Ciências 9º ano
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Fig. 2 (p. 93) Dusica Paripovic/Alamy/Latinstoc Reinaldo Vignati/ID/BR a) Em sua opinião, que prejuízos, do ponto de vista econômico, a corrosão pode causar? Cite exemplos. b) A formação da ferrugem ocorre em várias etapas. Em uma delas, o metal ferro reage com o oxigênio atmosférico na presença de água, formando o hidróxido de ferro(II). A equação que demonstra essa transformação está representada a seguir: Fe (s) + O2 (g) + H2O (ℓ) → Fe(OH)2 (s) Faça o balanceamento dessa equação. c) Uma das formas de proteger portões e grades da ferrugem é cobrindo a superfície do metal com uma tinta insolúvel em água. Explique por que essa ação dificulta a formação de ferrugem.
Nos laboratórios, em geral, as substâncias e misturas são classificadas e organizadas em armários e prateleiras de acordo com suas propriedades, como: se são tóxicas, inflamáveis, ácidas, etc. IS_ImageSource/iStock/Getty Images Em supermercados, os produtos de limpeza costumam ser acondicionados em determinada seção; os de higiene pessoal, por sua vez, geralmente ficam dispostos em outra. Essa organização varia entre os estabelecimentos, podendo alguns deles reunir produtos de limpeza e de higiene pessoal em uma mesma seção. Diferentes opções de organização também são vistas em livrarias, lojas de produtos esportivos, farmácias e nos mais variados tipos de estabelecimentos. Seja qual for a classificação escolhida, a finalidade dela é facilitar a vida do consumidor e permitir que ele encontre mais rapidamente o que procura, sem a necessidade de caminhar por toda a loja. Você pode não se dar conta disso, mas todos nós também classificamos e organizamos objetos em nosso dia a dia, como roupas, sapatos, material escolar, DVDs, entre tantos outros. Assim fica mais fácil encontrá-los em casa. Na ciência não poderia ser diferente: os sistemas de classificação também facilitam o trabalho dos cientistas, como, por exemplo, a classificação dos elementos químicos (assunto abordado no capítulo anterior). Neste capítulo você vai conhecer outro sistema de classificação: o das substâncias.
Talvez você não imagine a quantidade de substâncias químicas conhecidas atualmente pelo ser humano. E, apesar de esse número ser elevado, da ordem de dezenas de milhões, todas as substâncias podem ser classificadas com base em diferentes critérios, como propriedades, comportamento químico, composição, etc. Uma das classificações de substâncias que surgiram em meados do século XVIII dividia as substâncias em dois grandes grupos: as de origem animal e vegetal, definidas como orgânicas, e as de origem mineral, chamadas de inorgânicas. Descobertas e experimentos posteriores resultaram na modificação do conceito de “substância orgânica” (leia o boxe ao lado) e, com isso, essa classificação precisou ser revista. Outra classificação utilizada pelos cientistas considera o tipo de ligação química que forma as substâncias. Segundo esse critério, as substâncias podem ser classificadas como iônicas, covalentes e metálicas. A divisão em substância simples e composta, assunto abordado no capítulo anterior, é outro exemplo de classificação de substâncias. Podemos também organizar as substâncias em quatro grupos (ácidos, bases, sais e óxidos) conforme será abordado a seguir. Ácidos Quando experimentamos o sumo do limão, sentimos um gosto azedo. Essa sensação ocorre devido a um dos componentes presentes na fruta, o ácido cítrico. Essa substância é encontrada também em outras frutas cítricas e é utilizada industrialmente como conservante natural de alimentos e bebidas. Além do ácido cítrico, outras substâncias classificadas como ácidas fazem parte do cotidiano das pessoas, por exemplo, o ácido acético – encontrado no vinagre – e o ácido clorídrico – que compõe o suco gástrico do nosso estômago. Fig. 1 (p. 95) O ácido cítrico é encontrado no limão, na laranja, na mexerica, e em outras frutas cítricas. unverdorben jr/Shutterstock.com/ID/BR
Uma das propriedades das substâncias ácidas é o gosto azedo. Lembre-se, no entanto, de que não devemos utilizar o paladar para identificar ou classificar substâncias. Outra propriedade dos ácidos é a produção de íons H+ quando dissolvidos em água. 
