SECRETARIA DE ESTADO DA EDUCAÇÃO




                QUÍMICA    ENSINO MÉDIO




 Este livro é público - está autorizada a sua reprodução total ou parcial.
                           Governo do Estado do Paraná
                                 Roberto Requião

                       Secretaria de Estado da Educação
                         Mauricio Requião de Mello e Silva

                                     Diretoria Geral
                                 Ricardo Fernandes Bezerra

                          Superintendência da Educação
                          Yvelise Freitas de Souza Arco-Verde

                          Departamento de Ensino Médio
                                 Mary Lane Hutner

                   Coordenação do Livro Didático Público
                               Jairo Marçal




Depósito legal na Fundação Biblioteca Nacional, conforme Decreto Federal n.1825/1907,
de 20 de Dezembro de 1907.


É permitida a reprodução total ou parcial desta obra, desde que citada a fonte.
SECRETARIA DE ESTADO DA EDUCAÇÃO
Avenida Água Verde, 2140 - Telefone: (0XX) 41 3340-1500
e-mail: dem@seed.pr.gov.br
80240-900 CURITIBA - PARANÁ


Catalogação no Centro de Editoração, Documentação e Informação Técnica da SEED-PR

             Química / vários autores. ­ Curitiba: SEED-PR, 2006. ­ p. 248

             ISBN: 85.85380-40-3

             1. Química. 2. Ensino médio. 3. Ensino de química. 4. Biogeoquímica. 5. Matéria. I. Fo-
        lhas. II. Material de apoio pedagógico. III. Material de apoio teórico. IV. Secretaria de Estado
        da Educação. Superintendência da Educação. V. Título.



                                                                                       CDU 54+373.5




                                        .
                                       2ª Edição
                                  IMPRESSO NO BRASIL
                                DISTRIBUIÇÃO GRATUITA
                         Autores
                Anselma Regina Levorato
                     Arthur Auwerter
                  Belmayr Knopki Nery
                Elisabete Soares Cebulski
                  Jussara Turin Politano
               Maria Bernadete P. Buzatto
          Miriam Goretti Stingelin Nepomoceno
                      Zecliz Stadler

              Equipe técnico-pedagógica
                 Belmayr Knopki Nery
                 Jussara Turin Politano
          Miriam Goretti Stingelin Nepomoceno

     Assessora do Departamento de Ensino Médio
              Agnes Cordeiro de Carvalho

Coordenadora Administrativa do Livro Didático Público
               Edna Amancio de Souza

                Equipe Administrativa
                    Mariema Ribeiro
                 Sueli Tereza Szymanek

              Técnicos Administrativos
              Alexandre Oliveira Cristovam
                   Viviane Machado

                       Consultor
            Claudio Antonio Tonegutti - UFPR

                    Leitura crítica
          Marcelo Pimentel da Silveira - UEM/PR

            Consultor de direitos autorais
             Alex Sander Hostyn Branchier

                   Revisão Textual
                   Renata de Oliveira

               Projeto Gráfico e Capa
           Eder Lima / Ícone Audiovisual Ltda

                Editoração Eletrônica
                 Ícone Audiovisual Ltda


                         2007
  CartadoSecretário
Este   Livro Didático Público chega às escolas da rede como resultado
do trabalho coletivo de nossos educadores. Foi elaborado para atender
à carência histórica de material didático no Ensino Médio, como uma
iniciativa sem precedentes de valorização da prática pedagógica e dos
saberes da professora e do professor, para criar um livro público, acessível,
uma fonte densa e credenciada de acesso ao conhecimento.

A motivação dominante dessa experiência democrática teve origem na
leitura justa das necessidades e anseios de nossos estudantes. Caminhamos
fortalecidos pelo compromisso com a qualidade da educação pública e
pelo reconhecimento do direito fundamental de todos os cidadãos de
acesso à cultura, à informação e ao conhecimento.

Nesta caminhada, aprendemos e ensinamos que o livro didático não é
mercadoria e o conhecimento produzido pela humanidade não pode ser
apropriado particularmente, mediante exibição de títulos privados, leis
de papel mal-escritas, feitas para proteger os vendilhões de um mercado
editorial absurdamente concentrado e elitista.

Desafiados a abrir uma trilha própria para o estudo e a pesquisa,
entregamos a vocês, professores e estudantes do Paraná, este material de
ensino-aprendizagem, para suas consultas, reflexões e formação contínua.
Comemoramos com vocês esta feliz e acertada realização, propondo,
com este Livro Didático Público, a socialização do conhecimento e dos
saberes.

Apropriem-se deste livro público, transformem e multipliquem as suas
leituras.


                    Mauricio Requião de Mello e Silva
                     Secretário de Estado da Educação
  AosEstudantes
                           Agir no sentido mais geral do termo significa tomar ini-
                      ciativa, iniciar, imprimir movimento a alguma coisa. Por
                      constituírem um initium, por serem recém-chegados e ini-
                      ciadores, em virtude do fato de terem nascido, os homens
                      tomam iniciativa, são impelidos a agir. (...) O fato de que o
                      homem é capaz de agir significa que se pode esperar de-
                      le o inesperado, que ele é capaz de realizar o infinitamente
                      improvável. E isto, por sua vez, só é possível porque cada
                      homem é singular, de sorte que, a cada nascimento, vem
                      ao mundo algo singularmente novo. Desse alguém que é
                      singular pode-se dizer, com certeza, que antes dele não
                      havia ninguém. Se a ação, como início, corresponde ao fa-
                      to do nascimento, se é a efetivação da condição humana
                      da natalidade, o discurso corresponde ao fato da distinção
                      e é a efetivação da condição humana da pluralidade, isto
                      é, do viver como ser distinto e singular entre iguais.


                                                                   Hannah Arendt
                                                              A condição humana



   Este é o seu livro didático público. Ele participará de sua trajetória pelo
Ensino Médio e deverá ser um importante recurso para a sua formação.

    Se fosse apenas um simples livro já seria valioso, pois, os livros re-
gistram e perpetuam nossas conquistas, conhecimentos, descobertas, so-
nhos. Os livros, documentam as mudanças históricas, são arquivos dos
acertos e dos erros, materializam palavras em textos que exprimem, ques-
tionam e projetam a própria humanidade.
   Mas este é um livro didático e isto o caracteriza como um livro de en-
sinar e aprender. Pelo menos esta é a idéia mais comum que se tem a res-
peito de um livro didático. Porém, este livro é diferente. Ele foi escrito a
partir de um conceito inovador de ensinar e de aprender. Com ele, como
apoio didático, seu professor e você farão muito mais do que "seguir o li-
vro". Vocês ultrapassarão o livro. Serão convidados a interagir com ele e
desafiados a estudar além do que ele traz em suas páginas.

    Neste livro há uma preocupação em escrever textos que valorizem o
conhecimento científico, filosófico e artístico, bem como a dimensão his-
tórica das disciplinas de maneira contextualizada, ou seja, numa lingua-
gem que aproxime esses saberes da sua realidade. É um livro diferente
porque não tem a pretensão de esgotar conteúdos, mas discutir a realida-
de em diferentes perspectivas de análise; não quer apresentar dogmas,
mas questionar para compreender. Além disso, os conteúdos abordados
são alguns recortes possíveis dos conteúdos mais amplos que estruturam
e identificam as disciplinas escolares. O conjunto desses elementos que
constituem o processo de escrita deste livro denomina cada um dos tex-
tos que o compõem de "Folhas".

    Em cada Folhas vocês, estudantes, e seus professores poderão cons-
truir, reconstruir e atualizar conhecimentos das disciplinas e, nas veredas
das outras disciplinas, entender melhor os conteúdos sobre os quais se
debruçam em cada momento do aprendizado. Essa relação entre as dis-
ciplinas, que está em aprimoramento, assim como deve ser todo o pro-
cesso de conhecimento, mostra que os saberes específicos de cada uma
delas se aproximam, e navegam por todas, ainda que com concepções e
recortes diferentes.
    Outro aspecto diferenciador deste livro é a presença, ao longo do tex-
to, de atividades que configuram a construção do conhecimento por meio
do diálogo e da pesquisa, rompendo com a tradição de separar o espaço
de aprendizado do espaço de fixação que, aliás, raramente é um espaço de
discussão, pois, estando separado do discurso, desarticula o pensamento.

    Este livro também é diferente porque seu processo de elaboração e
distribuição foi concretizado integralmente na esfera pública: os Folhas
que o compõem foram escritos por professores da rede estadual de en-
sino, que trabalharam em interação constante com os professores do De-
partamento de Ensino Médio, que também escreveram Folhas para o li-
vro, e com a consultoria dos professores da rede de ensino superior que
acreditaram nesse projeto.

    Agora o livro está pronto. Você o tem nas mãos e ele é prova do valor
e da capacidade de realização de uma política comprometida com o pú-
blico. Use-o com intensidade, participe, procure respostas e arrisque-se a
elaborar novas perguntas.

   A qualidade de sua formação começa aí, na sua sala de aula, no traba-
lho coletivo que envolve você, seus colegas e seus professores.
    EnsinoMédio




Sumário
Texto de Apresentação do LDP de Química............................................10
Conteúdo Estruturante: MatériaesuaNatureza
                     Apresentação.do.Conteúdo.Estruturante.Matéria.e.sua.Natureza.............12
              1       ­ Liofilizados,.desidratados,.dessalinizados.....................................14
                                                                  .
              2       ­ A.Química.do.cabelo.elétrico....................................................26
              3       ­ A.Química.de.todo.dia.............................................................40
              4       ­ Ligue.e.fique.ligado................................................................56
              5       ­ A.fórmula.do.corpo.humano.....................................................72
              6       ­ Radiação.e.vida.....................................................................82
              7       ­ Órgão.elétrico.artificial.............................................................94


Conteúdo Estruturante: Biogeoquímica
.                 . Apresentação.do.Conteúdo.Estruturante..
                    Biogeoquímica...........................................................................110
                                                                                                  Química




          8 ­ Água.Dura.............................................................................112
          9 ­ Qual.o.melhor.remédio?...........................................................124
         10 ­ A.energia.do.açúcar................................................................134
         11 ­ A.química.irada.......................................................................146
         12 ­ Bomba.de.chocolate................................................................162
         13 ­ Vidro.ou.cristal?......................................................................172


Conteúdo Estruturante: QuímicaSintética
  .         . Apresentação.do.Conteúdo.Estruturante..
              Química.Sintética........................................................................182
         14 ­ Combustíveis..........................................................................184
         15 ­ Remédio:.uma.droga.legal?......................................................198
         16 ­ Fermentadas.ou.destiladas:.há.restrições?....................................212
         17 ­ A.vida.sem.elas.não.tem.graça..................................................228
       EnsinoMédio




           A
           p
                       Apresentação
           r            A você, estudante:


           e             Na maioria das vezes você acha que aquilo que está aprendendo na
                     escola não tem "nada a ver" com a sua vida.
                         E você se pergunta:

           s             "O que estou fazendo aqui"?
                         "Para que e por que, preciso disso"?
                         Nós, da Equipe de Química, pretendemos que você estude de uma

           e         maneira mais empolgante, para que perceba e compreenda que no
                     mundo a sua volta há muito de Química.
                         Assim, estamos propondo este material que procura abordar os con-
                     teúdos escolhidos de uma forma diferenciada e inovadora em relação a

           n         outros materiais de ensino, geralmente disponíveis para os estudantes.
                         Os textos não estão organizados na seqüência que tradicionalmen-
                     te se encontram nos livros didáticos usuais. Os professores podem es-


           t         colher o texto conforme a necessidade do momento.
                         Pretendemos que você se aproprie de conhecimentos de um modo
                     mais crítico e, também, produza novas idéias que o ajudem a articular
                     aquilo que você aprende na sala de aula com o que vive lá "fora".

           a             Você precisa participar junto com o professor, usando sua criativi-
                     dade, expondo suas idéias, trazendo para sala de aula as novidades
                     que você ouve e lê.


           ç
                         Estamos lhe propondo estudar Química sem perder de vista os co-
                     nhecimentos trabalhados nas outras disciplinas, buscando uma visão
                     ampla do conhecimento químico.



           ã
           o
10   Apresentação
                                                                          Química




    O diálogo com as outras áreas do conhecimento leva você a refletir
sobre o seu modo de pensar, sobre os saberes que você já traz consi-
go, frutos da sua realidade social, cultural e econômica.
    Pensando em interagir os conteúdos de química com outras disci-
                                                                          Q
plinas e com a sua realidade, vamos lhe apresentar algumas situações
problema que o levem a reflexão através de leituras, atividades, deba-
tes, discussões.
    A experimentação será uma ferramenta para auxiliá-lo na investiga-
ção, na elaboração e na compreensão dos conceitos.
                                                                          U
    Os conteúdos escolhidos representam o resultado de uma seleção
feita a partir da "experiência" de um grupo de professores da rede pú-
blica do Estado do Paraná, abordados de forma a conectá-los com ques-
tões relevantes da nossa sociedade ou do cotidiano do estudante.
                                                                          Í
                                                                          M
    Trata-se de uma delimitação de conteúdos e temas dentro de uma to-
talidade que é a ciência Química. Outros professores poderiam escolher
um outro conjunto de conteúdos. Isto não significa que o que foi esco-
lhido é mais importante do que um conteúdo que não foi. Entretanto, a
forma de abordagem escolhida marca um diferencial importante.
    Acreditamos que os conteúdos selecionados representam o alicerce
para construir uma visão mais ampla para a Química. Eles são um "re-
corte" importante de cada assunto, mas apenas um "recorte". Há mui-
                                                                          I
to a investigar, há muito a estudar.
    Com esta nova proposta esperamos oferecer-lhe um material de
apoio que facilite o seu relacionamento com o mundo, que o ajude a
continuar seus estudos e que subsidie a defesa dos seus direitos de su-
jeito transformador.
                                                                          C
    Este material representa somente o primeiro de muitos degraus que
você irá subir em seu estudo do mundo químico que o cerca.
    A você, uma boa escalada.
                                                                          A


                                                                                    11
       EnsinoMédio




            I          MatériaesuaNatureza


            n
            t
            r
            o           Desde a antiga Grécia que o homem tenta explicar o mundo em
                     que vive.
                         Ele observa o mundo em sua volta, levanta hipóteses e elabora teo-


            d
                     rias para ajudar a compreender as coisas presentes em sua vida.
                         A matéria que encontramos diariamente em nossas atividades é for-
                     mada por substâncias ou misturas de substâncias usadas para produ-
                     zir objetos ou para provocar transformações.


            u           Esses materiais podem ser diferenciados através de suas proprieda-
                     des, como cor, cheiro, maleabilidade, ponto de fusão, ponto de ebuli-
                     ção, densidade, solubilidade, condutividade elétrica.


            ç
                         Algumas propriedades desses materiais podem ser explicadas pe-
                     las forças que mantém os átomos unidos formando uma molécula de
                     uma dada substância. As interações entre as moléculas também são
                     responsáveis por outras propriedades. Algumas ainda decorrem da


            ã        própria constituição dos átomos dos elementos químicos e outras do
                     enorme conjunto de átomos ou moléculas que formam o conjunto de
                     um dado material.



            o
12   Introdução
                                                                        Química




   Na natureza existem elementos químicos instáveis, cujos átomos
se modificam formando átomos de outros elementos químicos e, nes-
te processo chamado de decaimento radioativo emitem energia sob a
forma de radiação. A radioatividade tem inúmeras aplicações nos mais
variados campos da atividade humana, desde a área de saúde, no diag-
nóstico e tratamento de doenças até na arqueologia, na determinação
                                                                        Q
da época em que ocorreram determinados eventos (datação).
   Pilhas ou baterias são exemplos de como as reações químicas po-
dem ser utilizadas para gerar energia, no caso energia elétrica, pa-
ra utilização cotidiana, como em nossos relógios digitais e aparelhos
                                                                        U
CD portáteis.
    Entre os conceitos estudados estão os ácidos e as bases. A partir
deles podemos entender o comportamento de muitas substâncias pre-
                                                                        Í
sentes no nosso cotidiano. Essas substâncias são comuns em várias si-
tuações importantes. Uma dessas situações ocorre no corpo humano,
onde as células produzem ácidos e bases por meio de reações essen-
ciais para nosso organismo, seja auxiliando a digestão dos alimentos,
                                                                        M
                                                                        I
ou no controle do pH sanguíneo. Outras situações são o controle da
acidez do solo, o tratamento da água, os conservantes (aditivos) usa-
dos na indústria de alimentos para evitar a ação de microorganismos,
as questões ambientais como chuva ácida, dentre outras.


                                                                        C
                                                                        A


                                                                                  13
       EnsinoMédio




14   MatériaeSuaNatureza   Foto: Icone Audiovisual
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                                                                                                                 1
                                                                  LIOFILIZADOS,
                                                                DESIDRATADOS,
                                                              DESSALINIZADOS...
                                                                                                       Elisabete Soares Cebulski 1




                                                                                        erá que a água dessalinizada
                                                                                        tem o mesmo gosto da água
                                                                                        potável?




                                                           Fonte: http://www.sxc.hu




Colégio Estadual Avelino Antônio Vieira - Curitiba - PR
1




                                                                                      Liofilizados,Desidratados,Dessalinizados       15
          EnsinoMédio

                                       Você lembra do navegador solitário, Amyr Klink? Em suas viagens,
                                    por meses a fio, Amyr leva consigo um aparelho para dessalinizar a
                                    água, chamado dessalinizador e, como no meio do oceano não pode
                                    contar com uma fonte fixa de energia, utiliza a energia solar, bastante
                                    abundante, para fazer esse equipamento funcionar.
                                       Você gostaria de embarcar na aventura dele?

                                                                 Como sobreviver em condições extremas,
                                                             com frio, calor, chuva, vento, alimentos liofili-
                                                             zados, desidratados, água dessalinizada?
                                                                 Quando falamos em quente, frio, sólido, lí-
                                                             quido, podemos lembrar das propriedades dos
                                                             materiais.
                                                                 Você alguma vez já deve ter queimado a
                                                             língua com um alimento quente. Imagine-se
                                                             tomando uma xícara de chocolate bem quente,
                                                             "pelando" a língua! Com certeza, quando vo-
                                                             cê tomar o segundo gole de chocolate, o gos-
                                                             to (ou paladar) não será o mesmo!
      Fonte: http:www.sxc.hu
                                        O que acontece quando você sente o cheiro de alguma coisa e, no
                                    entanto, está comendo outro alimento que não tem nada a ver com
                                    as substâncias relativas ao cheiro que você está sentindo? Ou, se você
                                    morde algum alimento apimentado ou muito salgado, sem estar avisa-
                                    do disso?
                                        Provavelmente, algumas dessas duas situações já devem ter aconte-
                                    cido, e talvez você nem se lembre disso!


                               ATIVIDADE

       Faça o seguinte experimento:
            Sinta o cheiro de uma laranja e depois prove um pedaço de pão.
            Preste muita atenção no que acontece quando você come algum alimento doce, salgado, apimen-
            tado ou azedo.



                                        Converse com os colegas e verifique se as sensações que eles tive-
                                    ram foram parecidas com as que você teve; anote as suas sensações e
                                    depois, leia o texto seguinte para compreender melhor porque as pes-
                                    soas têm percepções diferentes de paladar e olfato!
                                        Há regiões e pontos na língua específicos para cada percepção. Es-
                                    sas regiões e pontos, onde você sentiu os sabores são as chamadas pa-
                                    pilas gustativas.



16     MatériaeSuaNatureza
                                                                                                     Química

    As papilas gustativas são constituídas por células epilteliais loca-
lizadas em torno de um poro central na membrana mucosa basal da
língua. Na superfície de cada uma das células gustativas, observam-se
prolongamentos finos como pêlos, projetando-se em direção da cavi-
dade bucal; são chamados microvilosidades. São essas estruturas que
favorecem a superfície receptora para o paladar. Na superfície da lín-
gua existem dezenas de papilas gustativas, que podem distinguir os
quatro sabores primários: amargo, azedo ou ácido, salgado e doce. Da
combinação destes quatro, resultam centenas de sabores diferentes.
    Assim cada tipo de comida ativa uma diferente combinação de sa-
bores elementares, ajudando a torná-lo único.
    A língua também é o órgão responsável por outras modalidades
sensoriais que contribuem na experiência gustativa, por exemplo a
textura e a temperatura dos alimentos.
    Mas, qual a relação entre olfato e paladar?
    Para que possamos sentir os diferentes sabores dos alimentos há
uma interação entre os receptores gustativos e olfativos.
    Os receptores gustativos são excitados por substâncias existentes
nos alimentos e os receptores olfativos são excitados por substâncias
presentes no ar, sendo que o centro do cérebro combina as informa-
ções sensoriais e olfativas "traduzindo-as".
                                                           Centro do olfato
                                        sinal de odor        e do gosto




         Detecção dos odores
     bulbo olfatório   nervo olfativo




                                                              sinal do sabor


                                              Áreas gustativas da língua
                                            doce    salgado ácido     amargo




            odor          epitélio
                          olfativo




                                                                    Liofilizados,Desidratados,Dessalinizados   17
           EnsinoMédio

                                   Possuímos cerca de 25 milhões de células olfativas, e isso faz com
                                que qualquer cheiro que possamos sentir seja capaz de interferir em
                                nosso apetite, em nossas lembranças e em nossos sentimentos.
                                   Quem nunca sentiu o cheirinho da comida da vovó ou o perfume
                                de bebê, bastante típico nas casas onde há um bebê recém-nascido?
                                   O olfato e o paladar trabalham juntos, e é por isso que, quando es-
                                tamos resfriados, não sentimos o cheiro das coisas, como também
                                não sentimos o gosto.
                                   Isto é bastante frustrante, concorda?
                                   Já imaginou você frente a frente a uma pizza super recheada e não
                                conseguir sentir o cheiro? Ou então, comer essa pizza deliciosa e não
                                sentir seu gosto?
                                   Doce e salgado, assim como azedo, amargo ou "amarrento", são algu-
                                mas das propriedades sensoriais da matéria, mais apropriadamente cha-
                                madas de propriedades organolépticas, que são todas as propriedades
                                que podem impressionar, pelo menos, um de nossos cinco sentidos.


                                  Quemnuncachupougelo?
                                   A sensação não é um misto entre dor e frio?
                                   Como o fato de estar quente ou frio pode modificar tanto o gosto
                                das coisas? E afinal o que é temperatura?
                                   Podemos perceber o aumento de temperatura quando nos agita-
                                mos; é isso mesmo! Quando você corre ou faz exercícios físicos, vo-
                                cê não sente calor?
                                   Com a matéria acontece a mesma coisa. Quando os átomos ou molé-
                                culas se agitam, a temperatura aumenta, assim como em nosso corpo.
                                   Imagine um cubo de gelo e uma represa onde a água escorre por
                                entre as rochas.
                                   No cubo de gelo as moléculas de água estão muito próximas umas
                                das outras, dificultando assim a sua movimentação.
                                                            Já, quando vemos a água escorrendo en-
                                                        tre as rochas, as moléculas de água encontram
                                                        uma possibilidade de se espalhar muito maior
                                                        que no gelo, o que permite que as moléculas
                                                        estejam em movimento maior do que na água
                                                        no estado sólido; portanto, a temperatura está
                                                        intimamente ligada à idéia de movimentação
                                                        das moléculas.
                                                            Agora, vamos nos imaginar participando de
                                                        uma pescaria em alto mar, dia ensolarado, pro-
                                                        tetor solar, boné na cabeça, e todos os apetre-
                                                        chos (vara, anzol, molinete...) xiiii... Acabou a
                                                        água potável! E agora? Tanta água ao redor e
      Foto: Icone Audiovisual


18     MatériaeSuaNatureza
                                                                                                Química

nós com a maior sede! Aquele calor... Ah, a temperatura continua a su-
bir... O que vamos beber? Será que é possível retirar o sal da água do
mar?
    Que tal tentarmos realizar esse experimento?




