Ciências 9º ano
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Página 38 Prática de Ciências Montagem de um filtro de areia Nesta atividade, você vai aprender a montar um filtro de areia. Material • uma garrafa PET vazia de 1 L ou 1,5 L (pode ser de refrigerante e sem tampa) • tesoura sem ponta • um saco plástico transparente • elástico e algodão • carvão ativado e areia • fita adesiva • furador de papel • água limpa • água misturada com barro e folhas de plantas Procedimento 1. Seu professor vai cortar a garrafa PET em duas partes, como mostra a figura 1. 2. Corte um pedaço do saco plástico com tamanho suficiente para envolver o gargalo da garrafa, onde deve ser preso com um elástico (ver figura 2). 3. Faça um furo pequeno no centro do plástico preso ao gargalo da garrafa (pode ser feito com um lápis, uma caneta ou um palito de churrasco). Com o furador, faça também um pequeno furo na parte superior da parte B da garrafa (ver figura 2). Cuidado para não se machucar! 4. Coloque um chumaço de algodão na boca da garrafa (ver figura 3) e introduza carvão ativado (cerca de dois dedos de altura) e depois areia (cerca de quatro dedos de altura). 5. Encaixe o filtro de areia na parte B da garrafa. Despeje água limpa no filtro antes de iniciar o experimento, para não afetar os resultados (ver figura 4). Despeje a água barrenta no filtro e observe. No fim do experimento, utilize a água para regar plantas. Fig. 1 (p. 38) André Ceolin/ID/BR 1 2 3 4 parte A
parte B fure aqui areia fina carvão ativado Atenção! Mesmo após a filtração, a água não é potável e não deve ser consumida. INTEGRANDO IDEAS 1. Nessa simulação de tratamento da água foi utilizado um método de separação de misturas. Indique o nome dele. 2. De acordo com seus conhecimentos, seria possível utilizar o procedimento desse experimento para transformar água do mar em água potável? Justifique. 3. Em uma estação de tratamento de água, após a filtração, a água já fica própria para o consumo? Justifique. Página 39 ATIVIDADES 1. Leia a charge ao lado e responda aos itens a seguir. Fig. 1 (p. 39) Cicero/Acervo do artista ONDE EU JOGO ESSA CAIXINHA?
a) O autor da charge faz uma “brincadeira” com os leitores para eles refletirem a respeito do destino adequado do lixo. Faça uma pesquisa e discuta, em linhas gerais, sobre a importância da coleta seletiva para o ambiente. b) Qual é o nome da técnica de separação utilizada na triagem do lixo reciclável?
a) filtração b) decantação c) levigação d) destilação fracionada
[...]
[...] como agulhas em um palheiro, os minúsculos fragmentos de ouro ficam aleatoriamente espalhados pelo cascalho arenoso que o minerador retira do subsolo ou do leito dos rios. A esse material bruto é adicionado mercúrio. Líquido à temperatura ambiente – é o único metal conhecido com tal propriedade –, ele agrega os pequeníssimos grãos dourados e forma uma liga metálica. Essa mistura é então aquecida; o mercúrio evapora; e assim o ouro puro chega às mãos do minerador. [...] [...]
Henrique Kugler. Em nome do ouro. Revista Ciência Hoje, v. 304, jun. 2013. Disponível em: a) Recorra a sites e livros e faça uma pesquisa sobre os impactos ambientais causados pela emissão de vapor de mercúrio nas atividades de mineração. Em seguida, escreva um pequeno texto, na forma de resumo, sobre o assunto. b) A emissão de vapor de mercúrio na mineração pode contaminar o ar, a água e os seres vivos. Que medidas poderiam ser adotadas pelo governo para reduzir essa prática?
Incêndio atingindo a Mata Atlântica em Blumenau (SC), 2011. Ricardo Silva/Futura Press A imagem acima mostra um incêndio na Mata Atlântica em Blumenau, Santa Catarina, em 2011. Ao analisar a fotografia, você observa uma ou mais transformações? Qual(is)? A todo momento a matéria sofre transformações. Algumas delas são visíveis a olho nu, como a formação de ferrugem em um pedaço de metal; outras são imperceptíveis, como a transformação do gás oxigênio em ozônio. Para compreender melhor como ocorrem as transformações, pesquisadores e cientistas analisam o fenômeno antes e depois de elas ocorrerem, estudando características dos materiais e suas propriedades. Neste capítulo, você será convidado a conhecer mais sobre as transformações da matéria.
