Química. Atividades com paradidáticos. Água. Leonardo Chianca e Sonia Salem Ática (Coleção De Olho na Ciência.)

Transcrição

1 1 Água Leonardo Chianca e Sonia Salem Ática (Coleção De Olho na Ciência.) A parte ficcional deste paradidático é mais indicada a alunos do ensino fundamental pela característica do enredo e pela linguagem simples. A parte informativa, ao contrário, pode ser indicada a alunos do ensino médio, pela sua densidade e complexidade, assim como pela linguagem mais técnica. O tema água pode ser abordado sob diferentes aspectos, que envolvem conhecimentos de História, Geografia, Biologia, Física e Química. Na parte informativa, este paradidático contempla todos esses aspectos com clareza e objetividade, o que possibilita a compreensão de vários problemas relacionados com o consumo e a preservação da água, assim como a reflexão sobre a ação do cidadão e dos governantes com vista ao crescimento sustentável. O livro proporciona, para os professores de Química, a complementação de vários temas que envolvem conceitos específicos desta ciência, permitindo relacioná-los com outras disciplinas. No capítulo 2, De onde vem a água, as explicações relacionadas com os tipos de água, o estado físico e o ciclo da água complementam temas como solução e concentração de soluções, propriedades de substâncias, separação de misturas e propriedades coligativas. Ainda neste capítulo, o efeito estufa é explicado como um bem da natureza, distinguindo-o do aquecimento global, que é um problema a ser resolvido. No capítulo 4, o tema do uso e consumo é abordado de forma abrangente, envolvendo o consumo doméstico, industrial, agrícola, nos transportes, no lazer e na geração de energia. O tratamento da água tem relação direta com os conhecimentos químicos que envolvem separação de misturas e reações químicas. É neste capítulo também que encontramos muitos exemplos de consumo da água virtual, necessária para produzir alimentos ou materiais indispensáveis à vida moderna. O esgoto doméstico e o industrial e os resíduos agrícolas, que causam poluição e contaminação das águas no mundo inteiro, são abordados no capítulo 5. A compreensão desses problemas e suas soluções envolve um grande número de conceitos químicos, como número de oxidação, reações orgânicas e inorgânicas, concentração de soluções, termoquímica, equilíbrios químicos e ph, entre outros. A chuva ácida, apesar do breve relato, traz informações ligadas à química, especialmente as reações que geram a chuva ácida e as que podem solucionar parte desse problema. No último capítulo, a preservação dos cursos de água e a redução do consumo promovem a reflexão que pode gerar mudanças individuais e coletivas e abrange todas as disciplinas do ensino médio. O tema água envolve as estruturas do pensamento químico, encontradas no livro didático, e as possíveis relações da química com as tecnologias, a sociedade e o meio ambiente, encontradas neste paradidático, favorecendo seu uso e permitindo que você, professor, possa explorar melhor todos esses aspectos.

