Orientações e sugestões para o desenvolvimento de conteúdos e habilidades para aluno DV. Ciências da Natureza/Ensino Médio. Bloco da INDÚSTRIA QUÍMICA

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1 Orientações e sugestões para o desenvolvimento de conteúdos e habilidades para aluno DV Ciências da Natureza/Ensino Médio Bloco da INDÚSTRIA QUÍMICA Com o conhecimento de átomos e moléculas, passa-se a desvendar o importante papel da indústria química como produtora de substâncias e materiais que aumentam nossa qualidade de vida. É discutida a localização das fábricas perto das matérias-primas, perto dos mercados consumidores ou perto das fontes de energia, e sempre umas próximas às outras, para que os produtos de uma possam ser aproveitados pela outra. A produção de três substâncias é detalhada: ácido sulfúrico, amônia e soda cáustica. O ácido sulfúrico é importante porque é a substância produzida em maior quantidade, tanto no Brasil, como no mundo todo. O estudo da amônia estende-se à fabricação de ácido nítrico, de fertilizantes e às necessidades nutricionais das plantas em termos de macro nutrientes, como os fertilizantes NPK, e os micronutrientes. A fabricação de soda cáustica é abordada no contexto da indústria de papel e celulose. A concomitante obtenção de cloro e hidrogênio leva ao estudo da eletrólise e dos íons em solução, o que oferece a oportunidade de retomar o estudo do átomo, agora em termos de estrutura do núcleo e as camadas de elétrons. Neste momento, a Tabela Periódica é apresentada. Tendo-se visto a produção do ácido sulfúrico e de soda cáustica, passa-se ao estudo mais aprofundado de ácidos e bases, da reação de neutralização e da escala de ph, voltando a examinar aspectos da poluição ambiental, com ênfase à chuva ácida e de acidentes no transporte de ácidos, procurando-se verificar o que é feito nesses casos para reduzir os danos ao meio ambiente. Aula 31 O que a indústria química faz? : Localização de uma indústria química Matéria prima e substância intermediária H18 Destacar desta aula: Localização das indústrias químicas no Brasil. Os dados podem estar desatualizados, assim, não se detenha aos números, mas destaque as regiões mais industrializadas, 1

2 como a região sudeste, e alguns estados como o Rio Grande do Sul, Bahia, Espírito Santo e Paraná. Trabalhar com a ideia implícita na figura 2, página 55: onde instalar a indústria química. Reforçar o que está descrito na seção Aprofundando. Revisar a aula pela seção Em tempo. Página 52: 1 a 2 (Não há necessidade de aprofundar as técnicas de separação que não foram abordadas nas aulas anteriores). Página 57: 6 a 12. Aula 32 Ácido sulfúrico na estrela d alva? Óxidos de enxofre Ácido sulfúrico: fabricação e utilização H13, H15 Iniciar a aula/plantão com a sugestão da audição da teleaula. Atenção: Embora a teleaula seja bastante descritiva, há informações interessantes sobre a atmosfera dos outros planetas, além de destacar a atmosfera do planeta Vênus, relacionando ao tema da aula. Caso opte por não trabalhar com a teleaula, introduzir a 2

3 aula como no livro, trabalhando a página 61, principalmente a figura 4, dando subsídios para que o aluno responda as atividades com segurança. Sugerir a resolução dos exercícios de 1 a 4, da página 61. Observação: Mesmo que o aluno não formalize a resposta do exercício 4, solicitar oralmente a resposta, procurando utilizar as fórmulas dos compostos. Propor os exercícios 5 e 6. Revisar a aula pela seção Hora da revisão. Garantir o entendimento dos tópicos relacionados. Página 66: 7 ao 9 Página 67: 11 ao 14. Aula 33 Terra: o mundo do nitrogênio Classificação dos compostos (inorgânicos e orgânicos) Propriedades dos compostos orgânicos Base ou hidróxido Sal H18, H25 Revisar a importância da indústria química, resgatando o que se produz, onde está localizada e porquê existe a indústria química. Revisar a composição da atmosfera e destacar a concentração do nitrogênio. Introduzir o conceito de substâncias orgânicas e suas propriedades, comparando-as com as propriedades das substâncias inorgânicas. Utilizar as informações presentes na seção Aprofundando. 3

