Organização da Unidade Unidade
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Páginas de abertura
E a vida se renova...
Durante a explosão
Cada livro contém oito unidades, que se organizam em páginas duplas espelhadas.
A EXTENSÃO DA DESTRUIÇÃO 1
Monte Santa Helena
N
a manhã do dia 18 de maio de 1980, o Monte Santa Helena, vulcão localizado em Washington, EUA, entrou em erupção depois de 127 anos de inatividade. A explosão ergueu uma nuvem de fumaça com cerca de 26 quilômetros de altura, lançando 520 milhões de toneladas de cinzas para a atmosfera. O resultado: 57 pessoas mortas e mais de 500 quilômetros quadrados de floresta totalmente devastados. Desde então a natureza se recupera e a vida volta a ocupar a montanha.
Nestas imagens de satélite a coloração vermelha representa as áreas cobertas por vegetação. Em 1979 (1) a vida ocupava toda a superfície do Monte Santa Helena. 2
Depois da erupção (2), restou um monte 400 metros menor e um rastro de destruição e cinzas.
Várias são as substâncias que possibilitaram o desenvolvimento da sociedade em que vivemos. A partir do petróleo, uma mistura de diversas substâncias à base de carbono, fabricamos os plásticos, tão comuns em nosso cotidiano, e obtemos energia por meio de sua combustão. Alguns compostos de nitrogênio são muito importantes na agricultura, sendo usados como fertilizantes. Já os compostos de oxigênio, como gás oxigênio e ozônio, são indispensáveis para a manutenção de quase todas as formas de vida.
Começando a Unidade 1 Mostre ou comente dois processos (ou exemplos) em que fica evidente a circulação de materiais na natureza. 2 Aponte dois aspectos sob os quais os átomos de oxigênio são fundamentais para a vida no planeta Terra. Com a erupção em 1980, depois da torrente de lava e cinzas, as proximidades do Monte Santa Helena se pareciam muito com a superfície lunar, sem cor e sem vida.
Por que estudar esta Unidade?
Por que estudar esta Unidade?
Em 2004
A capacidade de renovação da Terra é limitada, e o impacto da ação humana no planeta como um todo já pode ser sentido, por exemplo, com as mudanças climáticas.
3 Onde, em sua casa, é possível encontrar polímeros?
Vinte e quatro anos após a erupção, a vida já colonizava quase toda a área devastada.
Um pequeno texto introdutório procura incentivar o interesse do estudante no estudo de assuntos tratados na Unidade.
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Começando a Unidade
Tema
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A
Tecnologia em pauta
Os conteúdos foram selecionados e organizados em temas.
Como as substâncias se transformam O ferro na temperatura ambiente é um metal sólido, resistente, com superfície lisa e brilhante. Em contato com o oxigênio, ele se transforma em um sólido frágil, marrom-avermelhado, poroso e sem brilho. Quando isso ocorre, dizemos que ele enferrujou, e que suas propriedades mudaram. Desse modo, ele se transforma em outras substâncias, conhecidas como ferrugem. A transformação do ferro em ferrugem envolve transformações químicas chamadas reações químicas.
s substâncias podem se transformar em outras substâncias por meio das reações químicas.
Temas
As reações químicas
Airbags
Carros modernos são equipados com airbags, balões que inflam quando acontece uma batida. Sensores no carro detectam uma colisão e disparam uma reação química muito rápida, que transforma reagentes sólidos em produtos gasosos, geralmente gás nitrogênio. Esses gases enchem balões no volante e no painel, diminuindo a gravidade dos ferimentos sofridos pelo motorista e pelos passageiros.
Um novo arranjo de átomos Em uma reação química, há ruptura de ligações químicas nos reagentes e a formação de novas ligações, gerando os produtos. Os átomos se separam e se unem novamente, de outra maneira, formando substâncias diferentes das iniciais.
Reagentes
Reação química
Produtos
Em todas as reações químicas ocorrem rearranjos de átomos, mas o número de átomos se conserva. Antes e depois da reação química, a quantidade de átomos de cada elemento é a mesma. Por esse mesmo motivo, em uma reação química, a soma das massas dos produtos é igual à soma das massas dos reagentes. Evidências de reações químicas Muitas vezes observamos evidências de que está ocorrendo reação química, tais como mudança de cor, de consistência e de aroma, produção de luz e de calor, formação de gases e formação de substâncias sólidas.
