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ndice

1. Objectivos do Caderno de Apoio ao Professor ................................................................. 2

2. Linhas orientadoras do manual 11 Q ................................................................................... 2

3. Uma calendarizao possvel ............................................................................................... 3

4. Respostas s Actividades do manual ............................................................................... 5

5. Apoio complementar componente laboratorial ........................................................... 11

5.1 Directrizes e sugestes para a componente laboratorial ........................................................ 11

5.2 Respostas s questes das Actividades Laboratoriais ........................................................... 16

5.3 Instrues de funcionamento de equipamento laboratorial .................................................... 22

6. Guio de explorao das transparncias ......................................................................... 25

7. Explorao do programa Le Chat .......................................................................................... 28

7.1 Requisitos mnimos .................................................................................................................. 28

7.2 Objectivos do programa ........................................................................................................... 28

7.3 Modo de funcionamento .......................................................................................................... 28

7.4 Recursos do programa .............................................................................................................. 29

7.5 Roteiros de explorao do Le Chat ........................................................................................... 29

8. Chuva normal e chuva cida usando SATD ....................................................................... 34

9. Frases de risco e frases de segurana ............................................................................. 42

10. Bibliografia e stios da Internet ........................................................................................... 46

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2 Caderno de Apoio ao Professor 11 Q

1. Objectivos do Caderno de Apoio ao Professor

Este Caderno fornece informao e recursos complementares para ajudar os professores que se encontrema trabalhar com o projecto 11 Q.

O Caderno de Apoio ao Professor explica as linhas orientadoras do manual e fornece informao com-plementar sobre o trabalho laboratorial. Serve igualmente para enquadrar e dar pistas de explorao dosmateriais que acompanham o livro. Finalmente, fornece um conjunto diversificado de referncias biblio-grficas.

Atendendo importncia central do trabalho experimental em Qumica, uma parte substancial da infor-mao aqui contida est relacionada com a prtica laboratorial. Esperamos que essa informao ajude o pro-fessor, proporcionando-lhe ideias e recursos teis para a prossecuo dessa componente.

2. Linhas orientadoras do manual 11 Q

Mantivemos em 11 Q as mesmas linhas orientadoras adoptadas no projecto 10 Q, ou seja:

pleno cumprimento do Programa; grau de aprofundamento conveniente; multiplicidade de actividades e questes; diversificao das opes de ensino e aprendizagem; valorizao da componente laboratorial do Programa.

Merecem destaque alguns aspectos que caracterizam este manual, tais como:

actividades prticas numerosas e versteis; ateno permanente s relaes entre cincia, tecnologia e sociedade; ligao entre a Fsica e a Qumica; incluso no corpo do manual de questes resolvidas; questes diversificadas no final de cada unidade; nfase na segurana no laboratrio; questes especficas para as actividades laboratoriais.

Note-se que reformos as notas laterais do livro, resumindo assim os assuntos mais relevantes.Embora mantendo um nmero elevado de questes no final de cada unidade, esformo-nos por diversifi-

car as propostas de trabalho, incluindo actividades mais abertas e questes menos tradicionais, que consti-tuem desafios interessantes e formativos para os alunos, em sintonia com as finalidades do Programa.

No seguimento da estrutura definida em 10 Q para a componente laboratorial, tambm em 11 Q conside-rmos:

clarificao dos conceitos relacionados com as tarefas prtico-laboratoriais; descrio das tcnicas e das regras de segurana; estruturao das actividades a partir de questes ou problemas; explorao atravs de questes pr-laboratoriais e ps-laboratoriais; incluso de algumas questes resolvidas.

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Tal como em 10 Q, tambm em 11 Q propomos algumas actividades prticas que podem ser realizadas emcasa, com materiais e reagentes fceis de obter.

No final do manual inclumos dois testes finais de Qumica, um englobando toda a matria estudada no11.o ano e outro envolvendo tambm alguns contedos do 10.o ano.

Associados ao manual 11 Q existem alguns recursos complementares para o professor:

Caderno de Exerccios e Problemas*; Manual Multimdia*; Caderno de Apoio ao Professor;

O Manual Multimdia Verso do Professor engloba:

Manual Multimdia;

Caderno de Apoio ao Professor;

Exames Nacionais e critrios de classificao;

Transparncias;

Banco de Imagens;

Programa da disciplina;

Estatuto da Carreira Docente e Avaliao de Desempenho (legislao e modelos);

Utilitrios.

O Manual Multimdia foi concebido paralelamente ao manual 11 Q. Visando possibilitar a utilizao dasTecnologias da Informao e Comunicao no ensino da Fsica e da Qumica, contm diversos recursos digitais:

vdeos de experincias; simulaes/animaes; jogos; questes para avaliao.

33.. Uma calendarizao possvel

O Programa de Fsica e Qumica A enfatiza de vrias formas a flexibilidade. Mas a flexibilidade curricularimplica um trabalho de planificao e calendarizao por parte do professor. Apresentamos, por isso, umacalendarizao que pode servir de guia (ainda que no rgido) aos professores.

Prevem-se para o estudo da Qumica aproximadamente 44 aulas (de 90 minutos cada), devendo as res-tantes 8 aulas ser geridas pelo professor de acordo com as caractersticas da turma ou situaes imprevistas.

Na grelha seguinte, estas aulas so assinaladas com a notao AC/I (Actividades Complementares/Impre-vistas). As aulas de avaliao esto contempladas, nas 16 semanas, como AC/I ou pertencendo leccionaodos vrios objectos de ensino.

* Tambm disponvel para o aluno.

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Semana 1

Semana 2

Semana 3

Semana 4

Semana 5

Semana 6

Semana 7

Semana 8

Semana 9

Semana 10

Semana 11

Semana 12

Semana 13

Semana 14

Semana 15

Semana 16

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1.1

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44.. Respostas s Actividades do manual

Unidade 1

Actividade 1: A qumica verde1. C e D.2. B.3. Resposta aberta.

Actividade 2: O processo de Haber-Bosch1. Algumas respostas possveis so:

a) O slogan ajusta-se indstria do amonaco, pois este alm de ser a matria-prima mais importante naproduo de fertilizantes (ele prprio usado como fertilizante) tambm um intermedirio importantena produo de explosivos.

b) A fome no mundo deve-se mais indstria do armamento do que indstria alimentar. Na verdade, aproduo alimentar actual do planeta suficiente para alimentar toda a populao mundial. A fome e am nutrio esto relacionadas com a dificuldade em fazer chegar os alimentos a quem deles precisa.Esta dificuldade deve-se muitas vezes s guerras que afectam determinadas regies do mundo. Tais con-flitos so em parte estimulados pela indstria militar.

c) Os explosivos podem ter utilizaes positivas, como por exemplo na explorao mineira, na construode vias de comunicao ou em trabalhos de demolio.

2. a) A principal vantagem prende-se com a utilizao de azoto atmosfrico como matria-prima, que umafonte de azoto barata e inesgotvel.

b) Algumas respostas possveis so: No incio do sculo XX tornou-se claro que esses depsitos no podiam satisfazer a necessidade cres-

cente de compostos de azoto em todo o mundo. Tambm na actualidade cada vez mais difcil satisfa-zer as necessidades de petrleo a nvel mundial.

Um dos principais desafios cientficos do incio do sculo XX foi obter compostos de azoto a partir doazoto atmosfrico. Um dos principais desafios cientficos da actualidade relaciona-se com a necessidadede encontrar fontes de energia alternativas ao petrleo.

3. a) e b) Nas respostas s duas primeiras questes podero encontrar-se perspectivas opostas que sejam igual-mente defensveis. Para evitar um debate com consensos imediatos, as posies em debate podem sermais vincadas. Por exemplo, em relao segunda questo: devem ser apenas os cientistas a controlar asaplicaes das suas descobertas? Sero os cientistas sempre pessoas pacficas e honestas? Ateste-se noexemplo de Haber. Ter o cidado comum competncias para decidir sobre as utilizaes a dar s desco-bertas cientficas? Pense-se, por exemplo na auto-medicao.

c) Para que as decises/opinies de cidados comuns em relao a assuntos que envolvem a cincia sejamsensatas, necessrio que as pessoas tenham informao e formao adequada. uma oportunidadepara realar a importncia de uma slida formao cientfica de base, que o ensino secundrio deveriaproporcionar aos jovens.

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Actividade 3: Incompatibilidade qumica1. As figuras 17 e 18 sistematizam a maioria da informao de segurana relativa ao amonaco. Acrescente-se

ainda que:

as solues so irritantes para os olhos e a pele; libertam vapores de amonaco, sendo tambm irritantespara as vias respiratrias;

forma xidos de azoto; o amonaco pode formar nitrato de amnio e sulfato de amnio, que so das matrias particuladas mais

corrosivas existentes na atmosfera.

2. Na primeira a libertao de amonaco (NH3) e na ltima a libertao de cloro (Cl2).3. No primeiro rtulo: emite um gs txico em contacto com produtos amoniacais; no segundo: No mis-

turar com lixvia.

4. Poder ser a conjugao das frases de risco 36, 37 e 39: Irritante para os olhos, pele e vias respiratrias.5. Resposta aberta.

Actividade 4: Construir um saco trmico descartvel1. H = +26,2 kJ mol1 significa que, quando ocorre a dissoluo em causa, h absoro de 26,2 kJ por cada

mole de NH4NO3 dissolvido.H = 82,8 kJ mol1 significa que, quando ocorre a dissoluo em causa, h libertao de 82,8 kJ por cadamole de CaCl2 dissolvido.

2. 0,33 kJ/g, no primeiro caso, e 0,75 kJ/g, no segundo.

3. Supondo a temperatura inicial de 20 oC, so necessrios 21 kJ para elevar at 40 oC a temperatura de 250 gde gua. Para gerar esta energia so necessrias 0,25 mol de CaCl2, isto , 28 g deste sal.

Actividade 5: A indstria do amonaco1. Dessulfurizao pg. 41 A reaco de dessulfurizao usa-se na sntese industrial do amonaco para eli-

minar compostos de enxofre presentes no gs natural:

ZnO (s) + H2S (g) d ZnS (s) + H2O (g)

Trata-se de uma reaco muito extensa, cuja constante de equilbrio da ordem de 2 1013, a 25 oC.

Reforma primria pg. 20 Uma das etapas importantes na produo de amonaco envolve a obtenode hidrognio. O hidrognio (H2) produzido a partir do gs natural ou da nafta, cujo principal compo-nente o metano, CH4:

CH4 (g) + H2O (g) d CO (g) + 3 H2 (g)

Reforma secundria pg. 23 Vejamos o caso da produo do amonaco. Vai buscar-se o azoto (N2) ao ar.Mas o oxignio (O2) que tambm est presente deve ser previamente eliminado. Para o efeito usa-se metano,CH4 (do gs natural ou da nafta), segundo a reaco descrita por:

2 CH4 (g) + O2 (g) + N2 (g) d 2 CO (g) + 4 H2 (g) + N2 (g)

Esta reaco muito til porque elimina o oxignio do ar e permite obter hidrognio, necessrio sntesedo amonaco. O monxido de carbono ser posteriormente removido. Ao azoto nada sucede no decorrerda reaco: uma espcie espectadora.