O termo “fenômeno” foi utilizado na abertura deste capítulo. Qual é o significado dessa palavra para você? Escreva em seu caderno a resposta e, em seguida, pesquise a definição dessa palavra em um dicionário e compare. Qual é o significado dela nesse contexto? Transformações químicas e físicas Na preparação de alimentos em uma cozinha, podemos observar diversas transformações da matéria. O resultado, ou seja, o alimento produzido, depende de inúmeros fatores, entre os quais podemos citar: os ingredientes, a temperatura, o tempo de cozimento, o método de preparo e a sequência de etapas. Em algumas situações, é possível observar que na transformação da matéria, a substância ou a mistura não tem o conjunto de suas propriedades específicas alterado. Em outras palavras, novas substâncias não são formadas no processo. Isso se evidencia, por exemplo, ao se aquecer água em banho-maria ou fervê-la. A água quente ou na forma de vapor continua sendo água. Transformações que alteram a forma ou o estado físico da matéria são chamadas de transformações físicas. Veja a seguir alguns exemplos:
A água sólida passa para o estado líquido, mas as propriedades específicas da substância continuam as mesmas. Fotografias: Sérgio Dotta Jr./ID/BR
Aspecto de uma folha de papel sulfite amassada. Essa modificação não alterou as propriedades físicas do papel. Fig. 3 (p. 41) Aspecto de uma folha de papel sulfite queimada. Nesse caso, ocorreu a formação de novas substâncias. Outras transformações, no entanto, dão origem a novas substâncias. Por exemplo, o aquecimento de açúcar em uma panela após determinado tempo produz um novo material, o caramelo. Transformações que alteram a composição da matéria, resultando em novas substâncias, são chamadas de transformações químicas. Veja a seguir um exemplo:
A B
Roteiro 1. Além das transformações citadas nesta página, você conhece outras? Descreva-as e classifique-as em físicas ou químicas. 2. Em alguns casos, em um mesmo evento podemos observar transformações química e física. Pense nas situações de seu cotidiano e cite um exemplo em que isso ocorre. Página 42 Evidências de transformação química Para identificar se uma transformação é física ou química, podemos analisar as características dos materiais antes e depois da transformação. Algumas evidências observadas por nossos sentidos podem indicar que determinada transformação é química. Veja a seguir algumas delas.
Comprimidos efervescentes costumam ser utilizados no tratamento de sintomas como azia, dor de cabeça e febre. Quando colocados em contato com a água, eles reagem e produzem bolhas de gás. Observe essa transformação na sequência de fotos a seguir: Fig. 1 (p. 42) Pastilha efervescente sendo colocada em copo com água. Fig. 2 (p. 42) As bolhas liberadas evidenciam a formação de substâncias que não estavam presentes antes. Fotografias: Sérgio Dotta Jr./ID/BR
Leia o procedimento a seguir e observe a demonstração realizada pelo professor. Material • cal • béquer de 50 mL • canudo plástico • água • palito de sorvete Procedimento • Colocar 30 mL de água no béquer. • Adicionar cal na água em quantidade equivalente à medida de uma ponta de palito de sorvete. • Agitar a mistura com o próprio palito. • Em seguida, assoprar a superfície da solução com auxílio do canudo. Descreva o que você observou. ATENÇÃO: Evitar o contato da cal com a pele e os olhos. Para diminuir o risco de acidentes, o professor demonstrará a atividade para os alunos Fig. 3 (p. 42) Solução aquosa de cal. Sérgio Dotta Jr./ID/BR
Algumas substâncias, quando reagem, podem formar uma substância sólida insolúvel, chamada de precipitado. Veja a sequência de fotos abaixo, que mostra a reação entre duas soluções aquosas incolores, o iodeto de potássio e o nitrato de chumbo(II). Fig. 4 (p. 42) A Um dos recipientes contém iodeto de potássio e o outro, nitrato de chumbo(II). B A reação entre o iodeto de potássio e o nitrato de chumbo(II) forma um material amarelo. C Com o passar do tempo o precipitado amarelo deposita-se no fundo do recipiente. Fotografias: Sérgio Dotta Jr./ID/BR A B C
Em algumas transformações químicas, as substâncias formadas podem apresentar cores diferentes das substâncias que reagiram. Esse tipo de evidência é comum em transformações que ocorrem no dia a dia das pessoas. O cozimento da carne, a fritura de um ovo e a formação de ferrugem em um metal são exemplos de transformações químicas que envolvem mudanças de cor. Fig. 1 (p. 43) Prego de metal. Trekandshoot/Shutterstock.com/ID/BR
Prego de metal enferrujado. Suradech Sribuanoy/Shutterstock.com/ID/BR
