Orientações e sugestões para o desenvolvimento de conteúdos e habilidades para aluno DV Ciências da Natureza/Ensino Médio Bloco dos METAIS As aulas sobre os metais são sete. Trata-se, em detalhes, do ferro, do alumínio e do cobre. Fala-se também de outros metais, como níquel, crômio, zinco e estanho, fazendo parte de ligas metálicas, por exemplo, aço e latão, ou de como revestimento, protegendo o ferro, por exemplo, na folha de flandres. O fio condutor dessas aulas é a reciclagem, mostrando que ela é importante: Por conservar o meio ambiente, evitando a retirada de minérios da natureza, o que poupa a vegetação e não desfigura a paisagem; Por economizar energia no transporte da sucata em comparação com o minério bruto e no próprio processo de reciclagem em comparação com a obtenção do metal primário, isto é, do minério; Por reduzir o acúmulo de lixo, constituído pelo metal descartado, em aterros sanitários ou outros depósitos. Ao tratar-se da transformação do cobre em fios e tubos, introduzem-se os conceitos de ácido, base e sal para remoção do óxido sobre o metal. Monitor, atente-se que na aula 22, há uma sugestão para o aluno tatear um prego e um pedaço de palha de aço, ambos oxidados. Para isso, é preciso provocar a oxidação desses materiais com antecedência. Aula 19 O que acontece com o metal usado? Propriedades dos metais Densidade das substâncias Ligas de metais H3 e H9 Sugestão de atividade: Essa atividade pode ser proposta para os alunos videntes também. Levar para a sala os seguintes materiais: Alguns pedaços de imã (pode ser aqueles de geladeira); Um objeto de ferro (panela, por exemplo); Um objeto de madeira; Um objeto de aço inoxidável (colher, por exemplo); 1
Um objeto de plástico; Um objeto de aço comum (prego, por exemplo). Apresente ao aluno os objetos, deixe-o tatear. Motive o aluno perguntando, por exemplo, quais são as diferenças entre os objetos expostos; de que elementos são feitos cada um deles etc. Em seguida, deixe que o aluno passe o ímã próximo aos objetos e solicite que ele descreva sua percepção em cada situação. Pergunte: Por que o ímã atrai apenas alguns objetos? De que são feitos os objetos atraídos pelo ímã? Qual a diferença entre ferro e aço inoxidável? Qual é a origem desses materiais? Para onde vão os materiais de metais após o uso? E outras perguntas que achar pertinente nesse momento de introdução ao tema. Antes de discutir as respostas dessas perguntas, sugira a audição da teleaula 19 até os 4 46. Pausar na fala... não quer dizer que é uma mistura de objetos e sim uma mistura de metais. Aproveite a pausa para solicitar ao aluno exemplos de metais. Explicar ao aluno que os depósitos de sucatas compram os objetos, mas que esses, geralmente, são feitos de diferentes tipos de metais e, que é preciso conhece-los, pois cada um tem um valor. Continuar a audição da teleaula até os 6 19. Introduzir o conceito de densidade, que é uma propriedade específica dos materiais, e importante para identificar um objeto. Descrever a cena do Vamos ao laboratório. Apresentar as densidades dos diferentes metais, tabela da página 146. Propor as atividades 2 e 3. Introduzir o conceito de liga metálica, revisando o conceito de solução. Apresentar a liga latão. Retomar a importância do imã nos depósitos de sucata para separar o ferro dos outros metias. Para encerrar a aula, conferir o entendimento dos conceitos da seção Em tempo, página 149. Página 152: 6 ao 16; 18 a 20; 22 e 24. 2