                ATIVIDADE

     Um método que pode ser utilizado é a destilação comum, onde a água é aquecida até seu ponto
 de ebulição (100º no nível do mar), condensando em seguida. Para isso você vai precisar de: sal, água
 , recipiente de vidro, plástico filme e... um dia ensolarado.
    Coloque um quarto de água num recipiente
    Dissolva uma colher de sopa de sal na água
    Cubra o recipiente com o plástico filme
    Coloque o recipiente no sol
    Após um tempo retire o plástico filme e experimente tanto a água do fundo do recipiente como a
    existente no plástico filme.



  Mas,seráqueaáguadessalinizadatemo
  mesmogostodaáguapotável?
    Quando Amyr está em alto mar, como ele mesmo narra em seu
livro "Cem dias entre céu e mar", conta com uma dieta preparada
com a ajuda da liofilização, da desidratação e outras formas de
conservação de alimentos.
    Comidas "salgadas" e desidratadas podem ser preparadas com a
água do mar, economizando assim o estoque de água doce, que é uti-
lizada apenas para beber e na preparação de doces.
    Nutricionistas montaram um cardápio a pedido de Amyr, de acordo
com suas necessidades para a viagem, à base de carboidratos, e que
atendiam a alguns detalhes importantes: a conservação
dos alimentos em condições extremas de temperatura e
umidade, que tivessem pouco peso e pequeno volume,
balanceados com grande facilidade de preparo e consis-
tência, aspecto e sabor iguais aos da comida caseira.
    Amyr cozinha com água do mar, poupando o estoque
de água potável e economizando espaço e peso.

                                                                Foto: Icone Audiovisual



                                                              Liofilizados,Desidratados,Dessalinizados    19
       EnsinoMédio

                                Vocêsabeadiferençaentrealimentos
                                desidratadoseliofilizados?
                                 A desidratação consiste na remoção da água do alimento por seca-
                             gem ao sol e ao ar ou através da aplicação de calor (por exemplo, den-
                             tro de uma estufa).
                                 A liofilização ou desidratação a frio (freeze dry) é um processo de
                             conservação de produtos orgânicos que envolvem dois métodos de
                             conservação de produtos biológicos: superfrio e secagem; não utili-
                             zam conservantes ou produtos químicos e é o processo mais adequa-
                             do para preservar células, enzimas, vacinas, vírus, leveduras, soros,
                             derivados sanguíneos, algas, bem como frutas, vegetais, carnes, pei-
                             xes e alimentos em geral. Na liofilização o produto é congelado a uma
                             temperatura bem baixa (abaixo de ­ 20ºC), é submetido a uma pres-
                             são muito baixa (alto vácuo), fazendo com que a água presente nesses
                             produtos e que foi transformada em gelo, sublime, ou seja, passe dire-
                             tamente do estado sólido para o estado gasoso, resultando em um pro-
                             duto final com uma estrutura porosa livre de umidade e capaz de ser
                             reconstituída pela simples adição de água. Desta forma, os produtos
                             liofilizados não sofrem alteração de tamanho, textura, cor, sabor, aro-
                             ma, teor de vitaminas, sais minerais, proteínas, etc,. Quando conserva-
                             dos adequadamente, mesmo à temperatura ambiente resistem muito
                             bem. Produtos liofilizados têm baixo peso, pois a maioria dos produ-
                             tos naturais possui mais de 80% de água, se conservam mesmo à tem-
                             peratura ambiente e, quando reconstituídos, retomam suas proprieda-
                             des originais como nenhum outro produto desidratado.

                     ATIVIDADE

        Junte embalagens de alimentos modificados (em pó, desidratados, liofilizados, congelados, etc) en-
        contrados no mercado e que são consumidos diariamente.
        Depois, confeccione cartazes com a turma e faça uma exposição na escola, colocando ao lado do
        tipo de alimento o processo pelo qual ele é modificado.

                                 Cada material tem um comportamento diferente quando são varia-
                             das as condições de temperatura e pressão às quais estão submetidos.
                             Esse comportamento é caracterizado por propriedades físico-químicas
                             desses materiais. Essas propriedades servem para identificá-los. Para
                             evitar que em cada trabalho tenhamos que calcular propriedades como
                             essas, elas são, em geral, encontradas em tabelas. Solubilidade, densi-
                             dade, ponto de fusão e ponto de ebulição, etc, são exemplos de pro-
                             priedades físico-químicas dos materiais. Com o conhecimento das pro-
                             priedades físico-químicas, podemos prever o comportamento de vários
                             materiais usados na construção civil, nas aeronaves, navios, equipa-
                             mentos médicos e odontológicos e muito mais!

20   MatériaeSuaNatureza
                                                                                                     Química

    Vamos caracterizar essas propriedades físicas!
    Quando dissolvemos açúcar em água temos um exemplo de So-
lubilidade (uma propriedade física) que é a capacidade de uma subs-
tância de se dissolver em outra. Esta capacidade, no que diz respei-
to a dissolução de um sólido em um líquido é limitada, ou seja, existe
um máximo de soluto que podemos dissolver em uma certa quantida-
de de um solvente.


                 ATIVIDADE

     A partir do que você já estudou sobre soluções, diferencie soluto e solvente.

    Você já observou que quando misturamos óleo e vinagre para sala-
das, o óleo fica em cima do vinagre? Isso acontece porque o óleo tem
uma densidade menor que o vinagre. A "Densidade" é uma outra pro-
priedade física, e informa se a substância de que é feito um corpo é
mais ou menos compacta: os corpos que possuem muita massa em pe-
queno volume, como os de ouro e de platina, apresentam grande den-
sidade. Os corpos que possuem pequena massa em grande volume,
como é o caso do isopor, da cortiça e dos gasosos em geral, apresen-
tam pequena densidade. A densidade de um corpo é o quociente de
sua massa pelo volume delimitado por sua superfície externa.
    E o gelo derretendo, já observou?
    É a "Fusão", outra propriedade física, que é a passagem do esta-
do sólido para o líquido. Cada material tem seu ponto de fusão ca-
racterístico.
    E a água da chaleira fervendo?
    É a "Ebulição", que é a passagem do estado líquido para o gasoso. Ela
ocorre quando fornecemos calor ao líquido. A água entra em ebulição a
100º C, quando estamos no nível do mar (onde a pressão é de 1,0 atmos-
fera). As demais substâncias têm pontos de ebulição característicos.
    Interessante, não?


  Quetalverificarmosessaspropriedades!

                 ATIVIDADE

     Vamos experimentar:
      Coloque em um recipiente, de preferência feito de vidro transparente, um pouco de água e sal, e em ou-
 tro recipiente um pouco de água e areia. Observe esses dois recipientes e perceba suas diferenças.


                                                                  Liofilizados,Desidratados,Dessalinizados     21
       EnsinoMédio

                                 Provavelmente, você percebeu que em um dos recipientes pode-
                             mos facilmente saber o que está misturado, enquanto que no outro
                             não. Só será possível descobrir se é só água ou é uma mistura de água
                             com alguma outra substância se eu provar ou fizer alguns testes! Mas,
                             como sabemos que provar coisas que não conhecemos, sem ao menos
                             ter noção de que se trata é algo extremamente perigoso, é melhor re-
                             alizar alguns testes!
                                 Bem, podemos verificar experimentalmente alguma propriedade!
                                 No caso da água salgada em relação à água que normalmente be-
                             bemos (água potável) podemos observar que a água salgada é boa
                             condutora de corrente elétrica enquanto a água potável não é.
                                 Quando se fala de pureza de um material, implicitamente está se
                             falando de uma comparação entre uma situação ideal (uma amos-
                             tra composta de 100% de uma única substância) e a real (quando re-
                             almente temos a substância de interesse na amostra do material do
                             qual estamos falando). A pureza de uma substância química depende
                             dos procedimentos de purificação que foram utilizados em sua pre-
                             paração, bem como a sua determinação está sujeita aos limites de de-
                             tecção dos métodos de análise química disponíveis.
                                 No caso da água e sal, temos uma mistura homogênea, pois es-
                             sa mistura resulta na formação de apenas uma fase (temos aqui o que
                             chamamos de solução). No caso da água e areia, pela observação visu-
                             al do sistema já podemos verificar a existência de duas fases (uma só-
                             lida e uma líquida, com uma superfície de separação visível) e temos
                             então uma mistura heterogênea.




                     ATIVIDADE

        Repita a mesma atividade, agora usando em um recipiente, água e açúcar; em outro, água e óleo;
        em outro, água e vinagre e em outro, óleo, vinagre e areia. Verifique em quais deles você encontra-
        rá uma mistura homogênea e em quais será encontrada uma mistura heterogênea. Anote os resulta-
        dos e depois verifique com seus colegas e com o professor outras ocorrências de misturas em nos-
        so dia-a-dia, fazendo assim uma tabela com as misturas mais utilizadas.
        Que tal fazer uma lista com produtos que você utiliza diariamente, por exemplo, produtos de higie-
        ne, limpeza, alimentos e bebidas?
        Depois de concluir a lista, verifique se os produtos que você escolheu são formados por misturas
        homogêneas ou heterogêneas. Juntamente com seu professor e colegas, compare as listas da tur-
        ma verificando quais os tipos de misturas são mais utilizados por nós diariamente.




22   MatériaeSuaNatureza
                                                                                           Química

    Você já percebeu as mudanças que ocorrem com a água quando
tratamos de mudanças de estado físico de substâncias puras? O ge-
lo, que é água no estado sólido, em uma temperatura abaixo de ze-
ro, apresenta ponto de fusão de 0º C quando submetido à pressão
de 1 atm. A partir do momento em que a temperatura começa a su-
bir e chega a 0º C, o gelo começa a mudar de fase e continua a 0º
C até derreter totalmente, transformando-se em água líquida a 0º C.
Se mantivermos a pressão de 1 atm e aumentarmos a temperatura,
a água continuará no estado líquido até atingir 100º C, temperatura
chamada ponto de ebulição.
    Após os 100º C, a água líquida passa por outra mudança de fase,
chegando assim à fase gasosa (vapor).
    Mas, para as misturas, o processo de mudança de fase é um pouco
diferente: as misturas comuns não apresentam pontos de fusão e ebu-
lição definidos, são variáveis.
    Ocorre que, normalmente encontraremos problemas quando preci-
samos separar uma mistura.
    Um exemplo bastante normal em nosso dia-a-dia é quando va-
mos escolher arroz, feijão ou até mesmo lavar uma verdura; nesse ca-
so, usamos um método de separação de misturas chamado CATAÇÃO,
onde, com as próprias mãos, conseguimos retirar as "sujeirinhas" que
vem junto com o alimento.
    Existem outros métodos de separação de misturas heterogêneas,
tais como a ventilação, levigação, a flotação, a dissolução fracionada,
a peneiração ou tamisação, a separação magnética, a filtração comum,
a filtração a vácuo, a decantação, a sifonação, a centrifugação, e a de-
cantação em funil de bromo.
    E quando temos aquele caso onde não fazemos noção das substân-
cias que estão misturadas? É, são aqueles casos de misturas homogêne-
as que já discutimos anteriormente! O que deveremos fazer para con-
seguimos separar os componentes dessas misturas?
    Naquele caso da água e sal, poderemos usar um método chamado
DESTILAÇÃO SIMPLES, que é utilizado quando temos um componente
sólido e outro líquido, formando uma mistura. Consiste em aquecer a
mistura, em aparelhagem adequada, sendo que o líquido evapora e em
seguida condensa, sendo recolhido em um outro recipiente, e o sóli-
do não se altera. Assim, pode-se afirmar que a água dessalinizada tem
o mesmo gosto da água potável.
    Agora todas as águas potáveis têm o mesmo gosto? E a água desti-
lada pode ser consumida?




                                                          Liofilizados,Desidratados,Dessalinizados   23
       EnsinoMédio

                            ObrasConsultadas
                            CHASSOT, A. Ciência através dos tempos. São Paulo: Editora Moderna,
                            1994.
                            KLINK. A. Cem dias entre céu e mar. São Paulo: Editora Companhia das
                            Letras, 1995.
                            MENEZES. L.C. A Matéria - uma aventura do espírito - fundamentos
                            e fronteiras do conhecimento físico. São Paulo: Editora Livraria da Física,
                            2005.
                            MONTANARI. V. Viagem ao interior da matéria. São Paulo: Editora Atual,
                            1993.
                            SANTOS. W.L.P.E SCHNETZLER. R. Educação em Química. Ijuí: Editora
                            Unijuí, 2003.
                            VANIN J.A. Alquimistas e Químicos. O passado, o presente e o futuro. São
                            Paulo: Editora Moderna, 1994.


                            DocumentosConsultadosONLINE
                            Anatomia e fisiologia humanas. O olfato. <http:/www.afh.bio.br> Acesso em
                            27 jun. 2006.


                     ANOTAÇÕES




24   MatériaeSuaNatureza
                                             Química



ANOTAÇÕES




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       EnsinoMédio




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                                                                                                                       Química




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                                                                  A QUÍMICA DO
                                                               CABELO ELÉTRICO
                                                             Elisabete Soares Cebulski1, Jussara Turin Politano2, Zecliz Stadler3




                                                                                rovavelmente, você já deve
                                                                                ter vivido situações curiosas
                                                                                como estas: ao pentear os ca-
                                                                             belos, os fios são atraídos pelo
                                                                        pente, e o cabelo fica todo "espetado";
                                                                        e ao tocar na porta de um automóvel,
                                                                        você, às vezes, leva um choque.
                                                                        O que acontece nesses casos?

                                                                       Há muitos anos, século
                                                                    V e IV a. C., os filósofos
                                                                    buscavam respostas para
                                                                    suas dúvidas querendo
                                                                    saber sobre a origem
                                                                    do universo e de si pró-
                                                                    prios, sobre o porquê
                                                                    do sofrimento e da morte,
                                                                    sobre a geração e a corrup-
                                                                    ção da vida e, além disso,
                                                                    queriam desvendar os mis-
1
 Colégio Estadual Avelino Antônio Vieira - Curitiba - Pr
                                                                    térios da matéria.
2
 Colégio Estadual Angelo Gusso - Curitiba - Pr
3
 Colégio Estadual Presidente Lamenha Lins - Curitiba - Pr

                                                                                              AQuímicadoCabeloElétrico              27
       EnsinoMédio



                                                                       Do que são feitas
                                                                      todas as coisas que
                                                                         conhecemos?


                                                                           Do que são
                                                                       feitos os materiais
                                                                        ao nosso redor?



                                  O que havia, naquela época, era a observação dos fenômenos e a
                              busca do homem por uma explicação a respeito desses fenômenos. E
                              a partir dos dois a busca de uma explicação para o que acontecia. Uma
                              das maneiras que os gregos utilizavam para explicar a origem do Uni-
                              verso, ou para justificar comportamentos, ou para compreender o mo-
                              tivo dos sentimentos e das paixões era a mitologia.
                                  Mas, o que é um MITO?
                                  O texto a seguir que apresenta uma explicação mitológica entre os
                              gregos: O mito de Prometeu e Pandora.


         "...Prometeu era um dos titãs, uma raça gigantesca, que habitou a Terra antes do homem. Ele e seu
     irmão Epimeteu foram incumbidos de fazer o homem e assegurar-lhe, e aos outros animais, todas as
     faculdades necessárias à sua preservação. Epimeteu tratou de atribuir a cada animal seus dons varia-
     dos, de coragem, força, rapidez; asas a um, garras a outro, etc. Quando, porém chegou a vez do ho-
     mem, que tinha de ser superior a todos os outros animais, Epimeteu gastara seus recursos com tan-
     ta prodigalidade que nada mais restava. Perplexo, recorreu a seu irmão Prometeu que, com a ajuda de
     Minerva, subiu ao céu, trazendo o fogo para o homem. Com esse dom, o homem assegurou sua su-
     perioridade sobre todos os outros animais. O fogo lhe forneceu o meio de construir armas, aquecer sua
     morada, cozinhar alimentos, cunhar moedas, etc.
         A mulher não fora ainda criada. A versão é que Júpiter a fez e enviou-a a Prometeu e a seu irmão
     para puni-los pela ousadia de furtar o fogo do céu, e ao homem, por tê-lo aceito. A primeira mulher cha-
     mava-se Pandora. Foi feita no céu, e cada um dos deuses contribuiu com alguma coisa para aperfei-
     çoá-la. Assim dotada, a mulher foi mandada à Terra e oferecida a Epimeteu, que, de boa vontade, acei-
     tou, embora advertido pelo irmão para ter cuidado com Júpiter e seus presentes. Epimeteu tinha em
     sua casa uma caixa, na qual guardava certos artigos malignos. Pandora foi tomada por intensa curiosi-
     dade de saber o que ela continha. Certo dia, destampou-a para olhar. Assim, espalhou por toda a par-
     te uma multidão de pragas para o corpo e para o espírito, que atingiram o desgraçado homem. Pando-
     ra apressou-se em colocar a tampa na caixa. Infelizmente, escapara todo o conteúdo da mesma, com
     exceção de uma única coisa que ficara no fundo: a esperança. Assim, sejam quais forem os males que
     nos ameacem, a esperança não nos deixa só e, enquanto a tivermos, nenhum mal nos torna inteira-
     mente desgraçados." (adaptado do "livro de ouro da mitologia" , p.19 ­26)
                                         BULFINCH, Thomas. Livro de ouro da mitologia. São Paulo: Ediouro, 1999.


28   MatériaesuaNatureza
                                                                                                            Química

    Após a leitura do texto sobre este mito, leia o texto de uma lenda                 Cosmologia: com-
e diferencie lenda de mito.                                                           posta por duas palavras:
    A partir do desenvolvimento da filosofia, a explicação sobre a ori-               cosmos que significa or-
gem do mundo passou a ser racional, denominada cosmologia.                            dem e a ordenação no mun-
                                                                                      do e logia, derivada de lógos,
    Vamos nos ater neste momento à filosofia na Grécia ­ período pré-
                                                                                      pensamento racional, discur-
socrático ou cosmológico ­ final do século VII e início do século V a.
                                                                                      so racional".
C., onde a preocupação era com a origem do mundo, a sua ordem.
                                                                                      (Chauí, 2003, p.38)
     Tales de Mileto (640 ­ 548 a. C), astrônomo, filósofo e matemático,
conhecido como "o pai da filosofia", procurava fugir das explicações
mitológicas sobre a criação do mundo (cosmogonia), tentando desco-
                                                                                       Cosmogonia: "É a
brir algo que fosse constante em todas as coisas e que seria o princí-
                                                                                      narrativa sobre o nascimento
pio unificador de todos os seres (cosmologia).
                                                                                      e a organização do mundo a
    Tales de Mileto foi o primeiro filósofo grego a observar que um pe-               partir de forças geradoras."
daço de âmbar, depois de ser passado várias vezes sobre um pedaço
                                                                                      (Chauí, 2003, p.36)
de pele de animal, adquiria a propriedade de atrair corpos leves, como
pedaços de palha e sementes.

                                                     Âmbar é uma resina
                                                   fóssil muito dura que se pa-
  Você sabia que a palavra                         rece com uma "pedra ama-
  eletricidade, vem do                             relada".
    grego eléktron?
                                                   Denominada em grego de
                                                   eléktron



    Os fenômenos elétricos e luminosos exerceram enorme fascínio nos
estudiosos daquela época. Então, eles começaram a investigá-los.
    Leucipo de Mileto (500 ­ 430 a .C.) e seu discípulo Demócrito de
Abdera (460 ­ 370 a . C), também filósofos da Grécia Antiga, propuse-
ram outra explicação (teoria).
    Segundo eles, a matéria poderia ser dividida até chegar a um ponto
onde não existiria mais a possibilidade de dividi-la. Essa partícula indi-
visível seria a unidade fundamental, o princípio primordial da matéria,
e recebeu, dos gregos, o nome de ÁTOMO.




                                   ÁTOMO:
                             a= não; tomo= divisível.




                                                                                  AQuímicadoCabeloElétrico             29
        EnsinoMédio

                                  Demócrito foi o responsável pelo surgimento de uma teoria conhe-
                              cida como ATOMISMO. Para ele, além dos átomos, também, deveria
                              existir o vazio, o vácuo.
                                  No pensamento de Demócrito, a atração ou repulsão de certos átomos
                              eram atribuídas ao acaso. E esse agrupamento de átomos, imprevisível,
                              seria a explicação para os diversos materiais diferentes conhecidos.
                                  Mas afinal, o que tudo isso tem a ver com o cabelo elétrico?


                                 Vocêconseguecolarumcanudinhonaparede
                                 semusarqualquertipodecola?
                                 Vocêsabeoqueéeletrizaçãoporatrito?
                                           Tudo que existe no Universo desde um grão de milho até o próprio
                                       Universo é formado por minúsculas partículas chamadas de átomos.
                                           Em 1808, John Dalton, cientista inglês, apresentou sua teoria,
                                       seu modelo de átomo. Segundo ele, o átomo é uma partícula indi-
                   Modelo atômico:     visível e indestrutível. Para Dalton os materiais são formados pela
                    Esfera maciça      combinação de diferentes átomos.
                                        O cientista inglês, Willian Crookes, ao usar ampolas (tubos) conten-
       Modelo: "Descrição de
                                    do gás, observou que descargas elétricas saíam da extremidade negativa
     situação com as quais dificil-
     mente interagiremos, e das e "caminhavam" para a extremidade positiva da ampola. Esses raios lu-
     quais conhecemos apenas minosos (descargas elétricas) foram denominados de raios catódicos.
     os efeitos." (Chassot, 2003,       Em 1898, Joseph John Thomson, cientista inglês, ao realizar expe-
     p.252)                         riências com as ampolas de Crookes, fez importantes descobertas. Ele
                                    observou que os raios catódicos eram constituídos de partículas nega-
                                    tivas menores que o átomo, que foram denominadas elétrons.
                                        As observações feitas por Thomson,
                                                                                        ânodo
                                    e outras como a eletrização por atrito, cátodo
                                    permitiram que ele elaborasse um mo-
                                    delo para o átomo, pois estava compro-
                                    vado que o átomo não era indivisível
                                    como os gregos pensavam.
                                        Thomson sugeriu que os elétrons, cargas negativas, estariam incrus-
                                        tados na superfície de uma esfera de carga positiva, como ameixas
                                          em um pudim. E, também, a carga elétrica total de um átomo se-
                                           ria nula, pois o número de cargas positivas seria igual ao de car-
                                           gas negativas. Esse modelo ficou consagrado como o modelo
                                           atômico de Thomson.
                                              O modelo atômico de Thomson representava um grande
                       Modelo atômico:      avanço, pois identificava o elétron como partícula constituin-
                     Pudim com passas       te do átomo.