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Converso pg. 34 Uma das reaces associadas ao processo de Haber-Bosch envolve a converso demonxido de carbono em dixido de carbono e hidrognio:

CO (g) + H2O (g) d CO2 (g) + H2 (g)

Com efeito, juntamente com o hidrognio obtido a partir do gs natural obtm-se algum monxido de car-bono. Este monxido de carbono, txico e intil, pode ser reaproveitado por reaco com a gua paraobter mais hidrognio, to necessrio produo de amonaco. Forma-se tambm dixido de carbono,que menos poluente do que o monxido de carbono e mais fcil de remover da mistura reaccional.

Descarbonizao pg. 17 A obteno de hidrognio, necessrio ao processo de Haber-Bosch, implica,numa dada fase, que se remova o dixido de carbono, CO2, da mistura reaccional. Para isso usa-se carbo-nato de potssio, K2CO3:

CO2 (g) + H2O (l) + K2CO3 (s) d 2 KHCO3 (s)

Contudo, o processo pode ser invertido, obtendo-se de novo carbonato de potssio:

2 KHCO3 (s) d CO2 (g) + H2O (l) + K2CO3 (s)

A possibilidade de inverter a reaco muito til, pois o carbonato de potssio pode assim ser reciclado eusado para remover mais dixido de carbono.

Metanao pg. 41 A fase final de produo de hidrognio a partir do gs natural, para o processo deHaber-Bosch, envolve a remoo de resduos de dixido de carbono e monxido de carbono que existemmisturados com o hidrognio. Este procedimento, chamado metanao, pode ser traduzido por:

CO2 (g) + 4 H2 (g) u CH4 (g) + 2 H2O (g)

CO (g) + 3 H2 (g) u CH4 (g) + H2O (g)

2. Esta actividade uma oportunidade para sistematizar exemplos relativos a indstrias qumicas ou comforte contributo da qumica.

Fig. 2, pgina 10 indstria farmacutica, indstria do papel e indstria petroqumica; Fig. 3, pgina 11 central termoelctrica; Fig. 13, pgina 18 fbrica de cido ntrico; Fig. 26, pgina 34 fbrica de amonaco; Fig. 31, pgina 40 fbrica de fertilizantes; Fig. 39, pgina 50 indstria metalrgica; Fig. 45, pgina 56 fbricas de cido sulfrico.

3. Resposta aberta.

Actividade 6: Hidrognio: a energia do futuro?1. a) So a inversa uma da outra.

b) Kc= 1/1037 = 1037; 286 kJ/mol

2. B, D.

Actividade 7: Simulaes computacionais e equilbrio qumico1. Resposta aberta. 2. Resposta aberta.

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Unidade 2

Actividade 1: Um recurso a preservar1. A, C.2. a) A resposta aberta. Aces razoveis so, por exemplo, A, C, D, E e F. B e G so muito pouco razoveis!

b) Os alunos podem ser incentivados a reflectir e a assumir compromissos pessoais relativamente a estaquesto.

3. Alguns tpicos so, para a primeira parte da questo: se a gua no for suficientemente cara ento ser facilmente desperdiada; o preo pode ser uma forma de regular o consumo; quando o consumidor no tem que pagar gasta de forma descontrolada; existem custos reais, por vezes elevados, associados distribuio de gua de qualidade.Para a segunda parte da questo: a gua um bem de primeira necessidade; sem gua em quantidade adequada impossvel ter uma qualidade de vida aceitvel; a gua cara limita o uso das pessoas com menos posses; quem no pode pagar a gua v a sua qualidade de vida baixar para nveis degradantes; a gua um bem pblico que a todos pertence.

4. Nota: Dia Nacional da gua 1 de Outubro; Dia Mundial da gua 22 de Maro.

Actividade 2: gua purificada...! 1. Um plstico transparente deixa passar a luz visvel mas impede a passagem da radiao infravermelha, pro-

vocando um efeito de estufa.

2. Destilao. H evaporao seguida de condensao da gua.3. Nota: necessrio propor um sistema de filtrao que possa eliminar matria em suspenso na gua.4. A ingesto acidental de guas purificadas no representa perigo para a sade. Mas, se for regular, o nosso

organismo pode ficar privado dos sais de que necessita, o que pode causar problemas de descalcificao ecardiovasculares. Apesar de no constituir um perigo imediato, beber gua purificada pode ser prejudicial sade.

Actividade 3: guas engarrafadas1. A designao anidrido carbnico, ou gs carbnico, refere-se ao dixido de carbono.2. a) Trata-se de uma gua mineral natural e, nesse caso, os valores paramtricos podem ser diferentes dos

que se exigem para uma gua de abastecimento pblico.

b) Para ingerir uma dose de sdio equivalente ao consumo de 5,5 g de cloreto de sdio deve ingerir 2,16 g(2160 mg) de sdio. Ou seja, deve ingerir 4,27 litros de gua. Como ingere diariamente uma garrafa de1/4 litro, ento demorar 17 dias a ingerir a referida dose.

3. a) A gua C, pois a que tem maior pH.b) A gua B, pois a que tem menor teor em sdio.c) A gua A, devido ao teor elevado de cloretos. d) A gua A, pois a gua B tem teor aprecivel de nitratos e a gua C tem teor elevado de fluoretos. Por esses

motivos ambas so inadequadas para bebs.

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Actividade 4: O pH da pele e do cabelo1. O pH neutro para a pele no 7, contrariamente ao que sucede com a gua. Os cidos no so sempre cor-

rosivos e perigosos (veja-se por exemplo o cido ctrico, dos citrinos, e o cido actico, do vinagre). Os pro-dutos alcalinos neutralizam o efeito dos cidos da pele.

2. D.

Actividade 5: Como funciona um indicador de cido-base?1. Prpura. Amarelo.2. Fenolftalena: 8,3 10; azul de timol: 1,2 2,8 e 8 9,5.3. Para distinguir pH = 2 de pH = 5, podemos usar azul de bromofenol ou alaranjado de metilo. Para distinguir

pH = 5 de pH = 8 podemos usar prpura de bromocresol ou azul de bromotimol. As combinaes possveis so: azul de bromofenol com prpura de bromocresol as cores sero:

pH = 2: amarelo + amarelo = amarelopH = 5: azul + amarelo = verdepH = 8: azul + prpura = predomina a cor prpura

azul de bromofenol com azul de bromotimol as cores sero:pH = 2: amarelo + amarelo = amarelopH = 5: azul + amarelo = verdepH = 8: azul + azul = azul

alaranjado de metilo com prpura de bromocresol as cores sero:pH = 2: vermelho + amarelo = laranjapH = 5: amarelo + amarelo = amarelopH = 8: amarelo + prpura = predomina a cor prpura

alaranjado de metilo com azul de bromotimol as cores sero:pH = 2: vermelho + amarelo = laranjapH = 5: amarelo + amarelo = amarelopH = 8: amarelo + azul = verde

Actividade 6: Chuvas cidas1. Evitar aceleraes e travagens bruscas. No ter o motor a funcionar durante mais de um minuto quando o

veculo est imobilizado. No usar ar condicionado quando no for realmente necessrio. Evitar o uso doautomvel em pequenos percursos.

2. Um dos locais onde se podem colar autocolantes nas salas de aula, junto aos interruptores.3. C.

Actividade 7: Oxidao: uma breve histria1. A teoria de Lavoisier apresentava uma grande capacidade de interpretao e previso (nomeadamente ao

contribuir para a descoberta de novos cidos). Tambm a sntese da gua, atravs da combusto do hidro-gnio, teve um papel importante na implementao da nova teoria. Por fim, a reforma da nomenclaturapromovida por Lavoisier seria um dos instrumentos usados na difuso da nova teoria.

2. No. Foram vrios os contributos de outros cientistas para a nova teoria, como Guyton de Morveau,Joseph Black, Priestley, Scheele ou Cavendish. Curiosamente, alguns dos cientistas que contriburam para anova teoria nem sequer concordavam com ela, como Priestley, Scheele e Cavendish. Outros tero dado oseu contributo atravs da defesa da nova teoria, como Laplace e Monge.

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3. Explicar o que a anterior explicava e explicar factos que as teorias anteriores no conseguiam explicar.Deve tambm possuir uma boa capacidade de previso. A teoria de Lavoisier apresentava estas duas carac-tersticas uma grande capacidade de interpretao e previso (nomeadamente ao contribuir para a desco-berta de novos cidos).

4. A sntese da gua a partir da combusto do hidrognio.5. Os meios de comunicao usados no sculo XVIII a que se refere o texto so: as academias (que o leva-

ram a apresentar Academia uma memria chamando a ateno para a sua teoria); os encontros informaisentre cientistas (Quando Priestley visitou Paris e se encontrou com Lavoisier relatou-lhe as suas experin-cias.); livros e outras publicaes (O Trait de Chmie de Lavoisier foi, assim, outro dos instrumentospoderosos na difuso das ideias do seu autor.)Actualmente utilizam-se publicaes peridicas (revistas cientficas), congressos (encontros entre cientistas)e tambm a Internet (que foi inicialmente desenvolvida para a comunicao e partilha de informao entrecientistas).

Actividade 8: Dissoluo e solubilidade1. Porque o cloro um gs que est dissolvido na gua e a solubilidade de gases diminui com o aumento da

temperatura. O mesmo no sucede com as substncias slidas dissolvidas em gua, para as quais, em geral,a solubilidade aumenta com o aumento da temperatura.

2. As guas de poos ou furos, na maioria dos casos, no so adequadas para consumo humano. Por outrolado, se a gua da rede pblica sujeita a tratamento isso uma garantia de que mantm a sua qualidade.

3. A massa de mercrio na pilha 0,30 1,3 = 0,39 g, isto , 390 mg. O volume de gua contaminada serV = m/cmassa V = 390/0,1 = 3900 L. A pilha contamina quase 4000 litros de gua!

4. Resultados previsveis:

Actividade 9: Reduo da dureza da gua1. a) Fosfatos, no da esquerda, e zelitos e fosfonatos, no da direita. Servem para eliminar a dureza da gua,

isto , para eliminar o efeito dos ies clcio e magnsio.b) Os fosfatos.c) O da esquerda, por conter fosfatos.

2. Resposta aberta.3. Resposta aberta.

Acetona gua leo alimentar

Sal No Sim No

Azeite No No Sim

Esferovite Sim No No

Chocolate em p No No Sim

Acar No Sim No

Solvente (chvena de caf)

Soluto (colher de caf)

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5. Apoio complementar componente laboratorial

O Programa de Fsica e Qumica A do 11.o ano mantm a perspectiva do 10.o ano no que se refere ao desen-volvimento de uma componente laboratorial com objectivos e contedos prprios, ainda que articulados como corpo principal de contedos e objectos de ensino.