Aula 20 Para onde vão as sucatas de ferro? Importância da reciclagem dos metais Aço, ferro gusa e ferro fundido Como se transforma o ferro gusa em aço H3 Iniciar o plantão/aula com o seguinte questionamento: Qual é a diferença de ferro e aço? Propor a audição da teleaula até os 7 50. Esclarecer a importância da reciclagem dos metais. Reforçar o conceito de solução sólida (ligas metálicas). Utilizar o exemplo do minério de ferro (hematita) para revisar o conceito de substância simples e composta. Explicar a diferença entre ferro fundido, ferro gusa e aço. Explicar como obtém-se o ferro a partir do minério. Explicar o conceito de fusão e trabalhar com o gráfico de fusão, conforme figura 5, página 161. Utilizar o multiplano para a construção do gráfico. Apresentar como as partículas dos metais estão organizados no estado sólido e líquido. Propor a atividade 3, página 160 Verificar o entendimento da aula pelos tópicos da seção Hora da revisão, página 163. Página 163: 6 ao 9; 11; 12; 15 e 16. Propor a audição do podcast: Moedas, do que são feitas?. Sugerir a atividade que acompanha este título. Caso necessário, compartilhe o roteiro do programa. Aula 21 Como se obtém o aço a partir da sucata? Aço inoxidável Recuperação de sucatas Tamanho e massa de partículas de substâncias simples H3 3
Iniciar a aula/plantão com a discussão do esquema que apresenta, resumidamente, o processo do minério até o objeto. Revisar o processo de obtenção do ferro a partir o minério (hematita), processo que ocorre na siderurgia, dentro do alto-forno. Se possível, descrever as etapas do processo e a importância das substâncias que são adicionadas. Retomar a importância e a vantagem da reciclagem ao processo de extração do metal. Construir o modelo, como na figura a seguir, para apresentar como estão organizadas as partículas no interior do sólido dos metais. Sugestão: utilizar bolas de isopor. Pode-se utilizar cola ou palitos de churrasco para estruturar as bolas. 4
Para explicar a propriedade do aço inoxidável, explore o trecho do livro da página 168, e procure construir o modelo como o da figura 4 do livro. Deixe o aluno tatear e perceber que este modelo é diferente do modelo da pilha de laranjas, modelo anterior. No caso do modelo para o aço inoxidável, utilize bolas de tamanhos diferentes. Aproveitar esses modelos para revisar o conceito de substâncias simples e compostas. Página 172: 4 ao 13 e 18. Explicar que as substâncias simples são formadas por partículas que têm o mesmo tamanho e mesma massa. Aula 22 A volta do ferro à natureza Conceito de ferrugem Composição da ferrugem (óxido e hidróxido de ferro) Cálculo de massa da ferrugem (introdução à lei da Conservação da massa) H13 e H15 Atenção: As habilidades apontadas serão trabalhadas superficialmente, ou ainda, nesta aula será introduzido o conceito de transformação química (mudança de posição das partículas que participam de uma reação), a conservação das massas e a proporção dos átomos em uma transformação química. Deixar o aluno tatear um prego de aço novo (não enferrujado) e um enferrujado. Faça-o perceber que a ferrugem é porosa, esfarela entre os dedos com o contato e tem cheiro característico. Para que perceba o quanto a ferrugem é porosa levar para o plantão um pedaço de palha de aço oxidado. Permitir que o aluno tateie um pedaço não oxidado também. Atenção: Para que a oxidação do prego e da palha de aço seja perceptível com o tato, é preciso que os materiais estejam bastante oxidados, por isso, preparar o material, provocando a oxidação dos materiais com antecedência. 5
Descrever a experiência da teleaula, oxidação do ferro em condições diferentes. Explicar quais são as condições ideais para a formação da ferrugem. Explicar como se forma a ferrugem. Explicar detalhadamente a experiência da queima da palha de aço, para introdução do conceito de conservação da massa durante uma transformação química. Explicar que a massa do óxido é maior, pois a massa de oxigênio foi incorporada à massa inicial da palha de aço após a queima. Trabalhar com a tabela da página 178 (massa da palha antes e depois da queima). Propor a resolução da atividade 4 e 5. Finalizar a aula trabalhando a seção Aprofundando. Página 181: 6 a 9. Página 181: 10 Atenção: adequar o exercício para o aluno. Neste exercício reforçar que o aluno represente as transformações (item a). Página 182: 11 ao 17. Aula 23 Como se pode proteger o ferro? Formas de proteção do aço: galvanização, cromação, zincagem