Maçã-verde intacta. Smit/Shutterstock.com/ID/BR
Maçã-verde em decomposição Smit/Shutterstock.com/ID/BR
Fotografias: Sérgio Dotta Jr./ID/BR A B
A mistura de ácido clorídrico e solução aquosa de hidróxido de sódio, ambos incolores, produz uma solução que também é incolor. Apesar da ausência de mudanças visuais, se a temperatura das soluções for medida antes e depois da mistura, será observado um aumento de temperatura na solução final. Observe a sequência de fotos:
Duas soluções aquosas, uma de ácido clorídrico e outra de hidróxido de sódio, com a mesma temperatura. Fig. 7 (p. 43) A mistura das soluções aquosas da primeira foto resulta em um aumento da temperatura. Fotografias: Sérgio Dotta Jr./ID/BR Essa reação química, assim como outras, pode acontecer sem que haja qualquer mudança visual entre as substâncias presentes antes e depois da transformação. A variação de temperatura pode ser um indício de reação química, mas, para se ter certeza de que ela ocorre, é importante isolar as substâncias que reagem das que se formam e, então, comparar suas propriedades específicas. Página 44 Sistemas As evidências de transformação química estudadas nas páginas anteriores podem ajudá-lo a distinguir se um fenômeno é físico ou químico. No entanto, em muitos casos, a reação química ocorre sem nenhuma evidência, ou, em outras situações, a evidência observada se refere a uma transformação física, como a sublimação do iodo. Assim, para classificarmos uma transformação, é necessário separar as substâncias que reagiram, denominadas reagentes, das substâncias formadas, chamadas de produtos, e comparar as propriedades específicas de cada substância. Uma das maneiras de se estudar as transformações é delimitar uma região no espaço que será o foco da análise. Essa região, chamada de sistema, pode ou não interagir com o que está ao seu redor. Um sistema é classificado como aberto quando há troca de matéria e energia entre o ambiente e o sistema. Observe na foto ao lado da queima do palito de fósforo que esse sistema troca com a vizinhança: energia, na forma de calor, e matéria, pois os gases produzidos são liberados para o ambiente. Fig. 1 (p. 44) A queima de um palito de fósforo pode ser considerada um sistema aberto. Tanto a matéria (gases produzidos na combustão) quanto a energia são liberadas para o ambiente. Robyn Mackenzie/Shutterstok.com/ID/BR Quando ocorre troca somente de energia entre o sistema e o ambiente, o sistema é classificado como fechado. O termômetro, por exemplo, pode ser considerado um sistema fechado, pois o mercúrio não entra em contato com o corpo cuja temperatura se deseja medir, ocorrendo somente a troca de energia, na forma de calor. Fig. 2 (p. 44) O termômetro pode ser considerado um sistema fechado. pixelmaniak/iStock/Getty Images Em algumas situações, é necessário considerar que um sistema não troca matéria nem energia com a vizinhança. Esse sistema, chamado de isolado, é geralmente utilizado quando se deseja desprezar fatores de um sistema que não interferem no fenômeno. Fig. 3 (p. 44) Representação de uma colisão entre duas bolas de sinuca. No momento da colisão, esse sistema pode ser considerado isolado. A influência da força de atrito da mesa ou do ar é desprezível em relação às forças trocadas na colisão. Paula Radi/ID/BR 12
As transformações da matéria podem ser representadas por meio de equações. Nessas representações, o estado inicial do sistema é separado do estado final por uma seta. Além de separar os dois estados, a seta também indica o sentido da transformação. Observe:
Analisando as representações acima, você é capaz de deduzir que transformação ocorreu em cada caso? Quando existir mais de um material no estado inicial ou final, eles devem ser separados por um sinal de mais (+). O estado físico normalmente é indicado abreviadamente, logo após o nome do material. Por exemplo: (ℓ), para líquido; (s), para sólido; (g), para gasoso; e (aq) para materiais dissolvidos em água. oxigênio (g) + hidrogênio (g) → água (g) Roteiro Represente por meio de uma equação uma transformação que ocorre em sua casa. Página 45 Lei da conservação das massas Por meio do estudo de experimentos envolvendo diferentes transformações, o cientista francês Antoine-Laurent Lavoisier (1743-1794) observou que em um sistema fechado não há variação de massa após a ocorrência de uma transformação química. Em outras palavras, a massa do estado inicial (reagentes) é igual à massa do estado final (produtos). Veja a seguir um exemplo de transformação.