Nesta seco, procuraremos fundamentar as nossas propostas e fornecer algumas orientaes sobre a orga-nizao e explorao dessa componente to importante.

5.1 Directrizes e sugestes para a componente laboratorial

Nos ltimos anos tem-se defendido um ensino das cincias que inclua actividades de pesquisa. Tal significaatribuir aos alunos um papel mais activo, no s na realizao do trabalho e na interpretao dos resultados,como na prpria planificao do trabalho prtico-laboratorial.

O Programa de Fsica e Qumica A do 11.o ano adopta tambm esta orientao.

Contudo, alguma investigao didctica sobre trabalho prtico em ensino de cincias mostrou uma ten-dncia dominante para a proposta de actividades investigativas prtico-laboratoriais do tipo trabalho expe-rimental (aqui entendido como aquele em que existe controlo e manipulao de variveis). Dessaverificao resultou a sugesto de outras tipologias de trabalho laboratorial, que procuram diversificar asabordagens didcticas na rea do trabalho prtico-laboratorial. Procura-se, assim, aproximar o trabalhoprtico-laboratorial daquilo que a realidade do trabalho cientfico: o recurso a uma multiplicidade deestratgias, ferramentas intelectuais e mtodos de trabalho, guiados por critrios muito prprios de validaodos resultados.

O quadro seguinte resume algumas categorias de trabalho laboratorial do tipo investigativo que procur-mos concretizar no manual 11 Q. Comeamos pela mais conhecida, o trabalho experimental (quando hmanipulao e controlo de variveis).

Categoria de investigao experimental

Designao Natureza do trabalho Exemplos

Trabalho experimentalControlar ou manipular variveis para verificar os efeitossobre outras variveis.

A.L. 1.3; A.L. 2.4; A.L. 2.5

Identificao/classificao/deteco Utilizar testes, tipologias ou chaves dicotmicas paraclassificar, identificar ou quantificar.

A.L. 1.1; A.L. 2.1

Pesquisa de padresRecolher e estudar conjuntos de dados para encontrarpossveis relaes entre eles.

A.L. 2.1; A.L. 2.3

ExploraoAprofundar conhecimentos sobre determinada realida-de para colocar questes cientficas.

A.L. 2.6

Modelao Criar uma simulao que permita realizar previses. A.L. 2.2

Produo de materiais/artefactos Concepo de materiais ou equipamentos com deter-minadas propriedades ou funes.

A.L. 1.2; A.L. 2.2

Adaptado de: Watson et. al., 1999

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Muitos dos trabalhos laboratoriais que propusemos em 11 Q foram concebidos com base nas diversascategorias sugeridas no quadro anterior. Pensamos que a maioria delas no so nem mais difceis de concreti-zar nem mais morosas do que a categoria mais comum (trabalho experimental).

Na ltima coluna do quadro classificmos as actividades existentes no manual 11 Q, de acordo com a tipo-logia proposta.

Nos pargrafos seguintes descrevemos, de forma resumida, as nove Actividades Laboratoriais do Programa,procurando justificar as nossas opes.

A.L. 1.1 Amonaco e compostos de amnio em materiais de uso comum

Nesta actividade laboratorial faz-se a deteco de azoto amoniacal em produtos de limpeza e/ou adubos. um trabalho orientado numa perspectiva de investigao laboratorial do tipo identificao/classificao,

no qual se reala a importante dimenso da educao do consumidor, mostrando as potencialidades da qumicana anlise da composio de bens de consumo.

Antes, porm, introduzimos o conceito de azoto amoniacal, que consideramos incontornvel para com-preender o trabalho, e explicamos a utilidade dos produtos amoniacais.

Damos a conhecer a anlise qumica qualitativa detectando azoto amoniacal por trs testes distintos. medida que os testes vo sendo apresentados, propomos o estudo das suas vantagens e limitaes.

Introduzimos ainda os importantes conceitos de amostra-padro e de amostra em branco em anlise qu-mica. Introduzimos tambm a noo de pequena escala, termo que, de acordo com a IUPAC, mais genricoe mais til do que o termo micro-escala (ver Neves, Arniz e Pike, 2000).

O trabalho desenvolve-se a partir de uma situao-problema na qual os alunos so convidados a investigara composio de produtos de limpeza ou adubos. Pede-se-lhes que detectem a presena de azoto amoniacal.No ser necessrio que cada grupo investigue mais de dois ou trs produtos.

Para cada produto, os resultados so interpretados utilizando os dados obtidos nos trs testes realizados.Usamos, assim, uma tcnica de triangulao na anlise dos dados laboratoriais.

A discusso ser mais rica se for possvel juntar os resultados de vrios grupos, usando cada um produtosdiferentes.

A.L. 1.2 Sntese do sulfato de tetraminocobre (II) mono-hidratado

um trabalho laboratorial de sntese qumica, envolvendo a preparao de um sal complexo.Julgamos que a compreenso terica do processo de sntese desempenha um papel fundamental nesta acti-

vidade. Por isso procurmos explicar o procedimento experimental. Inclumos a equao da reaco qumicae o fundamento terico do processo de formao e separao dos cristais. Fazemos tambm uma breve incur-so pelos compostos de coordenao e pelos sais hidratados, que no so absolutamente necessrios mas quepodem ser teis para compreender este e outros trabalhos laboratoriais.

Procurmos envolver o mais possvel o aluno na planificao do trabalho, mas sempre de uma formaorientada. Assim, a questo pr-laboratorial 1 orienta os alunos por meio de um conjunto de alneas que ape-lam reflexo e tomada de deciso sobre o trabalho.

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Na questo 2, onde o aluno convidado a planear o trabalho, sugerimos que a indicao do material sejafeita medida que se delineiam os passos do procedimento (poupa-se em tempo e ganha-se em coerncia).

Preferimos indicar qual o reagente limitante para facilitar o clculo do rendimento, centrando o trabalhoda aula mais na interpretao e discusso dos dados obtidos.

Os aspectos de segurana devem estar sempre presentes. Como um dos primeiros trabalhos laborato-riais, optmos por explicitar, numa caixa de segurana, a informao respeitante aos reagentes utilizados e aosprodutos obtidos. Recorde-se que a soluo concentrada de amonaco irritante para os olhos e vias respira-trias. S deve ser manipulado numa hotte!

A.L. 1.3 Efeito da temperatura e da concentrao na progresso global de uma reaco

Nesta actividade so estudados os efeitos da temperatura e da concentrao no equilbrio qumico. Trata--se o equilbrio qumico que se estabelece em solues aquosas (e tambm alcolicas) de cloreto de cobaltotraduzido por:

[Co(H2O)6]2+ (aq) 4 Cl (aq) u [CoCl4]2 (aq) 6 H2O (l)

No que se refere ao estudo do efeito da temperatura optmos por uma investigao do tipo trabalhoexperimental, isto , com controlo de variveis. Caber aos prprios alunos definir a melhor forma de con-trolarem a varivel independente temperatura para verificarem o efeito sobre a varivel dependente cor dasoluo.

uma boa ideia utilizar um padro para fazer uma melhor comparao de cores. prefervel que a soluo de cloreto de cobalto seja preparada previamente pelo professor. Se a soluo

for diluda dificilmente apresentar mudana de cor para azul, mesmo temperatura de ebulio da gua.Para que seja possvel verificar a mudana de cor necessrio saturar a soluo.

A actividade Evoluo de um sistema quando se faz variar a concentrao tambm um trabalho expe-rimental, no sentido em que h controlo e manipulao de variveis. Devero ser utilizadas preferencialmenteplacas de micro-anlise, mas se no estiverem disponveis podem sempre usar-se tubos de ensaio em suporte.De qualquer forma, importa manter sempre a perspectiva de pequena escala, tal como se preconiza no Pro-grama.

Nas questes pr-laboratoriais podem fazer-se previses relativamente aos resultados esperados, quesero confrontadas, no final, com os resultados obtidos, de acordo com a orientao didctica prev-observa--explica.

Realamos o papel dos agentes desidratantes neste equilbrio (cidos fortes, lcool etlico) pois achamosque uma boa oportunidade para introduzir alguma complexidade na interpretao de fenmenos qumicos,cujas explicaes so, por vezes, desnecessariamente simplificadas.

A.L. 2.1 cido ou base: uma classificao de alguns materiais

Nesta actividade laboratorial efectua-se uma breve introduo s tcnicas de determinao do pH.Na actividade Medio de pH em guas naturais e engarrafadas procuramos articular com a temtica

abordada no captulo II. Trata-se de uma actividade de investigao experimental do tipo identificao/clas-sificao. Utilizamos vrias tcnicas para determinar o pH da mesma gua, o que permite uma anlise portriangulao da informao obtida pelas diversas tcnicas.

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Na actividade Variao do pH em guas naturais e engarrafadas pretendemos que os alunos reconheama forma como o pH depende da temperatura. Propomos, para esse efeito, a planificao e execuo de umainvestigao laboratorial do tipo pesquisa de padres, j que se procura um padro para a forma como opH varia quando se altera a temperatura.

A.L. 2.2 Chuva normal e chuva cida

O primeiro trabalho que propomos, Qual o efeito da dissoluo de gases no pH da gua, pode ser con-siderado uma modelao j que uma tentativa de reproduzir no laboratrio fenmenos que ocorrem na Natu-reza. Por outro lado, este trabalho tem tambm, de certa forma, um carcter de construo de artefacto,j que os alunos so convidados a construir uma montagem para produzir gases e borbulh-los em gua. A nossa sugesto que se entregue um conjunto variado de equipamento a cada grupo de alunos e que se despao e tempo para que eles possam produzir as suas prprias montagens com base na concepo globalindicada na caixa tcnica Preparao laboratorial de CO2 e SO2.

Nesta actividade poder utilizar-se, com grande vantagem, o protocolo de SATD disponvel neste Cadernode Apoio ao Professor.

A actividade Efeito das chuvas cidas , tambm ela, uma investigao laboratorial do tipo modelao,na qual se procura averiguar o efeito das chuvas cidas em diversos tipos de gua. Os alunos so convidados aplanear o trabalho mas de uma forma orientada, tomando uma srie de decises relativamente s melhoresopes para produzir uma modelao mais prxima da realidade.

Considerando razovel que a gua da chuva provoque um incremento de 0,5 a 5% do volume total de umlago ou rio, ento para um volume de 200 cm3 de gua ser aceitvel adicionar 1 a 10 cm3 de chuva cida(note-se que os outros valores sugeridos no so disparatados). A chuva cida ter, por sua vez, uma concen-trao em cido forte da ordem dos 103 a 101 mol dm3.