30   MatériaesuaNatureza
                                                                                                 Química

    O físico Ernest Rutherford, alguns anos mais tarde, ao trabalhar
com a radiatividade (fenômeno descoberto por Henry Becquerel e de-
senvolvido pelo casal Marie e Pierre Curie), fez sua maior descoberta.
    Rutherford realizou experimentos com uma pequena amostra do
elemento químico polônio (material radioativo emissor de partículas
alfa). Esse material foi colocado dentro de uma caixa de chumbo com
um pequeno orifício, tendo à sua frente uma finíssima folha de ouro,
envolvida por uma placa de material fluorescente (material com capa-
cidade de brilhar quando exposto a raios luminosos), como mostra o
desenho ao lado.
    Assim, Rutherford, ao colocar a folha de ou-
ro entre a placa de material fluorescente e a caixa    fonte de partículas alfa     partículas alfa
com o material radioativo, esperava que a folha                                      espalhadas
de ouro bloqueasse a passagem da radiação (luz)                   partículas alfa
de partícula alfa, positiva. Porém, para surpresa
de Rutherford, a luz (eram partículas do átomo
de hélio duplamente ionizado) apareceu do ou-
tro lado da folha de ouro. Isto é, a partícula al-                      Folha
fa, "luz", atravessou a folha de ouro como se ela                       de ouro
não existisse. Ele, também, observou que outras
partículas, em menor número, não passavam pe-            anteparo
la folha de ouro e então voltavam e, outras, ain-
da, passavam e sofriam desvio.
    A partir dessas observações, Rutherford sugeriu que as partículas
alfa que conseguiam atravessar a folha de ouro e não sofriam desvio,
provavelmente, passavam por algum lugar vazio; as partículas que so-
friam desvio depois de atravessarem a placa, batiam em "algo" que es-
taria bloqueando a sua passagem. E sugeriu, ainda, que a carga elétrica
desse "algo" deveria ser positiva tal como a carga da partícula alfa.
    O modelo atômico de Rutherford seria formado por uma região
central denominada de núcleo, contendo os prótons com carga po-
sitiva e partículas sem carga - os nêutrons - que dariam estabilidade
ao núcleo e por uma região ao redor do centro, a eletrosfera, forma-
                       da por partículas de cargas negativas, denomina-
                       das de elétrons.
                           O modelo atômico de Rutherford ficou famo-
                       so com o nome de Modelo Planetário, uma vez
                       que nele o átomo se assemelha ao Sistema Solar.
                       Os elétrons giram ao redor do núcleo como os
                       planetas giram ao redor do Sol, em órbitas fixas
     Modelo atômico:   ou trajetórias fixas.
       Planetário




                                                                          AQuímicadoCabeloElétrico         31
       EnsinoMédio



                     ATIVIDADE

          Releia o texto a partir do trabalho de Dalton, Thomson e Rutherford. Proponha uma explicação (teo-
     ria) que mostre o motivo pelo qual os modelos atômicos de Dalton e de Thomson devam ser substituí-
     dos pelo modelo atômico de Rutherford.



        E aí, você já descobriu por que seu cabelo fica elétrico? Ou como colar um canudinho de plástico
     na parede sem usar cola?
        Você já derrubou sal de cozinha na chama do fogão? O que aconteceu?
        Provavelmente, além de ouvir uma crepitação, isto é, um barulhinho de estalo, ocorreu
     também uma mudança na cor da chama do fogão, que de azul passa a amarela.




                     ATIVIDADE

        Que tal realizar um experimento bastante fácil e interessante?
        Você vai precisar de:
        Um grampo de roupa de madeira, ou uma pinça de madeira; um clipe metálico; um bico de gás ou
     uma lamparina; solução de ácido clorídrico; sais de bário, cálcio e estrôncio (na forma de cloreto); um
     copo de béquer.
        Abra o clipe metálico e forme com uma de suas extremidades um anel, enquanto que a outra pon-
        ta deve ficar fixada em um grampo de roupa de madeira ou em uma pinça de madeira.
        Coloque no copo de béquer a solução de ácido clorídrico; molhe a haste que você confeccionou
        nesse ácido e, com ela, encoste num pouquinho de um dos sais e leve à chama do bico de gás ou
        lamparina.
        Repita esse procedimento para as outras duas substâncias, sempre anotando o que você observa.
        Anote as suas observações na tabela 01:


                                                     Tabela 01

              Substância               Cor Inicial             Cor de chama          Elemento Químico




32   MatériaesuaNatureza
                                                                                           Química

    Cada substância quando aquecida emite luz de cor diferente. Essa
cor é característica para cada substância, o que torna esse teste bastan-
te útil no reconhecimento de substâncias desconhecidas.



                            Você sabia que os fogos de artifício são
                           misturas de explosivos com certos sais, que
                             produzem luz em cores características?


                       A emissão de luz, na queima de sais metálicos
                    pode ser explicada pela emissão de fótons quando
                    os elétrons excitados do metal (isto é, que ganharam
energia e que, portanto, passaram para um nível de energia maior do
que o fundamental) retornam a seu estado fundamental (nesse retor-
no, emitem fótons de energia correspondente àquela que ganharam
para passar ao estado excitado).
    E, no caso do modelo de Rutherford, será que os elétrons girando ao
redor do núcleo ao perder energia cairiam no núcleo? O que você acha?
    Por que os átomos emitem luz de cores diferentes?
    A resposta a essas perguntas fez com que o modelo atômico de Ru-
therford fosse superado.
    Quanto à natureza da luz, até o começo do século XIX prevalecia, a
teria corpuscular da luz, proposta por Isaac Newton, físico inglês, que
considerava a luz como um feixe de pequenas partículas emitidas por
uma fonte de luz que atingia o olho estimulando a visão.
    Entretanto, em meados do século XIX, James Clerck Maxwell pro-
pôs uma teoria que unificou a compreensão dos fenômenos elétricos e
magnéticos (teoria do eletromagnetismo). Uma das conseqüências des-
sa teoria é que a luz passou a ser considerada como uma onda eletro-
magnética e que sua velocidade não depende do observador.
    No início do século XX, com os trabalhos de Max Planck e Albert
Einstein, a luz também passou a ser interpretada de forma corpuscular
(como pacotes de energia). A energia desses "pacotes de energia" (fó-
tons) é diretamente proporcional à sua freqüência de oscilação.
    Em meados de 1920, Louis Victor de Broglie, com base nos traba-
lhos de Einstein, propôs que elétrons (que possuem massa muito pe-
quena) apresentam propriedades tanto ondulatórias quanto corpuscu-
lares (dependendo do fenômeno, se comportam como onda ou como
partícula). Isto é conhecido como dualidade onda-partícula, ou duali-
dade matéria-energia e naturalmente aplica-se ao fóton (que é consi-
derada uma partícula sem massa) e à base da mecânica quântica e do
modelo quântico do átomo, que é bem aceito na atualidade.



                                                                         AQuímicadoCabeloElétrico    33
       EnsinoMédio

                                Masoqueéonda?
                                 Faça o experimento a seguir que você entenderá:


                     ATIVIDADE

     1. Encha uma assadeira com água e corante preto. Deixe em repouso.
     2. Pingue algumas gotas de água bem perto do centro da assadeira. O que acontece?
     3. Agora coloque uma bolinha de isopor pequena na assadeira com água. Bata na água da assadeira com
        um lápis. O que acontece?



                                 Uma onda pode ser representada pelo esquema:

                                                          comprimento de onda ( )
                                             crista                                   crista

                                                                                      altura
                                              amplitude            vale


                                 A distância entre duas cristas ou entre dois vales é denominada de
                             comprimento de onda e representado pela letra grega lambda ( ).
                                 E o que é freqüência de onda?
                                 Quando você sintoniza um rádio ou o televisor, você está procuran-
                             do a freqüência da onda eletromagnética daquela rádio ou estação de
                             televisão.
                                 Podemos dizer que freqüência é o número de vezes que uma cris-
                             ta ou um vale passa por um determinado ponto, ou o quanto o sistema
                             está oscilando.
                                 A cor da luz emitida corresponde a uma freqüência de onda específica.
                                 Nossos olhos percebem apenas uma determinada gama de cores,
                             que são faixas de freqüência de ondas específicas. O ser humano per-
                             cebe apenas a região visível do espectro eletromagnético, que apresenta
                             as sete cores do arco-íris, sendo que cada cor possui um comprimento
                             de onda determinado. As ondas de rádio, microondas, o infravermelho
                             possuem freqüência menor do que as da região visível e, conseqüen-
                             temente, suas energias são menores; já as freqüências de ondas meno-
                             res correspondem ao raio ultravioleta, raios-X, raios gama, cuja energia
                             é maior e que também não conseguimos enxergar.




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                                                                                      Química

    Voltando a discutir o modelo atômico proposto por Rutherford, que
estabelecia que os átomos eram compostos de um núcleo denso e car-
regado positivamente, circundado por elétrons carregados negativa-
mente, podemos apontar que este modelo possuía um grande proble-
ma, identificado por alguns cientistas da época.
    O problema de um modelo do tipo planetário (elétrons em órbita
do núcleo tal como planetas em órbita do sol) é que ele não leva em
conta a perda de energia dos elétrons nessa situação. Uma partícula
carregada eletricamente e acelerada emite radiação eletromagnética e,
portanto, perde energia nesse processo. Em conseqüência os elétrons
não poderiam manter uma "órbita estável" e deveriam gradativamen-
te se aproximar do núcleo, em uma "órbita em espiral" até, no final, se
chocarem com ele.
    Como o "colapso atômico" descrito acima não se verifica no mundo
real, Niels Henry David Bohr, em 1913, propôs um novo modelo pelo
qual, além de resolver essa dificuldade básica do modelo de Ruther-
ford, permitiu explicar teoricamente o espectro eletromagnético emiti-
do pelo elemento químico hidrogênio, determinado experimentalmen-
te. Um modelo teórico permite explicar, ou prever uma observação
experimental de forma consistente, é de grande valor, e em vista disso,
a proposta de Bohr teve um grande impacto na época.
    O modelo de Bohr é constituído pelas seguintes idéias básicas, que
se fundamentam em idéias já trabalhadas por Planck e Einstein em ou-
tros contextos:
1. Os elétrons ao redor do núcleo atômico se situam em níveis quan-
    tizados de energia;
2. As leis da mecânica clássica (leis de Newton) não são válidas para
    a passagem do elétron de um nível para o outro;
3. Quando ocorre a passagem (ou o salto) de um elétron entre ní-
    veis diferentes de energia, o elétron deve absorver ou emitir ener-
    gia (o elétron absorve energia se ele passa de um nível mais baixo
    de energia para um mais alto e emite energia no caso contrário) co-
    mo um fóton que deve ter energia exatamente igual à diferença de
    energia entre os respectivos níveis.
4. Os níveis permitidos de energia dependem de valores inteiros para
    o chamado número quântico principal n (n = 1, 2, 3, 4...).
    Segundo a equação L = n.(h/2 ) onde L é chamado de momento
angular orbital, n é o número quântico principal, h é o constante de
Planck e é o número pi.
    O modelo de Bohr explica de maneira razoável o sistema contendo
um elétron (o átomo de hidrogênio), mas não permite explicar átomos
com mais de um elétron.




                                                                    AQuímicadoCabeloElétrico    35
       EnsinoMédio

                                    Ele agrega idéias de quantização com princípios da mecânica clás-
                                sica. Apesar de representar um grande avanço em relação aos mode-
                                los anteriores, possui problemas evidentes como:
                                    Ao assumir que a mecânica clássica não é válida no caso de transição
                                    eletrônica não propõe outras leis para explicar o processo.
                                    Não explica o porquê da quantização estabelecida no item 4 ante-
                                    riormente.
                                    Estes problemas do modelo de Bohr vão ser superados a partir dos
                                anos de 1920 por meio dos trabalhos de Erwin Schrödinger, Louis de
                                Broglie e Werner Heisenberg, dentre outros, que resultam no apareci-
                                mento da Mecânica Quântica (que é uma área de estudos da física que
                                trata do estudo do estado de sistemas em que não são válidos os prin-
                                cípios da mecânica clássica) e de modelos de estrutura do átomo ba-
                                seados em seus princípios.


                     ATIVIDADE

          Para você entender um pouco mais sobre modelos atômicos, construa um modelo segundo a teo-
     ria de Rutherford - Bohr usando: cartolina colorida (duas cores diferentes), massa de modelar, tubo de
     látex, pedaço de papelão de mais ou menos 50cm, cola e tesoura.
     1. Faça círculos nas cartolinas com diâmetros de 5cm e 25cm na mesma cor e 15cm e 35cm em ou-
        tra cor.
     2. Recorte com a tesoura e cole no papelão alternando as cores, conforme o esquema 02:



                                                                 Pedaço de papelão

                                                         Círculos de cartolina em cores
                                                         e tamanhos diferentes



                       Foto: Icone Audiovisual

     3. Corte o tubo de látex em anéis finos. Cole os anéis de látex nas linhas de cada círculo. Coloque um
        anel no centro para o núcleo; dois anéis na linha do primeiro círculo; oito anéis na linha do segundo
        círculo; dezoito anéis no terceiro e 32 anéis no quarto. Divida os espaços de modo que os anéis fi-
        quem distribuídos de maneira simétrica.
     4. Faça bolinhas com a massa de modelar no tamanho necessário para encaixar nos anéis de látex.
        Coloque uma bolinha no centro para o núcleo de cor diferente das demais. Coloque as demais boli-
        nhas para representar os elétrons. Lembre-se de que o número de bolinhas (elétrons) em cada cír-
        culo depende do tipo de átomo que você irá representar.




36   MatériaesuaNatureza
                                                                                              Química

    O modelo quântico (modelo atômico atual) é um modelo matemá-
tico - probabilístico que, em linhas gerais, tem por base:
    O princípio da incerteza de Heisenberg: não é possível determinar
    com precisão a posição e a velocidade de um elétron num mesmo
    instante.
    O princípio da dualidade de Louis de Broglie: o elétron apresenta
    característica dual, ou seja, comporta-se como partícula-onda.


                            Você sabia que no átomo não há somente
                          prótons, nêutrons e elétrons? Há outras par-
                          tículas já identificadas como os neutrinos, o
                          pósitron e o méson (pi). Você sabia que a
                          partícula méson foi descoberta em 1947,
                          pelo brasileiro, curitibano, César Lattes, hoje
                           reconhecido internacionalmente?




    O modelo quântico permite por exemplo, explicar o funcionamento
dos raios laser utilizados em cirurgias, em indústrias e em leitura óptica.
    Estamos tão acostumados a conviver com uma série de aparelhos que
nos ajudam a ter conforto que raramente paramos para nos perguntar: co-
mo será que o televisor funciona? Ou o forno de microondas, o rádio?
    Será que esses equipamentos possuem algo em comum?
    Em nosso dia-a-dia, estamos interagindo o tempo todo com dife-
rentes tipos de radiação. Quando ficamos expostos ao sol, estamos re-
cebendo radiação ultravioleta, uma forma de radiação eletromagnéti-
ca, e que não é visível. Se você quebrar um dedo e precisar de uma
radiografia para verificar a gravidade do caso, estará se expondo a ou-
tro tipo de radiação eletromagnética (os raios x). Ao assistir a um pro-
grama de televisão ou ao usar o celular, as radiações eletromagnéticas
continuarão a acompanhá-lo.


  Eagora,jádescobriuporqueseucabelofica
  elétrico?
  Conseguiucolarocanudinhodeplásticona
  paredesemusarcola?
  Porqueo"choque"aotocarnoautomóvel?


                                                                            AQuímicadoCabeloElétrico    37
       EnsinoMédio

                                  Um corpo, em seu estado normal, isto é, não eletrizado, estará neu-
                              tro, ou seja, terá o mesmo número de cargas positivas (prótons) e car-
                              gas negativas (elétrons).
                                  Se este corpo perder elétrons, ficará com excesso de prótons (cargas
                              positivas) e ficará eletrizado positivamente.
                                  Se ele receber elétrons, ficará com excesso de elétrons (cargas nega-
                              tivas) e ficará eletrizado negativamente.
                                  Agora é só se lembrar: cargas opostas se atraem enquanto cargas
                              iguais se repelem. É isso o que acontece com o cabelo "elétrico" e com
                              o automóvel que dá choque.
                                   E se você ainda não conseguiu colar um canudinho de plástico em
                              uma parede sem usar cola, basta atritá-lo em seu cabelo, por exemplo.



                     ATIVIDADE

        Elabore uma pesquisa sobre o espectro eletromagnético. Procure identificar os vários tipos de radia-
     ção que você está exposto diariamente. Explique:
     a) Por que não devemos nos expor a grandes quantidades de radiações, como raios-X, radiações de
        microondas, etc?
     b) O sol emite vários tipos de radiações sob forma de ondas eletromagnéticas. Elabore um texto em
        que você defenda o uso de protetor solar.




                                 ObrasConsultadas
                                  CHASSOT, A. A ciência através dos tempos. 2. ed. São Paulo: Editora
                                  Moderna, 1997.
                                  CHASSOT, A. Alfabetização científica: questões e desafios para a
                                  educação. Ijuí :Ed. Unijuí, 2003.
                                  CHAUÍ, M. Convite à filosofia. São Paulo: Ática, 2003.
                                  CHRÉTIEN, C. A ciência em ação: mitos e limites. Campinas: Papirus,
                                  1994.
                                  EISBERG, R.; RESNICK, R. Física quântica ­ átomos, moléculas, sólidos,
                                  núcleos e partículas. Rio de Janeiro: Campus, 1979.
                                  HALL, N. (Org). Neoquímica. Tradução de: Paulo Sérgio Santos et al. Porto
                                  Alegre: Bookman, 2004.
                                  HENRY, J. A revolução científica e as origens da ciência moderna.
                                  Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 1998.
                                  MENEZES, L.C. A matéria ­ uma aventura do espírito ­ fundamentos e
                                  fronteiras do conhecimento físico. São Paulo: Editora Livraria da Física,
                                  2005.


38   MatériaesuaNatureza
                                                                                      Química

MONTANARI, V. Viagem ao interior da matéria. São Paulo: Editora Atual,
1993.
QUAGLIANO, J.V. ; VALLARINO, L. M. Química. Tradução de: Aïda Espinola.
3. ed. Rio de Janeiro: Guanabara, 1979.
REALE, G. ANTISERI, D. História da Filosofia. São Paulo: Paulus, 2003.
ROCHA, J. F. M. José. Origem e evolução das idéias da física. Salvador:
Edufba, 2002.
SANTOS, W.L.P. ; SCHNETZLER, R. Educação em Química. Ijuí: Editora
Unijuí, 2003.
VANIN, J.A. Alquimistas e Químicos: o passado, o presente e o futuro.
São Paulo: Moderna, 2002.
WOLKE, R.L. O que Einstein disse a seu cozinheiro ­ 2. Mais ciência
na cozinha. Rio de Janeiro: Jorge Zahar Ed, 2005.



             ANOTAÇÕES




                                                                    AQuímicadoCabeloElétrico    39
       EnsinoMédio




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                                                                               3
                                                           A QUÍMICA DE
                                                               TODO DIA
                                                                               Zecliz Stadler1


                                                            ocê já sentiu um "dragão" cus-
                                                            pindo fogo em seu estômago?
                                                           Como dominar esse "dragão"?




Colégio Estadual Presidente Lamenha Lins - Curitiba - PR
1



                                                                         AQuímicadeTodoDia       41
       EnsinoMédio

                               Você sabia que o nosso corpo funciona graças a uma série de rea-
                           ções químicas?
                               Na digestão os alimentos sofrem ação de enzimas, como a pepsina,
                           que quebram as moléculas de proteínas, muito grandes, em moléculas
                           menores, os aminoácidos.
                               As células que revestem internamente a parede do estômago hu-
                           mano produzem constantemente o suco gástrico, que também contém
                           ácido clorídrico, com a finalidade de facilitar a ação das enzimas na di-
                           gestão e eliminar o crescimento de bactérias.
                               Mas para evitar que a própria parede do estômago seja destruída,
                           as células também produzem um muco protetor.
                               A produção de ácido clorídrico (HCl) aumenta quando ingerimos
                           alimentos como: café, refrigerantes, frutas cítricas (laranja, abacaxi), fri-
                           turas, etc., ou quando sentimos o cheiro de algumas comidas ou, ain-
                           da, quando mastigamos chicletes.
                               Quando mastigamos chicletes o organismo entende que deve dar iní-
                           cio ao processo de digestão. Então as células estomacais preparam-se
                           aumentando a quantidade de suco gástrico mas sem que haja alimentos
                           para a digestão. Esse aumento na acidez produz uma sensação de "quei-
                           mação" causada pela ação do suco gástrico no estômago. É a azia.
                               Você sabe por que as frutas cítricas aumentam a sensação de quei-
                           mação no estômago?




                                                     O que você sente quando come
                                                     em excesso, quando fica horas sem
                                                     comer ou, ainda, quando não mastiga
                                                     corretamente?
                                                      Hum... Pode ser o "dragão"...


                              Atualmente, sabe-se que alterações na produção de ácido clorídri-
                           co e nas enzimas digestivas são extremamente importantes, pois po-
                           dem favorecer a infecção pela ação da bactéria - Helicobacter pylori,
                           considerada como a principal responsável pela ocorrência de úlceras.



                                 Para combater o "dragão" em seu
                                 estômago você precisa conhecê-lo,
                                 saber como ele funciona.




42   MatériaesuaNatureza
                                                                                              Química



                ATIVIDADE

    Para auxiliá-lo a conhecer esse "dragão" realize o experimento:
    Triture algumas folhas de repolho roxo em um recipiente com água. Filtre e
    coloque num béquer com uma pequena quantidade de sagu, deixando em
    repouso por cerca de 10 minutos.
    Adicione um pouco mais de água e leve ao fogo para cozinhar, sem mexer.
    Separe quatro béqueres.
 a) No primeiro béquer coloque 50 mL de solução de cloreto de cálcio CaCl2 a 1% (etiquete).
 b) No segundo béquer coloque 20 mL de solução ácido clorídrico HCl a 0,10mol/L (etiquete).
 c) No terceiro béquer coloque 30 mL de solução de hidróxido de sódio NaOH a 0,10 mol/L (etiquete).
 d) E no quarto béquer coloque 20 mL de solução ácido clorídrico e acrescente 30ml de solução hidró-
    xido de sódio (etiquete).

   Observe os desenhos:




      Sagu              01             02             03              04
                       CaCl2           HCl           NaOH         HCl/NaOH

    Repita com cada béquer (não coloque o sagu em todos os béque-
res ao mesmo tempo).
    Você pode fazer este experimento substituindo o repolho roxo por
outros indicadores (suco de amora, vinho, pétalas de flores, etc.).
    O que aconteceu com as bolinhas de sagu em cada solução? Por quê?
    O que aconteceu quando você colocou HCl e NaOH no mesmo béquer?
    Como funcionam os indicadores? Como o nome diz, eles indicam o
meio onde se encontram, adquirindo uma coloração diferente depen-
              dendo se estão em presença de substância com caracte-
              rística ácida ou básica. Por exemplo, a fenolftaleína, um
              indicador muito utilizado, fica incolor em meio ácido e
              vermelho em meio básico.


                  Afinal, como é o comportamento de
                  substâncias que agem como ácido ou
                  base? E o que tudo isso tem a ver
                  com o "dragão" em seu estômago?




                                                                               AQuímicadeTodoDia        43
       EnsinoMédio

                               Você já mastigou um pedaço de banana ou caqui verdes? O que
                           sentiu? E que tal o "gostinho" de um limão?
                               Algumas substâncias nos dão a sensação de "amarrar" a boca. Isto
                           se deve à característica adstringente da substância, uma vez que inibe
                           a produção de líquidos (saliva) provocando tal sensação. Substâncias
                           que apresentam característica adstringente se comportam como base.
                           Outras substâncias que têm gosto azedo se comportam como ácido.
                               Através de observações experimentais, baseadas no comportamento
                           semelhante entre as substâncias, como: gosto azedo (ácido) ou amargo
                           (adstringente), condução da corrente elétrica, etc., os cientistas procu-
                           raram explicar quimicamente esse comportamento, ou seja, procura-
                           ram responder à questões como esta: "por que um grupo de substâncias
                           apresentava certas características e outro características diferentes?".
                               Assim, têm-se as várias teorias para conceituar ácidos e bases.
                               A primeira teoria foi proposta, em 1884, por Svante Arrhenius, quí-
                           mico sueco. O problema que intrigava o químico Arrhenius era: a má
                           condução de corrente elétrica da água destilada. O sal de cozinha (clo-
                           reto de sódio), quando sólido, também não conduz eletricidade. En-
                           tão, por que quando se dissolve cloreto de sódio em água, a solução
                           conduz a eletricidade?
                               Após pesquisar, Arrhenius observou que ácidos e bases, dissolvidos
                           em água (soluções aquosas), ionizavam-se (ácidos) e dissociavam-se
                           (bases), produzindo soluções que conduzem a corrente elétrica devido
                           à formação de cátions hidrogênio H+ e ânions hidroxila OH-.
                               Atualmente, sabemos que os íons hidrogênio H+ em solução aquo-
                           sa são cercados por moléculas de água (devido à alta relação entre a
                           carga e o raio desse íon), dando origem ao íon hidrogênio hidratado,
                           freqüentemente chamado de hidrônio.
                               O íon hidrônio pode ser representado por H+(aq.), H3O+(aq.), H+(H2O)n.
                               Mas o que significa ionizar?
                               Quando uma substância é dissolvida em água ou em qualquer ou-
                           tro solvente (álcool, éter, etc.) ocorre a formação de íons, essa subs-
                           tância ioniza-se. Observe como se representa a reação de ionização do
                           ácido sulfúrico (H2SO4):

                                                            H2O(l)
                                            H2SO4(l)                   2 H3O+(aq) + SO2 -(aq)
                                                                                      4

                                          ácido sulfúrico            cátion hidrônio    ânion sulfato


                            Lembre-se que:
                            aq. = aquoso (dissolvido em água)        l = líquido       s = sólido       g = gasoso




44   MatériaesuaNatureza
                                                                                                  Química



                ATIVIDADE

   Que tal você realizar um experimento para observar a condutividade da corrente elétrica em solu-
ções aquosas, como Arrhenius pesquisou?
   Para isso você precisa construir o aparelho de condutividade elétrica esquematizado abaixo.