Os ácidos também conduzem eletricidade quando dissolvidos em água. Veja a foto ao lado. Fig. 2 (p. 95) Ácidos dissolvidos em água formam soluções que conduzem eletricidade. Sérgio Dotta Jr./ID/BR
Durante muito tempo acreditou-se que os compostos de origem animal e vegetal, chamados de substâncias orgânicas, não podiam ser sintetizados pelo ser humano. Naquela época, os cientistas pensavam que os seres vivos possuíam uma “força vital” que permitia a síntese de substâncias orgânicas. No início do século XIX, os experimentos de alguns cientistas, como Friedrich Wöhler (1800-1882) e Adolph Wilhelm Hermann Kolbe (1818-1884), demonstraram a possibilidade de sintetizar essas substâncias. Atualmente, consideram-se substâncias orgânicas todos os compostos que contêm carbono em sua composição. No entanto, algumas substâncias, apesar de apresentarem átomos de carbono, são classificadas como inorgânicas. Entre elas estão o dióxido de carbono, o monóxido de carbono e os sais de carbonato. Página 96 Bases As substâncias básicas, também chamadas de alcalinas, estão presentes em diversos produtos encontrados nas residências, como o creme dental, o leite de magnésia e o sabão em pedra. Muitas dessas bases são corrosivas e tóxicas, como o hidróxido de sódio (principal componente da soda cáustica), sendo necessário muito cuidado ao manuseá-las. Fig. 1 (p. 96) As substâncias básicas estão presentes em alguns produtos encontrados no dia a dia, como: leite de magnésia, cal hidratada, creme dental, sabão em pedra, entre outros. Sérgio Dotta Jr./ID/BR
As substâncias básicas, ao se dissolverem em água, dissociam-se, liberando íons OH−, chamados de hidroxila, em solução. Observe, a seguir, algumas equações químicas que demonstram o processo. 
As substâncias básicas reagem também com ácidos. Essa reação, conhecida como neutralização, é normalmente utilizada para neutralizar a acidez de um meio. Soluções alcalinas também podem ser neutralizadas com ácidos. Fig. 2 (p. 96) Bases dissolvidas em água formam soluções condutoras de eletricidade. Sérgio Dotta Jr./ID/BR
As hortênsias são plantas que possuem flores azuis e cor-de-rosa, de acordo com o nível de acidez do solo. A variação da cor das flores dessa planta está relacionada com a presença de íons alumínio no solo. Nas flores das hortênsias encontram-se pigmentos, chamados de antocianinas, que conferem a coloração rósea nas pétalas. Em solos ácidos, o alumínio está presente na forma iônica, ou seja, Aℓ3+, que é solúvel em água. Nessa forma, ele é absorvido pelas raízes da planta e se liga à molécula responsável pela coloração das hortênsias, deixando as pétalas azuis. Em solos básicos, no entanto, o alumínio está na forma de hidróxido de alumínio – Aℓ(OH)3 –, que é insolúvel em água e não é absorvido pelas raízes da planta. Com isso, a disponibilidade de íons alumínio é menor, e a cor observada nas pétalas é a conferida pelo pigmento. Fig. 3 (p. 96) Hortênsia azul (à esquerda), geralmente encontrada em solos ácidos, e hortênsia cor-de-rosa (à direita), encontrada, em geral, em solos básicos. sirirak kaewgorn/Shutterstock.com/ID/BR guentermanaus/Shutterstock.com/ID/BR Roteiro Observe a nomenclatura e a fórmula química de alguns ácidos e bases: • ácido clorídrico, HCℓ • ácido fluorídrico, HF • ácido sulfídrico, H2S • ácido nítrico, HNO3 • ácido sulfúrico, H2SO4 • hidróxido de sódio, NaOH • hidróxido de potássio, KOH • hidróxido de cálcio, Ca(OH)2 • hidróxido de alumínio, Aℓ(OH)3
Na agricultura, a correção do nível de acidez ou alcalinidade do solo garante um maior rendimento na produção de frutas, legumes e verduras. Para medir o nível de acidez, os cientistas criaram uma escala de medidas denominada escala de pH. Fig. 1 (p. 97) Escala de pH. Nos exemplos ao lado, o suco de laranja (pH igual a 3) e o café (pH igual à 5) são ácidos; a água destilada (pH igual a 7) é considerada neutra; e os sabões em pedra (pH igual a 9) são considerados básicos. Evgeny Karandaev/Shutterstock.com/ID/BR Sérgio Dotta Jr./ID/BR Vitaliy Netiaga/Shutterstock.com/ID/BR images72/Shutterstock.com/ID/BR Reinaldo Vignati/ID/BR Representação sem proporção de tamanho. acidez crescente alcalinidade crescente neutro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Soluções a 25 °C e com valor de pH menor que 7 são classificadas como ácidas. Quanto menor esse valor, mais ácida será a solução. Se, nessa mesma temperatura, uma solução apresentar um valor de pH maior que 7, ela será classificada como básica ou alcalina. Quanto maior esse valor, mais alcalina será a solução. Se o pH da solução a 25 °C for igual a 7, dizemos que a solução é neutra, ou seja, não há excesso de íons H+ ou OH− na solução. A determinação do valor de pH de uma solução pode ser realizada por equipamentos, denominados peagômetros, ou pela utilização de substâncias chamadas de indicadores ácido-base. Essas substâncias apresentam determinadas cores em solução aquosa, que variam de acordo com o nível de acidez ou basicidade da solução. Alguns alimentos, como o repolho roxo, a uva e o açaí, contêm substâncias que podem ser extraídas e utilizadas como indicadores ácido-base. Muito utilizado em laboratórios, o indicador universal é uma mistura de indicadores ácido-base que possibilita analisar uma faixa maior de pH.
