃O₄ + 2CO → FeO + CO₂

Simplificando-se os coeficientes para os menores valores inteiros possíveis, tem-se:

Fe₃O₄ + CO → FeO + CO₂

Passo 3: Acrescentar os coeficientes restantes

Para completar o balanceamento, pode-se realizar o mesmo procedimento utilizado no lado dos reagentes (multiplicando a variação de Nox pela atomicidade do elemento na molécula) ou realizar o método de tentativas.

A primeira opção é a mais viável, embora para equações mais simples (como a indicada como exemplo) possa ser utilizado o segundo método. O fato é que ambos os métodos devem levar à mesma resposta final.

Como a atomicidade do carbono no CO₂ é igual a 1, multiplicando-se pela variação do Nox 2, obtém-se o coeficiente 2 para o FeO. Do mesmo modo, sendo a variação de Nox do ferro igual a 2/3, multiplicando-se pela atomicidade 1 na molécula de FeO, obtém-se o coeficiente 2/3 para o CO₂.

Agora, basta balancear o lado dos produtos:

Fe₃O₄ + CO → 2FeO + 2/3CO₂

Como os coeficientes devem ser os menores valores inteiros possíveis, deve-se multiplicar a equação por 3/2 a fim de retirar o coeficiente fracionário do CO₂:

Fe₃O₄ + CO → 3FeO + CO₂

MÉTODO ÍON-ELÉTRON

Baseia-se na divisão da reação global de oxirredução em duas semi-equações. Sendo que, para a semi-equação de redução deve-se acrescentar os elétrons no lado dos reagentes e o ânion no lado dos produtos. De forma análoga, para a semi-equação de oxidação, deve-se adicionar os elétrons no lado dos produtos junto à espécie oxidada, enquanto que no lado de reagentes deve estar a espécie mais reduzida.

Exemplo: CuSO₄ + Ni → NiSO₄ + Cu

Passo 1: Identificar as espécies que sofrem oxidação e redução

No composto CuSO₄, o cobre possui Nox +2 e transforma-se em cobre puro com Nox 0. Assim como, o Níquel puro passa do estado 0 para o estado de oxidação +2. Portanto, o cobre 2+ sofre redução e o níquel oxidação.

Passo 2: Escrever as semi-equações

Cu²⁺ + 2e → Cu

Ni → Ni²⁺ + 2e

Passo 3: Somar as semi-equações de modo a balanceá-las e cancelar os elétrons cedidos com os ganhos

Cu²⁺ + Ni → Ni²⁺ + Cu, ou simplesmente, CuSO₄ + Ni → NiSO₄ + Cu

Caso a quantidade de elétrons cedidos e ganhos não fosse igual, as duas semi-equações deveriam ser multiplicadas por números inteiros de modo a equilibrar as cargas.

Se a equação inicial possuir íons H+ em um dos lados ou átomos de oxigênio, também em um dos lados, deve-se balancear a primeira espécie com moléculas de hidrogênio e a segunda com moléculas de água.

Fontes:

Por Jennifer Fogaça  Graduada em Química

http:manualdaquimica.uol.com.br/quimica-geral/balanceamento-equacoes.htm

SARDELLA, Antônio. Curso de química: Química geral, São Paulo – SP: Editora Ática, 2002. 25ª Edição, 2ª impressão. 448 págs.

http://www.rumoaoita.com/site/attachments/100_M%C3%A9todos%20de%20Balanceamento.pdf

Aula 17
Semana

SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 3
COMO PREVER AS QUANTIDADES IDEAIS
DE REAGENTES E PRODUTOS ENVOLVIDOS NUMA TRANSFORMAÇÃO QUÍMICA?

Conteúdos e temas:; proporção em número de partículas, massa e energia nas transformações químicas.
Competências e habilidades: representar transformações químicas por meio de equações químicas;
interpretar equações químicas em termos de quantidades de partículas, massa e energia; realizar
cálculos de massas moleculares; identificar, representar e aplicar as proporções em número de partículas,
massa e energia na resolução de problemas químicos.
Sugestão de estratégias de ensino: aula expositiva dialogada; registros dos tópicos principais; resolução
de exercícios e problemas.
Sugestão de avaliação: participação na aula e resolução dos exercícios e problemas propostos.

Cálculos Estequiométricos

Na Química, um dos interesses principais é o cálculo da quantidade de reagentes e/ou produtos de uma reação, ou seja, o cálculo estequiométrico

A palavra estequiometria vem do grego stoicheia, que significa “parte mais simples” ou “elemento”, e de metreim, que é “medida”. Assim, quando se calcula as quantidades das substâncias envolvidas numa reação química (reagentes e produtos), denominamos esses cálculos como sendo estequiométricos.

O cálculo estequiométrico é usado justamente para se determinar a quantidade de reagentes que se deve utilizar numa reação e a quantidade de produtos que serão obtidos. Isso é muito importante principalmente em laboratórios e em indústrias, onde é necessário conseguir um maior rendimento possível das reações.