4 Observação: Não é necessário explorar as experiências para detectar a presença de carbono e de nitrogênio nos seres vivos, mas informe ao aluno que, experimentalmente é possível detectar a presença desses elementos nos compostos orgânicos. Caso mostre-se curioso, descreva as experiências e as reações que comprovam a presença de carbono (queima de material orgânico com liberação de CO 2, com precipitação de carbonato de cálcio), e a presença de nitrogênio (pela reação do composto orgânico com hidróxido de cálcio, com liberação de amônia, detectada pelo odor e pela mudança de cor do papel de tornassol rosa). Introduzir o conceito de base ou hidróxido e indicador ácido-base. Utilizar como exemplo a mudança de cor do papel tornassol, como na experiência apresentada na teleaula com os hidróxidos de amônio e de cálcio. Atenção: Novamente, não há necessidade de sugerir a audição da teleaula, mas é preciso explicar detalhadamente o comportamento do papel de tornassol rosa quando colocado na saída dos dois frascos. Ressaltar que, no caso da amônia, a presença desta substância é perceptível, pois possui um odor característico. Explicar a importância do nitrogênio para a vida, relacionando-o com DNA. Explicar a importância da amônia para a indústria de fertilizantes, explorando a figura 5, página 72 (matéria prima para a fabricação da amônia). Ressaltar de onde vem as matérias primas para a produção da amônia e as condições para que a reação entre as substâncias ocorra. Explicar como se produz fertilizantes para conceituar sal. Página 76: 3 ao 8, 10 ao 14. Aula 34 É preciso fabricar adubo? Ácido nítrico: fórmula, processo de fabricação e usos Ciclo do nitrogênio na natureza 4

5 H13 Iniciar a aula/plantão, indagando o aluno, o motivo das plantas necessitarem de adubos e fertilizantes. Apresentar os elementos que as plantas mais necessitam e dos elementos essenciais (indispensáveis para as plantas). Introduzir o nitrato de amônio, como sendo o fertilizante com bastante nitrogênio. Resgatar a propriedade básica da amônia para explicar a produção do nitrato de amônio. Por meio da equação química, explorar a produção do nitrato de amônio. Comparar o nitrato de amônio com o sulfato de amônio, substância também utilizada na fabricação de fertilizantes. Propor a resolução do exercício 1, página 81. Explicar as etapas da fabricação industrial do nitrato de amônio, explorando a obtenção da amônia, do ácido nítrico e do óxido de nitrogênio, resgatando os conceitos vistos na aula anterior. Resgatar o processo de formação da chuva ácida e da poluição ambiental causada pela liberação dos óxidos de nitrogênios. Sugerir a audição do podcast: Chuva ácida... será que a água da chuva vai corroer tudo? Caso haja necessidade, disponibilizar o roteiro ao aluno. Sugerir a resolução da atividade (Sequência didática) relacionada ao programa. Apresentar ao aluno as aplicações do ácido nítrico e dos nitratos, além do uso para fabricação de fertilizantes. Revisar os assuntos da aula, pela seção Em tempo. Página 86: 3 ao 12. 5

6 Aula 35 Descobrimos como fabricar a soda cáustica! Polímeros Íons, ânions e cátions Eletrólise Indicadores H17, H19, H22 Observação: A habilidade 42 não será cobrada em avaliação, mas é importante trabalhar o conceito de eletrólise e a fabricação industrial do hidróxido de sódio. Para iniciar a aula, pergunte ao aluno se ele separa o lixo reciclável e se há coleta seletiva no bairro onde mora. Caso haja mais alunos presentes nesse bloco de aulas, esse questionamento pode ser feito aos outros. Resgatar o que o(s) aluno(s) sabe(m) sobre reciclagem de papéis, em relação à economia de energia e matéria prima e à produção de lixo. Introduzir a reciclagem do papel, conforme o texto da aula. Discutir o esquema da fabricação do papel (figura 2 do livro, página 91), ressaltando a etapa de cozimento da madeira em hidróxido de sódio. Sugerir a resolução da atividade 1. Introduzir o processo de fabricação do papel, descrevendo o processo de eletrólise. Conceituar íon, cátion e ânion. Definir indicadores, revisando o exemplo do papel de tornassol rosa, trabalhado na aula 33. Revisar a aula pela seção Agora eu sei, garantindo o entendimento dos tópicos elencados. Página 96: 2 ao 4; 6 e 7; 9; 11 ao 13 e 15. 6

7 Aula 36 Os opostos se atraem Eletrólise de solução saturada de cloreto de sódio Cloro: fabricação e utilização H19, H22 Atenção: Os conceitos desenvolvidos na aula 36 não são cobrados em processos avaliativos formais, porém é importante trabalhar com o aluno a importância comercial da indústria de soda-cloro, que é a uma das principais da produção de insumos, base da indústria química. Realizar a revisão da importância comercial do hidróxido de sódio, ressaltando a produção por meio do processo de eletrólise e os usos dessa substância. Introduzir a produção do cloro pela eletrólise da solução de sal (cloreto de sódio) em água, reforçando a relação entre a concentração da solução e os produtos da eletrólise. Mencionar que no processo de produção do cloro pela eletrólise é possível detectar a formação deste pelo forte cheiro característico. Citar os usos do cloro. Página 100: 2. Página 103: 3 ao 6; 8 ao 12. Aula 37 Do que são formados os átomos? Estrutura atômica (prótons, nêutrons e elétrons) Número atômico e massa de um átomo H17 Iniciar a aula/plantão com a audição da teleaula e interromper aos Revisar o conceito de íon, do processo de eletrólise, da relação entre a concentração de sal e os produtos formados na eletrólise do sal de cozinha. Observação: não há necessidade de passar a parte da experiência com o cloreto de cobre. 7