A equação química Uma equação química é a representação de uma reação química. O exemplo a seguir mostra como chegar à equação química que representa a reação entre o gás hidrogênio, H2 (g), e o gás oxigênio, O2 (g), com formação de água, H2O ( ). 1. Em uma equação química os reagentes e os produtos são expressos por suas fórmulas e respectivos estados físicos:
Reagentes
Produto
Hidrogênio gasoso + Oxigênio gasoso + O2 (g) H2 (g)
Água líquida H2O ( )
Atenção: essa representação ainda não é uma equação química. 2. Uma equação química deve representar a conservação do número de átomos. Na representação acima, do lado dos reagentes há uma molécula do gás hidrogênio (H2), com dois átomos desse elemento, e uma molécula do gás oxigênio (O2), também com dois átomos. Já do lado dos produtos, há dois átomos do elemento hidrogênio e apenas um do elemento oxigênio, constituindo a molécula de água (H2O). Para que o número de átomos do lado dos reagentes seja igual ao número de átomos do lado dos produtos, devemos entrar com duas moléculas do gás hidrogênio e uma do gás oxigênio, obtendo assim duas moléculas de água. Para representar isso, colocamos o número 2 à frente das fórmulas moleculares do gás hidrogênio e da água, acertando os coeficientes da equação (veja o quadro abaixo).
+
O2 (g)
+
2 átomos de O
Glossário
As notações (g), (s) e (ℓ) próximas às fórmulas, em uma equação química, indicam em que estado físico a substância se encontra: (g) corresponde ao estado gasoso; (s) corresponde ao estado sólido; ( ) corresponde ao estado líquido.
Contém a explicação de termos mais difíceis.
Vocabulário em contexto
Aprenda mais sobre o uso da expressão transformação no Guia de estudo.
De olho no Tema
De olho no Tema
Coeficientes
2 H2 (g) 4 átomos de H
EVIDÊNCIAS DE REAÇÕES QUÍMICAS
Glossário
As perguntas propostas convidam o estudante a refletir sobre acontecimentos, fatos ou fenômenos naturais.
a reação química da t Observe fotossíntese, representada pela 2 H2O ( ) 4 átomos de H e 2 átomos de O
equação a seguir:
São exercícios que ajudam a verificar o aprendizado logo após o estudo do Tema.
6 CO2 (g) 6 H2O ( ) C6H12O6 (s) 6 O2 (g)
2 moléculas de hidrogênio (H )
1 molécula de oxigênio (O )
São os reagentes que vão participar da reação. (Aqui há um total de 6 átomos.)
2 moléculas de água (H O) São os produtos que serão formados na reação. (Aqui reencontramos os mesmos 6 átomos reagrupados de forma diferente.)
(Esquema sem escala. Cores fantasiosas.) Como se lê a equação: duas moléculas de hidrogênio gasoso reagem com uma molécula de oxigênio gasoso, formando duas moléculas de água líquida. Mudanças de consistência, de cor, de sabor e de aroma.
Soluções aquosas de iodeto de potássio e de nitrato de chumbo, quando misturadas, dão origem a um sólido amarelo.
A transformação do ferro em ferrugem é uma reação química.
Observe, nas duas páginas seguintes, um processo de transformação (física e química) dos mais importantes nos dias atuais: a fabricação do aço.
a) Quais elementos químicos formam os reagentes dessa reação? b) Quais elementos químicos formam os produtos dessa reação? c) O número de átomos de cada um desses elementos químicos se mantém constante nos reagentes e nos produtos? d) Qual é o estado físico de cada substância que participa dessa reação? Como você obteve essa informação?
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Tema
Recurso discursivo
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As trocas de calor A propagação do calor O calor é uma forma de energia em trânsito que se propaga espontaneamente sempre de regiões de maior temperatura para outras de menor temperatura. A propagação do calor pode se dar de três maneiras diversas: condução térmica, convecção e irradiação.
A
propagação do calor pode ocorrer por meio de três processos diferentes: a condução, a convecção e a irradiação.
Um sistema de títulos hierarquiza as ideias principais do texto.
Muito agitada
Agitada
Pouca agitada
Barra metálica em contato com o fogo. Observe que, inicialmente, os átomos mais próximos ao fogo estão mais agitados. Após algum tempo, toda a barra estará aquecida. Tente identificar o processo responsável por esse fenômeno.