                         Esquema do aparelho de condutividade elétrica




                         Foto: Icone Audiovisual

   E o professor deverá preparar as seguintes soluções a serem testadas:
   a) 0,9mL de HC para 10mL de água;
   b) 0,6mL ácido acético para 10mL de água;
   c) 0,7mL de NH4OH para 10mL de água;
   d) 0,4g de NaOH para 10mL de água;
   e) água destilada;
   f)   sal de cozinha (cloreto de sódio).

        Coloque 10m de cada solução em béquer separadamente e etiquete para identificação.
        Coloque em um béquer seco um pouco de cloreto de sódio. Coloque em outro béquer água (se
        possível destilada) para usar na limpeza dos pólos (pontas dos fios desencapadas) do aparelho.
        Observe o esquema:




          A                 B                      C        D                E                F
   Coloque os pólos do aparelho no béquer com cloreto de sódio. Observe a intensidade luminosa.
Anote. Limpe os pólos do aparelho de condutividade e teste a água destilada. Observe. Anote. Limpe
os pólos do aparelho de condutividade e teste as demais soluções. Anote.




                                                                                 AQuímicadeTodoDia          45
       EnsinoMédio


        Agora, preencha a tabela com as observações.

            Substância                                                   Lâmpada 2,5 W
            Cloreto de sódio
            Água
            HCI
            Ácido acético
            NaOH
            NH4OH




                                                      O que é necessário para que a lâmpada acen-
                                                      da? Qual a diferença entre as substâncias que
                                                      conduzem eletricidade e as que não conduzem?
                                                      Qual a sua conclusão sobre a condutividade elé-
                                                      trica em soluções aquosas?




                                   A teoria de Arrhenius era tão revolucionária para o pensamento da
                               época, que seus professores concederam-lhe o título de doutor com a
                               qualificação mais baixa possível, sem reprová-lo. Porém, com sua per-
                               sistência e como sua teoria "sobre a dissociação das substâncias nas
                               soluções aquosas" conseguia explicar muitos fenômenos conhecidos
                               da época e lentamente ganhou aceitação na comunidade científica. E,
                               em 1903, Arrhenius ganhou o Prêmio Nobel de Química pela Teoria
                               da Dissociação Iônica.
                                   Embora o conceito de Arrhenius para ácidos e bases tenha sido im-
                               portante, ele tem limitações. Pois, para Arrhenius, as substâncias se com-
                               portam como ácido ou base apenas quando estão dissolvidas em água.
                               E, ainda, segundo Arrhenius, as substâncias se comportam como ácido
                               se apresentarem o íon hidrogênio, H+(aq), ou se comportam como base se
                               apresentarem o íon hidróxido, OH-(aq) em sua composição.
                                   Assim, o conceito de ácido e base, segundo Arrhenius, não se apli-
                               ca à reação entre o HCl(g) e a amônia NH3(g), pois não estão em solução
                               aquosa e a amônia não apresenta o íon OH-. Observe a reação:
                                   HCl(g) + NH3(g)           NH4Cl(s) .
                                   Porém, quando HCl(g) reage com NH3(g), ocorre a formação de uma
                               névoa branca que é o cloreto de amônio, um sólido iônico chamado
                               de sal.

46   MatériaesuaNatureza
                                                                                         Química

   Veja como isso ocorre: coloque com uma pinça um chumaço de
algodão embebido em ácido clorídrico (HCl) concentrado em um tu-
bo de ensaio (feche o tubo com rolha). Coloque com uma pinça um
chumaço de algodão embebido em amônia NH3 (hidróxido de amônio
concentrado) em outro tubo de ensaio. Retire a tampa do primeiro tu-
bo e aproxime a boca dos tubos de ensaio.




                                       Afinal, você já sabe como dominar o
                                       fogo do "dragão"? Ou será que esse
                                       "dragão" vai te dominar?



   Em 1923, Johanes Nicolaus Brönsted, trabalhando em Copenha-
gue (Dinamarca), e Thomas Martin Lowry, trabalhando em Cambrid-
ge (Inglaterra), apesar de pesquisarem de forma independente, pro-
puseram outra definição mais geral para ácidos e bases, conhecida
como Teoria Protônica.

   Observe a reação do ácido clorídrio HCl(aq.) com a água H2O(l.):

          doa próton     H+

              HCl(aq) + H2O(l)                  H3O+(aq) + Cl- (aq)

               ácido 1        base 1             cátion       ânion
                                                hidrônio     cloreto


   O HCl(aq.) age como ácido ao doar um próton H+ para a água H2O(l).
A água H2O(l) age como base ao receber o próton do HCl(aq).

   Observe, também, a reação entre a amônia NH3(g) e a água H2O(l):

          doa próton   H+

               H2O(l) + NH3(g)                 NH4+(aq) + OH- (aq)

               ácido 1        base 1              cátion      ânion
                                                 amônio     hidróxido




                                                                             AQuímicadeTodoDia     47
       EnsinoMédio

                             Nessa reação a água age como ácido ao doar um próton H+ para a
                           amônia NH3(g). E a amônia age como base ao receber o próton.




                                     Você percebeu que na teoria de
                                     Brönsted-Lowry as substâncias são
                                     classificadas como ácido ou base
                                     dependendo com quem estão?




                              Uma substância pode agir como ácido em uma reação e, em outra
                           reação, agir como base dependendo da espécie química (íon ou molé-
                           cula) que estiver reagindo com ela.
                              Veja, agora, a reação entre a amônia NH3(g) e a água, no sentido
                           contrário:

                                      doa próton    H+

                                        NH4+(aq) + OH-(aq)                   H2O(l) + NH3(g)

                                          ácido          base


                              Nesta reação, o cátion amônio NH4+(aq.) age como ácido ao doar um
                           próton para o OH-(aq.). O hidróxido OH-(aq.) age como base ao receber o
                           próton do NH4+(aq.). Você pôde observar que, sempre que um ácido de
                           Brönsted-Lowry doa um próton, forma uma base. E sempre que uma
                           base de Brönsted-Lowry recebe um próton, forma um ácido.
                              Portanto, sempre que um ácido reage com uma base forma-se o
                           ácido e a base correspondentes que são chamados de par conjugado.
                              Assim, na reação entre a amônia NH3(g) e a água H2O(l) temos:


                                     doa próton    H+                  doa próton   H+

                                          H2O(l) + NH3(g)                   NH4+(aq) + OH- (aq)

                                          ácido 1        base 2               ácido 2    base 1




                                                         pares ácido-base conjugados




48   MatériaesuaNatureza
                                                                                        Química

   Você observou que numa reação entre um ácido e uma base ocorre
uma transferência de prótons de Brönsted-Lowry?
   Alguns exemplos de ácido segundo Bronsted-Lowry são: HCl, H3O+,
NH4+, HSO4- e H3CCOOH. Alguns exemplos de base segundo Bronsted-
Lowry são: OH-, H3CCOO-, NH3 e H2O.




                              Afinal, qual é o comportamento de
                              uma substância que age como ácido
                              ou base de Brönsted-Lowry?



     A teoria de Brönsted-Lowry estende o conceito de ácido e base para
outras substâncias além daquelas que apresentam H+ e OH-, porém
ainda depende da presença de um solvente (água, álcool, éter, etc.).
Também depende da troca de prótons H+, ou seja, depende da presença
de hidrogênio.
     Ainda em 1923, um cientista americano, Gilbert Newton Lewis
propôs uma teoria mais ampla (independente de Brönsted-Lowry): a
Teoria Eletrônica de Lewis.
     Observe o exemplo da reação química entre a amônia (NH3) e o
trifluoreto de bório (BF3) onde aparecem os elétrons de valência (últi-
ma camada):
                                F                               F
               H         +
        H      N                B     F          H3N           B        F
               H                F                               F
        o N doa um           o B aceita um            molécula com
       par de elétrons       par de elétrons        ligação covalente


    A molécula de amônia ao doar um par de elétrons age como base
de Lewis. A molécula de BF3 ao receber um par de elétrons age como
ácido de Lewis.
    Segundo a teoria de Lewis, a reação entre um ácido e uma base
sempre dá origem a uma ligação covalente através da doação de um
par de elétrons de valência (última camada) não compartilhado a ou-
tra espécie química (íon ou molécula).
    Alguns exemplos de ácido segundo Lewis são: BCl3, H+, SO3, AlCl3 e
SO2. Alguns exemplos de base segundo Lewis são: :NH3, :OH2, :CN-, :OH-
e :F- (onde (:) representa o par de elétrons que podem ser doados).



                                                                            AQuímicadeTodoDia     49
        EnsinoMédio

                                    A teoria de Lewis é mais ampla, pois não depende de meio aquo-
                                 so ou outro solvente. Ela abrange a teoria de Arrhenius e de Brönsted-
                                 Lowry. A teoria de Arrhenius depende do meio aquoso e da presença
                                 de íons H+ no ácido e íons OH- na base. A teoria de Brönsted-Lowry
                                 abrange substâncias que não se encontram em meio aquoso, mas ain-
                                 da depende da presença de prótons H+.
                                    Portanto, cada uma das teorias que procuram explicar o comporta-
                                 mento ácido e básico das substâncias tem seu valor, pois cada uma é
                                 adequada à determinada situação.




                                                                E aí, você já sabe como dominar o
                                                            "dragão" em seu estômago? Não! Então,
                                                            vamos conhecer ainda mais sobre ácido-
                                                            base que com certeza você encontrará
                                                            uma maneira de dominar esse "dragãooo"!



                                     Será que poderíamos substituir o limão ou o vinagre por ácido clorí-
                                 drico para temperar uma salada?
                                     O ácido cítrico do limão e o ácido acético do vinagre são ácidos
                                 mais fracos que o ácido clorídrico, por isso podemos usá-los como
                                 temperos.



                       ATIVIDADE

         Elabore uma pesquisa sobre o tema: "intoxicação causada por produtos domésticos". Depois expo-
     nha para os colegas por meio de cartazes, fotos, faixas, etc., os cuidados necessários para evitar es-
     se tipo de intoxicação.




      Eletronegatividade é           Segundo a teoria de Lewis, a força de um ácido está diretamente
     a tendência que um áto-     ligada a eletronegatividade dos elementos.
     mo tem de atrair elétrons       Vamos comparar a amônia (NH3) e a água (H2O). A eletronegativi-
     para si.                    dade do nitrogênio é menor que a do oxigênio (consulte a tabela peri-
                                 ódica). Por isso o nitrogênio tem mais facilidade para receber o par de
                                 elétrons que o oxigênio. Portanto, a amônia (NH3) tem comportamen-
                                 to mais básico que a água (H2O).




50    MatériaesuaNatureza
                                                                                                 Química

    Segundo Brönsted-Lowry um ácido é forte quando doa com faci-
lidade prótons. Uma base é forte quando recebe com facilidade pró-
tons. Assim podemos determinar a força de ácidos ou de bases testan-
do a capacidade destes em transferir prótons para a água. A força será
medida pela constante de dissociação do ácido (Ka) ou pela constante
de dissociação da base (Kb).



                    O que acontece quan-
                    do um ácido e uma ba-
                    se estão juntos?




                ATIVIDADE

    Para auxiliá-lo nessa questão, realize o experimento: coloque em um béquer (ou erlenmeyer) 30mL
 de água e acrescente 2mL de vinagre. Adicione 10 gotas de fenolftaleína e vá acrescentando, gota a
 gota, agitando sempre, leite de magnésia (hidróxido de magnésio) até obter mudança de cor.
    Qual a cor da fenolftaleína no vinagre? Qual a cor obtida após adição do leite de magnésia? Por que
 ocorreu mudança de cor?



   Segundo a teoria de Arrhenius, quando misturamos soluções aquo-
sas de um ácido com uma base em quantidades equivalentes (exata-
mente suficiente) ocorre uma reação chamada de neutralização. Os
íons H+(aq.) do ácido e os íons OH-(aq.) da base formam água. Os outros
íons presentes na solução formam, após a evaporação da água, um
composto iônico chamado de sal.
   Veja a reação do ácido clorídrico (HCl-1mol/L) com o hidróxido de
sódio (NaOH-1mol/L):
             H+(aq) + Cl-(aq) + Na+(aq) + OH-(aq) H2O(l) + Na+(aq) + Cl-(aq)
   Somente após a evaporação da água, o cátion Na+(aq) e o ânion Cl-(aq),
formam um sólido iônico chamado de sal, com o nome de cloreto de
sódio (NaCl).
   Segundo a teoria de Arrhenius, quando misturamos solução aquo-
sa de um ácido forte (HCl, HBr, HI, HNO3) em solução aquosa de uma
base forte (NaOH, KOH, RbOH, Ba(OH)2), a reação será sempre uma
neutralização de íons H+(aq) do ácido pelos íons OH-(aq) da base, por-
que, tanto o ácido, quanto a base, estão fortemente dissociados (sepa-
rados em íons).


                                                                                 AQuímicadeTodoDia         51
       EnsinoMédio

                                Porém, não podemos generalizar: "ácido reage com base resultan-
                            do sal e água". Quando reagimos um ácido fraco (HCN) com uma ba-
                            se forte (NaOH), a maioria das moléculas do HCN não está dissociada
                            em íons H+(aq) e CN-(aq). Está como HCN(aq), ou seja, não dissociado.
                                Assim, teremos a reação representada por:
                                HCN(aq) + NaOH(aq)       H2O(aq) + Na+(aq) + CN-(aq) + HCN(aq)
                                (observe que não há formação de sal).


                     ATIVIDADE

         Segundo a teoria de Arrhenius, o hidróxido de alumínio Al(OH)3 age como uma substância bá-
     sica. Como o químico Lewis consideraria o comportamento dessa substância na reação química
     Al(OH)3(s)+ OH­(aq) Al (OH)3(s) + OH­   [Al(OH)4]-? E Brönsted-Lowry considerariam o mesmo com-
     portamento que Lewis para essa substância?




                                           Você sabia que: apenas 10% do tratamento para azia
                                         precisa de medicamentos e os outros 90% consiste em
                                         mudança nos hábitos alimentares; os remédios usados no
                                         tratamento estimulam a contração estomacal fazendo com
                                         que os alimentos "saiam" mais rápido do estômago evitan-
                                         do a azia; os populares antiácidos produzem apenas um alí-
                                         vio temporário em vez de tratar a causa do problema.


                                Há várias situações do cotidiano onde as palavras ácido, base e sal
                            são utilizadas. Por exemplo, um agricultor convive com essas palavras
                            diariamente, pois na produção de alimentos, o solo, após vários plan-
                            tios e colheitas, precisa de uma reposição de nutrientes (substâncias
                            químicas que as plantas necessitam para o desenvolvimento, como: ni-
                            trogênio, fósforo, potássio, ferro, cálcio, etc.).




                                                                                 camada rica
                                                                                 em húmus




                                                                                 rocha
                                          Rocha       Solos jovens     Solo maduro


52   MatériaesuaNatureza
                                                                                                        Química

    Os agricultores sabem que a acidez e alcalinidade (basicidade) dos
solos são fatores importantes para o desenvolvimento das plantas. A
acidez ou alcalinidade do solo depende de sua composição. O solo
se forma como resultado da fragmentação de rochas, através da ação
exercida pelo clima como chuva e vento e, pelos microorganismos.
Dependendo desses fatores formam-se solos com características mais
férteis e mais pobres em nutrientes. Por exemplo, solos arenosos re-
tém pouca água e secam facilmente, são os solos encontrados em al-
gumas áreas do litoral do Paraná (Paranaguá, Antonina). Solos argilo-
sos retém muita água, como alguns dos solos do cerrado brasileiro. Há
também os solos escuros que são ricos em nutrientes; um exemplo é o
tchernozion encontrado na Polônia. Solos orgânicos são de alta fertili-
dade, um exemplo é a terra roxa, solo encontrado em algumas regiões
de São Paulo e norte do Paraná. De origem vulcânica, a terra roxa foi
o solo que propiciou a expansão da cultura do café no Paraná.
    O Brasil, por constituir um território onde predomina o clima tropical,
com chuvas e temperaturas altas o ano inteiro, possui solos mais ácidos.
Para corrigir a acidez do solo usa-se um processo denominado de cala-
gem. O agricultor aplica o calcário em solo úmido. O calcário (CaCO3 )se          Fotos: acervo pessoal da autora
incorpora ao solo e pela ação da água da chuva produz hidróxido de cál-
cio , Ca(OH)2 , que vai neutralizar a acidez do solo. Cada planta precisa
de um tipo de solo, ácido ou alcalino, para se desenvolver melhor.
    No jardim, também há a necessidade de conhecermos a acidez do
solo, pois várias flores como, dálias e hortênsias, mudam de cor de
acordo com acidez. As hortênsias são azuis em solo ácido, lilases em
solo levemente ácido a neutro e rosas em solo alcalino.                           Foto: Icone Audiovisual




                ATIVIDADE

     A chamada água sanitária é uma solução diluída de hipoclorito de sódio (NaClO). Ela é usada como
 germicida, alvejante, etc. Realize o experimento a seguir para identificar como essa substância age. Co-
 loque em um copo um pouco de refrigerante (sabor uva, laranja ou guaraná, etc.). Adicione uma colher
 (sopa) de água sanitária (hipoclorito de sódio). Mexa e observe. Analise o experimento e explique-o sob
 o ponto de vista do comportamento de substâncias ácidas ou básicas. O que acontece com o refrige-
 rante? A que se deve a cor desses refrigerantes?


   Como já vimos, usamos a palavra ácido para indicar o sabor azedo
de algumas frutas, como: laranja, abacaxi, morango. Há outras frutas,
como: caju, banana e caqui verdes que "amarram" a boca porque têm
características adstringentes (básicas). Assim, nós empregamos as pala-
vras ácido e base relacionadas ao nosso paladar.
   Para saber mais: www.cnpab.embrapa.br


                                                                                   AQuímicadeTodoDia                53
        EnsinoMédio




                                                           Você sabe o que são papilas gus-
                                                           tativas e por que algumas empre-
                                                           sas estão tentando enganá-las?




                                              A mucosa que recobre a língua possui pequenos órgãos (às
                                          vezes em forma de cogumelos avermelhados), volumosos e
                                          ásperos, chamados papilas gustativas, que nos permitem apre-
                                          ciar o sabor dos alimentos que ingerimos. Quando colocamos
                                          uma comida na boca e mastigamos, espalhamos suas molécu-
                                          las na saliva. As papilas gustativas capturam os diferentes gos-
                                          tos e mandam essas sensações para o cérebro, via uma rede de
                                          neurônios. Só podemos perceber quatro sabores: o amargo, o
                                          doce, o ácido e o salgado. Cada parte da língua é responsável
                                          por sentir um gosto. O amargo como o café sem açúcar é sen-
                                          tido na base (fundo) da língua; o doce na ponta, o ácido na
                                          ponta e nas bordas; e o salgado em toda a superfície. Alguns
                                          sabores de alimentos, como o sabor de peixe, alho, vinho, etc.,
                                          são considerados complexos, resultado da união das sensações
                                          gustativas com as olfativas. Por isso a comida nos parece insí-
                                          pida (sem gosto) quando estamos resfriados.
      Foto: Icone Audiovisual             Para saber mais: http://boasaude.uol.com.br
                                   Grandes empresas multinacionais estão trabalhando em parceria
                                com uma empresa de biotecnologia para desenvolver substâncias
                                químicas que enganem as papilas gustativas, fazendo-as sentir o sa-
                                bor de açúcar ou sal, mesmo quando eles não estão lá. Com isso, os
                                fabricantes podem, por exemplo, reduzir pela metade o teor de açú-
                                car numa bolacha ou de sal numa sopa, conservando o sabor doce
                                ou salgado original.
                                   Será que suas papilas seriam enganadas?
                                   Para saber mais:
                                   www.anvisa.gov.br/alimentos/
                                   www.biotecnologia.com.br
                                   www.geomagna.com.br




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                                                                                            Química

 ObrasConsultadas
 MAHAN, B.H. MYERS, R. J. Química um curso universitário. Tradução
 de: Koiti Araki, Denise de Oliveira Silva e Flavio Massao Matsumoto. São
 Paulo: Edgard Blücher Ltda, 1972.
 O'CONNOR, R. Fundamentos de Química. Tradução de: Elia Tfouni. São
 Paulo: Harper&Row do Brasil, 1977.
 RUSSELL, J.B. Química Geral. Tradução e revisão técnica de: Márcia
 Guekesian et al. 2. ed. São Paulo: Pearson Makron Books, 1994.
 GRAHAM SOLOMONS, T. W. Química Orgânica. Tradução de: Robson
 Mendes Matos. Rio de janeiro: LTC, 2005.


 DocumentosConsultadosONLINE
 MATOS, R.M....[ et al.] Fungos e micorrízicos e nutrição de plantas. Embrapa
 Agrobiologia. Rio de Janeiro:Seropédica, 1999. Disponível em: <http://
 www.cnap.embrap.br. Acesso em: 07 set. 2005.
 QMCWEB.ORG. Florianópolis: UFSC, ano 5, 2000. Disponível em: http://
 qurak.qmc.ufsc.br/qmcweb/index.html. Acesso em: 11 ago. 2005.



              ANOTAÇÕES




                                                                                AQuímicadeTodoDia     55
       EnsinoMédio




                           Ilustração: Icone Audiovisual / Antonio Eder
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                                                     LIGUE E
                                               FIQUE LIGADO
                                                        Maria Bernadete P. Buzatto1



                                                s átomos fazem rapel?
                                                Quais são as âncoras desse
                                                "rapel"?
                                               Como os átomos se "amarram"?




Colégio Estadual Unidade Polo - Maringá - PR
1




                                                             LigueeFiqueLigado        57
       EnsinoMédio

                                 O rapel consiste no uso de uma série de procedimentos e equi-
                             pamentos visando uma transformação gradativa de energia potencial
                             (energia armazenada) do nosso organismo em energia cinética (ener-
                             gia relacionada com movimento), de maneira controlada, na passagem
                             vertical do ser humano entre duas alturas diferentes como o pico de
                             uma montanha e a sua base no solo. Em outras palavras, são técnicas
                             de descida vertical em corda.
                                 A prática do rapel só é possível, de forma segura, a partir da anco-
                             ragem e amarração, além de seguir alguns critérios e obedecer às ins-
                             truções de uma pessoa experiente.
                                 Os átomos também praticam "esporte" semelhante, participando de
                             vários fenômenos, mudam suas posições, seus vizinhos combinam-se,
                             até chegarem em uma situação mais favorável, isto é mais estável, me-
                             nos energética, um composto químico.




                                           Venha! Vamos participar e ver
                                           como funciona o "Rapel".



                                          É preciso conhecer os critérios e obedecer algumas instru-
                                       ções, para que possamos seguir com segurança, conquistan-
                                       do gradativamente o conhecimento desejado.



                     ATIVIDADE

        Para começar vamos observar as características de alguns materiais: sal de cozinha, açúcar, palha
     de aço, água e plástico.
        Antes copie e complete a tabela com as observações.

     Tabela 01 - Resultado obtido dos experimentos.

