I NTROD U ÇÃO AO M Ó DULO DE S E RV I Ç O S GE R A I S Noções de química Conceitos Química molécula substância mistura solução diluição fórmula ficha10_al_serv_gerais_educador_01a.indd 1 5/4/2011 16:11:32
Habilidades a serem desenvolvidas: Reconhecer e aplicar conceitos químicos em situações-problema propostas. O que é Química? A Química é a Ciência que estuda a estrutura e composição dos diferentes materiais que compõem o Universo: os objetos, os seres vivos e brutos, bem como as suas transformações. Além das substâncias químicas naturais, existem outras criadas em laboratório (substâncias sintéticas). A química está presente na natureza, no nosso corpo, nos alimentos, nos cosméticos, nos produtos de limpeza, nos medicamentos e muito mais! A ideia de que o que contém química é ruim é um equívoco. Sem química não há como existir vida no Planeta. Em seu trabalho na empresa, você encontrará a química em muitas situaçòes cotidianas. Por isso, vamos relembrar aqui alguns conceitos que provavelmente você já aprendeu no estudo de ciências na escola. A matéria Tudo o que existe e ocupa lugar no espaço é considerado matéria. A matéria é formada por partículas muito pequenas e invisíveis denominadas átomos. Estas partículas se ligam formando moléculas, unidades também invisíveis. Chamamos de substância a um conjunto de moléculas iguais. A água é um exemplo de substância. Quando se juntam substâncias diferentes, forma-se uma mistura. O ar que respiramos é uma mistura de vários gases, dentre elas, o gás oxigênio. Cada tipo de átomo pertence a um tipo de elemento químico. Os átomos de fósforo, ouro, oxigênio, hidrogênio, carbono e cloro são alguns exemplos de elementos químicos que, combinando-se, formam os vários tipos de substâncias. APRENDIZ LEGAL - EDUCADOR / ORIENTADOR 2 ficha10_al_serv_gerais_educador_01a.indd 2 5/4/2011 16:11:32
Existem substâncias formadas por um só tipo de átomo, enquanto outras apresentam átomos de diferentes elementos químicos em suas moléculas. O tipo de substância, suas características e propriedades, vão depender da quantidade e tipos de átomos de sua molécula. Toda molécula é representada graficamente por uma fórmula química. Exemplo: A água é uma substância cuja molécula é formada por dois elementos químicos diferentes. Sua fórmula indica que uma molécula de água é formada por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio: H2O Os estados físicos A matéria pode se apresentar na natureza na forma líquida, sólida ou gasosa. Essas formas são conhecidas como estados físicos. De acordo com o tipo de estado, as moléculas podem estar mais ou menos juntas ou movimentadas. No estado sólido, a matéria está rígida, compacta. Nesse estado, as moléculas têm pouco movimento, encontram-se bem juntinhas na mesma posição. Exemplo: Água na forma de gelo. O estado líquido é intermediário entre os estados sólido e gasoso. Os líquidos não mantêm uma forma definida e, sim, a do recipiente que os contém. Suas moléculas deslizam umas sobre as outras e movimentam-se com intensidade média. Ex: Água que bebemos. No estado gasoso, moléculas encontram-se distantes umas das outras. A maioria dos gases é invisível aos nossos olhos. Os gases também assumem a forma do recipiente que os contém. Suas moléculas se movimentam bastante. O ar é um exemplo de matéria no estado gasoso; ele é uma mistura de gases, entre eles, o vapor de água, que é a água no estado gasoso. Toda substância mantém a mesma composição, isto é, o mesmo tipo de molécula e de fórmula, em qualquer estado físico em que se apresente. APRENDIZ LEGAL - EDUCADOR / ORIENTADOR 3 ficha10_al_serv_gerais_educador_01a.indd 3 5/4/2011 16:11:32