2 Este livro poderá ser adotado nas aulas de Química do ensino médio como mostra a tabela de conteúdos correlatos. Conteúdos correlatos Ano Capítulo(s) do livro Tema(s) Fundamentação e e Os temas 3 e 4 tratam dos sistemas homogêneos e heterogêneos e os métodos de separação de misturas, conhecimentos que podem ser aplicados no tratamento de água e esgoto. O tema 1 trata das dispersões e da solubilidade e o tema 2, da composição das soluções, conceitos utilizados no paradidático, favorecendo a relação entre o teórico e o prático. Este tema refere-se à osmoscopia, mostrando a dificuldade de alguns países para obter água potável, tendo relação direta com temas abordados no paradidático. A produção de sabão, relacionada ao uso de óleo de fritura, é desenvolvida no tema 2 do capítulo 22. Os lipídios são o foco do tema 2 do capítulo 24, fornecendo informações sobre a composição de óleos e gorduras. Ambos os capítulos relacionam-se com a poluição da água, assunto abordado no paradidático. As atividades sugeridas contemplam as competências da Matriz de Referência do Enem relativas às Ciências da Natureza e suas Tecnologias, pelas seguintes razões: Competência de área 1: As habilidades avaliam propostas de intervenção no ambiente, considerando a qualidade da vida humana ou medidas de conservação, recuperação ou utilização sustentável da biodiversidade. Competência de área 3: As habilidades identificam etapas em processos de obtenção, transformação, utilização ou reciclagem de recursos naturais, energéticos ou matérias-primas, considerando processos biológicos, químicos ou físicos neles envolvidos; analisam perturbações ambientais, identificando fontes, transporte e/ou destino dos poluentes ou prevendo efeitos em sistemas naturais, produtivos ou sociais. Competência de área 5: As habilidades relacionam informações apresentadas em diferentes formas de linguagem e representação usadas nas ciências físicas, químicas ou biológicas, como texto discursivo, gráficos, tabelas, relações matemáticas ou linguagem simbólica; avaliam métodos, processos ou procedimentos das ciências naturais que contribuam para diagnosticar ou solucionar problemas de ordem social, econômica ou ambiental. Competência de área 7: As habilidades utilizam códigos e nomenclatura da química para caracterizar materiais, substâncias ou transformações químicas; caracterizam materiais ou substâncias, identificando etapas, rendimentos ou implicações biológicas, sociais, econômicas ou ambientais de sua obtenção e produção; avaliam propostas de intervenção no meio ambiente aplicando conhecimentos químicos, observando riscos ou benefícios. Disciplinas correlatas: Biologia e Geografia. 2 Água

3 Tema: Água Nome: N o Escola: Série/Ano: Data: / / Atividade 1 Individual Relacionar e compreender as diferentes etapas do tratamento da água para consumo No esquema de tratamento de água, associe os números do esquema à legenda e explique as diferentes etapas do processo. Ressalte os processos de separação de misturas a) Tratamento de água ( ) Captação e bombeamento ( ) Cidade ( ) Cloração e fluoretação ( ) Decantação ( ) Distribuição ( ) Filtração ( ) Floculação ( ) Pré-cloração, pré-alcalinização e coagulação ( ) Redes de distribuição ( ) Represa ( ) Reservatório 1 Água Atividade 1

4 b) Tratamento de esgotos ( ) Caixa de areia ( ) Cidade ( ) Decantador primário ( ) Decantador secundário ( ) Grades ( ) Rede de esgotos ( ) Rio ( ) Tanque de aeração 2 Água Atividade 1

5 Tema: Água Nome: N o Escola: Série/Ano: Data: / / Atividade 2 Em grupo Observe os valores contidos na tabela a seguir sobre a composição retirada de alguns rótulos de garrafas de água mineral. Compare a composição de águas minerais e responda às questões. Íon Concentração (mg/l) Água A Água B Água C Bário 0,093 0,119 - Cálcio 16,53 3,7 23,92 Magnésio 7,05 1,05 15,11 Potássio 2,50 2,7 0,52 Sódio 9,20 35,54 0,89 Estrôncio - 0,045 0,016 Sulfato 1,2 1,4 - Bicarbonato 92,69 107,16 146,67 Fluoreto 0,06 0,93 0,03 Nitrato 9,9 - - Cloreto 5,91 1,27 0,71 Fosfato - 0,7 - Borato - 0,14 - Temperatura da água na fonte: amostra A = 22,5 ºC, amostra B = 23,4 ºC e amostra C = 18,8 ºC. Depois de analisar a tabela, responda: a) Que água contém maior quantidade de bicarbonato dissolvido? Se fosse consumido um copo (250 ml) dessa água, que massa de bicarbonato o indivíduo teria consumido? 1 Água Atividade 2

6 b) Quantas vezes a concentração do íon sódio da água B é maior do que a da água A? c) Transforme a concentração de fluoreto das três amostras para ppm. d) Transforme a concentração de magnésio para mol/l, nas três amostras. Dado: massa molar do magnésio = 24 g/mol. e) Qual cátion apresenta maior concentração em mol/l na amostra C? Massas molares (g/mol): Ba = 137; Ca = 40; Mg = 12; K = 39; Na = 23; Sr = 88. f) Quais sais poderiam estar presentes na amostra A? 2 Água Atividade 2

7 g) Quais as fórmulas dos sais de sódio que poderiam estar presentes na amostra B? h) Como a temperatura interfere na solubilidade das substâncias? 3 Água Atividade 2