e estanhagem. Propriedades do hidrogênio. H3 Provocar uma reflexão, assim como o início da aula do livro, página 184. Observação: Monitor, esta aula é bastante descritiva. Primeiro faça o aluno perceber quanto o aço ou as ligas de metais estão presentes no nosso dia a dia, destacando o portão, as esquadrias de janelas, as latas de embalagens de alimento, a parte externa do carro, os instrumentos cirúrgicos, as estruturas dos móveis etc. Perguntar se, na opinião dele, esses objetos de aço tem alguma proteção contra oxidação. Questionar o aluno se ele conhece algum meio de proteger o aço contra a oxidação. Apresentar as formas de proteção do aço. Atenção: ao se discutir o processo de zincagem, introduzir o conceito de eletrólise. Informar que é um processo não espontâneo e que ocorre com passagem de corrente elétrica. 6
Verificar a apreensão dos conteúdos pela seção Em tempo e Hora da revisão. Página 190: 4 ao 9 e 11 Aula 24 Por que o alumínio compete com o aço? Propriedade e classificação do carbono (elemento não metálico) Obtenção do alumínio Propriedades do alumínio H3 Iniciar o plantão/aula apresentando a situação a seguir: Os minérios não vão durar eternamente Segue a previsão, em anos, da duração das minas de alguns metais que podem ser explorados. A previsão é a partir do ano 2000: Metal Previsão (a partir do ano 2000) Crômio 258 Ferro 302 Cobre 74 Chumbo 49 Estanho 40 Zinco 38 Ouro 27 Auxiliar o aluno a perceber que algumas reservas durarão muitos anos e que outras, como o cobre, vai durar muito pouco. Perguntar que providências tomar. Respostas esperadas: Encontrar novas reservas (mesmo descobrindo novas minas, estas não serão eternas). Encontrar outros materiais para substituir os metais. Usar os metais com mais cuidado, evitando desperdício. Reciclar os metais. Perguntar quais os conhecimentos prévios do aluno sobre a reciclagem. Sugerir a audição da teleaula até os 6 07. 7
Pausar no momento do Vamos ao laboratório. Descrever a experiência na qual se compara a densidade do ferro e do alumínio. Informar os valores de densidade do ferro e de alumínio e realizar a comparação de que a densidade do alumínio é mais ou menos um terço da densidade do ferro, assim como no vídeo. Retomar a audição do vídeo, a partir dos 7 23 até o final. Atenção: sugerir ao aluno que retorne a audição quantas vezes forem necessárias. Além da revisão sobre as propriedades e reciclagem do aço, o vídeo traz as propriedades e vantagens do uso do alumínio, discutindo-se a competição entre o aço e o alumínio. Sugerir a resolução de todos os exercícios do NTC desta aula. Para complementar as informações sobre o metal alumínio e a reciclagem, sugere-se a leitura do tema Alumínio, um metal magnífico, dos Temas de Estudo de Química. Aula 25 Por que o cobre não precisa de proteção? Ligas metálicas: latão e bronze Classes de substâncias compostas: ácidos, hidróxidos, óxidos e sais Concentração de soluções. H3, H8, H12 Inicie a aula/plantão resgatando a importância dos metais, quais são os mais comuns e o processo de reciclagem do aço e do alumínio. Sugerir a audição da teleaula. Focar o processo e reciclagem do cobre. Interromper a audição no momento onde se discute a concentração dos ácidos, aos 9 44. Sugestão: Utilizando-se do exemplo da reação do ácido com o cobre, apresente a diferença de reatividade nos dois casos e descreva a cena onde os pedaços de cobre são imersos em ácidos de concentrações diferentes. Apresentar ao aluno exemplos de ácidos: vinagre (que é o acido acético diluído), o ácido clorídrico (presente no suco estomacal, que auxilia na digestão dos alimentos), o ácido das frutas cítricas e etc. Informar ao aluno que existem ácidos de uso comercial ou industrial. Explicar as propriedades dos ácidos. Aproveitar a situação do vídeo, a partir dos 11 26, neste momento é possível retomar a audição do vídeo. 8
Atenção: explicar para o aluno como se mede a condutividade de um metal. Página 202: 1; 3 ao 16. 9