A.L. 2.3 Neutralizao: uma reaco de cido-base

Nesta actividade fazemos referncia aos processos laboratoriais e industriais de tratamento fsico-qumicode resduos perigosos, um tema muito em voga no discurso ambientalista da actualidade.

Procuramos aqui distinguir claramente o conceito de pH e de fora de um cido.Damos alguma ateno tcnica de manipulao da bureta, embora no a consideremos um aspecto relevante

do ponto de vista educativo. Importa ainda recordar o conceito de soluo-padro abordado no 10.o ano. O resduo laboratorial deve ser um cido monoprtico de concentrao aproximadamente igual a 0,01 mol dm3.Assim, com 20 mL de titulado gastam-se aproximadamente 4 mL de soluo padro 0,050 mol dm3, podendousar-se uma bureta de 10 mL.

No propomos aqui realizar uma titulao potenciomtrica, pois o tempo disponvel limitado. Achmosmais importante centrar o trabalho pedaggico na interpretao de resultados com recurso s Tecnologias daInformao e da Comunicao (TIC). Sugerimos, por isso, uma actividade de tratamento de dados provenien-tes de uma titulao potenciomtrica usando uma folha de clculo.

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A.L. 2.4 Srie electroqumica: o caso dos metais

Nesta actividade, depois de uma breve introduo, propomos um trabalho experimental no qual se fazuma investigao que permite ordenar metais numa srie electroqumica. Fornecemos um quadro de registode observaes que permite no s organizar melhor a recolha de dados mas tambm estruturar o prprioprocedimento experimental.

Sugerimos que as solues de sais estejam j preparadas e em conta-gotas, e que os metais estejam j corta-dos em pedaos (que devem ter tamanhos diferentes para que os alunos possam manipular esta varivel), oque permitir poupar muito tempo. Recorde-se que o tempo previsto para esta actividade apenas o de umaaula (90 minutos).

A.L. 2.5 Solubilidade: solutos e solventes

Aborda-se aqui o tema solubilidade, utilizando outros solventes alm da gua. Fornecemos alguma informaoadicional sobre solventes orgnicos, nomeadamente numa caixa de segurana, pois achamos importante explorareste assunto no s do ponto de vista cientfico (solventes apolares e interaes intermoleculares) mas tambmtecnolgico (aplicaes na investigao e indstria) e ambiental (segurana e impacto no meio ambiente).

A primeira actividade, Solubilidade em gua e noutros solventes, uma investigao do tipo trabalho expe-rimental, na qual aproveitamos para introduzir as noes de varivel dependente, varivel independente e varivelde controlo. Depois de exploradas, atravs de questes, algumas ideias importantes para o planeamento do traba-lho, fornecemos dois quadros de observaes que permitem recolher os dados e tambm organizar o procedimentoexperimental. O X existente na ltima coluna dos dois quadros e as reticncias (...), existentes na ltima linhado segundo quadro, devem ser substitudos pelo solvente seleccionado na questo pr-laboratorial 3.

Em alternativa actividade Solubilidade em gua e noutros solventes, propomos, na pgina 161, umaoutra para realizar em casa. Nesta, com produtos e materiais caseiros, devero alcanar-se resultados pedag-gicos semelhantes.

Na actividade Variao da solubilidade com a temperatura fazemos novamente um trabalho experimental.Nas questes pr-laboratoriais os alunos devero tomar algumas decises relativamente ao desenho experi-mental, mas este fornecido, na forma de procedimento, na seco Trabalho laboratorial. importanteque os alunos desenvolvam a capacidade de seguir instrues de forma rigorosa, o que mais difcil do queparece primeira vista! Esta , afinal, tambm uma competncia a desenvolver.

A.L. 2.6 Dureza da gua e problemas de lavagem

Na actividade Avaliar a dureza da gua avalia-se a dureza da gua atravs da formao de espuma de sabonum tubo de ensaio. um mtodo aproximado, no muito fcil de usar, pelo que se procura apenas fazer umaprimeira aproximao, uma optimizao, desta tcnica laboratorial. Trata-se de uma investigao exploratria. A utilizao de uma amostra em branco e de uma amostra-padro permitem obter dados mais fiveis.

As reticncias (...) existentes no quadro de registo de resultados devem ser substitudas por valores plau-sveis, definidos na questo pr-laboratorial 4.

Quanto actividade Anlise de produtos anticalcrio, poderamos classific-la como uma investigaodo tipo identificao/classificao, dado que se investigam produtos comerciais para identificar aquele quepossui melhores caractersticas, isto , procura-se classificar os vrios produtos de acordo com a sua capacidadepara diminuir a dureza da gua. Contudo, no deixa de ser essencialmente um trabalho exploratrio, dadas aslimitaes da tcnica utilizada.

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5.2 Respostas s questes das Actividades Laboratoriais

As caixas que designamos por Laboratrio contm as actividades laboratoriais propriamente ditas.Organizmo-las com questes pr-laboratoriais e questes ps-laboratorais. Nesta seco fornecemos algumasrespostas para essas questes.

Actividade Laboratorial 1.1

Identificao de azoto amoniacal I

Questo ps-laboratorial

1. O bordo do tubo de ensaio pode estar contaminado com soluo de NaOH. Se o papel tocar o bordodo tubo de ensaio, torna-se azul devido presena de NaOH e no devido libertao de amonaco.

2. No se deveriam adicionar as duas gotas de hidrxido de sdio, pois este destina-se a transformar oamnio em amonaco.

Identificao de azoto amoniacal IIQuesto ps-laboratorial

1. A mudana de cor para azul-claro diz respeito precipitao de hidrxido de cobre e ocorre se a solu-o for alcalina. A mudana para azul-escuro deve-se formao do io complexo tetraminocobre (II) es esta corresponde a um ensaio positivo, pois ocorre devido presena de amonaco.

Identificao de azoto amoniacal III

Questes pr-laboratoriais

2. O reagente de Nessler uma soluo muito alcalina, pelo que reage com o vidro.3. O reagente de Nessler perigoso por ser txico. Por isso devemos reduzir a quantidade utilizada, o que

facilita a eliminao dos resduos produzidos.

Questo ps-laboratorial

1. Porque o prprio reagente de Nessler uma soluo alcalina, conferindo a alcalinidade necessria transformao de io amnio em amonaco.


Sntese do sulfato de tetraminocobre (II) mono-hidratado


1. a) Os cristais so modos para que se dissolvam mais facilmente.b) m = 4,99 gc) Filtrao por vcuo (tambm chamada filtrao a presso reduzida ou filtrao por suco).d) o lcool etlico, pois no dissolve os cristais de sulfato de tetraminocobre (II) mono-hidratado.e) A prpria filtrao por suco pode ser utilizada para secar os cristais. Podem ser secos por exposi-

o ao ar durante um intervalo de tempo moderado (dez a vinte minutos).f) Falta pesar os cristais. Mas no esquecer que, para isso, necessrio pesar o papel de filtro antes da

filtrao por vcuo.

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Questes ps-laboratoriais

2. Por exemplo: moer primeiro os cristais e s depois pes-los; pesar os cristais directamente no copo ondevo ser dissolvidos; usar um papel de filtro menos poroso, etc.


Evoluo de um sistema quando se faz variar a temperatura


1. Ser endotrmica porque o aumento de temperatura favorece sempre o processo endotrmico, queneste caso corresponde ao processo directo.

2. a) Por exemplo, fazer a reaco num tubo de ensaio e mergulh-lo num banho de gelo.b) Por exemplo, fazer a reaco num tubo de ensaio e mergulh-lo num banho de gua quente. Aquecer

directamente o tubo de ensaio chama de um bico de Bunsen ou lamparina envolve maior risco.


1. A reaco endotrmica, j que a elevao de temperatura produz uma colorao azul. Esta resulta daformao de produtos da reaco, o que significa que o aquecimento favoreceu o processo directo. Comosabemos que o aquecimento favorece o processo endotrmico, a reaco directa ser endotrmica.

2. A variao de temperatura provoca a variao na constante de equilbrio. Neste caso, um aumento detemperatura faz aumentar o valor da constante de equilbrio, o que significa um favorecimento do pro-cesso directo.

Evoluo de um sistema quando se faz variar a concentrao


2. A adio de gua destri o equilbrio existente e a reaco ocorre no sentido da formao de reagentesat se estabelecer um novo equilbrio. A cor final da soluo tende a ser rosa.

3. A adio de cido clordrico destri o equilbrio existente (devido adio de Cl) e a reaco ocorre nosentido da formao de produtos at se estabelecer um novo equilbrio. A cor final da soluo tende aser azul.

4. O cloreto de sdio origina ies Na+ e Cl em soluo. A adio de cloreto de sdio destri o equilbrioexistente devido adio de Cl, e a reaco ocorre no sentido da formao de produtos at se estabele-cer um novo equilbrio. A cor final da soluo tende a ser azul.

5. Significa que podem remover gua do meio reaccional. A adio de cido sulfrico destri o equilbrioexistente, por remoo de gua, e a reaco ocorre no sentido da formao de produtos at se estabele-cer um novo equilbrio. A cor final da soluo tende a ser azul.


2. As posies da coluna 1 funcionam como branco (ou controlo). Servem como termo de comparao,para que seja mais fcil verificar as mudanas de cor.

3. O cido clordrico aumenta a concentrao de Cl em soluo e, por outro lado, actua como agentedesidratante, removendo H2O do sistema.

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Medio do pH em guas naturais e engarrafadas


3. Nota: Caso seja uma gua engarrafada possvel indicar o pH atravs da leitura do rtulo.


2. A gua menos cida, isto , com maior pH.3. As guas mais alcalinas, isto com maior pH.

Variao do pH com a temperatura


1. Uma soluo cida aquela em que [H3O+] > [OH], uma soluo bsica aquela em que [H3O+] < [OH]e uma soluo neutra aquela em que [H3O+] = [OH].

2. A afirmao incorrecta a D.3. O pH aumenta com o aumento da temperatura.


2. O aumento da temperatura provoca um aumento da extenso da reaco de auto-ionizao da gua.Consequentemente, existe um aumento simultneo das concentraes de H3O+ e OH. O aumento daconcentrao de H3O+ resulta na diminuio do pH da gua (aumento da acidez). Mas o carcter(cido, bsico ou neutro) mantm-se, porque se mantm a proporo entre H3O+ e OH.


Efeito da dissoluo de gases no pH da gua


1. O dixido de enxofre txico por inalao, pelo que se dever trabalhar numa hotte.2. Para a gua onde se borbulhe CO2 o pH dever ser prximo de 5,6. Para a gua onde se borbulhe SO2

o pH dever ser inferior a esse valor.


2. A gua onde se borbulhe CO2 corresponde a uma chuva normal. A gua onde se borbulhe SO2 corres-ponde a uma chuva cida.

3. A gua destilada ter pH igual a 7 se for fervida, para libertar todos os gases dissolvidos, e se arrefecerprotegida da atmosfera. Se estiver exposta atmosfera rapidamente dissolve CO2, o que far diminuir orespectivo pH.