Mudanças de estado físico As substâncias podem passar de um estado físico para outro. Essa mudança ocorre principalmente por alteração na temperatura e/ou na pressão atmosférica. Pressão atmosférica: é a ação do peso do ar sobre a superfície do Planeta. Pode ser medida pelo barômetro. Temperatura: quantidade de calor em um corpo, que pode ser medida pelo termomêtro. Se aumentar a temperatura e/ou diminuir a pressão atmosférica, as moléculas da substância se agitam mais e tendem a se desorganizar e, se as condições se inverterem, isto é, a temperatura diminuir e/ou a pressão atmosférica aumentar, ocorre diminuição dessa agitação, juntando mais as moléculas. Considerando-se apenas a variação da temperatura, ocorrem as mudanças de estado físico: Fusão: passagem do estado sólido para o líquido. Vaporização: passagem do estado líquido para o gasoso. Solidificação: passagem do estado líquido para o sólido. Condensação: passagem do estado gasoso para o líquido. Sublimação: passagem do estado sólido para gasoso. Vamos ver, como exemplo, as mudanças de estado físico da água : Para ocorrer fusão ou vaporização, é preciso fornecer energia (calor) à água, ou seja, aquecê-la. Para a solidificação ou condensação, é preciso retirar energia (calor) da água, ou seja, resfriá-la. Há dois tipos de vaporização: evaporação e ebulição. APRENDIZ LEGAL - EDUCADOR / ORIENTADOR 4 ficha10_al_serv_gerais_educador_01a.indd 4 5/4/2011 16:11:32
A evaporação ocorre à temperatura ambiente de forma lenta. Como exemplo, roupas secando no varal. Na ebulição, a água ferve, mas precisa ser aquecida até chegar à temperatura de 100o C. Passa do estado líquido para o gasoso de forma rápida. Diferença entre gás e vapor Gás é a substância cujo estado natural é o gasoso. Por exemplo, o gás carbônico. Vapor é a substância que se encontra no estado gasoso de forma temporária porque sofreu mudança. Por exemplo, o vapor de água. Outros fatores que influenciam a velocidade de evaporação da água: Umidade relativa do ar: diminui a taxa de evaporação. Ventilação: aumenta a taxa de evaporação. Superfície exposta ao ar: aumenta a taxa de evaporação. Tipos de misturas Mistura heterogênea É aquela em que seus componentes são perceptíveis, isto é, podem ser vistos a olho nu ou com um microscópio, por exemplo. Exemplo: Água e areia. Mistura homogênea É aquela cujas substâncias componentes não podem ser identificadas, pois sofrem dissolução. Toda mistura homogênea é uma solução. Exemplos: Água com álcool ; água e sal de cozinha. Soluções Se tivermos duas substâncias numa mistura em que não seja possível mais distinguir uma da outra, diremos que houve uma dissolução. APRENDIZ LEGAL - EDUCADOR / ORIENTADOR 5 ficha10_al_serv_gerais_educador_01a.indd 5 5/4/2011 16:11:32
Os componentes de uma dissolução são: soluto a substância que se dissolve. solvente ou dissolvente a substância no qual se dissolve o soluto. solução resultado da mistura entre o solvente e o soluto. A água é considerada solvente universal porque é capaz de dissolver grande parte das substâncias. Exemplos de soluções no cotidiano: Sal na água da sopa. Café solúvel na água. Sabão em pó na água da máquina de lavar. A água pura é inodora - sem cheiro; insípida sem sabor e incolor - sem cor Quando sentimos algum cheiro ou sabor na água ou notamos cor, é sinal de que outras substâncias (líquidos, sólidos ou gases) estão presentes,dissolvidas ou não na água. A água que bebemos é uma mistura- do tipo solução - da substância água com sais minerais. A água destilada é pura do ponto de vista químico, mas não é adequada para beber. Há substâncias consideradas insolúveis na água. Por exemplo, óleos e gorduras. Exemplos que retratam a importância da água como solvente: No nosso sangue, sais minerais, vitaminas, açúcares, entre outras substâncias, são transportados dissolvidos na água. Sais minerais dissolvidos na água são absorvidos pelas raízes de plantas. Na digestão dos alimentos em nosso corpo, ocorrem reações químicas que dependem de substâncias químicas dissolvidas em água. Os peixes respiram o gás oxigênio do ar que se dissolve na água. APRENDIZ LEGAL - EDUCADOR / ORIENTADOR 6 ficha10_al_serv_gerais_educador_01a.indd 6 5/4/2011 16:11:32