                                                            Queima na chama         Conduz Corrente
                 Estado Físico      Solúvel / Insolúvel
     Material                                             GLP / Muda o Estado         Elétrica / Não
                25oC (ambiente)            (água)
                                                              Físico ou a cor            Conduz




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    Escreva na primeira coluna o estado físico de cada material e a cor.
    Faça com papel alumínio cinco recipientes, levan-
    tando as laterais do papel, deixando ­ o no forma-
    to de um pequeno copo, um para cada substân-
    cia. Numere os recipientes e anote o nome dos
    respectivos materiais.
    Em uma tampa metálica distribua de modo regular
    os recipientes, a qual deverá conter uma porção
    do material que será observado.
    Leve para aquecer na chama do gás de cozinha,
    deixando a chama no centro da tampa.           Foto: Icone Audiovisual

    Observe os materiais durante o aquecimento e anote na tabela 01 a ordem que os materiais mudam
    de estado físico e as transformações que ocorrem.
    Coloque a mesma quantidade de água em cinco copos iguais e a mesma porção de material em
    cada copo, mexa com uma colher, espere alguns minutos. Observe quais materiais se dissolveram
    em água. Anote o resultado na tabela 01.
    Em seguida, utilizando um aparelho que indica a passagem de corrente elétrica (veja o folhas "A
    Química de todo dia"), coloque os eletrodos em contato com todos materiais do copo e verifique se
    há passagem de corrente elétrica. Observe e anote na tabela 01.
    Organize grupos com os materiais que apresentaram o mesmo comportamento para cada teste.




                            Como os átomos se arranjam
                            para formar as moléculas?
                            Quais são as forças que mantém
                            os átomos unidos?




    Relacionando estas questões ao rapel é preciso saber quais são as
âncoras e as amarrações necessárias dos átomos para encontrar a sua
forma mais estável.
    As forças atrativas (ligações químicas) que atuam entre os átomos
são responsáveis pela formação de moléculas, agrupamentos de áto-
mos ou sólidos iônicos, os quais resultam do novo rearranjo de seus
elétrons de valência.



                                                                                 LigueeFiqueLigado       59
         EnsinoMédio

                                       Conseqüentemente, as forças que atuam entre os átomos estão rela-
                                    cionadas com duas propriedades periódicas, (significa que se repetem
                                    regularmente): o potencial de ionização e afinidade eletrônica, e de-
      Potencial de ionização:       pendem da organização dos elétrons dos átomos na nova substância.
     Energia requerida para tirar
     um elétron do átomo.
     Afinidade Eletrônica:           Metal           Metal+ + e­ (perde elétron formando um íon positivo ao receber energia.)
     Energia liberada quando um
     átomo recebe um elétron.        Ametal + e­     Ametal (ganha elétron formando um íon negativo liberando energia.)
      Fonte:Russel, 1994, 187-191



                Tabela 02 ­ Afinidade eletrônica (AE) e potencial de ionização (PI) de elementos
                                   do nosso dia-a-dia (Dados em K J. mol-1)

           Elementos                Na        Fe       Al           Cu            Ag            Au             F            Ne

     AE (libera energia;
                                    53        16       43           118           126           223          328            -29
      ganha elétron)

     PI (recebe energia;
                                    494       759     577           785           731           890          1681         2080
        perde elétron)


                                        Na tabela 02 você vai conhecer a quantidade de energia que os áto-
                                    mos relacionados precisam para conseguir ganhar e perder elétrons.
                                        Quando um átomo tem um valor alto de energia de ionização signi-
                                    fica que é preciso receber uma grande quantidade de energia para reti-
                                    rar um elétron da sua última camada, portanto dificilmente ele irá per-
                                    der seus elétrons e sua afinidade por elétrons será baixa.




                                                                    Qual dos átomos da tabela 02
                                                                    apresenta mais dificuldade em
                                                                    perder ou receber elétrons?




                                       Consequentemente há formação de íons positivos (cátions) e íons
                                    negativos (ânions) que se ligam devido às forças de atração de cargas
                                    opostas originando um novo composto.




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  Vocêjáconseguiuidentificarumadasâncoras
  e/ouumadasamarraçõesdosátomosparaque
  elesfiquemmaisestáveis?
    Um átomo se une com outro formando um novo composto se a no-
va organização entre os núcleos de seus átomos e seus elétrons tiver me-
nos energia que a energia total dos átomos separados.
    Quando a energia mais baixa for obtida por transferência de um ou
mais elétrons de um átomo para outro, o composto é mantido pela atra-
ção entre os íons e essa atração é chamada de força eletrostática ou li-
gação iônica.
    Se o composto conseguir baixa energia compartilhando elétrons, isto
é o elétron pode ser usado por dois átomos ao mesmo tempo formando
pares de elétrons, os átomos vão se unir por meio de forças mais fracas,
ligações covalentes formando compostos moleculares.
    As novas ligações formadas apresentam menos energia do que a or-
ganização anterior, conforme as mudanças na posição dos elétrons de
valência (elétrons da última camada) dos átomos.
    Conhecendo a família e o período que o átomo está localizado na
tabela periódica dos elementos químicos é possível prever o tipo e a
quantidade de ligações que um átomo pode formar. Isto possibilita pre-
ver as fórmulas dos novos compostos e explicar algumas de suas pro-
priedades como, por exemplo, a condutividade elétrica.
    Vamos analisar os resultados da condutividade elétrica das substân-
cias que você testou? Observe que a palha de aço, aquela usada para
limpar as panelas, se encontra no estado sólido na temperatura ambien-
te e conduz eletricidade.
    Por outro lado, o sal de cozinha também é um sólido, não conduz cor-
rente elétrica, mas em solução aquosa tem alta condutividade elétrica.
    Outras substâncias sólidas como o açúcar e o plástico não conduzem
corrente elétrica.
    Além disso, a passagem de corrente elétrica por meio
do sal dissolvido provoca alterações na estrutura da
matéria, isto é uma reação química da substância, e
no metal apenas ocorre um aquecimento.


             Imagine o que leva essas substâncias
            a ter comportamento diferente?
             São as âncoras ou as amarrações?




                                                                           LigueeFiqueLigado    61
       EnsinoMédio

     ATENÇÃO                       Vamos procurar a resposta, examinando algumas propriedades das
                                substâncias, como as do sal de cozinha (NaCl).
     mol = quantidade              Considerando a formação do sal de cozinha por meio de três eta-
     de matéria                 pas, as quais não ocorrem na natureza pois as etapas acontecem ao
     1Kcal = 1000 cal           mesmo tempo, os experimentos mostram que:
     1 cal= 4,186 J
                                1. Um mol de átomos de sódio para se transformar em um mol de
                                   íons sódio +1 (Na+) precisa de 494 KJ/mol de energia para perder
     1 KJ = 1000 J                 um mol de elétrons.
     1 Kcal = 4.186 J           2. Um mol de átomos de cloro para se transformar em um mol de
                                   íons cloreto ­1 (Cl¯) precisa de 349 KJ/mol de energia para rece-
                                   ber um mol de elétrons.
                                   Nesta etapa a quantidade de energia que um mol de átomos de só-
                                   dio precisa é maior do que a quantidade de energia que um mol de
                                   átomos de cloro libera, portanto temos uma diferença (494 ­ 349 =
                                   + 145 KJ/mol) de + 145 KJ/mol.
                                   Observe que para formar os íons cloreto a energia liberada não é
                                   suficiente para formar os íons de sódio. Com esta deficiência de
                                   energia não é possível a formação do composto NaCl.
                                3. Nesta etapa a força de atração eletrostática (coulômbicas) entre os
                                   íons de cargas opostas fazem esses íons se aproximar para formar
                                   um sólido, liberando uma grande quantidade de energia (o valor
                                   medido experimentalmente é de cerca de 787 KJ/mol).
                                   Ocorreu uma mudança de energia na última etapa, pois a energia
                                passou de + 145 KJ/mol para 787 KJ/mol, a deficit de energia foi com-
                                pensada com a liberação de uma grande quantidade de energia.
                                   No balanceamento final (145 ­ 787= ­ 642 KJ/ mol), ocorreu uma
                                grande diminuição de energia. Sendo assim, o sólido formado pelos
                                íons Na+ e íons Cl¯ tem energia menor que o gás de Na e Cl.
                                                           Quanto mais energia é necessária para for-
                                                       mar íons, menor será a energia de atração entre
                                                       os íons, menor estabilidade.


                                                         Lembra das propriedades das
                                                         substâncias que você testou
                                                         e registrou na tabela 01?



                                         Estas propriedades das substâncias, como por exemplo, altos
                                     pontos de fusão, fragilidade, condutividade elétrica quando se
                                     encontra em solução (líquido) podem ser explicadas a partir da
                                     forte atração entre os íons.
                 íon negativo            Devemos considerar que um íon liga-se a todos os seus vizi-
                 íon positivo        nhos pelas atrações de cargas opostas formando um sólido orga-
              Figura 1               nizado, como o da figura 1.


62   MatériaesuaNatureza
                                                                                                                                          Química


                          Discuta com um colega por que os sólidos
                         se quebram diante de uma batida (golpe)?


  Vocêjásabequaissãoasâncorase
  asamarraçõesdo"rapelquímico"que
  deixamosátomosmaisestáveis!
    Não pare! Atenção, ligue e fique ligado.
    Como montar as fórmulas de alguns compostos a partir destas
"amarrações" e "ancoragens"?
    Existe uma regra útil para montar a maioria das fórmulas das
substâncias, que é conhecida como regra do octeto.
    Este nome se deve ao fato do átomo ficar com 8 elétrons na camada
de valência (última camada) ao perder, receber ou compartilhar um ou
mais elétrons, ficando semelhante a um gás nobre.
    Os íons formados não perdem mais seus elétrons internos e nem
ganham mais elétrons, porque precisam de uma grande quantidade de
energia, pois diminui o tamanho do átomo e os elétrons mais externos
ficam fortemente atraídos pelo núcleo do átomo.
    Usando a regra do octeto dois átomos, um metal (Na) e outro ametal
(Cl), reagem entre si para formar um novo composto.
    O átomo do metal (Na) perde todos os elétrons da última camada
(camada de valência), formando íons Na+ (cátions), e o não-metal (Cl)
recebe elétrons suficientes para completar sua última camada, formando
íons Cl¯ (ânions).
    Igualando a quantidade de cargas positivas (cátions) e cargas negativas
(ânions) encontramos a fórmula química (NaCl) para o composto.
    Os átomos se unem pela atração entre os íons de cargas opostas.
Você se lembra de que para se manterem unidos eles precisam de uma
certa quantidade de energia?
                   Propriedade periódica: Afinidade eletrônica Fig. 2
    1                                                                                                                               18
   (s 1)                                                                                                                           (p6)
           Perde elétron com mais facilidade
             2                                                                                     13     14     15   16    17
    H                                                                                                                              He
            (s²)                                                                                  (p¹)   (p²)   (p³) (p4 ) (p5 )

    Li      Be                                                                                     B      C     N     O      F     Ne

                  3       4       5       6       7       8       9       10      11      12
   Na      Mg                                                                                     Al     Si      P    S     Cl     Ar
                 (d 1)   (d 2)   (d 3)   (d 4)   (d 5)   (d 6)   (d 7)   (d 8)   (d 9)   (d 10)

    K      Ca     Sc      Ti      V      Cr      Mn      Fe      Co      Ni      Cu       Zn      Ga     Ge     As    Se    Br     Kr

   Rb       Sr    Y       Zr     Nb      Mo      Tc      Ru      Rh      Pd      Ag      Cd        In    Sn     Sb    Te     I     Xe

   Cs       Ba   La(f)   Hf      Ta       W      Re      Os       Ir     Pt      Au      Hg        Tl    Pb     Bi    Po    At     Rn

    Fr      Ra   Ac(f)   Rf      Db      Sg      Bh      Hs      Mt      Uun Uuu Uub               -     Uuq     -   Uuh     -     Uuo


                                         Perde elétron com mais facilidade


                                                                                                                       LigueeFiqueLigado            63
       EnsinoMédio

                               A tabela periódica figura 2 mostra os átomos que terminam nos
                           subniveis s, p e d.
                               Os átomos que terminam com os subníveis s e p perdem somente
                           seus elétrons de valência (últimos elétrons).
                               Já nos átomos que terminam com os subníveis d, os primeiros elé-
                           trons perdidos são do subnível s, seguido de uma certa quantidade de
                           elétrons do subnivel d para resultar nos respectivos cátions.
                               Os elementos químicos não-metais (carbono, nitrogênio, fósforo,
                           oxigênio, enxofre, selênio, flúor, cloro, bromo, iodo, astato) geralmente
                           não perdem elétrons, porque é preciso fornecer grande quantidade de
                           energia para ser retirado um de seus elétrons, mas podem ganhar elé-
                           trons em quantidade suficiente de modo que sua última camada fique
                           com oito elétrons (regra do octeto), liberando energia, se tornando mais
                           estável.
                               O recebimento de uma maior quantidade de energia não é possí-
                           vel porque os elétrons vão se localizar em uma região (camada ou ní-
                           vel) de energia mais alta.




                                                     Você percebe como se dão
                                                     essas amarrações e onde os
                                                     átomos se ligam?




                               Como se unem os átomos não-metálicos?
                               Os átomos não-metálicos têm a mesma tendência, isto significa
                           que dificilmente liberam seus elétrons da última camada. Geralmen-
                           te recebem elétrons, portanto não formam íons positivos para man-
                           ter os átomos unidos.
                               Mas existe uma força repulsiva entre as cargas negativas dos elé-
                           trons dos átomos e as cargas positivas dos dois núcleos de cada áto-
                           mo, que os afastam quando eles estão muito próximos.
                               É uma força de atração entre os núcleos de cada átomo (prótons-
                           cargas positivas) e os elétrons (carga negativa) de cada átomo que os
                           mantém unidos.
                               Quando as forças atrativas e repulsivas se igualam os elétrons são
                           igualmente compartilhados formando um, dois ou três pares de elé-
                           trons entre dois átomos.
                               Esta força de atração que mantém os átomos não - metálicos uni-
                           dos é conhecida como ligação covalente.


64   MatériaesuaNatureza
                                                                                              Química



      A ligação covalente é um outro tipo de amarração e/ou
      âncora do rapel dos átomos!
      Podemos usar a regra do octeto para todos os átomos?


   Como toda regra pode ter exceções, com a regra do octeto
não é diferente, e portanto, existem compostos químicos cuja
formação não pode ser explicada por essa regra.




                ATIVIDADE

     Convide um amigo, pegue um pedaço de corda e combine quem vai movimentar a mão para baixo
 e para cima, várias vezes, enquanto o outro segura firme a outra ponta da corda. Observe o movimen-
 to e a ponta da corda.
     A perturbação que você provocou se deslocou sobre uma linha, portanto deslocamento unidimen-
 sional, isto é, se propagou em uma reta.
    Agora com a mesma corda, cada um segurando em uma ponta, combine quem vai movimentar a mão
 para cima vária vezes, enquanto que o outro movimenta para baixo, para provocar duas perturbações.
     Não esquecendo que uma fórmula, um desenho, uma figura representa uma realidade, e isso nos
 ajuda a explicá-la.
    Qual desenho representa cada movimento que você produziu com a corda?


            Crista

             Vale

                     Uma onda em uma linha           Duas ondas em sentidos contrários



                                                                    Nó

                                                                    Ventre

                            Duas ondas




                                                                                 LigueeFiqueLigado      65
       EnsinoMédio



                               As duas perturbações são ondas mecânicas (precisam de um meio
                           material para se propagar) que ao se deslocar na mesma linha em sen-
                           tido contrário, se encontram e uma sobrepõe a outra, ocorrendo a su-
                           perposição entre elas.
                               As ondas sobem e descem, se movimentam, mas a corda não se
                           desloca. É o que se observa com qualquer objeto nas águas do mar, a
                           onda passa por ele sem retirá-lo do lugar.
                               Um elétron em um átomo se comporta de maneira semelhante a
                           esta corda, descreve movimento ondulatório transformando a energia
                           potencial (armazenada) em energia cinética (movimento), mas uma
                           onda eletromagnética (não é necessário um meio material) se propaga
                           no espaço, inclusive no vácuo e em várias direções.
                               Essas ondas também se sobrepõem, vibram num mesmo intervalo
                           de tempo em torno de um ponto de equilíbrio, com alturas (amplitude)
                           que variam, conforme a energia transportada.
                               O ponto onde as ondas se encontram é chamado de "nó" e a al-
                           tura máxima que alcançam, de "ventre". Nas distâncias entre os nós
                           e os ventres, as ondas, vibram com amplitudes menores que o valor
                           máximo.
                               Em cada ponto ocorre transformação da energia potencial em energia
                           cinética e vice-versa, a energia se mantém, pois pelos nós não há passa-
                           gem de energia, semelhante às ondas que você provocou na corda.
                               Após a superposição as ondas continuam a caminhar como antes,
                           com as mesmas características.




                                                             Qual a diferença entre as on-
                                                             das formadas na corda que
                                                             você movimentou e a onda
                                                             formada pelos elétrons?




                              Você percebeu que ao movimentar a sua mão apareceu uma onda
                           que se propagou ao longo da corda (onda mecânica). Essa onda preci-
                           sou da corda (meio) para se propagar; o mesmo acontece com a pro-
                           pagação do som que ocorre no ar.
                              Já as ondas provocadas pelos elétrons (ondas eletromagnéticas) se
                           propagam em qualquer meio (ar, água) e também no vácuo.



66   MatériaesuaNatureza
                                                                                      Química



 ATENÇÃO                         É a sua vez, compare o movi-
 A palavra órbita nos leva a    mento de onda com o rapel.
 pensar em "órbita" de um       Qual a semelhança que existe
 elétron em volta do núcleo.    entre a onda formada e o rapel?



    Para explicar como se dá uma ligação química é preciso
recorrer à química quântica, aquela que nos explica a energia
envolvida nos átomos e nas moléculas de uma substância.
    As regiões onde se tem maior probabilidade para encontrar elé-
trons são conhecidas como "orbitais".
    Quando dois átomos compartilham elétrons, seus orbitais se combi-
nam formando um novo orbital, conhecido como orbital molecular.
    Essa nova região (orbital molecular) alcança todos os átomos e os
elétrons da última camada da molécula.
    Os elétrons são redistribuídos nestas novas regiões energéticas (or-
bitais moleculares) de modo que no máximo dois elétrons com movi-
mento contrário vão ocupar a mesma região.
    Um elétron que está em um orbital molecular é atraído pelos dois
núcleos de cada átomo e possui uma energia cinética menor do que
quando está em um orbital atômico. Daí, a maior estabilidade da
molécula em relação aos átomos isolados.



                               Lembra do movimento de
                               onda da corda?




                         Sabe que os orbitais se comportam de maneira
                      semelhante à corda?
                         Dois orbitais atômicos são como ondas que têm
seu centro em núcleos diferentes, sendo assim os orbitais sobrepõem-se,
como as duas ondas que você fez com a corda.
   Cada orbital pode ser representado por uma equação matemática (fun-
ção de onda) que descreve uma distribuição possível do elétron no espaço
e os valores das equações nos mostram a amplitude máxima da onda.




                                                                           LigueeFiqueLigado    67
       EnsinoMédio

                               Essa amplitude máxima quer dizer grande probabilidade de se en-
                           contrar elétrons nesta região.
                               Se um orbital sobrepõe o outro, em sentidos opostos, eles se can-
                           celam originando um nó entre os dois núcleos dos átomos, semelhan-
                           te àquele observado pelas duas ondas da corda no sentido contrário,
                           no qual não há probabilidade de se encontrar elétron.
                               As soluções das equações de onda explicam matematicamente a
                           estrutura, reatividade e propriedades dos compostos.


                             Osorbitaissãooutrotipodeancoragem?
                             Asamarraçõessefazemutilizandoomesmo
                             princípio?

                                     Os átomos que se "amarram"
                                     para formar as moléculas são
                                     iguais ou diferentes?




                               Nas moléculas que são formadas por átomos iguais, o par de elé-
                           trons é compartilhado entre os dois átomos e dizemos que a ligação é
                           não-polar ou apolar.
                               Entretanto as moléculas podem ser formadas por átomos diferentes
                           e neste caso não acontece o mesmo, pois seus núcleos e a quantida-
                           de de elétrons na última camada são diferentes.
                               A maior probabilidade de se encontrar o par de elétrons é no orbi-
                           tal do átomo que tem maior atração pelo par de elétrons, ficando este
                           átomo com uma carga parcialmente negativa, deixando o outro átomo
                           parcialmente positivo; esta ligação é considerada polar.


                                          Sabia que são as ligações químicas
                                          que mantém o bom funcionamento
                                          do nosso organismo?


                                    As moléculas de proteínas são forma-           NH2
                                                                                             O
                                 das por uma seqüência de alfa aminoáci-
                                 dos, compostos que apresentam o grupo         R   C     C
                                 de átomos representado ao lado:                   H         O   H




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                                                                                      Química

    Os aminoácidos são diferenciados conforme a substituição do gru-
po R por outros grupos de átomos.
    A seqüência dos aminoácidos em uma proteína é responsável pelo
comportamento químico e físico-químico dessa substância.
    As proteínas apresentam quatro tipos de estruturas as quais se for-
mam por causa das ligações químicas que ocorrem entre seus átomos
e moléculas.
    A ligação covalente (ligação peptídica) entre o átomo de carbono
do grupo carbonila (­CO) de uma molécula de aminoácido com o áto-
mo de nitrogênio (N) do grupo (­NH2) de outra molécula de aminoá-
cido é que mantém a estrutura primária das proteínas, a seqüência de
aminoácidos.
    As estruturas secundária, terciária e quaternária são mantidas por
ligações iônicas (atração entre íons de carga oposta), de hidrogênio
(próton H+ é compartilhado com átomo de oxigênio ou de nitrogênio
que estão próximos) e força de Van der Waals (ligação entre as mo-
léculas a partir do deslocamento de seus elétrons), as quais garantem
que a proteína desempenhe efetivamente sua função.
    As proteínas são substâncias que desempenham funções importantes
no nosso organismo.
    Proteínas específicas como a hemoglobina, que ao passar pelos
pulmões, une-se ao oxigênio, tem a função de transportar para outras
regiões íons e moléculas liberando-os para participar de novos pro-
cessos metabólicos.
    As enzimas são proteínas especializadas que atuam como catalisa-
dores em quase todas as reações químicas nos sistemas biológicos, au-
mentando a velocidade de reações.
    Muitos hormônios são proteínas que ajudam a regular a atividade ce-
lular ou fisiológica. A insulina, por exemplo, é uma proteína que regula
o metabolismo dos açúcares e o hormônio de crescimento da hipófise.
    Outras proteínas são responsáveis pela proteção ou resistência: as
estruturas biológicas, como por exemplo o colágeno presente na pele,
a fibroína encontrada na seda e na teia das aranhas.


  Continue ligado. Sabe que o fio do seu cabelo é
   formado principalmente por proteínas que contém
   aminoácidosdecadeiaslongaseparalelas?
   A queratina é uma proteína resistente encontrada nos cabelos, nas
unhas e nas penas. São as ligações entre átomos de enxofre (pontes
dissulfeto) que geralmente determinam se os fios do seu cabelo vão
ser lisos ou ondulados.


                                                                           LigueeFiqueLigado    69
       EnsinoMédio

                                  Sendo a estrutura do cabelo de natureza protéica, a partir de um
                              aquecimento suave e úmido pode ser modificada (desnaturada). Isto
                              significa que o cabelo pode ser esticado até duas vezes mais o seu
                              comprimento, rompendo assim as ligações entre os átomos de enxofre,
                              ficando mais liso por algumas horas.




                                                             Segure nas mãos algumas
                                                             ligações de hidrogênio.




                     ATIVIDADE

         Procure na biblioteca da sua escola o livro Química na Cabeça, autor Alfredo Luis Mateus, Belo
     Horizonte, 1ª ed.,ed. UFMG, 2001, p.92-93, o experimento "Cristais Invisíveis", faça o experimento após
     a leitura e discuta com um colega as observações, o resultado obtido, relacionando ­ o com as consi-
     derações trazidas pelo texto em "O que acontece".