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Efeito das chuvas cidas


1. Notas: guas com elevada capacidade tampo: gua do mar; gua de cal. guas com mdia capacidadetampo: gua de lago ou rio; gua da torneira. guas com baixa capacidade tampo: gua desionizada,gua destilada, gua da chuva.

2. Os cidos ntrico e clordrico modificam mais facilmente o pH da gua em estudo porque so cidos fortes.3. Nota: Os valores mais razoveis so 10--3 e 10--1 mol dm--3, pois possuiro pH semelhante ao das chuvas cidas.4. Nota: Os valores mais razoveis so 10 e 1 cm3, pois equivalem a incrementos comuns que a precipita-

o provoca em guas superficiais. Mas os outros tambm so possveis e podem ser testados.

5. Nota: Qualquer um serve.


1. A justificao est na mineralizao da gua, em particular na sua alcalinidade.2. A diferena de acidez deve-se ao facto de existirem cidos fortes, com Ka elevado, e cidos fracos com

Ka baixo.


Titulao de um resduo laboratorial


1. A IV; B III; C II; D I2. O azul de bromotimol parece ser o mais adequado, mas qualquer um deles serve, dada a acentuada zona

de inflexo de pH que este tipo de titulaes apresenta.

3. Porque as solues de hidrxido de sdio reagem com o vidro.

Actividade 10

1. Porque esses pontos podem apresentar erros experimentais que os afastam da linha de tendncia geral(a curva de titulao).

2. O cido forte e o pH no ponto de equivalncia dever ser 7, j que se trata de uma titulao de cidoforte com base forte.

3. Ser o volume que corresponde a pH igual a 7. Pode ser obtido a partir da curva de titulao. Deve serum valor igual ao determinado pelo mtodo grfico utilizado na alnea H.

4. ccido [mol/dm3] = csoluo-padro [mol/dm3] Vsoluo-padro[cm3] / 20


Organizar metais numa srie electroqumica


1. A, C, D, E.

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1. MgAl

Zn

Cu

2. Mg (s) Zn2+ (aq) Mg2+ (aq) Zn (s)

3 Mg (s) 2 Al3+ (aq) 3 Mg2+ (aq) 2 Al (s)

Mg (s) Cu2+ (aq) Mg2+ (aq) Cu (s)

Zn (s) Cu2+ (aq) Zn2+ (aq) Cu (s)

2 Al (s) 3 Zn2+ (aq) 2 Al3+ (aq) 3 Zn (s)

2 Al (s) 3 Cu2+ (aq) 2 Al3+ (aq) 3 Cu (s)3. As solues de sais de magnsio.4. Porque alguns deles reduzem os ies de outros metais presentes em soluo, oxidando-se eles pr-

prios o que leva corroso do recipiente. Apenas o cobre pode ser utilizado como recipiente paraguardar os sais dos outros metais estudados.

5. Apenas o magnsio pode ser utilizado para proteger o alumnio por sacrifcio.


Solubilidade em gua e noutros solventes


1. A II, B I, C III.2. As variveis a controlar so: temperatura da mistura, volume de solvente a usar, massa (ou volume) de

soluto a usar e tempo de agitao vigorosa da mistura.

3. Nota: Os mais seguros so o xileno e o ciclo-hexano.4. Adicionando uma gota de corante.


1. A gua o solvente que dissolve mais substncias. Dissolve o cloreto de clcio, a sacarose e o etanol. O iodo o soluto que se dissolve em mais solventes. Dissolve-se no etanol e no solvente orgnico.

2. O cloreto de clcio e a sacarose so muito solveis em gua mas pouco solveis nos outros dois sol-ventes.

Variao da solubilidade com a temperatura


2. Nota: podem ser dois ou trs ensaios. Fazer dez ensaios pouco vivel devido s limitaes de tempo.


1. A concluso a tirar que as curvas so idnticas.2. Sulfato de sdio ou sulfato de csio.3. Pode recuperar-se por recristalizao (por evaporao do solvente).

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Avaliar a dureza da gua


1. Uma gua dura tem concentraes elevadas de ies clcio e magnsio. Uma gua macia tem baixasconcentraes dos ies referidos.

2. Uma soluo saturada aquela em que no possvel dissolver mais soluto. Podem preparar-se soluessaturadas por dissoluo de pores sucessivas de sabo, ou detergente, at no se conseguir dissolvermais. Em alternativa pode deixar-se gua em contacto com uma poro considervel de soluto, duranteum longo perodo de tempo, e depois decantar a soluo sobrenadante.


1. Os detergentes no precipitam em guas duras, mantendo a sua aco detergente.2. As amostras em estudo servem de termo de comparao, pois correspondem aos dois extremos numa

escala de dureza da gua.

3. Nota: Pode tentar-se fazer uma avaliao quantitativa atravs da altura da espuma formada.

Anlise de produtos anticalcrio


3. So variveis que devem ser controladas pois podem influenciar os resultados finais, isto , a altura daespuma.


2. O mtodo usado permite apenas obter resultados aproximados. Os resultados obtidos devem, por isso,ser encarados com reservas.

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5.3 Instrues de funcionamento de equipamento laboratorial

Medidor de pH HI 8521 HANNA INSTRUMENTS

O HI 8521 um medidor de bancada de pH/mV/oC concebido para medio de pH, potenciais redox,temperatura e uso de elctrodos selectivos de ies.

O aparelho reconhece automaticamente os valores de trs solues de calibrao e retm-nos mesmoquando desligado.

A compensao de temperatura pode ser feita automtica ou manualmente, quer para a calibrao querpara a medio.

O painel frontal contm um mostrador de LCD que mostra as leituras de pH, mV ou temperatura e avisosde condies inadequadas de uso.

O aparelho fornecido com um elctrodo combinado de pH de dupla juno (inclui um elctrodo dereferncia de prata/cloreto de prata) e sonda de temperatura.

O painel frontal constitudo pelos seguintes elementos:

1 boto CAL para iniciar o procedimento de calibrao;2 boto CON para introduzir os dados de calibrao;3 boto para seleco de temperatura durante o ajuste manual;4 boto para seleco de temperatura durante o ajuste manual;5 boto ON/OFF liga e desliga o parelho (ateno: premir este boto antes de des-

ligar a ficha da tomada elctrica, para evitar que se percam os dados em memria);6 boto RANGE selecciona o modo de visualizao: pH, mV ou temperatura.

O aparelho possui uma bateria interna recarregvel para armazenar os valores de calibrao que dura aproxi-madamente um ms quando completamente carregada. Esta bateria mantm-se carregada se o aparelho for usadocom frequncia. Para garantir que a bateria est completamente carregada, deixar o aparelho ligado durante anoite ou deix-lo com a ficha ligada corrente durante dois dias. No deixar deliberadamente o aparelho ligado corrente quando no est em uso pois isso pode sobrecarregar a bateria, encurtando a respectiva durao.

Calibrao

Colocar em copos limpos pequenas quantidades de soluo pH 7,01 (HI 7007) e uma das seguintes solu-es: pH 4,01 (HI 7004) ou 10,01 (HI 7010).

Para medir na zona cida usar a soluo de pH 4,01. Para medir em zona alcalina usar a soluo de pH 10,01.Para uma calibrao mais exacta devem usar-se dois copos para cada uma das solues. O primeiro usa-se para

lavar o elctrodo e o segundo para calibrar. Desta forma minimiza-se a contaminao da soluo de calibrao.

O aparelho deve ser calibrado: sempre que o elctrodo de pH substitudo; um ms depois da ltima calibrao; depois do elctrodo ter sido utilizado em condies agressivas; depois de um procedimento de limpeza ou mudana do electrlito de referncia; quando se deseja uma exactido mais elevada; sempre que a bateria se descarrega.

Calibrao com compensao automtica de temperatura

1. Ligar o medidor de pH.2. Retirar a cpsula que protege o bolbo de vidro na parte inferior do elctrodo.3. Lavar o elctrodo de pH e a sonda de temperatura com soluo de calibrao pH 7,01. Mergulhar o elctrodo

de pH e a sonda de temperatura na soluo tampo de pH 7,01. Agitar brevemente e aguardar 20 segundosat que se atinja o equilbrio trmico.

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4. Premir o boto CAL. Aparece a piscar um smbolo pH e o valor do pH da soluo de calibrao coma compensao de temperatura, isto , se a soluo de calibrao est a 25 C surgir o valor 7,01, mas,se a soluo estiver a 20 C, surge o valor 7,03. Se aparecer E4, a soluo de calibrao est errada ou asonda est defeituosa.

5. Aguardar at que o smbolo pH do lado esquerdo do mostrador deixe de piscar e premir o boto CON.Surge o smbolo E5 para indicar que o elctrodo ainda est na soluo de calibrao pH 7,01, mas espera da soluo de calibrao pH 4,01 (ou ento pH 10,01).

6. Lavar o elctrodo de pH e a sonda de temperatura com gua destilada e com soluo de calibrao pH4,01 (ou pH 10,01), antes de mergulhar na soluo de calibrao pH 4,01 (ou pH 10,01). Agitar breve-mente e aguardar 20 segundos para que se atinja o equilbrio trmico.O smbolo E5 dever desaparecer e o mostrador apresentar o valor do pH da soluo de calibraocom compensao de temperatura.

7. Aguardar at que o smbolo pH do lado esquerdo do mostrador deixe de piscar e premir o botoCON para confirmar a calibrao.

Calibrao com compensao manual de temperaturaSe, por qualquer motivo, a sonda de temperatura estiver defeituosa e for necessrio fazer a calibrao com

compensao manual de temperatura, deve proceder-se do seguinte modo:1. Remover a sonda de temperatura do aparelho.2. Medir a temperatura da soluo de calibrao com um termmetro.3. Usar os botes e para afixar o valor de temperatura que foi medido.4. Seguir o procedimento de calibrao atrs descrito.

Calibrao da temperaturaO aparelho de pH foi calibrado com a sonda de temperatura fornecida. Se, por qualquer razo, a sonda de tem-

peratura for mudada, o aparelho deve ser calibrado para essa mudana, de acordo com o seguinte procedimento:1. Preparar um recipiente com gua e gelo e outro recipiente com gua quente (pelo menos 50 C). Colo-

car material isolante volta dos recipientes para minimizar variaes de temperatura.2. Usar um termmetro calibrado com uma preciso de 0,1 C.3. Ligar o interruptor do aparelho depois de ligada a sonda de temperatura.4. Mergulhar a sonda de temperatura na gua com gelo de forma que fique o mais prxima possvel do ter-

mmetro.5. Esperar at que a temperatura afixada estabilize.6. Com o regulador de baixa temperatura existente no painel traseiro (offset), afixar o valor da temperatura

que coincida com a temperatura da gua com gelo.7. Mergulhar a sonda e o termmetro no recipiente de gua quente.8. Quando as temperaturas afixadas no mostrador do aparelho e no termmetro estabilizarem, afixar o

valor da temperatura do aparelho com o regulador de alta temperatura existente no painel traseiro(slope), de forma que coincida com a temperatura da gua quente.