Basicamente, para se resolver um cálculo estequiométrico, é preciso seguir as três regras fundamentais abaixo:

No entanto, para seguir esse processo corretamente, primeiro é necessário conhecer as fórmulas das substâncias que participam do processo químico. Entre as fórmulas existentes, temos:

• Fórmula Molecular: Indica o número real de átomos de cada elemento na molécula. Por exemplo, a fórmula molecular do metano é CH₄, indicando que, numa molécula de metano, um carbono está ligado a quatro átomos de hidrogênio.
• Fórmula percentual: Indica a porcentagem, em massa, de cada elemento químico que constitui a substância. Por exemplo, no caso do metano (CH₄), o carbono possui massa atômica igual a 12, e cada um dos quatro hidrogênios possui massa atômica igual a 1, resultando em uma massa molecular igual a 16 (12 + 4). Se 16 corresponde a 100% da molécula, então temos que o carbono constitui 75% em massa (12) e o hidrogênio constitui 25% em massa (4). Assim, a fórmula percentual do metano é: C_75%H_25%.
• Fórmula mínima ou empírica: Indica a menor proporção, em números inteiros de mol, dos átomos dos elementos constituintes da substância. Por exemplo, a fórmula molecular do metano é igual a sua fórmula mínima (CH₄), pois essa é a menor proporção possível entre esses elementos.

Além de saber as fórmulas, é preciso também saber representar as reações por meio de equações químicas e balanceá-las corretamente, pois é a partir daí que serão analisadas as proporções dos elementos e das substâncias para a realização dos cálculos. Você pode aprender esses conteúdos consultando os textos abaixo:

• Balanceamento de equações

• Equações químicas

Os coeficientes das equações químicas se baseiam nas leis ponderais e nas leis volumétricas.

• Leis Ponderais: São as leis que relacionam as massas dos participantes de uma reação;

Incluem a Lei das Proporções Constantes de Proust que diz que a proporção em massa das substâncias que participam de uma reação e das que são produzidas é sempre constante; e a Lei de conservação da massa (Lei de Lavoisier)que nos mostra que, num sistema fechado, a massa total dos reagentes sempre será igual à massa total dos produtos.

• Leis volumétricas: São as leis que relacionam os volumes dos participantes de uma reação.

Entre elas, a mais importante é a lei volumétrica de Gay-Lussac, que diz que se a pressão e a temperatura não mudarem, os volumes dos gases participantes de uma reação têm entre si uma relação de números inteiros e pequenos.

É importante também saber alguns dados fixos, como os mostrados abaixo:

Os cálculos estequiométricos podem relacionar as substâncias em:

-Quantidade de matéria (mol);

-Números de partículas, moléculas ou fórmulas unitárias;

-Massas;

-Volumes de gases.

Observe um exemplo de cálculo estequiométrico em que se relacionam as substâncias envolvidas numa reação química em quantidade de matéria e número de moléculas:

Exemplo: 5 mol de álcool etílico (C₂H₆O) entram em combustão, reagindo com o oxigênio (O₂). Calcule quantas moléculas de O₂ serão consumidas nessa reação.

Resolução:

Equação química balanceada: 1 C₂H₆O_(l) + 3 O_2(g) → 2 CO₂ + 3 H₂O_(v)
↓             ↓               ↓             ↓
Proporção estequiométrica:          1 mol      3 mol         2 mol   3 mol

1 mol de C₂H₆O_(l) ——– 3 mol de O_2(g)
5 mol de C₂H₆O_(l) ——– x

x = 15 mol de O_2(g)

Agora, basta passar o valor em mol (quantidade de matéria) para número de moléculas, por meio da constante de Avogadro:

1 mol   — 6,0 . 10²³ moléculas
15 mol — x
x = 90 . 10²³  = 9,0 . 10²⁴ moléculas de O₂.

Aproveite para conferir nossas videoaulas sobre o assunto:

Aula 17
Semana

SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 4
Metais e o sistema produtivo

Aula 18

Semana

Situação de Aprendizagem 5
Quantidade de matéria e sua unidade (mol)