O frasco de vidro contém ácido clorídrico e, no interior do balão, há raspas de magnésio (foto A). Quando as raspas de magnésio são despejadas no ácido clorídrico, ocorre um transformação química (foto B) com formação de gás que enche o balão. Após certo tempo, a reação termina (foto C). Observe que, nas três situações, não há variação de massa, ou seja, a balança marca 152 g. Fotografias: Sérgio Dotta Jr./ID/BR A B C
Podemos representar a transformação indicada na imagem acima por uma equação química: 
Observe que um dos produtos formados na transformação está no estado gasoso (gás hidrogênio). Se o experimento tivesse sido feito em sistema aberto, ou seja, sem o balão, o gás hidrogênio formado sairia do recipiente e sua massa não seria medida. Perceberíamos uma diminuição da massa do sistema durante a reação. Ao realizar os experimentos em sistemas fechados, consideramos a massa dos gases que reagem ou que se formam durante uma reação química. As contribuições de Lavoisier foram fundamentais para o desenvolvimento desta área da ciência. Além da lei da conservação das massas, Lavoisier descobriu novas substâncias e estabeleceu, em conjunto com outros cientistas, um novo método de nomenclatura de substâncias, entre outras contribuições. Roteiro A receita culinária a seguir descreve as etapas de produção do caramelo seco, comumente utilizado como calda de pudim de leite. Material • luvas para proteger as mãos • uma panela grande 160 g (1 xícara de chá) de açúcar • uma colher de madeira • uma forma com furo central Procedimento • Colocar açúcar na panela e iniciar o aquecimento em fogo baixo. • Mexer cuidadosamente o açúcar com uma colher de madeira até ele se transformar em um líquido marrom dourado, o caramelo. O texto acima descreve um processo de transformação química que ocorre na cozinha. Considerando que não houve formação de produtos gasosos e nem perda de açúcar, quantos gramas de caramelo são produzidos com uma receita? Na estante Lavoisier e o mistério do quinto elemento, Luca Novelli. São Paulo: Ciranda Cultural, 2007. Com uma linguagem acessível, o autor desse livro conta um pouco sobre a história de Lavoisier e suas descobertas. Página 46 Lei das proporções definidas Com base no estudo das reações químicas, o cientista francês Joseph Louis Proust (1754-1826) observou que, independentemente da massa das substâncias utilizadas em uma reação química, essas substâncias se combinavam em uma proporção fixa. Essa constatação ficou conhecida como lei das proporções definidas ou, simplesmente, lei de Proust. Veja na tabela abaixo os resultados experimentais de uma reação entre o gás hidrogênio e o gás oxigênio formando água líquida.
Observe nos dados da tabela que, em todos os experimentos, a massa das substâncias que reagiram, ou seja, dos reagentes, é igual à massa da substância formada, o produto da reação. Ao dividir a massa do gás oxigênio pela massa do gás hidrogênio, é possível observar que a proporção em massa se mantém constante.
Os dados apresentados revelam que, apesar de as massas dos reagentes e dos produtos serem variáveis, a proporção entre as massas das substâncias é sempre a mesma. Isso quer dizer que, nessa reação, a massa de gás oxigênio que reage é sempre oito vezes maior que a massa de gás hidrogênio. Se compararmos a relação da massa de hidrogênio ou de gás oxigênio com a massa de água, vamos perceber que as relações se mantêm constantes para todos os experimentos. No entanto, lembre-se de que essa proporcionalidade só é válida para as substâncias que reagiram. Veja na tabela abaixo.