Operao

1. Garantir que o aparelho est devidamente calibrado.2. Ligar o aparelho no boto ON/OFF.3. Seleccionar o modo de visualizao pH com o boto RANGE.4. Retirar a cpsula que protege a parte inferior do elctrodo.5. Mergulhar o elctrodo de pH e a sonda de temperatura na soluo a testar.6. Agitar brevemente e esperar um minuto. O mostrador indica o valor do pH da soluo.

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7. Premir o boto RANGE para seleccionar entre medio de pH e temperatura. O valor corresponde aopH da soluo temperatura medida.

8. Depois de cada medio desligar o aparelho e recolocar a cpsula protectora, de forma a cobrir comple-tamente os orifcios de enchimento.

Nota: Se se pretender a compensao manual de temperatura retira-se a sonda de temperatura, mede-se atemperatura da soluo a testar, carrega-se no boto RANGE para seleccionar a afixao da temperatura eprimem-se os botes e at que o mostrador marque a temperatura real da soluo.

Manuteno do elctrodo de pH

Durante o transporte podem ter-se formado bolhas de ar muito finas dentro do bolbo do elctrodo. Nes-sas condies o elctrodo pode no funcionar correctamente. Para remover estas bolhas basta agitar o elctro-do tal como se faz com um termmetro clnico.

Sempre que se trabalha com um elctrodo no qual o electrlito possa ser recarregado o nvel do lquidodeve ser verificado, e atestado se necessrio, com a soluo apropriada (HI 7071).

Se a capa de proteco tiver estado sem electrlito ou se o elctrodo no foi usado durante muito tempo,precisa de ser reactivado. Isso consegue-se deixando-o durante vrias horas num copo com:

HI 70300 soluo de armazenamento para elctrodos combinados; HI 7071 soluo de enchimento: diluio 1:10.

Na ausncia destas solues, usar gua da torneira (no se deve usar gua destilada pois iria aumentar otempo de resposta do elctrodo).

De um modo geral, a diferena em mV entre medies feitas para solues tampo a pH 7 e pH 4 varia de171 a 176 mV para elctrodos de pH a temperaturas entre 20 e 25 C. Se estes valores no se verificaremdevem controlar-se os aspectos seguintes:

os cabos usados para o elctrodo de medida de pH e para o elctrodo de referncia devem estar perfeita-mente isolados;

os cabos para a ligao elctrica do aparelho devem estar limpos e secos; se o elctrodo for deixado durante muito tempo ao ar, ocorrer um processo de desidratao do bolbo de

vidro de tal modo que os resultados indicados pelo elctrodo retornam extremamente lentos e instveis neste caso, deixar o elctrodo mergulhado em soluo de armazenagem HI 70300 durante uma noite inteira;

se houver incrustaes de sais inorgnicos na superfcie do bolbo de vidro, a sua eficincia poder recu-perar-se mergulhando-o durante aproximadamente 5 minutos em cada uma das seguintes solues: HCl0,1 mol dm--3, NaOH 0,1 mol dm--3 e novamente em HCl 0,1 mol dm--3;

a sensibilidade do bolbo de vidro pode ser afectada por uma pelcula de um leo orgnico ou de gordura para elimin-las lavar o bolbo de vidro com uma soluo de metanol a 75%, secar com um pano macio,lavar bem com gua e mergulhar durante algumas horas na soluo de armazenagem HI 70300;

os depsitos de protenas (devidas por exemplo a medies em leite, queijo ou amostras de carne)podem ser eliminados por um tratamento com soluo HI 7073 esta soluo deve ser preparada ime-diatamente antes de ser usada; deixa-se o elctrodo mergulhado em HI 7073, lava-se bem com gua emergulha-se em seguida durante algumas horas em soluo HI 70300;

se o diafragma do elctrodo de referncia tiver uma cor escura, pode ser recondicionado atravs de umaimerso prolongada numa soluo HI 7074. Lavar ento abundantemente com gua e mergulhar em HI70300 durante vrias horas. Dado que a soluo HI 7074 mancha o vidro, este procedimento deve fazer--se apenas como uma tentativa extrema para salvar o elctrodo e deve ser executado com grande cuidado.

Para conservar inalteradas as caractersticas dos elctrodos (em particular a velocidade de resposta), estesdevem manter-se sempre humedecidos. A soluo de armazenamento mais apropriada para este propsito aHI 70300. Por pequenos perodos de tempo pode usar-se gua da torneira como substituto. A cpsula de pro-teco do elctrodo a cmara ideal para assegurar uma conservao durante um maior perodo de tempo.

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6. Guio de explorao das transparncias

Transparncia 1 Amonaco

O primeiro esquema mostra um diagrama da produo industrial do amonaco. Realce-se a reconverso de H2e N2 que no reagiram, o que permite aumentar enormemente o rendimento industrial da produo do amonaco.

No segundo esquema articulam-se as reaces qumicas mais importantes no processo de Haber-Boschactual. As linhas a magenta seguem o percurso do hidrognio e as linhas a castanho seguem o percurso doazoto. As setas a tracejado remetem para processos auxiliares produo.

Transparncia 2 Clculos estequiomtricos

estudada a reaco de combusto do carbono, descrita pela equao qumica:

2 C (s) + O2 (g) d 2 CO (g)

e que consideramos completa.

A proporo dos nmeros de moles de cada espcie qumica presente na reaco a estequiometria dareaco. Neste caso : 2, 1, 2.

Vejamos com mais pormenor um caso concreto de 24 g de carbono a reagirem com 18 g de oxignio. Ao reagirem 24 g de carbono (2 mol), consumir-se-iam 32 g de oxignio. Mas no existe tal quantidade,

pelo que o oxignio o reagente limitante. Para reagir, esto disponveis apenas 16/32 0,5 mol de oxignio.No mximo, pois, reagem 2 0,5 1 mol de carbono, produzindo-se igual quantidade de monxido de car-bono, isto , 1 28 = 28 g.

De uma forma geral, para a reaco a A + b B d c C + d D, os nmeros a, b, c e d so os coeficientesestequiomtricos. Estes indicam a proporo molar em que reagem e se formam as espcies qumicas.

Note-se que o volume molar 22,4 L (em condies normais de presso e temperatura) s pode ser usadopara substncias gasosas.

Transparncia 3 Balano energtico nas reaces qumicas

Uma reaco qumica exotrmica se, em sistema isolado, a temperatura do sistema aumentar. Se a tempe-ratura diminuir a reaco diz-se endotrmica.

A parte superior da primeira figura evidencia a subida de temperatura para reaces exotrmicas (esquerda) e a descida de temperatura para reaces endotrmicas ( direita).

Se o sistema for no isolado h trocas de energia com a vizinhana e a temperatura que aumenta ou diminui.Note-se que o prefixo exo (para fora) serve para sistemas no isolados (como aqueles com que tipica-

mente lidamos).

Os quadros sistematizam as definies de reaco endotrmica e reaco exotrmica de acordo com ascaractersticas do sistema envolvido.

O diagrama de baixo pode ajudar a compreender melhor a relao existente entre a exotermicidade ou endo-termicidade de uma transformao qumica e as ligaes qumicas quebradas ou estabelecidas. Se uma reaco forexotrmica (esquerda), a energia libertada na formao de novas ligaes qumicas nos produtos ser superior energia necessria para romper as ligaes qumicas nos reagentes. O contrrio acontece nas reaces endotrmi-cas (direita), onde se gasta mais energia a quebrar ligaes em reagentes do que aquela que libertada na forma-o de produtos. bom reforar a noo (nem sempre clara) de que romper uma ligao qumica envolve sempreum investimento energtico e que a formao de uma ligao qumica, pelo contrrio, liberta sempre energia.

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Transparncia 4 Equilbrio qumico

O primeiro esquema representa a evoluo das concentraes das espcies qumicas ao longo do tempo e arapidez das reaces directa e inversa. A reaco qumica tida em conta diz respeito ao equilbrio:

CO (g) + H2O (g) u CO2 (g) + H2 (g)

No incio da reaco (t = 0 s) s h reagentes (monxido de carbono e gua). Assim que comea a haverreaco vai-se consumindo monxido de carbono e gua e vai-se produzindo dixido de carbono e hidrognio.

O quadro resume a evoluo para o equilbrio e a manuteno nesse mesmo equilbrio em termos de rapi-dez da reaco e da modificao da concentrao de reagentes e produtos.

A ltima figura sintetiza toda a informao que possvel retirar a partir da expresso da constante deequilbrio, Kc.

Transparncia 5 Ciclo da gua e reservas de gua

Os fluxos de gua no planeta Terra evidenciam a dinmica do ciclo da gua. Os oceanos so, como sabido,os grandes reservatrios de gua do planeta. A gua dos oceanos alimentada directamente pelas chuvas epelo escoamento de guas de solos, superfcies geladas e rios. Repare-se que a gua evaporada a partir dos ocea-nos igual quantidade recebida directamente das chuvas e dos escoamentos de solos, gelos e chuvas. O princ-pio da conservao da matria est, pois, implcito neste ciclo. O mesmo acontece nos solos, gelos e rios, onde,em mdia, num ano, entra tanta gua por precipitao quanta sai por evaporao e escoamento para o oceano.

As distribuies de reservas de gua mundiais reflectem alguns dados curiosos, nem sempre bvios. Por exemplo, a grande percentagem de gua gelada, tipicamente indisponvel para o homem, e a pequenssi-ma percentagem de gua nos rios. Observa-se tambm a grande quantidade de gua em lagos (quer salgados,quer doces) e, mais uma vez, a impressionante percentagem de gua nos oceanos.

Transparncia 6 Parmetros importantes na caracterizao de guas

Cada vez mais se torna importante conhecer a gua que bebemos. Os rtulos das guas engarrafadas, ouos boletins de anlises fornecidas pelos servios de guas, podem dar-nos informao que caracteriza o seucontedo. O pH, a mineralizao e concentrao de alguns ies como sdio, clcio, sulfatos, etc., so algunsdos parmetros usados.

Os valores paramtricos para a qualidade da gua so definidos atravs de legislao que indica os valoresfsico-qumicos e biolgicos admissveis nas guas.

Transparncia 7 Reaces de cido-base

As reaces cido-base podem ser interpretadas como transferncias de protes (H+).O cido a substncia que cede protes e a base a substncia que recebe protes. Em qualquer reaco

de cido-base h sempre uma substncia que cede protes (cido) e outra que os recebe (base). s espciesna forma cida e bsica, em reagentes e produtos, chama-se par conjugado cido-base.