Medição de pH de extrato de tomate utilizando um peagômetro. Charles D. Winters/Science Source/Diomedia
Escala de pH feita a partir de substâncias extraídas do repolho roxo (à frente na foto). Sérgio Dotta Jr./ID/BR 1 4 6 7 9 11 12 Fig. 4 (p. 97) Embalagem com fitas de papel indicador universal de pH. Sérgio Dotta Jr./ID/BR
Quando ouvimos a palavra “sal”, imediatamente a associamos ao sal de cozinha, utilizado para realçar o sabor dos alimentos. Em Ciências, no entanto, esse termo pode se referir a um grupo de substâncias em que o cloreto de sódio – principal componente do sal de cozinha – está incluído. O hidrogenocarbonato de sódio (NaHCO3) – utilizado como fermento químico de bolos e pães –, o carbonato de cálcio (CaCO3) – matéria-prima para a produção da cal – e o sulfato de cálcio (CaSO4) – empregado na fabricação do gesso – são alguns exemplos de sais utilizados no cotidiano. Uma das formas de obtenção de sais é a partir da reação de neutralização de ácidos e bases. Observe os exemplos: Fig. 1 (p. 98) O hidrogenocarbonato de sódio (A), também conhecido por bicarbonato de sódio, é uma substância muito utilizada como ingrediente para a fabricação de pães, tortas e bolos. O calcário (B) é uma rocha que contém em sua composição o carbonato de cálcio. O gesso que é utilizado para a imobilização de membros (C) é fabricado a partir do sulfato de cálcio. Sérgio Dotta Jr./ID/BR Fabio Colombini/Acervo do fotógrafo Alaettin YILDIRIM/Shutterstock.com/ID/BR A B C
Note que, se reagirmos quantidades adequadas de ácido e de base, os íons H+ do ácido irão neutralizar os íons OH− da base, produzindo água (H2O). H+(aq) + OH−(aq) → H2O (ℓ) Os íons que não reagiram permanecem em solução. No caso da primeira equação, esses íons são Na+ e Cℓ−; na segunda equação, Ca2+ e Fig. 2 (p. 98) O mar Morto, localizado no Oriente Médio, entre Israel e Jordânia, é um grande lago com elevada concentração de sais dissolvidos. Devido a essa característica, indústrias químicas e mineradoras instalaram-se na região para captarem essa água e extraírem os sais de potássio. Francesco Tomasinelli/Photononstop/AFP
O capítulo 15 desse livro traz um pouco mais da história do sal de cozinha. Propriedades dos sais Os sais são substâncias iônicas e não conduzem eletricidade no estado sólido. Porém, quando dissolvidas em água ou no estado líquido, os íons que as constituem têm liberdade de movimento. Por isso, nessa situação, elas conduzem bem eletricidade. Página 99 Óxidos Diferentemente dos ácidos e das bases, que são classificados de acordo com seu comportamento em água, a classificação de uma substância em óxido está relacionada com sua composição. Óxidos são substâncias formadas, geralmente, por átomos de dois elementos químicos, sendo que um deles, obrigatoriamente, é o oxigênio. Os óxidos podem ser encontrados no ar, na água e na crosta terrestre. O dióxido de carbono (CO2), conhecido na forma gasosa como gás carbônico, é um dos produtos da respiração de seres aeróbios e um exemplo de óxido. O dióxido de silício (SiO2), também chamado de sílica, é um dos componentes da areia e é utilizado como matéria-prima para fabricação de vidros.