Observe nos dados da tabela que, em todos os experimentos, a massa do sistema inicial, ou seja, dos reagentes, é igual à massa do sistema final, ou seja, dos produtos formados e dos reagentes que não reagiram. No experimento IV, por exemplo, devemos considerar somente a massa de gás oxigênio que reagiu (18 g − 2 g = 16 g) para notar que a relação 1 g de gás hidrogênio para cada 8 g de gás oxigênio se mantém constante. Página 47 ATIVIDADES 1. Um pesquisador, ao analisar os experimentos de formação de água a partir dos gases oxigênio e hidrogênio, constatou que para a produção de 36 g de água são necessários 4 g de gás hidrogênio e X g de gás oxigênio. a) Represente na forma de equação a transformação química relatada. b) Calcule a massa, em gramas, de gás oxigênio necessária para produzir a quantidade de água informada no texto.
A tabela a seguir mostra alguns dados coletados pelo estudante.
a) Copie a tabela em seu caderno e complete as lacunas. b) Escreva a equação que representa a transformação realizada pelo estudante. 3. No Tratado Elementar da Química, publicado por Lavoisier em 1789, o autor afirma que alguns metais aquecidos a certo grau de temperatura sofrem aumento de massa à medida que a transformação ocorre. Esse fenômeno, que não ocorreria com ouro, prata e platina, produzia um material sem o brilho metálico que o metal apresentava antes da transformação. Considere o experimento representado a seguir: Fig. 1 (p. 47) Paula Radi/ID/BR Aquecimento a 1000 °C Massa inicial 100 g Massa final 130 g a) A variação de massa obtida no experimento contradiz a lei da conservação das massas? Justifique sua resposta. b) Que evidência de transformação é observada no processo?
Mancha de óleo nas águas da praia Pensacola, Flórida, EUA, causado pelo vazamento da plataforma Deepwater Horizon no golfo do México, em 20 de abril de 2010. Foto de 13 de junho de 2010. Jim Edds/SPL/Latinstock Com base no texto acima, faça o que se pede a seguir. a) Sabendo que o petróleo e a água do mar não se misturam, assim como a água e o óleo, explique a razão de o petróleo ficar na superfície do oceano e não no fundo. b) O barril é uma unidade de medida de volume utilizada comumente para o petróleo e seus derivados (óleo combustível, lubrificante, diesel, querosene, etc.). Sabendo que 1 barril corresponde a 0,159 metro cúbico, calcule o volume, em litros, de petróleo que foi lançado por dia no oceano. c) Pesquise em sites ou livros os danos que o vazamento de petróleo pode causar para os ecossistemas marinhos.
Reinaldo Vignati/ID/BR I II III Com base na tabela abaixo, é possível descobrir a constituição de cada esfera? Justifique sua resposta.
Página 49 3. Em uma questão de laboratório, o professor de Ciências pediu aos alunos que representassem em um desenho um sistema formado por: 100 mL de água, 100 mL de óleo de cozinha e 3 cubos de gelo. Entre as respostas dadas, o professor recebeu 4 desenhos diferentes, como mostram as figuras abaixo. Selecione a figura que representa corretamente a situação proposta pelo professor. Justifique sua resposta. Dados: dágua = 1,0 g/cm3; dóleo de cozinha = 0,8 g/cm3; dgelo = 0,9 g/cm3.
Ilustrações: Reinaldo Vignati/ID/BR A B C D
Um projeto desenvolvido por alunos do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Sertão Pernambucano na cidade de Salgueiro, em Pernambuco, chamou a atenção na 11ª Semana Nacional de Ciência e Tecnologia [...]: a produção de sabão de corte com o aproveitamento do óleo usado na cozinha. [...] A fábrica de pastel local doa a maior parte do óleo, e o sabão produzido é enviado gratuitamente a casas de idosos, creches e abrigos. Em média, o instituto produz 120 barras de sabão por semana. Além disso, a instituição ensina moradores de comunidades carentes a produzir o sabão em barra. “Adotamos uma fórmula simples, que leva somente o óleo reciclado, hidróxido de sódio – que é a soda cáustica – e um pouco de essência”, disse Geraldo Júnior. O professor estima que, com essa receita, as pessoas conseguem fazer uma barra de sabão em aproximadamente 40 minutos. Para ele, além do papel social, a experiência testada em Salgueiro evita a poluição e traz ganho ambiental considerável onde é aplicada. “O óleo [de cozinha] é extremamente poluente”, disse o professor. [...] [...] Produção de sabão com óleo de cozinha mobiliza cidade do sertão pernambucano. Agência Brasil. Disponível em: Yüklə 304,33 Kb. Dostları ilə paylaş:
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