Diluição Diluição é o ato de tornar uma solução menos concentrada de soluto através do aumento da quantidade de solvente. Ao compararmos duas soluções de mesmo soluto em relação ao solvente, podemos dizer: Mais concentrada = maior concentração de soluto solução forte. Mais diluída = menor concentração de soluto solução fraca. Como fazer uma diluição? Geralmente adicionamos água - que é um solvente - à solução: Exemplo do cotidiano: um suco de limão forte pode virar limonada fraca se você adicionar água. Em uma diluição, a quantidade de soluto não se altera, o volume da solução aumenta pelo acréscimo de água. Dizemos que tantas partes de um material estão sendo diluídas em um número total de partes do produto final. Em uma diluição, trabalhamos com a proporção dos componentes. Para diluir uma solução, adicionamos água. Dissolver, diluir e concentrar Quando adicionamos cloreto de sódio (sal de cozinha) à água, dizemos que o cloreto de sódio dissolveu-se na água, formando uma solução aquosa de cloreto de sódio. Neste caso, usamos o termo dissolver. Só devemos dizer diluir quando adicionamos mais água a uma solução aquosa já existente. Para concentrar uma solução aquosa de cloreto de sódio, podemos adicionar mais cloreto de sódio (soluto) ou retirar água por evaporação. Exemplos de diluições: Diluição de 1 para 10 de leite em água. APRENDIZ LEGAL - EDUCADOR / ORIENTADOR 7 ficha10_al_serv_gerais_educador_01a.indd 7 5/4/2011 16:11:32
Esta frase poderia ser escrita de outras formas, com o mesmo significado: Fazer uma diluição 1 em 10, de leite em água. Fazer uma diluição 1 para 10, de leite com água. Fazer uma diluição 1/10, de leite com água. Fazer uma diluição 1:10, de leite usando água. Fazer uma diluição de 1 parte de leite e 9 partes de água. Cálculos: Se quisermos 1litro de solução no total: 1 litro =1000ml Proporção pedida 1/10 = 1 de leite / 10 de água Leite: 1/10 de 1000 = 1 X 1000 10 =100ml 100 ml de leite + 900ml de água=1000ml de solução Se quisermos 3 litros de solução no total: 3 litros =3000ml Proporção pedida 1/10 = 1 de leite / 10 de água Leite: 1/10 de 3000 = 1 X 3000 10 =300ml 300 ml de leite + 2700ml de água= 3000ml de solução Ou basta simplesmente multiplicar por 3 os valores obtidos para 1 litro. Ou se a proporção pedida inicialmente fosse 3/10: Leite: 3/10 de 1000 = 3 X 1000 10 =300ml 300 ml de leite + 700ml de água = 1000ml de solução Funções Químicas As substâncias químicas podem ser classificadas por funções. As principais funções são Ácidos, Bases, Sais e Óxidos. Em nosso dia a dia, ouvimos falar de ácidos e bases, como o ácido sulfúrico e a soda cáustica, por exemplo. Os ácidos têm sabor azedo e as bases ou álcalis têm sabor adstringente (já sentiu APRENDIZ LEGAL - EDUCADOR / ORIENTADOR 8 ficha10_al_serv_gerais_educador_01a.indd 8 5/4/2011 16:11:32
o gosto de sabão?). Cuidado, é perigoso colocar uma substância na boca para descobrir sua função química. Algumas podem matar. Uma maneira prática de compreender as funções é observar reações entre os ácidos e as bases. Os produtos deste encontro serão sempre um sal e água, não importando qual é o ácido ou base. ÁCIDO + BASE = SAL + ÁGUA Para saber se uma substância tem caráter ácido ou básico, os químicos utilizam uma escala que vai de 0 a 14, chamada de escala de ph. Ácido Neutro Base 1 7 14 Toda substância com ph entre 0 e 7 é ácida. As substâncias básicas têm ph entre 7 e 14. O ph 7 é neutro, ou seja, nem ácido nem básico. Exemplos de ph de algumas substâncias/produtos: APRENDIZ LEGAL - EDUCADOR / ORIENTADOR 9 ficha10_al_serv_gerais_educador_01a.indd 9 5/4/2011 16:11:32