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Vejamos os pares conjugados cido-base na reaco do cido clordrico com a gua. Um proto (H+) damolcula de HCl desacoplado da molcula e transferido para uma molcula de gua (que o recebe base).Nos produtos da reaco encontramos o par conjugado cido-base de HCl, que o io Cl-- (a reaco no sentidoinverso mostraria que o Cl-- era capaz de receber protes base). A gua, por sua vez, funciona como base, nosreagentes, ao receber um proto. Nos produtos, o respectivo par cido-base o io oxnio, H3O+.

Na ionizao do amonaco em gua o que acontece? Um proto sai da gua (cido) para a molcula deamonaco (base), que o recebe. O par conjugado do amonaco o io amnio, NH4

+ (cido), e o par conjuga-do da gua o io hidrxido (base).

A gua funciona como base na primeira reaco e como cido na segunda. Diz-se, por isso, uma substnciaanfotrica.

Transparncia 8 Reaces de oxidao-reduo

Podemos interpretar os fenmenos de oxidao e reduo em termos de transferncia de electres.Uma espcie que se oxida (ou oxidada) aumenta a sua carga positiva (o seu nmero de oxidao).

A espcie oxidada cede um electro. Isto s acontece se no ambiente qumico sua volta houver uma outraespcie que receba esse electro, isto , se diminuir o seu nmero de oxidao.

Quando um prego colocado numa soluo contendo ies cobre, o io cobre reduzido a cobre e o ferro oxidado a io ferro. Podem estabelecer-se as semi-reaces de oxidao do ferro e de reduo do io cobre,cuja conjugao estabelece a reaco global redox entre o metal ferro e os ies cobre.

Compreende-se bem por que que uma espcie que se oxida se chama, tambm, redutora: que, ao oxi-dar-se (ao ceder um electro), permite que outra se reduza (receba o electro).

As espcies tm tendncias diferenciadas para se reduzirem ou oxidarem. O ferro tende a oxidar-se emsolues contendo ies cobre. Mas o io cobre, na presena de ies prata, j no se reduziria, pois a prata temmaior tendncia para o fazer.

Transparncia 9 Equilbrio qumico na solubilidade

O que se passar, a nvel microscpico, quando um sal se dissolve em gua?Certamente que as molculas de solvente (a gua, por exemplo) interagem com o soluto e possibilitam a

dissoluo. necessria alguma energia para romper as ligaes existentes entre os ies de carga contrria nocristal (por isso, tipicamente, as dissolues de sais so processos endoenergticos). As molculas de solventerodeiam o cristal e comeam a ser capazes de dissolver os seus ies, que ficam envolvidos em molculas degua j no na forma slida de cristal, mas dissolvidos em soluo. Esta dissoluo, porm, tem um limite: nose pode dissolver indefinidamente um sal em soluo, por mais solvel que ele seja.

A constante de solubilidade reflecte a maior ou menor facilidade com que um sal, a determinada tempera-tura, se dissolve em gua. Se numa dada situao o quociente de solubilidade for inferior constante de solu-bilidade, tal significa que possvel dissolver mais sal na soluo (Q pode crescer at atingir o valor de Ks). A soluo diz-se saturada quando Q = Ks e sobressaturada quando Q > Ks: nessa altura h ies a mais, queprecipitaro na forma slida (Q tem de decrescer at atingir o valor de Ks).

Transparncia 10 Localizao do ponto de equivalncia numa curva de titulao pelo mtodo do crculo ajustado

Esta transparncia pode utilizar-se para determinar o ponto de equivalncia por um processo grfico,como alternativa ao mtodo descrito na Tcnica da Actividade Laboratorial 2.3.

As instrues para realizar tal traado encontram-se na prpria transparncia.

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7. Explorao do programa Le Chat

Disponibilizamos aqui um guio de explorao do programa Le Chat, de acesso livre na Internet, que podeser descarregado em http://www.mocho.pt/search/local.php?info=local/software/quimica/lechat2.info (ou emwww.projectos.TE.pt) e instalado em qualquer computador, mesmo que no esteja ligado Internet.

O guio de explorao seguinte foi feito a pensar nos alunos, podendo ser fotocopiado pelo professor edistribudo na aula.

7.1 Requisitos mnimos

Computador PCIBM compatvel com Windows 95.8 Mb de memria RAM.Placa grfica de 256 cores ou superior.

7.2 Objectivos do programa

O programa LeChat 2.0 Simulaes em Equilbrio Qumico consiste basicamente numa ilustrao nocomputador, de forma grfica, do fenmeno do equilbrio qumico.

Pretende-se, em particular, visualizar as alteraes produzidas em sistemas qumicos gasosos por alteraesde concentraes de reagentes ou produtos, temperatura do sistema ou presso (volume) a que o sistema estsujeito, em conformidade com a Lei de Le Chtelier.

O programa destina-se a alunos dos 11.o e 12.o anos de escolaridade. Alunos de Qumica Geral dos pri-meiros anos universitrios podero tambm utilizar eficazmente esta simulao.

O programa inclui, em verso digital, um conjunto de Roteiros de Explorao que podero ser usadospelos alunos, nos vrios nveis de ensino, com a colaborao do professor. Estes roteiros esto disponveis eso executveis dentro do prprio programa. Podem igualmente ser editados novos e personalizados roteirospelos professores, sem que seja necessrio dominar qualquer tcnica de programao.

7.3 Modo de funcionamento

Para iniciar a simulao dever carregar num dos Botes Play (> lento) ou Executar (>> rpido) eobservar as consequncias da sua aco.

Seguidamente poder variar todos os parmetros permitidos, repetindo as operaes quantas vezes acharnecessrias.

Para saber informao sobre grande parte dos Objectos, passe com o rato por cima e observe o texto deajuda na barra inferior esquerda do programa.

Clicando com o boto direito em alguns dos Objectos a Ajuda Directa d uma Informao mais detalhadasobre eles.

Pode igualmente pesquisar nos vrios tipos de Ajuda disponveis.Atravs dos Roteiros de Explorao tem a possibilidade de se aperceber da funcionalidade e de algumas

das principais potencialidades do programa. possvel usar as instrues Copiar (Ctrl C) e Colar (Ctrl V) para transferir informao entre programas.


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1 Imprimir Sequncia no cran2 Imprimir Sequncia na Impressora3 Carregar Sequncia do Disco4 Apagar Sequncia no Disco5 Gravar Sequncia no Disco

16 Sequncia de Pginas17 Botes de Controlo18 Simulao de Equilbrio19 Ajuda Directa, hipertexto10 Equaes (Seleccionar, criar)

11 Concentrao (Presso)/Tempo12 Evoluo do Q d K/Tempo13 Estado Actual das concentraes14 Frmula de Clculo de Q ou K15 Barras de Concentrao (Presso)

7.5 Roteiros de explorao do Le ChatUma das novidades desta verso, em relao ver-

so anterior, a possibilidade de colocar os alunosem interaco usando um Roteiro de Explorao,que parte integrante do programa.

7.4 Recursos do programa

As imagens que se apresentam seguidamente com as respectivas legendas ilustram per si as possibilidadesde explorao.

1 Simulao Livre2 Roteiros de Explorao3 Editor de Roteiros4 Dados Numricos Editor de Texto5 Intervalo Ldico

16 Notas17 Testes de Mltipla Escolha18 Equilbrio Qumico e Sociedade19 Equilbrio Qumico e Laboratrio10 Pressupostos

11 Bibliografia12 Ligao Rede13 Calculadora14 Hipertextos15 Informao sobre o Programa

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O programa possui um editor de roteiros que permite aos professores editarem os seus prprios roteirossem terem de dominar qualquer tcnica de programao. A partir da figura seguinte e de alguns tpicos for-necem-se pistas para ajudar os professores a construir os seus roteiros.

0 Comear Novo Roteiro do nada4 Adicionar ou Retirar um Evento de determinado tipo1 Ler Roteiro do Disco5 Lista de Eventos do Roteiro2 Apagar o Roteiro Actual

6 Informao, Ordem ou Pergunta do Evento seleccio-nado

3 Gravar o Roteiro Actual7 Aces, Respostas, Dica e Grfico do Evento selec-

cionado

Poder partir de um roteiro j elaborado e alter-lo ou comear um novo.

A alterao dos Roteiros envolve a Adio ou Excluso de Eventos, assim como o seu preenchimento oualterao.

O preenchimento de cada Evento pode incluir: Informao, Pergunta, Ordem, Aces, Respostas, Dica eGrfico de acompanhamento.

Cada Evento tem a possibilidade de Esperar pela finalizao das aces que o Evento anterior tenhadespoletado. Para tal necessrio activar a respectiva opo.

Nos Eventos do tipo Seleco possvel atribuir Pontos que, em caso de acerto durante a execuo, se adi-cionam Classificao Final do Roteiro. Pode-se ainda definir qual o prximo Evento associado escolhade determinada resposta, ou seja, o Roteiro pode seguir caminhos diferentes de acordo com a resposta esco-lhida pelo aluno.

Depois de Gravar as alteraes pode Sair e Executar o Roteiro no Mdulo Roteiros.

Para se iniciar aconselhvel estudar o que se pode e deve fazer a partir dos Roteiros pr-definidos.

Alguns professores tm preferido usar Roteiros de Explorao em papel, pelo que apresentamos aqui umexemplo.

Este roteiro indicado para um srie de trs aulas, mas pode tambm ser trabalhado em casa pelos alunos,que facilmente o extraem da Internet e o instalam no seu computador.

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1. Numa folha de trabalho onde vai fazer os registos, escreva a equao genrica actualmente seleccionada(A + B u C + D). Tambm pode usar o editor de texto do programa e responder s perguntas noprprio computador. Neste caso, ser conveniente guardar o ficheiro no disco duro ou numa pen (paramais pormenores fale com o professor).BOM TRABALHO!

2. Esta reaco genrica corresponde a um sistema homogneo ou heterogneo?DICA: Sistema: Poro de universo que se considera para estudo. Em particular, conjunto de reagentes

no incio da reaco (se s houver reagentes) ou conjunto de reagentes e produtos da reacopresentes. O prefixo homo quer dizer igual e o prefixo hetero quer dizer diferente.

3. Registe (em papel ou no editor de texto do programa) os valores das concentraes de cada uma dasespcies A, B, C e D e compare esses valores com o nmero de pontinhos (molculas) de cada cor pre-sentes no cran.

4. Inicie a simulao usando o boto Avanar. Represente de forma esquemtica as reaces directa einversa.

5. Suspenda a simulao no boto Pausa ao fim de cerca de 16 s.6. O que aconteceu ao nmero de pontinhos (molculas) respeitantes aos reagentes? Diminuiu,

aumentou ou manteve-se?

7. A concentrao de produtos aumentou, diminuiu ou manteve-se?8. Em que proporo tero diminudo as concentraes de A e B ? 1/1, 1/2, 1/3, 3/1 ou 2/3?

DICA: Atenda estequiometria da reaco.9. Reinicie a simulao usando o boto Avanar.