                                  As estruturas eletrônicas fornecem muitas informações como, a geo-
                              metria da molécula, a energia, as propriedades, relacionadas com os ti-
                              pos de ligações químicas.
                                  Consequentemente, a estabilidade das moléculas depende de sua
                              energia, a qual resulta do equilíbrio entre as forças atrativas entre elétrons
                              e núcleos e a força repulsiva entre os núcleos ou entre os elétrons.
                                  Depois destas discussões você pode dizer que conhece como se dá
                              o "rapel dos átomos".


                                 Entãoresponda:quaissãoasamarraçõese
                                 asancorasnecessáriasparaumátomoou
                                 moléculachegarseguronofinaldorapel,
                                 istoéseestabilizar?


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 ObrasConsultadas
 ALMEIDA, W. B.; SANTOS, H. F. Modelos Teóricos para a Compreensão da
 Estrutura da Matéria - Caderno Temático de Química Nova na Escola,
 São Paulo: n. 4, maio, 2001.
 ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de Química: questionando a vida
 moderna e o meio ambiente. Tradução de: Ignes Caracelli...[et al...], Porto
 Alegre: Ed. Bookman, 2001.
 CUSTÓDIO, R....[et. al...]. Quatro Alternativas Para Resolver A Equação de
 Schrödinger para o Átomo de Hidrogênio. Química Nova, São Paulo, v.
 25, n.1, p. 259-269, 2002.
 DUARTE, H. A. Ligações Químicas: Ligação Iônica, Covalente e Metálica ­
 Caderno Temático de Química Nova na Escola, São Paulo, n. 4, p.
 14-23, 2001.
 KOTZ, J.C.; TREICHEL, P. Jr. Química e Reações Químicas. Tradução de:
 José Alberto Portela e Oswaldo Esteves Barcia, v. 1, 4. ed. Rio de Janeiro:
 Ed. LTC, 2002.
 _____. Química e Reações Químicas. Tradução de: José Alberto Portela e
 Oswaldo Esteves Barcia, v.2 4. ed, Rio de Janeiro: Ed. LTC, 2002.
 LIMA,M. B.; LIMA-NETO, P. LIMA. Construção de Modelos de Estruturas
 Moleculares em Aulas de Química. Química Nova. São Paulo, 22, n. 6,
 p.903-905,1999.
 MATEUS, A. L. Química na Cabeça. Belo Horizonte: Ed.UFMG, 2001.
 MORGON, H. N. Computação em Química Teórica: Informações Técnicas.
 Química Nova. São Paulo, v. 24 n. 05, p.676-681, 2001.
 MORTIMER, E. F. MOL, G.; DOARTE, L. P. Regra do Octeto Ligação Química
 no Ensino Médio: Dogma ou Ciência? Química Nova. São Paulo: nº 17, p
 243-252,1994.
 RUSSEL, J.B. Química Geral ­ trad. Márcia Guekezian...[et al...], 2. ed,
 São Paulo: Makron Books, v. I, 1994.
 SHRIVER D. F. ; ATKINS, P. W. Química Inorgânica. Tradução de: Maria
 Aparecida Gomes, Porto Alegre: Ed. Bookman, 3. ed., 2003.
 SUBRAMANIAN, N. et al. Tópicos em ligação química ­ II ­ Sobre o mérito
 da regra do octeto. Química Nova. São Paulo, n. 12, p. 285-291,1990.
 TOMA, H. E. Ligação Química: Abordagem Clássica ou Quântica? Química
 Nova. São Paulo, n. 6, p.10-12, novembro, 1997.
 UCKO, D. Química para as Ciências da Saúde: Uma introdução a Química
 Geral, Orgânica e Biológica. Tradução de: José Roberto Giglio. 2. ed. São
 Paulo: Ed. Manole, 1992.




                                                                               LigueeFiqueLigado    71
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                                                                                                             5

                                                                    A FÓRMULA DO
                                                                   CORPO HUMANO
                                                                                      Miriam Goretti Stingelin Nepomoceno1




                                                                             possível determinar a fórmula do
                                                                           corpo humano?




                                                                                                    Cálcio
                                                                          Ferro             Flúor
                                                                                  Estanho             Potássio
                                                                   Boro
                                                                                                        Cobre
                                                                Silício
                                                                                                             Selênio
                                                          Sódio
                                                                                                              Molibdênio
                                                       Alumínio
                                                                                                               Cloro
                                                      Carbono
                                                                                                               Oxigênio
                                                      Enxofre
                                                                                                               Nitrogênio
                                                      Manganês
                                                                                                             Zinco
                                                         Cromo
                                                                                                         Magnésio
                                                         Cobalto
                                                                                                        Fósforo
                                                         Hidrogênio
                                                                                                    Iodo
                                                                     Vanádio
Colégio Estadual Elias Abrahão - Curitiba - PR
1

Colégio Estadual Loureiro Fernandes - Curitiba - PR

                                                                                            AFórmuladoCorpoHumano              73
       EnsinoMédio

                               Do lado de fora, somos bastante diferentes no que se refere à cor
                           da pele e dos cabelos, à estrutura física, à altura. Internamente parece-
                           mos verdadeiros gêmeos. Se você pudesse embarcar numa micronave
                           e entrar no corpo humano, como no filme Viagem Insólita, o que vo-
                           cê veria? Centenas de ossos, quilômetros de veias e trilhões de células,
                           trabalhando em conjunto para pôr em funcionamento essa máquina.
                               A composição química do corpo humano é de vital importância
                           para o seu bom funcionamento. Muitas substâncias comuns que inge-
                           rimos como: água, sal, e alimentos como azeite de cozinha têm papel
                           essencial na manutenção das nossas vidas.
                               Nosso corpo é constituído de matéria, que é tudo que tem massa
                           (a quantidade de matéria que uma substância contém). A matéria po-
                           de existir como um sólido, líquido ou gás. Todas as formas de maté-
                           ria são compostas de um número limitado de unidades básicas chama-
                           das de elementos químicos, os quais não podem ser desdobrados em
                           substâncias mais simples. Por hora, a IUPAC (União Internacional de
                           Química Pura e Aplicada) reconhece 109 elementos químicos diferen-
                           tes. Os elementos químicos são designados abreviadamente por letras
                           chamadas de símbolos químicos.
                               Veja o que diz Eduardo Galeano em poema de seu livro Palavras
                           Andantes:
                                                   "A Janela sobre o corpo
                                               A Igreja diz: O corpo é uma culpa.
                                             A ciência diz: O corpo é uma máquina.
                                           A publicidade diz: O corpo é um negócio.
                                                O Corpo diz: Eu sou uma festa."

                               O que é, então, o corpo humano? Quais são os ingredientes que
                           compõem este corpo que é definido de formas tão diferentes?
                               Quimicamente falando, esta é a receita do corpo humano: selecio-
                           namos 26 elementos químicos da tabela periódica. Carregamos nas
                           porções de 4 desses elementos: oxigênio, nitrogênio, hidrogênio e car-
                           bono e adicionamos uma pitadinha dos 22 elementos químicos que
                           faltam. Assim é preparado o corpo humano, uma combinação metabó-
                           lica feita na medida certa. Mas, cuidado: se faltar algum item nessa re-
                           ceita, a mistura pode desandar.
                               Retomando a observação da figura do casal da página anterior, no-
                           tamos que: 65% do nosso corpo é oxigênio. Se adicionamos carbono,
                           hidrogênio e nitrogênio, temos 96% da massa total do ser humano, que
                           inclui os 42 litros de água que circulam em um organismo adulto. São
                           os átomos desses quatro elementos combinados que formam as molé-
                           culas de proteína, gordura e carboidrato, os tijolos que constroem to-
                           dos os nossos tecidos. Por isso, os quatro são chamados de elemen-
                           tos constituição. Mas tudo não passaria de um grande amontoado de

74   MatériaesuaNatureza
                                                                                  Química

moléculas sem os outros 4%. Dos 92 elementos químicos existentes na
natureza, vinte e seis entram na composição de nosso corpo, mas ape-
nas vinte e dois são responsáveis por todas as reações que acontecem
dentro de nós, desde a respiração e a produção de energia até a eli-
minação dos radicais livres, moléculas acusadas de nos levar ao enve-
lhecimento, entre outras coisas. Os outros quatro aparecem em menor
concentração, ficam apenas alguns dias em nosso organismo, sendo
eliminados em seguida, e por essa razão chamados elementos traços.

              Porcentagem de Elementos Químicos
                      no Corpo Humano




                Oxigênio     Cálcio       Fós foro
                Carbono      Manganês     Cobalto
                Hidrogênio   Molibdênio   Enxofre
                Potássio     Nitrogênio   Cromo
                Cobre        Selênio      Magnésio
                Flúor        Ferro        Cloro
                Sódio        Zinco        Iodo


  Alumínio,Boro,Estanho,SilícioeVanádio:
  Elementostraçosemmenorconcentração.
    Esses 21 elementos químicos (não contando com os elementos tra-
ços) são a chave que regula todo o processo da vida. Alguns aparecem
em pequeníssimas porções. Durante a segunda Guerra Mundial, a medi-
cina demonstrou que problemas eram causados pela carência de alguns
elementos químicos no organismo humano e descobriu que, através do
soro, era possível fazer a reposição destes elementos.
    Muitos dos soldados, naquela época, sofreram ferimentos graves
na região do abdômen, afetando o aparelho digestivo. Então, injetava-
se, pela veia, soro misturado com elementos químicos importantes. Foi
possível assim, identificar que tipo de sintoma ocorria quando havia
deficiência de alguns deles. Usando o elemento ferro, como exemplo
no corpo de uma pessoa que pesa 70 quilos, não passa de 5 miligra-


                                                                  AFórmuladoCorpoHumano     75
          EnsinoMédio

                                                       mas. É pouco mas fundamental para o bom funcionamen-
                                                       to do organismo. A carência de ferro provoca na pessoa
                                                       os sintomas de uma doença chamada anemia.
                                                           Uma pessoa que tem uma alimentação saudável, isto
                                                       é, uma dieta equilibrada entre carnes, vegetais, ovos e lei-
                                                       te, não precisa se preocupar com a falta desses ingredien-
                                                       tes químicos. Alguns estão presentes em maior quantida-
                                                       de, por exemplo, nos vegetais verdes, outros na carne,
                                                       mas todos são comuns na maioria dos alimentos.

                                                          DesnutriçãonoNordeste
                                                          Brasileiro
                                                              Todos os brasileiros têm uma
                                                             dieta equilibrada? Isso interfere
                                                             na química do corpo? Que do-
      Fonte: Brasilindy media.org/image2006
                                                             enças pode causar a carência
                                                             desses elementos químicos?



                            ATIVIDADE

         Faça uma pesquisa na sua escola e procure saber se existem pessoas com problemas de cresci-
       mento. Quais as conseqüências que isso traz à saúde?



                                           Na atualidade, sabe-se que os elementos químicos são distribuídos
                                         em nosso corpo nas seguintes porcentagens:

                                              Oxigênio ­ 65% - constituinte da água e das moléculas orgânicas (que
                                              contém carbono e hidrogênio, produzidos por um sistema vivo). É neces-
                                              sário para a respiração celular, que produz trifosfato de adenosina (ATP),
                                              uma substância química muito rica em energia.


                                              Carbono ­ 18,5% - encontrado em toda a molécula orgânica.


                                              Hidrogênio ­ 9,5% - constituição da água, de todos os alimentos e da
                                              maior parte das moléculas orgânicas.


                                              Nitrogênio ­ 3,2% - componente de todas as proteínas e ácidos nucléi-
                                              cos: O ácido desóxiribonucleico (DNA) e o ácido ribonucléico (RNA).


76     MatériaesuaNatureza
                                                                                            Química

Potássio ­ 0,4% - Na forma de cátion (K+) mais abundante dentro das cé-
lulas; importante na condução de impulsos nervosos e na contração muscu-
lar. Sua falta ou excesso pode fazer o coração parar. Encontrado nas frutas e
vegetais frescos, especialmente banana, couve, batata e pão integral.


Cobre ­ 0,0003% - não deixa você derreter, pois regula a liberação de
energia, produzida pelo nosso organismo. Produção de melanina e for-
mação de glóbulos vermelhos do sangue. Encontrado no fígado, cere-
ais integrais, legumes e frutas (pêra).


Flúor ­ 0, 00001% - dá boas mordidas, pois protege os dentes. En-
contrado na água, frutos do mar, peixes e chá.


Sódio ­ 0,2% - é o controlador das águas mantendo o volume do sangue
em circulação no organismo. Na forma de cátion (Na+) mais abundante fora
das células; essencial no sangue para manter o equilíbrio de água; necessá-
rio para a condução de impulsos nervosos e contração muscular. Encontra-
do em carnes, peixes, leguminosas (lentilha), cereais integrais e vegetais.


Cálcio ­ 1,5% - contribui para a rigidez de ossos e dentes; necessá-
rio para muitos processos corporais, por exemplo, coagulação sanguí-
nea e contração muscular. Ele fica na membrana e "decide" o que entra
nos ossos e o que sai deles. Encontrado no queijo, leite, iogurte, vege-
tais verdes folhosos e peixe.


Manganês ­ 0,0001% - auxilia no crescimento e "ajuda" o selênio a ex-
pulsar os radicais livres (que promovem o envelhecimento).


Molibdênio ­ 0,00002% - cria a boa gordura e auxilia na eliminação de
radicais livres.


Selênio ­ inferior a 0,000003%, faz parte das enzimas destruidoras de
radicais livres.


Ferro ­ 0,1% - Na forma de cátions (Fe+2 e Fe+3) são componentes da
hemoglobina (proteína carregadora do oxigênio do sangue) e de algu-
mas enzimas necessárias para a produção de ATP, capta oxigênio dos
pulmões e carrega para o restante do corpo, através do sangue. Encon-
trado em carnes, aves, músculos e leguminosas (feijão).


                                                                            AFórmuladoCorpoHumano     77
       EnsinoMédio


                                 Zinco ­ 0,0025% - ele contribui para que o gás carbônico fique no esta-
                                 do liquido, não permitindo a entrada de gás no sangue, o que seria fatal.
                                 Responsável também pela cicatrização e atividade das enzimas.


                                 Fósforo ­ 1,0% - é o guardião dos genes e forma a proteína que esto-
                                 ca energia no corpo. Componente de muitas proteínas, ácidos nucléi-
                                 cos e trifosfato de adenosina (ATP),necessário para a estrutura normal
                                 de ossos, dentes e produção de energia. Encontrado em laticínios, pei-
                                 xes, carnes vermelhas e cereais integrais.


                                 Cobalto ­ 0,0004% - componente da vitamina B12, uma das formado-
                                 ras das células vermelhas do sangue.


                                 Enxofre ­ 0,3% - elimina metais pesados, como mercúrio ou chumbo,
                                 altamente prejudiciais ao organismo. Componente de muitas proteínas.


                                 Cromo ­ 0,000003% - "ajuda" a insulina, hormônio produzido pelo pân-
                                 creas, que metaboliza o açúcar no corpo.


                                 Magnésio ­ 0,1% - sem ele o ATP não poderia guardar energia na
                                 célula. Necessário para muitas enzimas funcionarem apropriadamente.
                                 Atua na formação de anticorpos e alívio do estresse. Encontrado nos
                                 cereais integrais, soja, legumes e frutas (maçã e limão).


                                 Cloro ­ 0,2% - o do contra. Neutraliza as cargas positivas dos fluidos,
                                 que sempre devem ser neutros. É o ânion mais abundante (partícula ne-
                                 gativamente carregada, Cl­) fora das células.


                                 Iodo ­ 0,1% - controla o fluxo de energia do corpo, ligando-se aos hor-
                                 mônios produzidos pela tireóide.


                                 Alumínio, Boro, Estanho, Silício e Vanádio ­ São elementos traços
                                 em menor concentração. (Não encontrada a utilidade no corpo humano).



                     ATIVIDADE

        Pesquise quais elementos químicos são usados para fabricar os hormônios do crescimento.




78   MatériaesuaNatureza
                                                                                                  Química

    O corpo humano é um mistério e está em constante estudo. Como
na ciência todos os dias acontecem novas descobertas, é possível que
em breve encontrem a composição química exata do corpo humano.
    Atualmente, uma aplicação importante do conhecimento da com-
posição química do corpo humano é a nutrição para atletas. Par-
te das pesquisas realizadas sobre o papel das vitaminas, proteínas e
carboidratos na alimentação humana deve-se à medicina esportiva.
Foi ela que descobriu, por exemplo, que os carboidratos têm papel
fundamental na recuperação dos atletas, entre os intervalos de exer-
cícios físicos. Também foi descoberto que os carboidratos não utili-
zados para produzir energia, tendem a ficar estocados e tornar obe-
so quem abusa deles.
    Outra idéia que surgiu com o esporte, foi o uso de suplementos ali-
mentares, adotados no dia-a-dia das pessoas. A princípio, uma maior
concentração de aminoácidos era só para atletas de alto nível. Agora,
em qualquer farmácia se podem comprar cápsulas, cujo objetivo é su-
prir necessidades de que a dieta cotidiana não dá conta.


                ATIVIDADE

 a) A partir de rótulos de alimentos que servem como complementos alimentares, à venda em super-
    mercados e drogarias, analise sua composição e seus reais (ou irreais!!) benefícios para o organis-
    mo humano;
 b) Faça a leitura de um rótulo de bebida energética, avaliando o valor nutricional e constatando a quan-
    tidade de substâncias químicas que os atletas ingerem quando bebem aquela quantidade da bebi-
    da. Verificar se a quantidade é necessária ou não. E também verificar se há necessidade ou não de
    ingerir bebidas energéticas.


    Um dos principais fatores que limitam o desempenho durante o
exercício intenso e prolongado é a diminuição dos estoques de car-
boidratos (açúcares), juntamente com a queda da glicemia (concentra-
ção de açúcares no sangue) e a desidratação. A maioria das reações
químicas que ocorrem no nosso organismo dependem do balanço de
água e eletrólitos (sódio, cloreto, potássio, magnésio), e esse balanço
é de suma importância para a manutenção da vida.
    Durante o treinamento intenso no calor, a necessidade diária de
água de um atleta pode ficar em torno de 10 e 12 litros. Não perde-
mos apenas água quando suamos. O nosso suor é composto principal-
mente de água e quantidades significativas de eletrólitos (sódio, clo-
reto, potássio e magnésio), sendo que a maior concentração de íons
presentes no suor é atribuída ao sódio (Na+), e a segunda atribuída ao
cloreto (Cl­), ao contrário do potássio (K+) e magnésio (Mg+2) que se
encontram em quantidades menores.

                                                                            AFórmuladoCorpoHumano           79
       EnsinoMédio

                                  A composição química do corpo humano também pode refletir
                              no crescimento das crianças. Em situações normais ela é regular, po-
                              rém pode sofrer alterações pela faixa etária, doenças ou até estações
                              do ano. Nisso se incluem aspectos como alimentação, situação emo-
                              cional, variações hormonais, atividade física e doenças. Em decorrên-
                              cia de anormalidades nesses fatores, a criança pode ter altura final di-
                              ferente da que deveria ter.
                                  O sistema endócrino (formado por todas as glândulas do nosso corpo)
                              participa de forma crucial no crescimento normal do ser humano. As glân-
                              dulas produzem diferentes hormônios que regulam a atividade do corpo
                              e também o crescimento. Nesse caso, são importantes a tiroxina produzi-
                              da pela tireóide, o hormônio do crescimento produzido pela hipófise, os
                              hormônios adrenais e os hormônios gonadais (testículos e ovários).
                                  Quando, por alguma razão, o organismo apresenta sintomas de de-
                              ficiência ou excesso de hormônios, podemos proporcionar a correção
                              desta ausência ou excesso através de processos químicos. Nestes casos
                              é muito importante o diagnóstico precoce.
                                  Graças ao estudo da composição química do corpo humano, hoje
                              já é possível alterar o processo de crescimento especialmente para cor-
                              rigir problemas de baixa estatura.
                                  O corpo humano é composto de substâncias químicas, e todas as
                              atividades destas substâncias têm uma natureza química. Portanto, não
                              é possível estudar o corpo humano sem conhecer sua composição quí-
                              mica, mesmo que esteja sempre em estudo e sofrendo alterações.


                     ATIVIDADE

         Imagine esta situação: Alguém, por qualquer razão, fica 5 dias sem beber água ou qualquer outro ti-
     po de líquido. À luz do que estudamos até agora, que reações químicas acontecem no organismo des-
     ta pessoa? Que conseqüências esta situação vai gerar? Pesquise e elabore um texto em favor da in-
     gestão de água.




                                                                 Descobriu a fórmula
                                                                 do corpo humano?




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                                                                                             Química

 ReferênciasBibliográficas
 GALEANO, E. Palavras andantes ­ trad. Eric Nepomuceno. Porto Alegre:
 L&PM,1994.


 ObrasConsultadas
 ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de Química: questionando a vida mo-
 derna e o meio ambiente. Tradução de: Ignes Caracelli... [et al...], Porto Ale-
 gre: Ed. Bookman, 2001.
 HALL, N. (Org). Neoquímica. Tradução de: Paulo Sérgio Santos et al. Por-
 to Alegre: Bookman, 2004.
 JUNQUEIRA, L. C. U.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. Rio
 de Janeiro: Guanabara Koogan, 2000.
 RUSSEL, J. B. Química Geral. Tradução e revisão técnica de: Márcia
 Guekesian et al. 2. ed. São Paulo: Pearson Makron Books, 1994.


 DocumentosConsultadosONLINE
 ALDRIDGE, S. Bioquímica. Disponível em:<www.colegiomaededeus.com.
 br/professores/machado/Interessante/Bioquimica.doc> Acesso em: 12 abr.
 2006.




               ANOTAÇÕES




                                                                             AFórmuladoCorpoHumano     81
       EnsinoMédio




82   MatériaesuaNatureza   Foto: Icone Audiovisual
                                                                                                    Química




                                                                                            6

                                                                          RADIAÇÃO
                                                                            E VIDA!
                                                       Arthur Auwerter1, Miriam Goretti Stingelin Nepomoceno2




                                                              m mal, um bem necessário...
                                                              um bem, um mal necessário?




Colégio Estadual João Bettega - Curitiba - PR
1

Colégio Estadual Elias Abrahão - Curitiba - PR
2

Colégio Estadual Loureiro Fernandes - Curitiba - PR

                                                                                         RadiaçãoeVida!         83
       EnsinoMédio

                                      Conhecido, sobretudo, pelo comportamento audacioso, pelos tre-
                                  jeitos e pela voz aguda, Ney Matogrosso, quando integrante dos Secos
                                  e Molhados, sempre criou polêmica. Quando cantou "ROSA DE HI-
                                  ROSHIMA", em 1979, ele trouxe novamente a polêmica para a mídia.
                                  Só que desta vez as atenções não estavam voltadas para pessoa dele e
                                  sim para a possibilidade de um holocausto nuclear.
                                      *holocausto: sacrifício em que a vítima é inteiramente queimada.


                                                                       Rosa de Hiroshima
                                                                        Vinícius de Morais e Gerson Conrad,1974.