Um dos principais componentes da bauxita (A) é o óxido de alumínio (Aℓ2O3); esse óxido é extraído da bauxita e transformado no metal alumínio. A hematita (B), principal fonte do ferro, possui em sua composição o óxido de ferro(III) (Fe2O3), que é retirado dela e transformado em metal. A cal (C), conhecida como cal virgem, é utilizada em construções e na produção de argamassa e também é constituída por um óxido – o óxido de cálcio (CaO). Fabio Colombini/Museu Geológico Valdemar Fabio Colombini/Acervo do fotógrafo Lefèvre (Museu de Geociências) - MUGEO-USP Sérgio Dotta Jr./ID/BR A B C
Os óxidos podem ser divididos em grupos menores, de acordo com o critério desejado. Por exemplo, podemos separá-los em dois grandes grupos: os que apresentam elemento metálico (óxidos metálicos) e os que não o apresentam (óxidos não metálicos). Outra classificação utilizada se refere ao comportamento do óxido em água. Alguns óxidos, ao se dissolverem em água, reagem com ela, formando ácidos. Por isso, eles são chamados de óxidos ácidos. Observe as equações a seguir: 
Outros óxidos, ao se dissolverem em água, reagem formando bases. Por isso, eles são chamados de óxidos básicos. Veja os exemplos: 
Existem óxidos que não reagem com água, nem com ácidos e bases. Eles são chamados de óxidos neutros. É o caso do monóxido de carbono (CO) e do monóxido de nitrogênio (NO). Para saber mais Reação de neutralização Os óxidos básicos podem reagir com soluções ácidas, neutralizando-as. Da mesma forma, óxidos ácidos podem neutralizar soluções alcalinas. O óxido de cálcio (CaO), por exemplo, é uma das substâncias mais utilizadas na agricultura para corrigir o nível de acidez do solo. Página 100 Chuva ácida Na ausência de qualquer poluente atmosférico, a chuva que normalmente cai na superfície terrestre é levemente ácida. Essa acidez se deve principalmente à reação do gás carbônico, um óxido ácido presente na atmosfera, com o vapor de água. A queima de combustíveis fósseis, como carvão e derivados de petróleo, tem liberado gases poluentes para a atmosfera, como os óxidos de enxofre e de nitrogênio. Esses gases, ao reagir com o vapor de água, transformam-se em ácidos e diminuem o valor de pH da água da chuva. Quando esse pH cai para valores menores do que 5,6, a chuva passa a ser considerada ácida. O fenômeno da chuva ácida gera impactos negativos no solo, nas florestas, nas águas, na saúde de seres vivos e em construções, como edifícios, pontes e estátuas. Fig. 1 (p. 100) Nas imagens ao lado é possível ver danos causados pela chuva ácida, nas folhas de uma planta (A) e em uma escultura no Parque Buenos Aires, em São Paulo (SP), em 2011 (B). Marcus Cabaleiro/Acervo do fotógrafo Alexandre Tokitaka/Pulsar Imagens A B
A energia proveniente do Sol chega à superfície terrestre e uma parte dela é absorvida; a outra é refletida em direção ao espaço. Na atmosfera, no entanto, existem gases, como o gás carbônico (CO2) e o metano (CH4), que são capazes de refletir parte dessa energia de volta para a Terra. Esse fenômeno, conhecido por efeito estufa, ocorre naturalmente e possibilita que a temperatura média do planeta seja próxima de 15 °C. Se esse fenômeno não ocorresse, a vida como a conhecemos hoje não seria possível. Nas últimas décadas tem se observado um aumento na concentração dos gases de efeito estufa. A intensificação do efeito estufa tem preocupado cientistas sobre os impactos negativos gerados pelo aumento da temperatura média global. Entre as principais fontes de emissão do gás carbônico estão as queimadas e a utilização de combustíveis fósseis. O aumento da temperatura média global pode provocar o derretimento das calotas polares, afetando, diretamente, inúmeras espécies de animais que vivem na região. Além disso, o derretimento provocaria a elevação do nível dos oceanos.