Condução térmica Se a extremidade de uma barra metálica for aquecida sobre uma chama, após algum tempo toda a barra estará aquecida. Na região do metal que está recebendo calor, os átomos passam a agitar-se com maior velocidade e, chocando-se com os átomos vizinhos, transferem para eles sua energia cinética. Assim, a agitação térmica vai aumentando, gradativamente, ao longo de toda a extensão da barra. Esse processo de propagação de calor é chamado de condução térmica e ocorre principalmente nos sólidos. A rapidez com que um corpo conduz calor depende do material de que é feito. Por exemplo, quando se utiliza uma colher de metal para preparar um alimento quente, em pouco tempo a colher fica tão quente que chega a queimar a pele, mas isso não acontece se a colher for de madeira ou de plástico. Os materiais que conduzem o calor rapidamente são denominados condutores térmicos. Os metais são ótimos condutores de calor. Materiais como madeira ou plástico, vidro, cortiça, gelo e ar são maus condutores de calor e recebem o nome de isolantes térmicos. Os mamíferos que vivem nas regiões polares têm sob a pele uma grossa camada de gordura que isola seu corpo do meio externo, contribuindo para diminuir a perda de calor.
Convecção térmica Nos líquidos e nos gases o calor se propaga principalmente por convecção, um processo de transferência de energia em que ocorre deslocamento de matéria de uma região para outra. Quando um líquido (ou gás) é aquecido, a densidade das partes mais quentes diminui em relação à densidade das partes menos quentes. O material aquecido sobe, deslocando o que está com temperatura menor. Com esse deslocamento, formam-se correntes no interior do líquido (ou do gás), denominadas correntes de convecção ou correntes térmicas. Os ventos e as brisas formam-se devido a correntes de convecção do ar: quando o ar se aquece, fica menos denso; então sobe, deslocando ar menos quente, mais denso. Nessas correntes, pássaros e aviões do tipo ultraleve podem se deslocar economizando energia. Irradiação O calor emitido pelo Sol viaja por 150 milhões de quilômetros, atravessa a atmosfera terrestre e aquece nosso planeta. Esse calor não chega nem por condução nem por convecção, mas por um processo de propagação de energia chamado irradiação. A irradiação ocorre até mesmo no vácuo. Todos os corpos emitem, por exemplo, a radiação infravermelha; esta é a radiação que apresenta efeitos térmicos mais intensos e é comumente percebida pelos seres vivos na forma de calor. Alguns animais, como certas espécies de serpentes e insetos, têm órgãos sensoriais que detectam a radiação infravermelha emitida por suas presas. A intensidade dessa radiação é tanto maior quanto maior for a temperatura do corpo emissor. As superfícies escuras absorvem e emitem maior quantidade de radiação que as superfícies claras ou brilhantes. Essa propriedade é utilizada na construção de coletores solares para aquecer a água. Respiro (suspiro) Saída de consumo
Fotografias, gráficos, mapas e esquemas auxiliam na construção dos conceitos propostos.
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A água mais quente e menos densa no fundo do recipiente sobe deslocando a água menos quente e mais densa da superfície. Esse movimento continua até que toda a água se aqueça. (Representação sem escala; cores fantasiosas.)
REPRESENTAÇÃO DE UM COLETOR SOLAR
Energia solar
Tampa de vidro
Água fria Cano de metal pintado de preto
Os mamíferos que vivem nas regiões polares têm uma grossa camada de gordura sob a pele, o que diminui a perda de energia na forma de calor. Habitante do Ártico, um urso-polar macho, como o da foto, chega a medir 3 m do focinho à cauda.
Por ser um bom condutor térmico, o metal é muito usado na fabricação de panelas. Cabos feitos de materiais isolantes, como a madeira, tornam o manuseio das panelas mais seguro.
Alimentação do coletor solar Coletor solar
(Representação sem escala; cores fantasiosas.) Fonte: <http://www.ufrgs.br/ldtm/pesquisa/solar/solar.htm>. Acesso em: 15 set. 2010.
Vocabulário em contexto
Vocabulário em contexto
Aprenda mais sobre a palavra corrente no Guia de estudo.
Caixa-d’água
Boiler (reservatório térmico)
Alimentação de água fria
Retorno de água quente do coletor
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Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.
Após a explosão
Fundo dedmetal pintado de preto Água quente
No coletor solar a água fria é aquecida por percorrer o cano de metal preto que absorve o calor do Sol. A tampa de vidro funciona como uma estufa. (Representação sem escala; cores fantasiosas.)
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Remissão para a seção do Guia de Estudo que acompanha este livro. O Vocabulário em contexto trabalha palavras e expressões que auxiliam na compreensão e assimilação dos conceitos estudados, ampliando a capacidade de uso desse vocabulário.
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