Substância ou produto ph Sangue 6,5 a 7,3 Leite de vaca 6,3 a 6,6 Saliva 6,5 a 7,5 Detergente 6,5 a 7,5 Suco gástrico (do estômago 1 a 3 Água potável 5 a 8 Água Pura (destilada) 7 Refrigerante 1,8 a 3 Amoníaco (doméstico) 11,8 a 12,3 Vinagre 2,5 a 3,5 Suco de limão 2,1 a 2,4 Café 5 Bicarbonato de sódio 8,5 Atividades 1. Você sabia que o açúcar branco é composto exclusivamente por uma substância química chamada sacarose? Sabia que o vinagre é uma solução aquosa com 4% de ácido acético? E que os refrigerantes contêm ácido fosfórico? Alguns nomes científicos das substâncias parecem complicados, mas não é por isso que são necessariamente venenosos. Leite e feijão, por exemplo, não são venenosos e são formados por muitas substâncias químicas de nomes complicados, assim como todos os alimentos. Pesquise, em embalagens de leite e de feijão, a sua composição e escreva os nomes das substâncias encontradas. Observe também embalagens de xampus, desodorantes, detergentes, etc. Extraído de: Ciências: livro do estudante : ensino fundamental 2. ed. Brasília : MEC : INEP, 2006. APRENDIZ LEGAL - EDUCADOR / ORIENTADOR 10 ficha10_al_serv_gerais_educador_01a.indd 10 5/4/2011 16:11:32
2. Não são apenas palavras ou expressões que são incorporadas à comunicação de nosso cotidiano, com o aparecimento de novos produtos ou os resultados de pesquisas científico-tecnológicas. Várias outras representações são veiculadas como meio de informação. Os símbolos abaixo são figuras que informam sobre algumas propriedades dos produtos. LÍQUIDO INFLAMÁVEL TÓXICO RADIOATIVO O que quer informar cada um deles? São símbolos que indicam: I = inflamável, II = tóxico, III = radioativo. O que significa cada uma dessas propriedades? Um produto inflamável no ar é aquele que facilmente se converte em chamas. Nesse caso, o fogo é a queima da substância, ou seja, a produção de calor, luz e material gasoso no processo de combinação de uma substância com o oxigênio. É um fenômeno que ocorre com a participação da camada eletrônica dos átomos. Tóxico significa veneno. Esse tipo de produto pode alterar ou destruir funções vitais de um organismo, pela reação química da substância com a matéria viva, levando à destruição de células e de outras estruturas biológicas. Radioativo diz respeito a uma substância que tem radioatividade, propriedade de alguns núcleos de átomos instáveis de emitir espontaneamente partículas alfa (α) ou beta (β) radiação eletromagnética (radiação γ). Essas partículas e radiações são bastante penetrantes e podem destruir células. Procure, nas embalagens de produtos que você usa no trabalho ou em casa, os símbolos que caracterizam algumas de suas propriedades, como as exemplificadas na tabela. Complete a tabela para, no mínimo, dez produtos: APRENDIZ LEGAL - EDUCADOR / ORIENTADOR 11 ficha10_al_serv_gerais_educador_01a.indd 11 5/4/2011 16:11:33
Produto Inflamável Tóxico Radioativo Outro Leite Álcool x * Cera * *............... (*) não retornável (propriedade da embalagem); (**) reciclável aço (propriedade da embalagem) LIMPEXTOTAL Detergente neutro concentrado, indicado para lavagem manual de louças, talheres, copos e utensílios em geral; limpeza de pisos, paredes; superfícies pintadas e esmaltadas. Possui alto poder de espuma e remoção de sujidades. Diluição: Louças 1/10 Limpeza Leve 1/40 Limpeza Pesada 1/20 Embalagem: Bombona de 5 litros. Ajude-o a interpretar estas informações e responder às questões a seguir: a) Qual deve ser o ph do produto? Neutro-pH 7 b) Ele já está pronto para uso? Não. Ainda precisa ser diluído. c) Pode ser