8 Tema: Água Nome: N o Escola: Série/Ano: Data: / / Atividade 3 Em grupo O óleo de uso doméstico é geralmente descartado nas pias ou na terra e, dessa forma, a água e o solo são contaminados. Para conscientizar as pessoas da importância do aproveitamento de óleo de fritura e organizar um ponto de coleta desse óleo para evitar a poluição dos cursos de água, propomos que, em grupo, vocês: a) elaborem cartazes que evidenciem o problema da contaminação da água e proponham algumas soluções preventivas, apresentadas no livro paradidático, inclusive o descarte de óleo; b) organizem um ponto de coleta de óleo de fritura na escola a ser encaminhado para a reciclagem. Sugestões para a confecção dos cartazes: usar imagens relacionadas à poluição dos cursos de água; propor possíveis soluções com foco nas ações individuais; chamar a atenção para o descarte de óleo; informar a importância da reciclagem do óleo, evidenciando seu aspecto social e a geração de renda. Sobre a organização de um ponto de coleta de óleo de fritura, vocês podem entrar em contato com a ONG Ecóleo ( ou com o Instituto Akatu ( que possui uma relação de pontos de coleta de óleo de fritura em todo o Brasil.

9 GABARITO Atividade 1 Individual Professor: Peça aos alunos que associem os números do esquema aos da legenda e que expliquem as diferentes etapas, enfatizando os processos de separação de misturas. Na página 35 do paradidático há um esquema simplificado que servirá de base para o desenvolvimento da atividade, que poderá ser realizada durante uma aula. No site da Sabesp ( há esquemas explicativos, inclusive animados, sobre tratamento de água e esgoto, que podem ser utilizados. Esta atividade também pode ser realizada com os alunos do 1 0 ano do ensino médio. a) TRATAMENTO DE ÁGUA (1) Represa (2) Captação e bombeamento Após a captação, a água é bombeada para as Estações de Tratamento de Água. Depois de bombeada, a água passará por um processo de tratamento cujas diversas etapas são explicadas a seguir. (3) Pré-cloração, pré-alcalinização e coagulação Pré-cloração: adição de cloro assim que a água chega à estação para facilitar a retirada de matéria orgânica e metais. Pré-alcalinização: adição de cal ou soda à água para ajustar o ph aos valores exigidos para as fases seguintes do tratamento. Coagulação: adição de sulfato de alumínio, cloreto férrico ou outro coagulante, seguido de uma agitação violenta da água para provocar a desestabilização elétrica das partículas de sujeira, facilitando sua agregação. (4) Floculação: processo em que a água recebe uma substância química chamada de sulfato de alumínio. Este produto faz com que as impurezas se aglutinem e formem flocos para serem facilmente removidas. (5) Decantação Na decantação, como os flocos de sujeira são mais pesados que a água, caem e se depositam no fundo do decantador. (6) Filtração Nesta fase, a água passa por várias camadas filtrantes onde ocorre a retenção dos flocos menores que não ficaram na decantação. A água então fica livre das impurezas. Estas três etapas, floculação, decantação e filtração, recebem o nome de clarificação. Nesta fase, todas as partículas de impurezas são removidas e a água se torna límpida, mas ainda não está pronta para ser usada. Para garantir a qualidade da água após a clarificação, realiza-se a desinfecção. (7) Cloração e fluoretação Cloração: consiste na adição de cloro. Este produto é usado para a destruição de microrganismos presentes na água. Fluoretação: é uma etapa adicional. O produto aplicado tem a função de colaborar na redução da incidência da cárie dentária. 1 Água