10. Verifique o sentido do movimento das setas e responda se a reaco directa mais rpida que a inversaou se s a reaco directa est a ocorrer.DICA: Note que a reaco se desloca no sentido directo.

11. Se o sistema ainda no atingiu a situao de equilbrio pode esperar, mas, se quiser, poder avanar asimulao at esse ponto com a tecla de avano rpido ( >> ).

12. Observando o grfico da evoluo das concentraes em funo do tempo, tire concluses relativa-mente s concentraes de cada uma das espcies medida que se vai estabelecendo o estado de equi-lbrio.

13. Registe os valores finais das concentraes.14. Altere as concentraes de todas as espcies para os seguintes valores: |A| = 0,6 M; |B| = |C| = 0,4 M;

|D| = 0,6 M (mol/dm3). Reinicie a simulao usando o boto Avanar ou Acelerar.

15. Atingido o estado de equilbrio, quais so as concentraes de cada uma das espcies? Verifique o queh em comum entre o primeiro e o segundo estados de equilbrio a que chegou. A ttulo de curiosidade,calcule |C| |D| |A| |B| para os dois estados de equilbrio. Tire concluses.

16. Se diminuir a concentrao do reagente A para cerca de 0,1 M (mol/dm3), em que sentido prev queocorra a reaco? No sentido inverso ou no sentido directo?DICA: Atenda Lei de Le Chtelier.

17. Diminua a concentrao do reagente A para cerca de 0,1 M (mol/dm3). Reinicie a simulao usando oboto Avanar ou Acelerar.

18. Se aumentar a concentrao do reagente B para cerca de 0,5 M (mol/dm3), em que sentido prev queocorra a reao? No sentido directo ou no sentido inverso?

19. Aumente a concentrao do reagente B para cerca de 0,5 M (mol/dm3). Reinicie a simulao usando oboto Avanar ou Acelerar.DICA: Clicar na seta para cima no reagente B.

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20. Se aumentar a concentrao do produto C para cerca de 0,9 M (mol/dm3), em que sentido prev queocorra a reaco? No sentido inverso ou no sentido directo?

21. Aumente a concentrao do produto C para cerca de 0,9 M (mol/dm3). Reinicie a simulao usando oboto Avanar ou Acelerar.

22. Se diminuir a concentrao do produto D para cerca de 0,3 M (mol/dm3), em que sentido prev queocorra a reaco? No sentido directo ou no sentido inverso?

23. Diminua a concentrao do produto D para cerca de 0,3 M (mol/dm3). Reinicie a simulao usando oboto Avanar ou Acelerar.

24. O que observou ilustra ou no a Lei de Le Chtelier?DICA: Lei de Le Chtelier: se for imposta uma alterao a um sistema qumico em equilbrio, o sistema

evoluir de forma a contrariar a alterao a que foi sujeito.

25. Diminua o volume para metade (0,5 dm3). Reinicie a simulao usando o boto Avanar ou Acelerar.26. Tire concluses sobre a forma como a diminuio de volume afectou o sistema qumico.

DICA: Note que nesta transformao qumica no h variao do nmero de moles gasosas.27. Altere a equao para A + B u C + 2 D.28. Tome nota da diferena entre esta equao e a anterior (A + B u C + D).

DICA: Repare nos coeficientes estequiomtricos.29. Inicie a simulao usando o boto Avanar ou Acelerar.30. Diminua o volume para metade (0,5 dm3). Reinicie a simulao usando o boto Avanar ou Acelerar.31. Tire concluses sobre a forma como a diminuio de volume afectou o sistema qumico.

DICA: Nesta transformao qumica j h variao do nmero de moles gasosas.32. Escolha novamente a equao A + B u C + D.33. Inicie a simulao usando o boto Avanar ou Acelerar.34. Qual o significado de esta reaco ser atrmica?

DICA: Atrmica: reaco que no liberta nem utiliza energia, transferida sob a forma de calor. Querdizer que o sistema no fornece nem recebe energia como calor da sua vizinhana no decorrerda reaco. No h variaes de temperatura.

35. Aumente significativamente a temperatura a que ocorre a reaco, por exemplo para 350 C. Reinicie asimulao usando o boto Avanar ou Acelerar.

36. Interprete os efeitos do aumento da temperatura.DICA: Aumento de temperatura: o sistema responde contrariando a perturbao a que foi sujeito.

Para tal, favorecida a transformao em que h absoro de energia como calor, o que tende adiminuir a temperatura.

37. Altere a equao para 2 A + 3 B u 2 C + D.38. Inicie a simulao usando o boto Avanar ou Acelerar.39. Qual o significado de esta reaco ser exotrmica?

DICA: Exotrmica: reaco que transfere energia para o exterior, sob a forma de calor, num sistemafechado que, ento, fornece energia sua vizinhana. Tratando-se de um sistema isolado, a tem-peratura do sistema aumenta durante a reaco at ser atingido o equilbrio. Isto , aumenta ograu de agitao atmico-molecular.

40. Aumente significativamente a temperatura a que ocorre a reaco, por exemplo para 350 C. Reinicie asimulao usando o boto Avanar ou Acelerar.

41. Interprete os efeitos do aumento da temperatura.42. O que observou ilustra ou no a Lei de Le Chtelier?

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43. Altere a equao para 2 SO3 u 2 SO2 + O2.44. Registe os valores das concentraes de SO3, SO2 e O2 no equilbrio. Calcule |SO2|2 |O2| / |SO3|2.45. Se diminuir o valor da temperatura, em que sentido prev que ocorra a reaco?

DICA: Diminuio da temperatura: o sistema responde contrariando a perturbao a que foi sujeito.Para tal, favorecida a transformao em que h libertao de energia como calor, o que tendea aumentar a temperatura.

46. Diminua significativamente o valor da temperatura (por exemplo, 400 C). Reinicie a simulao usan-do o boto Avanar ou Acelerar.

47. Compare os resultados com as previses.48. A ttulo de curiosidade, calcule de novo |SO2|2 |O2| / |SO3|2, com as novas concentraes de equil-

brio. Verifique se nota alguma coisa de semelhante em relao a clculos equivalentes feitos paraoutros estados de equilbrio.DICA: Os dois quocientes so iguais!

49. Altere a equao para N2 + 3 H2 u 2 NH3.50. Inicie a simulao usando o boto Acelerar.51. Active o Catalisador.52. Verifique as repercusses no grfico da adio do catalisador. Observe se provoca alguma alterao das

concentraes no equilbrio.DICA: Adio de um catalisador: a adio de um catalisador apenas tem efeito na velocidade da reac-

o, diminuindo o tempo que o sistema demora at atingir o equilbrio. A extenso da reacono afectada pela adio de um catalisador, no se alterando o equilbrio num ou noutro sen-tido. Podemos dizer que o catalisador afecta o valor da energia de activao da reaco, dimi-nuindo a barreira de energia necessria para haver converso de reagentes em produtos e deprodutos em reagentes. A extenso da reaco no depende do valor da energia de activao.

53. Apagar todas as pginas grficas usando o boto Apagar e escolhendo a opo Todas as Pginas.54. Suponha que engenheiro qumico numa fbrica de amonaco. O objectivo produzir a maior quanti-

dade de amonaco (NH3) ao menor custo, e no menor intervalo de tempo possvel. Dispe deste pro-grama para mostrar aos directores financeiros as condies ideais de fabrico.

55. Imagine ento que est a expor os seus pontos de vista aos directores da fbrica, referindo-se a: condies de presso (volume) a que ocorre a reaco; concentraes de N2 iniciais (mais barato que H2); temperatura a que ocorre a reaco; presena de um catalisador (o tempo de fabrico importante).DICA: Fazer uma anlise profunda da optimizao a efectuar durante um processo de sntese de amo-

naco. Ao fim e ao cabo pretende-se desenvolver estratgias que permitam deslocar o equilbriopara a direita no mais curto intervalo de tempo e gastando o menos dinheiro possvel.

56. Depois de terminar este roteiro poder entrar noutros modos de explorao do programa conjuntode cones no topo e desenvolver as seguintes actividades: Intervalo Ldico jogos divertidos em qumica; Ligao Internet novidades em equilbrio qumico; Introduo de novas equaes qumicas em fase gasosa (boto verde direita da equao qumica do

cran); Impresso de imagens interessantes representando fases da simulao significativas (cone da impres-

sora).

57. Terminou o actual Roteiro. Se usou o editor de texto do programa no se esquea de o guardar e talvezimprimir para discutir com colegas e professores.

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8. Chuva normal e chuva cida usando SATD

Propomos aqui um guio destinado utilizao de um Sistema de Aquisio e Tratamento de Dados porcomputador (SATD) na Actividade Laboratorial 2.2 Chuva normal e chuva cida.

Este guio permite realizar o trabalho laboratorial Efeito da dissoluo de gases no pH da gua e podesubstituir o procedimento que proposto no manual.

A utilizao de SATD apresenta algumas vantagens relativamente ao trabalho tradicional, nomeadamente: fundamenta-se numa tecnologia actual, utilizada em vrias reas da actividade humana, o que tem impli-

caes na motivao dos alunos para a aprendizagem; proporciona uma apresentao fcil e imediata dos resultados, encorajando os alunos a tornarem-se par-

ticipantes activos nas actividades; permite visualizar os efeitos da manipulao de variveis de forma instantnea.

Problema em estudo

Nesta actividade pretende-se dar resposta seguinte questo:

Por que que a chuva pode ter diferentes graus de acidez?

Vamos usar um sistema de Aquisio e Tratamento de Dados por computador SATD para fazer umasimulao do fenmeno da acidificao da gua da chuva, estudando a dissoluo de gases em gua.

Fundamentos tericos

As guas da chuva so normalmente cidas devido dissoluo de dixido de carbono existente na atmos-fera. Podem ter uma acidez anormal como resultado da dissoluo de certos poluentes, nomeadamente xidosde enxofre e xidos de azoto.

possvel fazer uma simulao laboratorial da acidificao da gua da chuva. Para isso necessrio prepa-rar laboratorialmente os gases atrs referidos.

SATD.

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A preparao laboratorial de CO2 (g) pode ser feita por reaco entre cido clordrico e carbonato de clcio:

HCl (aq) CaCO3 (s) d CaCl2 (aq) CO2 (g)

Pode utilizar-se um recipiente com tubuladura lateral para, com um tubo, fazer borbulhar o CO2 em gua.O SO2 pode ser preparado laboratorialmente a partir da reaco entre o sulfito de sdio e cido sulfrico

2,0 mol dm--3:

H2SO4 (aq) Na2SO3 (s) d Na2SO4 (s) SO2 (g) H2O (l)

Este ltimo gs deve ser preparado numa hotte, ou ento num ambiente completamente fechado.A figura seguinte mostra um esquema de uma montagem que permite borbulhar estes gases em gua.

800

600

400

200

800

600

400

200

cido clordrico

Dixidode carbono

Dixidode carbono

Carbonato de clcio

cido sulfric

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