                                                                       Pensem nas crianças
                                                                       Mudas telepáticas
                                                                       Pensem nas meninas
                                                                       Cegas inexatas
                                                                       Pensem nas mulheres
                                                                       Rotas, alteradas
                                                                       Pensem nas feridas
                                                                       Como rosas cálidas...
                                                                       [...]
                                                                       Da rosa de Hiroshima
                                                                       A rosa hereditária
                                                                       A rosa radioativa
                                                                       Estúpida e inválida
                                                                       A rosa com cirrose
                                                                       A anti-rosa atômica...
                                                                       [...]
            Explosão da bomba atômica em Nagasaki ­ Japão..
            Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Bomba_at%C3%B4mica



                                      No ano de 1945 o mundo estava em guerra. De um lado estavam
                                  os países do chamado eixo: Alemanha, Itália e Japão. Do outro lado,
                                  lutando contra os países do eixo, estavam os Estados Unidos, Inglater-
                                  ra, França e demais aliados.
                                      Em 6 de agosto, às 2h30min, hora local, as condições meteorológi-
                                  cas da cidade de Hiroshima, sudoeste do Japão, eram satisfatórias. O
                                  avião bombardeiro B29 batizado de Enola Gay (em homenagem à mãe
                                  do comandante da missão), decolou do aeroporto militar norte-ame-
                                  ricano Tinian, nas Ilhas Marianas, sob o comando de Paul W. Tibbets.
                                  O comandante Tibbets era o único da tripulação que conhecia os efei-
                                  tos da bomba de 4,5 toneladas que transportava no porão do avião. Às



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                                                                                     Química

8h09min, Hiroshima aparece entre as nuvens. Às 8h15min17s a bomba
é lançada. Quarenta segundos depois, a 580m de altura, a bomba de-
tonou. A bomba contendo 60 Kg de urânio-235 gerou uma explosão
equivalente a 20.000 toneladas de TNT (trinitrotolueno, um explosivo),
provocando a morte instantânea de 66.000 civis.
    Quando lançaram a bomba atômica sobre Hiroshima, os norte-ame-
ricanos já sabiam os resultados que ela iria provocar. Tanto que Robert
Oppenheimer, diretor do programa nuclear à época, exclamou quando
fizeram o primeiro teste no deserto de Alamogordo (EUA): "..agora, me
transformei num companheiro da morte, um destruidor de mundos".
    As primeiras conseqüências desastrosas e imediatas são os efeitos
físicos da explosão radiativa:
   O efeito térmico: nos primeiros milésimos de segundo após a ex-
   plosão, a energia térmica liberada na atmosfera transformou o ar
   em uma bola de fogo. Num raio de 1 km, tudo foi instantaneamen-
   te reduzido a cinzas. No solo, logo abaixo onde a bomba explodiu,
   a temperatura atingiu milhares de graus centígrados.
   A onda de choque: o calor provocou uma expansão violenta dos
   gases. Essa onda de choque progrediu a uma velocidade de 1.000
   km/h derrubando 62 mil dos 90 mil prédios da cidade.
   Os efeitos fisiológicos: a explosão nuclear espalhou material radiativo
   provocando queimaduras e câncer em mais de 300.000 sobreviventes.
   A emissão de grande quantidade de raios X, raios ultravioleta e outras
   radiações eletromagnéticas cegou as pessoas que estavam nas proxi-
   midades que olharam diretamente para a posição da explosão.
    Uma outra conseqüência é que a bomba se transformou numa po-
derosa "arma" diplomática: um mecanismo de coação sobre qualquer
país que se opusesse aos Estados Unidos.
    Por causa disso, 1945 pode ser considerado o ano do início da corri-
da armamentista, especialmente o armazenamento de armas nucleares.
    Entre 1940 e 1990, os Estados Unidos produziram 60 mil ogivas nu-
cleares. O arsenal da extinta União Soviética era da mesma propor-
ção e o das demais potências nucleares (China, França e Reino Unido)
eram menores.
    Em 1991, os Estados Unidos e a ex-União Soviética assinaram o Tra-
tado de Redução das Armas Estratégicas. Mesmo com a redução, ainda
há mais de 31 mil armas nucleares em poder de 8 nações. A guerra nu-
clear, portanto, ainda é uma das maiores ameaças à civilização. Em um
cálculo estimativo, o astrônomo britânico Martin Rees, afirmou que se
dividíssemos o poder de fogo dos arsenais nucleares e convencionais
dos Estados Unidos e da Rússia, sobraria para cada habitante do plane-
ta uma bomba convencional com 33 toneladas de explosivos.



                                                                             RadiaçãoeVida!    85
       EnsinoMédio



                     ATIVIDADE

        A partir das informações anteriores pesquise e discuta com seus colegas se o Brasil deve utilizar a
     tecnologia nuclear para produzir armas atômicas.



                                         Você já imaginou como uma única bomba atômica conse-
                                      gue causar tanta destruição? De onde vem tanta energia ?


                                        Você saberia dizer o que tudo isso tem em comum com o
                                        problema: a radiação é "Um mal, um bem necessário...
                                         Um bem, um mal necessário?
                                         Ainda não tem resposta? Continue lendo o texto!




                                ComparandoEnergia
                                 1 Kg de carvão libera energia suficiente para manter uma lâmpada
                              de 100 watts acesa por 8 horas.
                                 1 Kg de urânio-235 libera energia suficiente para manter a mesma
                              lâmpada acesa por 30.000 anos.



                     ATIVIDADE

        Por que a diferença é tão acentuada entre a quantidade de energia obtida do carvão e a quantida-
     de de energia obtida do urânio?



                                 A energia que obtemos da queima do carvão numa churrasqueira,
                              por exemplo, vem da combinação dos átomos de carbono e oxigênio
                              e do instantâneo reagrupamento de seus elétrons externos em novas
                              combinações, dando origem ao novo composto.
                                 A energia proveniente da queima do urânio num reator nuclear
                              vem da reorganização das partículas do núcleo do átomo (prótons e
                              nêutrons), quando acontece a "saída" de uma partícula nuclear.




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                                                                                     Química

   Você sabia que: a energia necessária para arrancar uma partícula do
núcleo é muito maior que a energia utilizada para deslocar um elétron
para fora do átomo?
   É por esse motivo que o urânio fornece muito mais energia do que o
carvão. A radioatividade constitui um fenômeno ligado ao núcleo do áto-
mo, enquanto que as reações químicas estão relacionadas à eletrosfera.
   É importante saber, que tanto no caso da queima do carvão quan-
to na reação nuclear do urânio, está associado o conceito de estabili-
dade. A estabilidade está relacionada ao equilíbrio. Vamos exemplifi-
car com situações comuns: - como uma chaleira de água quente que,
ao ser retirada do fogo, vai aos poucos perdendo calor para o meio até
um certo ponto em que entra em equilíbrio térmico com o ambiente.
Ou, quando se dá um tiro n'agua: o projétil vai rapidamente desacele-
rando, enquanto perde energia cinética, até zerar sua velocidade.
   Ao contrário, quando o fluxo de energia entre o corpo e o meio
não cessou, podemos dizer que o sistema está instável.
   Existem na natureza alguns elementos químicos fisicamente instá-
veis, cujos átomos ao se desintegrarem, emitem energia sob a forma
de radiação. Radiação é um termo muito genérico e inclui fenômenos
como luz, ondas de rádio, microondas e partículas carregadas eletrica-
mente. Não esquecendo que radiatividade é a propriedade que alguns
átomos têm de emitir radiação.

          núcleo instável
      (com excesso de energia)     emite ondas
                                  e/ou partículas
                                                     núcleo estável




    Tentando esclarecer a natureza da radiatividade, o físico neozelan-
dês Ernest Rutherford, estudando a emissão de radiações pelo urânio
e pelo tório, em 1897, observou que haviam dois tipos diferentes de
radiação: uma que era rapidamente absorvida, que ele denominou de
raios alfa (e outra com maior poder de penetração, denominada de
raios beta .
    Em 1900, o físico francês Paul U. Villard identificou uma terceira es-
pécie de radiação, a qual chamou de raios gama .
    As três modalidades de radiação; alfa, beta e gama, se comportam
de maneira diferente quando submetidas a um forte campo elétrico ou
magnético.




                                                                             RadiaçãoeVida!    87
       EnsinoMédio


                                     invólucro                                           o sistema fica
                                    de chumbo                                            dentro de um
                                                                  +++                    recipiente à
                                                                                         vácuo


                                                                  ­­­


                                                                                             tela
                                                                                             fluorescente
                             material       placas carregadas
                             radioativo     eletricamente

                               O invólucro de chumbo permite que as radiações emanadas do ma-
                           terial radiativo saiam numa única direção.
                               Ao passar pelas placas eletrizadas o feixe de radiações, sob efeito
                           das cargas elétricas, é separado em três partes.
                               A radiação alfa ( ) é atraída pela placa negativa do aparelho. Por-
                           tanto deve ter carga contrária à carga da placa, isto é, positiva. Atual-
                           mente sabe-se que as partículas alfa são constituídas por dois prótons
                           e dois nêutrons, iguais ao núcleo de um átomo de hélio.

                                      núcleo

                                                                                  prótons
                                                                                  elétrons
                                                                                  nêutrons


                              A soma de prótons e nêutrons em um núcleo resulta no número de
                           massa (A), enquanto que o conjunto formado pelos nêutrons e prótons
                           de um átomo é denominado de nuclídeo.
                              Utilizando o elemento químico hélio como exemplo:

                                                    o conjunto, nuclídeo

                                                      ( ,     ,    ,    )

                                               a quantidade, 4, número de massa

                              Os nuclídeos emissores de radiação podem ser chamados de radio-
                           nuclídeos ou radioisótopos. A representação dos nuclídeos é feita por
                           meio do símbolo do elemento químico e do número de massa. Vamos
                           usar o exemplo do elemento químico ouro, aquele mesmo que utiliza-
                           do na fabricação das jóias: 197Au (símbolo Au, do latim aurum).


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    Consultando a tabela periódica, observamos que o número atômico
do ouro é 79. Assim, para determinar o número de nêutrons do ouro
fazemos a seguinte subtração: N=A-Z, N=197-79, N=118. Os nuclíde-
os que possuem o mesmo número de prótons (Z), mas números di-
ferentes de nêutrons (n), são denominados de isótopos. O ouro, por
exemplo, tem 30 isótopos, que vão desde o 175Au até o 204Au. Somente
o 197Au é estável. Os outros isótopos restantes são radiativos.
    Sempre que aparece a palavra radiação, observamos uma manifes-
tação de receio por parte das pessoas. A maior parte das pessoas não
sabe que está exposta diariamente aos mais diversos tipos de radiação,
desde as naturais até aquelas produzidas pelo homem como os raios-
X e as chuvas de partículas radiativas produzidas pelos testes nuclea-
res, que são artificiais.
    O homem sempre esteve exposto à radiação natural. Essa exposi-
ção pode ocorrer de várias fontes, como os elementos radiativos pro-
venientes do solo, das rochas, raios cósmicos, água, etc. Podem tam-
bém chegar ao homem por meio da alimentação e da respiração. Os
efeitos da radiatividade no ser humano dependem da quantidade acu-
mulada no organismo e do tipo de radiação. A radiatividade é inofen-
siva para a vida humana em pequenas doses, mas, se a dose for exces-
siva pode provocar lesões no sistema nervoso, no sistema digestório,
na medula óssea, etc, ocasionando a morte.
    O efeito biológico da radiação está relacionado com a proprieda-
de de provocar ionização da matéria com a qual interage, isto é, com
a sua capacidade de arrancar elétrons da matéria produzindo íons. A
propriedade de provocar ionização, é diferente para os três tipos de ra-
diação, com a seguinte ordem decrescente: > > .


   Certamente você ouviu falar que radiação traz conseqüências
  graves a nossa saúde! Vamos fazer uma breve explicação.



    Radiações são ondas ou partículas com grande quantidade
de energia provenientes de fontes naturais ou artificiais (criadas
pelo homem). As lesões nos tecidos são provocadas por uma
breve exposição à taxas altas de radiação e também por uma
exposição prolongada a baixos níveis. Muitos efeitos da radiação
duram pouco, enquanto que outros provocam doenças crônicas.
Quando recebemos doses elevadas, os efeitos passam a ser visíveis em
minutos ou dias após a exposição. Mas existem outros efeitos que só
aparecem semanas, meses e até anos depois da exposição. Algumas
conseqüências só aparecerão se a pessoa exposta tiver filhos.
    A radiação, atingindo as células reprodutoras, pode causar uma al-
teração na informação genética codificada provocando uma mutação


                                                                           RadiaçãoeVida!    89
       EnsinoMédio

                                genética. Se o espermatozóide que sofreu a mutação participar, fu-
                                  turamente da concepção, a alteração será incorporada ao óvulo
                                   fertilizado, e na gravidez, quando o zigoto se reproduzir milha-
                                    res de vezes, essa alteração será fatalmente reproduzida. As cé-
                                      lulas do recém-nascido conterão informações genéticas mo-
                                      dificadas, incluindo também células que anos mais tarde irão
                                        se transformar em espermatozóides ou óvulos.
                                            Isso quer dizer que, se o indivíduo atingir a fase fértil e
                                        se reproduzir poderá transferir a informação genética altera-
                                       da, continuando assim por muitas gerações. Acontecem mu-
                                      tações no feto que podem ser letais. Outras provocam altera-
                                    ções físicas e mentais; aumentam a suscetibilidade a algumas
                                doenças crônicas, ou ainda provocam anormalidades bioquímicas.




                     ATIVIDADE

        Pesquise como a radioterapia é utilizada no tratamento de câncer. Quais são os prejuízos que ela
     causa e como ela age no organismo humano?



                                 Você já ouviu falar do acidente na usina nuclear de Chernobyl?
                                 Os técnicos pretendiam fazer um teste de um novo mecanismo de
                             emergência. O sistema de resfriamento de emergência foi desligado e
                             o reator continuou em funcionamento. O teste não estava previsto pelo
                             sistema automático do controle. Houve um desequilibro no sistema de
                             vapor, soando os alarmes: mensagem de desligamento urgente do rea-
                             tor. O operador em vez de tomar essa atitude, desligou o sistema de alar-
                             me. Como conseqüência a experiência durou 24 horas.
                                 As conseqüências foram a destruição parcial do núcleo do rea-
                             tor e a destruição total do sistema de resfriamento, liberando diver-
                             sos produtos voláteis. No controle dos incêndios, os bombeiros re-
                             ceberam altas doses de radiações. Foram 31 vítimas fatais, outras 32
                             foram hospitalizadas.
                                 Esse acidente causou a morte de milhares de pessoas (aproximada-
                             mente 28 mil), deixando outras sofrendo conseqüências graves ocasio-
                             nadas pelo efeito da radiação. Várias pessoas morreram imediatamente
                             após o acidente. Outras morreram dias depois. Muitas crianças e adul-
                             tos contraíram leucemia após lesões na medula óssea. Mulheres grávi-
                             das de até quatro meses tiveram filhos com malformação genética.



90   MatériaesuaNatureza
                                                                                          Química

   No Brasil, em 1987, ocorreu um acidente na cidade de Goiânia.
Uma cápsula contendo resíduos radioativos foi manipulada por pes-
soas que não sabiam o perigo que corriam, provocando a morte de 4
delas e contaminando mais de 200.




               ATIVIDADE

     Procure em livros, jornais e revistas informações de como e por quê aconteceu o acidente em
 Goiânia com o césio 137. Questione com seus colegas a importância do conhecimento a respeito
 do perigo da utilização de um material que não se conhece. O que fazer quando se deparar com
 situação parecida?




                      E retomando o problema a radiação é
                     "Um mal, um bem necessário...
                     Um bem, um mal necessário?
                     Continue! Logo encontrará a resposta!


   As radiações alfa, por terem massa e carga elétrica maio-
res que as radiações beta e gama podem ser facilmente deti-
das. Elas, em geral, não conseguem ultrapassar as camadas ex-
ternas de células mortas da pele de uma pessoa, sendo praticamente
inofensivas.


    A primeira Lei da Radioatividade é também conhecida como Lei
 de Soddy: Quando um radioisótopo emite uma partícula , seu número
 atômico diminui de duas unidades e seu número de massa diminui de
 quatro unidades. Abaixo veremos um exemplo:
                 Th
               232
                90
                           228
                            88
                                 Ra + 4
                                      2
                                              232 = 228 + 4
                                               90 = 88 + 2


    As emissões gama são ondas eletromagnéticas que não possuem
carga e nem massa. Isto justifica o fato delas passarem diretamente pe-
lo campo elétrico sem serem atraídas pelo pólo positivo ou negativo.
    Provavelmente você já ouviu falar que as emissões gama são extre-
mamente penetrantes, podendo atravessar o corpo humano sem serem
detidas. Sendo assim, essas emissões gama representam um grande pe-
rigo para os órgãos humanos. São representadas por: .



                                                                                 RadiaçãoeVida!     91
       EnsinoMédio

                                 As emissões beta são capazes de penetrar cerca de um centímetro
                             nos tecidos, ocasionando danos à pele, mas não aos órgãos internos,
                             a não ser que sejam engolidas ou respiradas.
                                 A partícula beta desvia-se para o lado positivo do campo elétrico.
                             Este fato comprova que a radiação beta tem carga negativa. Na realida-
                             de, as partículas são elétrons emitidos pelo núcleo quando um nêu-
                             tron instável se desintegra transformando-se em um próton. Além do
                             próton e da partícula beta, também são gerados raios gama e um neu-
                             trino (partícula sem carga e de massa desprezível).


                                   Segunda Lei da Radiatividade ou Lei de Soddy-Fajans: Quando um ra-
                               dioisótopo emite uma partícula beta, seu número atômico aumenta de uma
                               unidade e o seu número de massa não se altera.
                                       1
                                       0
                                           n    p +
                                                1
                                                1
                                                         0
                                                         -1
                                                                   +   0
                                                                       0
                                                                               +   0
                                                                                   0
                                                                                       32 = 32 + 0
                                       32
                                       15
                                            P        S +
                                                    32
                                                    16
                                                              0
                                                              -1
                                                                       +   0
                                                                           0
                                                                                   0
                                                                                   0
                                                                                       15 = 16 ­ 1




                     ATIVIDADE

        Procure em livros, revistas, jornais e sites informações que respondam como controlar a produção,
     uso e o descarte de materiais radiativos.




                                                    E agora que você já recebeu todas essas
                                                    informações, já consegue responder a pergunta:
                                                    radiação é "Um mal, um bem necessário...
                                                    Um bem, um mal necessário?




92   MatériaesuaNatureza
                                                                                          Química

 ObrasConsultadas
 ATKINS, P.; JONES, L. Prinicipios de Química: questionando a vida mo-
 derna e o meio ambiente. Tradução de: Ignes Caracelli...[et al...]. Porto Ale-
 gre: Ed Bookman, 2001.
 BIBLIOTECA EDUCAÇÃO É CULTURA. Energia nuclear. Brasília: Ministério
 das Minas e Energia, 1980.
 HALLIDAY, D. et alli. Fundamentos de física. Tradução de: Antonio Máxi-
 mo. 4. ed. São Paulo: LTC, 1993.
 HELENE, M. E. M. A radioatividade e o lixo nuclear. São Paulo: Scipio-
 ne, 1996.
 OKUNO, E.; CALDAS, I. L.; CHOW, C.Física para as ciências biológi-
 cas e biomédicas. São Paulo: Harper e Row do Brasil, 1982.



 DocumentosConsultadosONLINE
 Exposição gepeq. Disponível em:<www.eciencia.usp.br/exposicao/gepeq>
 Acesso em: 22 set. 2005.
 Quimica geral nuclear. Disponível em: <www.inorgan221.iq.unesp.br/quimgeral/
 nuclear > Acesso em: 10. nov 2005.




                                                                                  RadiaçãoeVida!    93
       EnsinoMédio




94   MatériaesuaNatureza   Foto: Icone Audiovisual
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                                                                        7
                                               ÓRGÃO ELÉTRICO
                                                    ARTIFICIAL
                                                             Maria Bernadete P. Buzatto1




                                                  or que há pessoas que sentem
                                                 "choque" no dente obturado, e
                                                 outras não?




                                                                     Fotos: Icone Audiovisual




Colégio Estadual Unidade Polo - Maringá - PR
1



                                                              ÓrgãoElétricoArtificial           95
       EnsinoMédio

                               Vamos experimentar o que sentimos!
                               Coloque um pedaço de papel alumínio em cima de um dente ob-
                           turado. Dê uma mordida.
                               O que você sentiu?
                               Foi uma sensação de dor, como se fosse um pequeno choque?
                               Ao mastigar um chiclete ou chupar uma bala que "grudou" um pe-
                           daço de papel alumínio ou quando duas obturações entram em conta-
                           to, você poderá ter a mesma sensação, ou não.
                               Você sabe qual foi o material que o dentista usou para fechar seu
                           dente?
                               Abrindo a boca você pode tirar suas dúvidas.
                               Há dois tipos de materiais conhecidos: os amálgamas, liga do metal
                           mercúrio com outros metais, e as resinas poliméricas (porcelanas).
                               Você pode identificar se os seus dentes são obturados com amálga-
                           ma ou com resina.
                               Saiba que os amálgamas têm cor diferente da cor natural do seu
                           dente. Enquanto que, na obturação de resina, a cor é semelhante a dos
                           seus dentes.
                               As longas moléculas da resina polimérica são formadas por átomos
                           de carbono, oxigênio e hidrogênio.


                             Masqualdosdoismateriaisprovocauma
                             sensaçãodedor,um"choque"?
                               Lembrando que o choque elétrico é causado por uma corrente elé-
                           trica (movimento de elétrons) que passa por meio do nosso corpo.
                               As sensações e as conseqüências do choque elétrico dependem da
                           intensidade da corrente elétrica, relação entre a quantidade de carga
                           que passa por unidade de tempo, em uma parte do condutor.
                               A sensação de "dor", isto é o "choque" que alguns sentiram, indica
                           a passagem de corrente elétrica entre o papel alumínio e o seu den-
                           te obturado. A quantidade de cargas elétricas (elétrons) envolvidas foi
                           muito pequena, pois o choque que alguns levaram não apresentou ne-
                           nhum risco de vida.
                               Como se formou esta corrente elétrica? De onde vieram os elétrons
                           necessários para que alguns de vocês sentissem o "choque" ?
                               Inúmeros metais são utilizados no seu dia-a-dia; por exemplo o
                           cobre e o zinco.
                               O metal cobre é encontrado nos cabos elétricos e o metal zinco é en-
                           contrado nas calhas de escoamento das águas da chuva dos telhados.



96   MatériaesuaNatureza
                                                                                                Química



                     ATIVIDADE

     Coloque em um béquer solução aquosa de sulfato de Zinco (ZnSO4), mergulhe um pedaço de fio
     de cobre lixado com uma palha de aço.
     Observe e anote as mudanças ocorridas.
     Fique atento aos aspectos dos materiais.
     Em outro béquer, coloque solução de sulfato de cobre (CuSO4) e mergulhe um prego zincado ou um
     pedaço de calha zincada; antes, lixe os objetos com palha de aço.
     Observe e anote as mudanças ocorridas.
     O que significa a mudança de cor na solução e na superfície do metal?
     Por que ocorreu um leve aquecimento em um dos béqueres?




                                 Placa de                        Placa de
                                  cobre                            zinco


              Zn+2                Solução                          Solução
                                 de sulfato        Cu+2           de sulfato
                                 de zinco                         de cobre
      Fotos: Icone Audiovisual

     Você montou dois sistemas separados: um formado pelo metal (fase sólida) cobre mergulhado na
 solução aquosa de zinco (fase líquida) e o outro pelo metal zinco (fase sólida) mergulhado na solução
 aquosa (fase líquida) de sulfato de cobre.

     De onde veio a cor "avermelhada" que aparece na superfície da placa de zinco?
     Por que "desapareceu" a cor azul da solução aquosa de sulfato de cobre?
     Será que este experimento tem alguma relação com o dente obturado?



    Entretanto, você não conseguiu comprovar ou medir se realmente ori-
ginou uma corrente elétrica neste experimento, porque os elétrons trans-
feridos não foram aproveitados para acender uma lâmpada ou para colo-
car em funcionamento qualquer aparelho como, um relógio, um celular,
uma calculadora, um computador portátil, uma lanterna, um carro.


  Pode-seobservarmudançasnoaspectoexterno,
  nasoluçãonobequerenosobjetosdemetal.
  Oqueaconteceinternamente,emnívelatômico?