10 (8) Reservatório Após o tratamento, a água é armazenada inicialmente em reservatórios de distribuição e depois em reservatórios de bairros, espalhados em regiões estratégicas das cidades. (9) Distribuição Desses reservatórios a água vai para as tubulações maiores (denominadas adutoras) e depois para as redes de distribuição, até chegar aos domicílios. (10) Redes de distribuição Depois das redes de distribuição, a água geralmente é armazenada em caixas-d água. A responsabilidade da Sabesp é entregar água na entrada da residência, onde estão o cavalete e o hidrômetro (o relógio que registra o consumo de água). A partir daí, o cliente deve cuidar das instalações internas e da limpeza e conservação do reservatório. ( 11 ) Cidade b) TRATAMENTO DE ESGOTOS (1) Cidade Após a distribuição nas residências, a água utilizada para higiene pessoal, alimentação e limpeza vira esgoto. Ao deixar as casas, ele vai para as redes coletoras, passa pelos coletores, troncos e interceptores até chegar às Estações de Tratamento de Esgotos. (2) Rede de esgotos (3) Grades Antes de ser tratado, o esgoto passa por grades para retirar a sujeira (papel, plástico, tampinha, etc.). (4) Caixa de areia Depois de passar pelas grades, o esgoto é transportado para uma caixa que vai retirar a areia contida nele. (5) Decantador primário Após a caixa de areia, o esgoto é enviado aos decantadores primários, onde ocorre a sedimentação de partículas mais pesadas. (6) Tanques de aeração O esgoto é composto por matéria orgânica e microrganismos. Nos tanques de aeração, o ar fornecido faz com que os microrganismos ali presentes multipliquem-se e alimentem-se de material orgânico, formando o lodo e diminuindo assim a carga poluidora do esgoto. (7) Decantador secundário No decantador secundário o sólido restante vai para o fundo e a parte líquida já está sem 90% das impurezas. Esta água não pode ser bebida. Ela é lançada nos rios ou reaproveitada para limpar ruas, praças e regar jardins. (8) Rio Atividade 2 Em grupo Professor: Esta atividade pode ser executada na sala de aula, em dupla ou grupo, comparando ou transformando as formas de expressar a concentração das diferentes espécies de cada rótulo. Oriente os grupos nas conversões das formas de expressar a concentração e na construção das fórmulas dos sais. A água C tem maior teor de bicarbonato. Um copo dessa água contém 36,67 mg de bicarbonato. A concentração do íon sódio na água B é 3,86 vezes maior do que na água A. Amostra A: 0,06 ppm, amostra B: 0,93 ppm e amostra C: 0,03 ppm. 2 Água / GABARITO

11 Amostra A: 2, mol/l, amostra B: 4, mol/l e amostra C: 6, mol/l. O cátion magnésio apresenta maior concentração na amostra C: cálcio = 5, mol/l; magnésio = 6, mol/l; potássio = 1, mol/l; 3, mol/l; estrôncio = 1, mol/l. Os sais que poderiam estar presentes na amostra A são: sulfato de sódio, sulfato de potássio, sulfato de magnésio, sulfato de cálcio, sulfato de bário, cloreto de sódio, cloreto de potássio, cloreto de magnésio, cloreto de cálcio, cloreto de bário, nitrato de sódio, nitrato de potássio, nitrato de magnésio, nitrato de cálcio, nitrato de bário, fluoreto de sódio, fluoreto de potássio, fluoreto de magnésio, fluoreto de cálcio, fluoreto de bário, bicarbonato de sódio, bicarbonato de potássio, bicarbonato de magnésio, bicarbonato de cálcio, bicarbonato de bário. As fórmulas são: Na 2 SO 4, NaCl, NaNO 3, NaF e NaHCO 3. Se a dissolução do sal for endotérmica, a solubilidade aumenta com o aumento da temperatura. Se a dissolução for exotérmica, a solubilidade diminui com o aumento da temperatura. Atividade 3 Em grupo Professor: Esta atividade pode ser executada em duas partes distintas. A primeira pode ser realizada logo após a leitura do paradidático, com discussão e confecção de cartazes. É importante lembrar que a reciclagem do óleo traz benefícios ao meio ambiente e também agrega a questão social e a geração de renda a catadores. A segunda parte é um projeto de longo tempo, pois envolve toda a comunidade e depende da efetivação de serviços prestados por terceiros. Muitas informações estão disponíveis nos sites do Instituto Akatu e da ONG Ecóleo. Há ainda empresas privadas, como o grupo Pão de Açúcar e a Porto Seguro, que têm projetos relacionados à reciclagem do óleo, transformando-o em sabão, biodiesel, etc. 3 Água / GABARITO