Aula 13Semana2 PROCESSOS DE OBTENÇÃO DO FERRO E DO COBRE: INTERPRETAÇÃO DAS REAÇÕES QUÍMICASConteúdos e temas: processos siderúrgicos; produção de ferro e de cobre; combustão completa e incompleta; balanceamento de equações químicas. Competências e habilidades: utilizar a linguagem simbólica para representar transformações químicas; utilizar a ideia de conservação de átomos para balancear as equações químicas; interpretar equações químicas balanceadas reconhecendo as proporções entre as espécies químicas envolvidas. Sugestão de estratégias de ensino: exposição dialogada; dramatização. Sugestão de avaliação: resolução de questões e participação nas atividades.Aula 15Semana3 COMO PREVER AS QUANTIDADES IDEAIS DE REAGENTES E PRODUTOS ENVOLVIDOS NUMA TRANSFORMAÇÃO QUÍMICA?Conteúdos e temas: transformações químicas; produção de cobre e ferro; proporção em número de partículas, massa e energia nas transformações químicas. Competências e habilidades: representar transformações químicas por meio de equações químicas; interpretar equações químicas em termos de quantidades de partículas, massa e energia; realizar cálculos de massas moleculares; identificar, representar e aplicar as proporções em número de partículas, massa e energia na resolução de problemas químicos. Sugestão de estratégias de ensino: aula expositiva dialogada; registros dos tópicos principais; resolução de exercícios e problemas. Sugestão de recursos: exercícios propostos. Sugestão de avaliação: participação na aula e resolução dos exercícios e problemas propostos.Aula 16Semana4 METAIS E O SISTEMA PRODUTIVO Conteúdos e temas: relação entre propriedades e aplicações de metais e ligas metálicas; influência dos aspectos geográficos, socioeconômicos e tecnológicos na produção de ferro-gusa e aço; reciclagem de metais e outros materiais. Competências e habilidades: relacionar as propriedades dos materiais metálicos a suas aplicações tecnológicas; identificar a influência dos aspectos geográficos, socioeconômicos e tecnológicos no sistema produtivo; reconhecer a importância socioeconômica da reciclagem. Sugestão de avaliação: participação na aula e relatórios.Discutir a diferença entre ferro-gusa e aço. Até este momento, o material obtido no alto-forno foi tratado como ferro-gusa ou simplesmente ferro, mas trata-se de uma liga metálica constituída por Fe (92,5%), C (3,4%), Si (2,3%), Mn, Ni, Cr e outros elementos em menores quantidades. Na aciaria, o ferro-gusa tem seu teor de carbono reduzido a aproximadamente 0,1% e as quantidades de outros elementos químicos modificadas de acordo com o uso a que se destinará o aço produzido. Para a produção do aço, então, necessita-se de mais desenvolvimento tecnológico do que para a produção do ferro-gusa. Essa diferença está relacionada ao fato de alguns países produzirem muito ferro-gusa, mas pouco aço, e vice-versa.Aula 17Semana5 Quantidade de matéria e sua unidade (mol)Conteúdos e temas: quantidade de matéria, mol e massa molar. Competências e habilidades: estabelecer relações entre quantidade de matéria, massa e número de partículas. Sugestão de estratégias de ensino: atividade de analogia com o conceito de quantidade de matéria; exercícios. Sugestão de recursos: dicionários de português; balança, grãos de arroz, feijão e milho (opcional). Sugestão de avaliação: respostas às questões e aos exercícios propostos ao longo das atividadesAula 18Semana6 Previsão das quantidades de reagentes e de produtos nas transformações qConteúdos e temas: cálculos estequiométricos em massa, em mol e em número de átomos ou moléculas nas transformações químicas e, em especial, na siderurgia e na produção do cobre. Competências e habilidades: interpretar unidades de medida e equações químicas; relacionar grandezas como quantidade de matéria, massa e número de partículas envolvidas nas transformações químicas; utilizar o raciocínio proporcional; fazer previsões sobre quantidades nas transformações químicas e avaliar as possíveis implicações das relações quantitativas nas transformações químicas que ocorrem no sistema produtivo. Sugestão de estratégias de ensino: discussão em grupo; atividade experimental. Sugestão de recursos: materiais descritos no experimento. Sugestão de avaliação: respostas às questões e aos exercícios propostos ao longo das atividades

 

Aula 19

Semana

Situação de Aprendizagem 7 Energia liberada ou absorvida nas transformações q

Conteúdos e temas: previsões quantitativas da energia envolvida nas transformações químicas. Competências e habilidades: interpretar unidades de medida e equações químicas; relacionar grandezas como quantidade de matéria, massa e energia, utilizando o raciocínio proporcional. Sugestão de estratégias de ensino: demonstração ou relato de experimento e discussão em grupo. Sugestão de recursos: materiais descritos no experimento. Sugestão de avaliação: respostas às questões e exercícios propostos ao longo das atividades

 

Aula 20

Semana

8 Impactos sociais e ambientais decorrentes da extração de matérias-primas e da produção de ferro, cobre e outros metais

Conteúdos e temas: impactos sociais e ambientais relacionados à mineração e produção de ferro e de cobre. Competências e habilidades: analisar e julgar a importância dos metais para a sociedade apresentando posicionamentos sobre um modo sustentável de exploração desses materiais na sociedade contemporânea. Sugestão de estratégias de ensino: exposição dialogada e seminário. Sugestão de recursos: material para apresentação dos seminários. Sugestão de avaliação: envolvimento e participação na pesquisa e apresentação dos seminários.

 

Aula 21

Semana

 

Aula 22

Semana

 

Aula 23

Semana

 

Aula 24

Semana

 

Semana