O aumento da temperatura global pode provocar o derretimento de geleiras, como a da foto, na Noruega, em 2014. Sylvain Cordier/Biosphoto/AFP A B
Roteiro O metano e o aquecimento global Pesquise em livros e sites sobre aquecimento global e escreva um pequeno texto, listando as principais fontes de emissão de metano. Página 101 ATIVIDADES 1. Em que condições uma substância será classificada como um óxido básico? 2. Em um laboratório foram encontrados três frascos sem rótulo, dos quais a única informação que se tem vem de um bilhete deixado com os frascos, dizendo: “Reagentes e produto de uma reação de neutralização”. Em um teste rápido, um analista retirou uma pequena quantidade da solução de cada um dos frascos e gotejou um indicador ácido-base. Os resultados observados estão representados a seguir: Fig. 1 (p. 101) Resultado da análise de medição de pH de três soluções encontradas em um laboratório. Cores-fantasia solução A solução B solução C 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 escala de pH do indicador ácido-base Reinaldo Vignati/ID/BR Considerando que todos os íons H+ reagiram com os íons OH−, indique qual solução representa o produto de uma reação de neutralização. Justifique sua resposta. 3. Ao analisar uma solução, um estudante constatou que esta possui uma quantidade considerável de íons OH− e Na+. Nessa condição, essa solução e classificada como ácida, básica ou neutra? Justifique sua resposta. 4. Em um teste de condutibilidade de sais, um aluno dissolveu em água certa quantidade de hidróxido de potássio (KOH) e observou que a solução obtida conduzia eletricidade. Repetiu o teste para uma solução aquosa de nitrato de sódio (NaNO3) e obteve o mesmo resultado. Considerando as informações do texto, responda: a) Classifique as substâncias destacadas no texto em ácido, base, sal ou óxido. b) Cite uma substância que poderia ser utilizada para neutralizar uma solução aquosa de hidróxido de sódio. c) Se o teste de condutibilidade fosse realizado com o nitrato de sódio no estado sólido, o que seria observado pelo aluno? Justifique. 5. O quadro representado a seguir apresenta, de forma desorganizada, o nome e a fórmula de algumas substâncias. Considerando os seus conhecimentos, relacione o nome de cada substância a sua respectiva formula. óxido de sódio ácido sulfúrico hidróxido de lítio ácido fluorídrico sulfato de lítio óxido de bário hidróxido de bário fluoreto de sódio sulfato de alumínio Na2O H2SO4 LiOH Aℓ2SO4 Li2SO4 NaF HF Ba(OH)2 BaO 6. A queima do metal magnésio, isto é, a reação entre o magnésio e o gás oxigênio, produz um único produto, de fórmula MgO. Escreva em seu caderno a equação balanceada desse processo e classifique o produto em ácido, base, óxido ou sal. Página 102 Conexão em Ciências 1. A imagem ao lado representa o átomo desenhado por um aluno em uma aula de Ciências. Nela, é possível observar as camadas eletrônicas e as partículas que constituem o átomo. De acordo com seu conhecimento, faça o que se pede. Fig. 1 (p. 102) Paula Radi/ID/BR Representação sem proporção de tamanho e distância. Cores-fantasia a) Identifique cada uma das partículas. b) Indique a quantidade de elétrons, prótons e nêutrons. c) Consulte a Tabela Periódica da página 79 e identifique o símbolo desse átomo. Lembre-se de indicar a massa atômica e o número atômico.
Paula Radi/ID/BR 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 a b c e d a) Uma substância constituída somente por átomos do elemento a seria classificada como uma substância formada por ligação metálica, covalente ou iônica? b) Utilize a Tabela Periódica dos Elementos das páginas 78 e 79 e represente a fórmula química da substância formada somente pelo elemento químico b. c) Como são classificados os elementos químicos c, d e e; são metais ou não metais?
Ferro líquido em caldeira, durante o processo de fabricação do aço em usina siderúrgica. Patrik Stol/AFP
Em uma pesquisa realizada pela Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (Cetesb), foi observada a emissão de poluentes atmosféricos provenientes de veículos. Os gráficos a seguir apresentam alguns dados obtidos na pesquisa. Fig. 1 (p. 103) Estimativas da contribuição de cada tipo de veículo (automóvel, motocicleta, ônibus, caminhão e comercial leve) na emissão de determinado poluente atmosférico. Gráficos: ID/BR Fonte de pesquisa dos gráficos: Cetesb. Disponível em: Yüklə 304,33 Kb. Dostları ilə paylaş:
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. A evaporação do solvente, em cada caso, resultará na formação de um sólido − um sal.