8 Aproveitar a revisão do processo de eletrólise para explicar o conceito de eletricidade. Pergunte para o aluno o que é eletricidade. Retomar a audição da teleaula a partir 4 58 até os 8 10, antes do Vamos pensar um pouco. Sugestão: construir um modelo atômico com núcleo e eletrosfera distribuindo as partículas positivas e neutras no núcleo e as negativas na região externa (eletrosfera). Para construção deste modelo utilize arame, miçangas (pode ser usado outro material que possa ser passado pelo fio de arame) e bolas de isopor. O arame servirá para representar a eletrosfera, as miçangas os elétrons e as bolas de isopor, os prótons e nêutrons. Para representar a neutralidade elétrica do átomo, utilize quantidades iguais de prótons e elétrons. Figura 1. Deixar o aluno tatear o modelo e explicar a estrutura atômica. Figura 1 Modelo com arame, miçangas e bolas de isopor. Disponível em : < Acesso em 10 mar h22. Outra sugestão é construir o modelo em cartolina, representando a eletrosfera com barbante. Colar sobre a eletrosfera alguns grãos de feijão ou miçangas e no núcleo, botão, por exemplo. Deixar o aluno tatear o modelo e explicar a estrutura atômica. Figura 2 Modelo no plano com cartolina, barbante, feijão e botão. Revisar o conceito de íons e utilizando-se de modelos semelhantes, representar os íons com mais ou menos elétrons na eletrosfera em comparação com os prótons no núcleo. Atentar-se para os átomos que formam cátions (sódio, lítio, cálcio e outros metais) e os que formam ânion (oxigênio, cloro, nitrogênio e outros não metais). Sugestão: Caso prefira, é possível representar com a cola plástica os átomos e íons para que o aluno, tateando, perceba a diferença na quantidade de partículas na eletrosfera do átomo e do íon. 8

9 Propor as atividades de 2 a 5, da página 110. Revisar a aula e trabalhar com a seção Aprofundando. Página 113: 6, 10 ao 17. Atenção: A atividade 15 pode ser resolvida oralmente, e a atividade 17 (item C) deve ser adaptada. Aula 38 Como saber se a chuva é ácida? Ácidos Bases Neutralização de ácidos ph Transporte de substâncias químicas (corrosivas) H20, H22 Atenção: Nesta aula será reforçado o conceito de indicador ácido-base com o uso do suco de repolho roxo. Como os indicadores respondem visualmente, é importante descrever com detalhes o comportamento dos indicadores ácido-base. A sugestão é descrever com rigor os detalhes do comportamento do indicador frente às substâncias de caráter ácido e básico. Iniciar o plantão/aula com a audição da teleaula. Caso opte por não sugerir a teleaula, fazer o resgate do que foi explorado no curso de Química, desde o início, conforme o vídeo. Interromper a audição da teleaula ao se falar do poder corrosivo do ácido sulfúrico, absorvendo a água das substâncias, transformando-as em carvão. Neste momento, descrever as experiências apresentadas (ação do ácido sulfúrico no papel e no tecido). Retornar a audição aos 4 22 e interromper aos Sugerir as atividades 1 e 2, da página 117. Descrever ao aluno a experiência, destacando a cor do suco de repolho roxo com vinagre e com cal. Sugerir as atividades 3 e 4, da página 118. Retornar a audição aos Ao finalizar a audição da teleaula, reforçar o conceito de ácido e as suas características, revisando o conceito de íons. Retomar o conceito e características das bases. 9

10 Revisar o que é reação de neutralização. Setor de Educação de Jovens e Adultos Reforçar o conceito de indicadores, dando ênfase aos indicadores de laboratório (fenolftaleína). Conceituar ph, retomando a abordagem da teleaula. Propor a resolução das atividades 5 e 6. Checar o aproveitamento do aluno pela seção Hora da revisão. Página 122: 7 ao 14, 16 ao 20. Para a atividade 15, sugerir a resolução oralmente. Aula 39 O que aquele caminhão está transportando? Transporte de produtos químicos Número de massa Isótopos Tabela periódica H16, H23 De forma breve informar ao aluno como ocorre o transporte de produtos químicos. Comentar sobre o número ONU e fazer uma analogia com o número atômico dos elementos químicos. Introduzir a organização dos elementos na Tabela periódica. Destacar as principais famílias ou grupos e as propriedades dos elementos pertencentes à esses grupos. Conceituar número de massa e como se calcula. Conceituar isótopos e exemplificar. Propor a resolução das atividades 5 e 6 Página 137: 7 (itens d e e); 8 e 9; 13 ao