usado para limpar pisos? Sim. d) No caso de limpeza de resíduos difíceis de serem removidos, como deve ser a diluição do produto? Limpeza pesada: 1/20 isto é, 1 parte de detergente para 19 de água. e) Para lavagem de louças, quantos litros renderá o produto após diluído? Louças: 1/10- para cada litro de detergente, adicionar 9 litros de água. Como a embalagem original tem 5 litros de detergente: 5 litros de detergente concentrado para 45 litros de água= 50 litros de solução detergente. APRENDIZ LEGAL - EDUCADOR / ORIENTADOR 12 ficha10_al_serv_gerais_educador_01a.indd 12 5/4/2011 16:11:33
4. Foram coletadas amostras de água em três pontos diferentes de um rio. Os valores obtidos de ph foram os seguintes: Ponto 1: ph = 5 Ponto 2: ph = 6 Ponto 3: ph = 7 A) Em qual lugar a água apresenta maior acidez? Ponto 1 B) Em que ponto o ph da água é neutro? Ponto 3 C) Em que ponto a água tem característica similar ao café? Ponto 1 ver quadro com valores de ph. Questões de concursos ENCCEJA- Ensino Médio- Ciências Naturais-2002 1. Uso de água sanitária para desinfetar a água para beber: Para desinfetar 1000 litros de água, adicione cinco colheres de sopa de água sanitária, e misture bem. Após trinta minutos, a água pode ser consumida. Para desinfetar 20 litros de água, adicione uma colher das de chá de água sanitária, e espere trinta minutos para usá-la. Para um litro, use duas gotas. Com base nessas instruções, a água de um poço foi tratada com água sanitária da seguinte maneira: Para cada 10 litros de água, foram adicionadas 10 gotas de água sanitária. Analisando a descrição do procedimento sobre o tratamento de água de poço com água sanitária, pode-se afirmar que (A) o procedimento foi correto. (B) foram colocadas 10 gotas de água sanitária a mais. (C) foram colocadas 10 gotas de água sanitária a menos. (D) foram colocadas 20 gotas a menos. Resposta C Se a recomendação era de 1litro= 2 gotas O correto seria então para 10 litros = 20 gotas APRENDIZ LEGAL - EDUCADOR / ORIENTADOR 13 ficha10_al_serv_gerais_educador_01a.indd 13 5/4/2011 16:11:33
2. Muitas pessoas associam a palavra ácido a substâncias químicas que corroem materiais e que são prejudiciais à saúde. Para mostrar que tal associação é equivocada, basta lembrar que são classificados como ácidos (A) vinagre e suco de laranja. (B) bicarbonato de sódio e vaselina. (C) sal de cozinha e açúcar. (D) sabão e detergente. Resposta (A) SELEÇÃO PÚBLICA PROGRAMA JOVEM APRENDIZ DOS CORREIOS 3. Os fenômenos físicos, como as mudanças de estado físico da matéria, muito interessam à Química. Relacione as situações numeradas com o nome correto da mudança de estado ocorrida: 1. O gelo sumiu no copo de limonada. 2. A roupa secou no varal. 3. A água ferveu na chaleira. 4. A bolinha de naftalina foi ficando pequenina. 5.Gotinhas d água aparecem do lado de fora de uma garrafa de refrigerante gelada. 6. Uma fumacinha sobe da panela de angu. ( ) Sublimação. ( ) Fusão. ( ) Vaporização. ( ) Ebulição. ( ) Condensação. ( ) Evaporação. A sequência está correta em: A) 4, 5, 6, 3, 1, 2 B) 2, 1, 5, 3, 6, 4 C) 4, 1, 6, 3, 5, 2 D) 2, 5, 3, 6, 1, 4 Resposta : C APRENDIZ LEGAL - EDUCADOR / ORIENTADOR 14 ficha10_al_serv_gerais_educador_01a.indd 14 5/4/2011 16:11:33
4. As misturas podem ser homogêneas ou heterogêneas, e são classificadas de acordo com o número de fases. Acerca disso, relacione as colunas a seguir: 1. Mistura homogênea. 2. Mistura heterogênea. ( ) Água + sal de cozinha. ( ) Água + cloro. ( ) Água + óleo. ( ) Água + areia. A sequência está correta em: A) 1, 2, 1, 2 B) 1, 1, 2, 2 C) 2, 1, 2, 1 D) 2, 2, 1, 1 Resposta : B APRENDIZ LEGAL - EDUCADOR / ORIENTADOR 15 ficha10_al_serv_gerais_educador_01a.indd 15 5/4/2011 16:11:33
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