                                                                                ÓrgãoElétricoArtificial   97
       EnsinoMédio



                     ATIVIDADE

        Lave bem a casca de uma lingüiça (tripa seca bovina) de 13 cm de comprimento, com água e de-
        tergente.
        Corte uma garrafa plástica de refrigerante (2L) a uma altura de 15 cm da base (formando um reci-
        piente) e corte o bocal, encaixando uma das extremidades da tripa de boi no bocal.
        Faça um suporte com um pedaço de madeira ou isopor, com dois orifícios (3,5 cm de diâmetro) se-
        parados por 1,5 cm (essa peça serve somente para suporte).
        Neste suporte de madeira ou isopor apóie o bocal da garrafa já com a tripa de boi presa.
        Amarre com um elástico, de amarrar dinheiro, a outra ponta da tripa de boi.
        Coloque, pelo bocal, solução aquosa de sulfato de cobre (CuSO4) e reserve.
        Na outra parte da garrafa plástica com o formato de um recipiente adicione uma solução aquosa sa-
        turada de sal de cozinha (NaCl).
        Mergulhe o sistema que você montou com a tripa de boi no recipiente plástico, em seguida mergu-
        lhe uma placa de cobre (fio de cobre) na solução aquosa de sulfato de cobre (CuSO4), contida na tri-
        pa de boi, e a placa de zinco (prego ou calha), usando o outro orifício do suporte, na solução aquo-
        sa de sal de cozinha, contida no recipiente de plástico.
        Ligue os fios da lâmpada de 1,5 V (farolete pequeno) aos metais, zinco e cobre, com fita adesiva.


                               Após um tempo, observe, anote as mudanças nos dois sistemas e
                             compare com as observações do primeiro experimento:

                                                            Esquema 01
                                     CÁTODO                                              ÂNODO
                                  PÓLO POSITIVO                                       PÓLO NEGATIVO
                                    (REDUÇÃO)                                          (OXIDAÇÃO)

                                                                                              Suporte

                                Metal Cobre

                                                                                            Metal Zinco
                             Tripa de boi
                                                                                           Recipiente
                                  Cu+2 + SO 4­2                  Na+
                                                                       Cl­
                                                               Cl­   Na+




98   MatériaesuaNatureza
                                                                                          Química

  Quaissãoasmudançasquevocêobservou?
   São as mesmas do primeiro experimento?
   Qual a diferença entre este experimento e o outro que você realizou?
   Neste experimento, o metal de cobre estava em contato com a so-
lução do próprio metal (CuSO4(aq)) e o metal de zinco em contato com
uma solução de cloreto de sódio (NaCl(aq)), de modo que os metais fo-
ram separados em dois recipientes (tripa de boi + recipiente plástico).
   Você observou que os dois recipientes que contém as substâncias e
os metais unidos por um fio elétrico, estavam ligados a uma lâmpada
que se acendeu, indicando a passagem de corrente elétrica.
   Vocês montaram uma pilha!


  Edeondeveioacorrenteelétricaqueacendeu
  alâmpada?
    No outro recipiente você usou os metais no estado sólido mergu-
lhados na solução de um outro metal.
    O que aconteceu com a placa de zinco? E com a placa de cobre?
    O que isto significa?
    No experimento que você acabou de realizar, a placa de zinco (ca-
lha/prego) perde elétrons da última camada espontaneamente; dize-
mos que o metal zinco se oxida (região do ânodo, pólo negativo).
    Enquanto que a placa de cobre (fio elétrico) recebe os elétrons que
vieram pelo fio que liga as placas dos metais; dizemos que o metal de
cobre se reduz (região do cátodo, pólo positivo).
    O que você presenciou? Uma transferência de elétrons numa reação
química.
    Essas reações químicas são chamadas de reações de oxi-redução,
são espontâneas e podem produzir energia elétrica se as duas semi-re-
ações (a reação de redução e a de oxidação), ocorrerem em recipien-
tes separados.
    Cada recipiente em que ocorrem as reações químicas é chamado de
meia célula ou semicélula.
    A reação que ocorre em cada recipiente é chamada de semi-reação
ou meia­reação.
    Cada meia célula (semicélula) é formada por um metal mergulhado
em uma solução aquosa do mesmo metal, como por exemplo a placa de
cobre (fio elétrico) mergulhada na solução aquosa de sulfato de cobre
(CuSO4(aq)); esse conjunto (metal + solução) chamamos de eletrodo.



                                                                          ÓrgãoElétricoArtificial   99
       EnsinoMédio

                                Quando temos dois eletrodos ligados a partir de um circuito elé-
                            trico, ligação entre o pólo positivo e o pólo negativo por meio de um
                            fio elétrico, chamamos de célula galvânica, célula voltaica ou simples-
                            mente pilha ou bateria.
                                Lembra que a tendência dos metais é perder os elétrons da última
                            camada?
                                Será que todos os metais têm a mesma facilidade de perder seus
                            elétrons de valência?
                                Evidente que não, você viu que os metais, cobre e zinco, tiveram
                            comportamento diferente nos experimentos realizados.
                                Isto significa que é preciso saber qual dos metais (cobre ou zinco)
                            tem mais facilidade de perder seus elétrons, portanto menos afinida-
                            de por elétrons.
                                Observe o esquema 2: você pode visualizar o que acabou de mon-
                            tar, uma pilha.

                                                             Esquema 2

                                           Os metais têm facilidade de perder elétron.
                                                Como os metais ZINCO e COBRE.



                                        Mais facilidade:                 Menos facilidade:
                                         METAL ZINCO                      METAL COBRE


                              Menos afinidade por elétron:           Mais afinidade por elétron:
                                         ZINCO                                 COBRE


                                         Mais Reativo                     Menos Reativo
                                            ZINCO                            COBRE


                     Sofre Oxidação:                                                            Sofre Redução:
                      Está na placa ­                                                           Está na solução ­
                       perde elétron                                                             recebe elétron


                            Zn(s)0       Zn(aq.)2+ + 2e­                      Cu(aq.)2+ + 2e­       Cu(s)0

                           ÂNODO - PÓLO NEGATIVO                           CÁTODO - PÓLO POSITIVO



                                                           PILHA OU BATERIA
                                                           (ÓRGÃO ELÉTRICO)



                               Como descobriram qual é o metal que perde elétron com mais
                            facilidade?
                               Utilizando o gás hidrogênio como um eletrodo padrão.



100 MatériaesuaNatureza
                                                                                           Química

    Fazendo vários experimentos, semelhantes ao que você fez, desco-
briram que os íons não têm a mesma mobilidade, quer dizer, não che-
gam no mesmo tempo aos seus destinos.
    Qual será o resultado final desta competição?
    Sendo os íons partículas carregadas eletricamente, positiva ou ne-
gativa, geram em torno de si um campo de forças elétricas.
    Essas forças elétricas tendem a atraírem ou repelirem outras cargas
que se encontram sob o efeito desse campo.
    Dizemos que cada ponto escolhido no campo tem um "poder", ou se-
ja, um potencial para movimentar outras cargas fazendo-as irem no senti-
do contrário ou atraindo-as em direção das forças que atua sobre elas.
    Como a quantidade de cargas de um recipiente é maior que a quan-
tidade de cargas do outro recipiente, ocorre o aparecimento de uma
diferença de potencial (ddp) dentro da solução, que possibilita o movi-
mento dos elétrons livres no fio, isto é, há uma corrente elétrica no fio
que se desloca, no caso de correntes produzidas pelas pilhas, as cha-
madas correntes contínuas, sempre no mesmo sentido.
    Quando os dois recipientes estão ligados por meio de um condutor
(fio elétrico + ponte salina) se estabelece a neutralização das cargas.
    Para medir a diferença de potencial usa-se um aparelho chamado
voltímetro e a unidade de medida é o volt (V).
    A diferença de potencial é uma medida que indica a capacidade
de um gerador, no caso a pilha, deslocar elétrons através de um cir-
cuito externo.
    Foi atribuída ao gás hidrogênio o potencial de redução igual a ze-
ro, assim os valores de potenciais (ddp) medidos pelo voltímetro cor-
responderam à outra reação, de oxidação.
    Estes valores foram medidos para os íons que estão nas mesmas
condições isto é, contidos em uma solução de concentração 1 mol/L,
na pressão de 1 atm e na temperatura de 25ºC (condição padrão) e
montada uma tabela em que os valores encontrados são chamados de
diferença de potencial padrão (Eº).


     Você sabe para que serve a tabela de potenciais de
     redução padrão, a 25ºC, que está no final do livro?
     O que tudo isso tem a ver com o dente obturado?


   Com os valores dos potenciais para cada semi-reação
pode-se calcular a diferença de potencial total (Eºtotal)
da pilha naquelas condições de concentração, pressão e
temperatura. Isto é, o potencial padrão do cátodo menos
o potencial padrão do ânodo. Além disso, você pode prever se
uma reação de oxi-redução ocorre ou não espontaneamente através do
valor da diferença de potencial total.



                                                                            ÓrgãoElétricoArtificial 101
        EnsinoMédio

                                      Se o resultado deste cálculo (ddp padrão total (Eºtotal) é positivo a
                                   reação ocorre espontaneamente, caso contrário (sinal __) a reação não
                                   é espontânea.
                                      Somando as meias reações representadas no esquema 02 vamos
                                   obter a reação global desta pilha e seu potencial:

                                       Zn(s)0    Zn2+ +2e­                  E0 = + 0,76 volts
                                       Cu2+ +2e­
                                          (aq)
                                                      Cu(s)0                E0 = + 0,34 volts
                                   Zn(s)0 + Cu(aq.)2+    Zn(aq.)2+ + Cu(s)0 E0(TOTAL) = 1,10 volts (valor teórico)

                                       Aproveite a oportunidade e consulte uma tabela de potenciais pa-
                                   drão de redução do metal cobre (Cu(s)) e do metal zinco (Zn(s)). Vo-
                                   cê vai observar que o metal cobre tem mais afinidade por elétrons do
                                   que o metal zinco.
                                       Isso significa que os átomos de zinco (Zn(s)) perdem os elétrons da
                                   última camada com mais facilidade se transformando em íons zinco
                                   (Zn2+), os quais passam para a fase aquosa, essa transformação é cha-
                                   mada de reação de oxidação.
                                       Os elétrons se movimentam pelo fio até a placa metálica de cobre
                                   onde os íons cobre (Cu(2+), que estão na fase aquosa (líquida) ao rece-
                                                              )
                                   ber esses elétrons, se depositam na superfície da placa metálica como
                                   cobre metálico (Cu(s)), chamada de reação de redução.
                                       A tripa de boi (celulose regenerada) usada neste experimento subs-
                                   tituiu um tubo de vidro em forma de U, usado para estabelecer conta-
                                   to entre os dois recipientes da pilha, chamado de ponte salina.
      Pilha Galvânica em ho-
    menagem ao Dr. Luigi Galva-        A ponte salina possibilita o movimento dos íons de um recipiente para
    ni (1737-1798), um biólogo     outro, para manter o equilíbrio de carga entre as duas meias células.
    italiano que estudou sobre         Se o material utilizado como ponte salina (tripa de boi) possibilita
    eletricidade com rãs, desco-   a passagem de íons com mais facilidade, vamos obter correntes maio-
    brindo que choques elétricos   res (fluxo de elétrons), capazes de acender uma lâmpada ou funcio-
    podem contrair os músculos.    nar um objeto.


      Pilha Voltaica em ho-          Eodenteobturadoéumapilha?
    menagem ao Alessandro             Galvani e Volta, após vários experimentos, tinham diferentes pontos
    Volta (1745-1827) cientis-
                                   de vistas, os quais contribuíram muito para o avanço científico e tecno-
    ta italiano que estudou as
                                   lógico da nossa época. Saiba mais lendo o artigo, Os 200 Anos da Pilha
    reações químicas que pro-
    duzem corrente elétrica. In-
                                   Elétrica, da Revista Química Nova, volume 23, no 03.
    ventor da pilha, na época
    (1799) a chamou de "Órgão        Porque"órgãoelétricoartificial"?
    Elétrico Artificial".
                                     Ehojesimplesmentechamamosdepilha?



102 MatériaesuaNatureza
                                                                                              Química



               ATIVIDADE

    Monte a pilha de Volta seguindo a seqüência: uma placa de cobre, feltro (tecido, medindo 10 cm x
    2 cm) encharcado com a solução de sulfato de cobre (CuSO4 - 6,5 g de sal em 25 mL de água);
    papelão medindo 10 cm x 2 cm encharcado com a solução saturada de sal de cozinha (NaCl),feltro
    encharcado com a solução sal de cozinha, uma placa de zinco.
    Repetindo a mesma seqüência duas vezes. Ligue os fios a uma lâmpada e às placas (de cobre e de
    zinco). Observe, anote e compare o efeito obtido com os outros experimentos.




    Com um experimento semelhante, Volta comprovou que a contra-
ção muscular da rã foi provocada pelo contacto entre os dois metais.
    Os diversos materiais presentes em nosso dia-a-dia possibilitam
construir muitas pilhas, aproveitando a energia elétrica produzida pa-
ra funcionar alguns objetos como relógio, calculadora, lanterna, brin-
quedos.


  Qualarelaçãoexistenteentreapilhaeasen-
  saçãoestranha(choque)provocadapelopapel
  dealumínio?
    Sabe que você pode ter uma pilha, semelhante a estas, dentro da
boca?
    Você construiu pilhas que diminuíram rapidamente os seus poten-
ciais, conforme as quantidades de substâncias consumidas. A intensi-
dade de luz da lâmpada foi diminuindo até se apagar.
    Você certamente conhece pilhas de vários tamanhos com as mes-
mas indicações: pólo positivo (potencial maior) e pólo negativo (po-
tencial menor), a voltagem impressa 1,5V. Essa ddp entre os pólos é
mantida pelas reações químicas que ocorrem dentro das pilhas.
    O choque no dente obturado por amálgamas provoca uma sensa-
ção de "formigamento" porque a voltagem é baixa.




                                                                              ÓrgãoElétricoArtificial 103
       EnsinoMédio

                              Mas como fazer para funcionar um aparelho elétrico que precisa de
                          uma voltagem maior que 1,5 V?
                              A bateria dos automóveis é uma associação de seis pilhas de chum-
                          bo, colocadas uma ao lado da outra, revestidas por um material resis-
                          tente. Como cada pilha aumenta a soma do potencial em 2 V, as seis
                          pilhas fornecem uma voltagem de 12 V.
                               Lembre que ligando o pólo positivo, por meio de um fio, ao pólo
                          negativo você monta um circuito elétrico e aparece nas extremidades
                          do fio uma diferença de potencial (ddp) dos pólos (um dos lados tem
                          maior quantidade de carga elétrica).
                              Como a intensidade da corrente elétrica depende da quantidade
                          de elétrons que essas reações podem fornecer e a quantidade de elé-
                          trons depende da quantidade de substâncias químicas dentro da pilha,
                          quanto maior for o tamanho de uma pilha mais substância química es-
                          tá no seu interior, portanto a corrente elétrica é mais intensa.
                              Você sabe que os amálgamas são produzidos pelas reações entre
                          metais de prata, estanho, cobre e zinco com uma pequena quantida-
                          de de mercúrio.
                              Sendo assim os átomos do amálgama usado no dente podem so-
                          frer transformação elétrica e química em contato com outro metal co-
                          mo por exemplo, o alumínio metálico presente no papel da bala ou
                          chicletes.
                              O alumínio metálico tem o potencial de redução menor que o zin-
                          co, cobre, mercúrio, prata, portanto, sofre oxidação com qualquer uma
                          das composições de amálgamas.
                              Significa que o alumínio perde elétrons com mais facilidade que os
                          amálgamas, os quais recebem estes elétrons.
                              A gengiva e a saliva, por sua vez, funcionam como ponte salina que
                          no experimento foi substituída pela tripa de boi (celulose regenerada).
                              A corrente elétrica (movimento de elétrons) produzida é pequena,
                          causando a sensação de dor (choque) sentida pelos nervos dos dentes.
                              Até agora vimos que nas pilhas a energia química é transformada
                          espontaneamente em energia elétrica.


                                      Lembra do "choque" provocado espontaneamente pe-
                                      lo papel alumínio? O que acontece se invertermos o pro-
                                      cesso? Isto é, tentarmos obter um composto através da
                                       corrente elétrica gerada por uma pilha ou bateria?


                                  Com a inversão do processo, a reação química não é espontânea,
                               os elétrons têm que ser forçados a se movimentar através de uma
                               fonte externa (pilha, eletricidade) para o outro lado (eletrodo).
                                  Será que é possível?




104 MatériaesuaNatureza
                                                                                                                       Química



                   ATIVIDADE

     Tente e veja o que acontece:
     Providencie um cabo elétrico, dois grafites retirados de um lápis de carpinteiro e uma pilha ou bateria.
     Coloque solução aquosa de iodeto de potássio (K ) a 0,5 mol/L em um béquer ou copo (pode ser
     substituído pelo sal de cozinha ­ NaCl).
     Mergulhe os grafites na solução aquosa de iodeto de potássio.
     Não esqueça de anotar a cor dos materiais no inicio e no final do experimento e os pólos da pilha
     onde está sendo observada a(s) mudança(s),
     Siga o esquema 03 para saber quais foram as substâncias que você produziu.
     Compare com o esquema da pilha que você montou:


                                                 Esquema 03

                                              BATERIA OU PILHA


                    POLO POSITIVO                                    POLO NEGATIVO


                           ÂNODO                                            CÁTODO


                          OXIDAÇÃO                                          REDUÇÃO
                        (perde elétrons)                                  (ganha elétrons)


               Qual dos ânions perde                            Qual dos cátions ganha
                elétrons com mais                                 elétrons com mais
                    facilidade?                                       facilidade?
                          (I­ ou OH­)                                      (K+ ou H3O+)


                                                                                                    -
               2 I(l)       I2 + 2e­                               H2O(l) + 2e­           H2(g) + 2OH




                                           2 I(l) + H2O(l)   I2 + H2(g)


                                                      REAÇÃO TOTAL



    No recipiente tem íons de potássio (K+) e íons de iodo (I¯) , íons hi-
droxônio (H3O+ = H+) e íons hidroxila (OH¯). Os dois últimos íons re-
sultam da ionização da água.
    Qual desses cátions (K+ ou H3O+ = H+) vai se reduzir (ganhar elétrons)?
    Qual desses ânions (I¯ ou OH¯) vai se oxidar (perder elétrons)?


                                                                                                        ÓrgãoElétricoArtificial 105
       EnsinoMédio

                                Recorrendo a uma tabela de potenciais padrão você pode obser-
                            var que o valor do potencial de redução da água é maior, portanto tem
                            mais facilidade de ganhar elétron, se reduz antes formando gás hidro-
                            gênio na região do cátodo, pólo negativo (INVERSO DA PILHA).
                                Isso pode ser observado no experimento com a liberação de bolhas,
                            indicando a presença de um gás (H2) no pólo negativo da pilha.
                                O potencial padrão de redução da água é maior do que o potencial
                            do íon de iodo, portanto a água tem mais facilidade de se reduzir, não
                            perde elétron com facilidade.
                                Sendo assim, no outro lado do sistema o íon iodeto se oxida antes
                            que a água, perde elétron com mais facilidade.
                                Isso pode ser facilmente reconhecido no experimento pela cor mar-
                            rom, característica do iodo (I2), que aparece do outro lado do sistema
                            (eletrodo).



                     ATIVIDADE

        Comprove a presença de iodo com o teste da batata.
        Recolha delicadamente com uma pipeta uma pequena quantidade da substância marrom que está
        se formando no pólo positivo da pilha. E pingue-a em uma batata.
        Observe o que ocorreu na massa amarela da batata.



                               Vocêsabequeacorrosão(reaçãodeoxidação)
                               dosmetaistambéméumapilha?
                                A corrosão dos metais é um grande problema para o homem desde
                            o momento que conseguiram retirá-los dos seus minérios.
                                Corrosão é a reação de um metal com substâncias do meio ambien-
                            te, como o oxigênio, e a umidade do ar.
                                Constantemente estamos presenciando a corrosão de objetos pro-
                            duzidos com o metal ferro e com aço (liga de átomo ferro + átomo de
                            carbono), a qual é mais conhecida pelo nome de ferrugem.
                                A ferrugem é uma substância obtida por uma reação semelhante a
                            do papel alumínio com a obturação de amálgama do dente.


                     ATIVIDADE

        Procure conhecer a reação química que dá origem à ferrugem e o processo nela envolvido.



106 MatériaesuaNatureza
                                                                                        Química

    O ferro, o aço e outros metais podem ser protegidos da corrosão
cobrindo a superfície do metal com uma camada fina de tinta, isolan-
do-o da umidade e do oxigênio ou com uma camada de outro metal
(cromo, níquel, cobre, prata, zinco, estanho).
    Se o metal utilizado for mais reativo que o metal que vai ser pro-
tegido ele irá se oxidar antes. Por exemplo: nos cascos de navios, co-
locam-se placas de zinco, que se oxida mais facilmente que o ferro.
O zinco, no caso, é chamdo "metal de sacrifício" e a técnica funciona
desde que o metal que se oxida antes seja reposto à medida que vai
sendo consumido.
    Como por exemplo, o ferro ou aço podem ser protegidos pelo zin-
co (zincagem) porque se a superfície sofrer rachaduras, o metal zin-
co sendo mais reativo (potencial de oxidação é maior que o átomo de
ferro ou aço) vai reagir primeiro formando uma película de Zn(OH)2
sob a superfície.
    Esse composto, que não se dissolve em água, funciona como âno-
do (pólo ­) e o metal neste exemplo é o cátodo (pólo +).
    A proteção de uma superfície metálica com outro metal é um pro-
cesso conhecido por Galvanização.
    As obturações também protegem o dente que foi corroído pelos
ácidos produzidos pela ação de bactérias sob os restos de alimentos
presente na boca.
    Os amálgamas, as pilhas e acumuladores não causam problemas
ambientais quando estão sendo utilizados ou guardados em nossas ca-
sas, mas originam um sério problema quando se tornam resíduos e vão
parar nos lixões de nossas cidades.
    Esses objetos causam problemas ambientais porque os materiais
usados em sua composição são metais pesados (densidade alta), mer-
cúrio (Hg), chumbo (Pb), cádmio (Cd) e arsênio (As), que acabam
sendo retidos no solo e embaixo das águas de nossos rios, contami-
nando-os, consequentemente, acarretando problemas de saúde para
os seres vivos.
    Como elementos livres não é tóxico mas na forma de íons positivos
(cátions), em solução, e quando estão ligados às longas seqüências de
átomos de carbono (compostos orgânicos) o são.
    O mercúrio é usado em alguns tipos de pilhas como as dos apare-
lhos de audição e nos flashes. No descarte, elas podem ser queimadas
como lixo e o gás de mercúrio vai para atmosfera.
    Não se esqueça que o dente obturado com amálgamas também tem
mercúrio.
    A maior parte do mercúrio encontrado no ar está na forma de íon
Hg , seus vapores são perigosos, atacam o sistema nervoso central,
   +2

também podem prejudicar os rins e o fígado e também o desenvolvi-
mento de fetos.



                                                                         ÓrgãoElétricoArtificial 107
       EnsinoMédio

                                A contaminação por mercúrio pode ocorrer também com o uso da
                             água e/ou comida, causando irritabilidade, tremores, distorções da vi-
                             são e da audição, problemas de memória, pulmões, náuseas, vômitos,
                             diarréia, aumento da pressão arterial, irritação nos olhos, pneumonia,
                             dores no peito, tosse.
                                Na água potável há pequenas quantidades de metais que não cau-
                             sam problemas à saúde dos seres vivos, mas eles podem se acumular
                             com o tempo, principalmente o mercúrio e cádmio, que podem estar
                             no organismo dos seres vivos aquáticos em alta quantidade.


                                Osamálgamasutilizadosnasobturaçõespodem
                                contaminaroserhumano?
                                 O chumbo é mais utilizado nas baterias dos automóveis para for-
                             necer energia elétrica à partida do motor, mas os íons de chumbo são
                             transformados nas substâncias reagentes durante o processo de recar-
                             ga que ocorre após seu funcionamento.
                                 A contaminação pelo chumbo usado nas baterias dos automóveis
                             pode ocorrer durante a reciclagem das baterias se não forem mantidos
                             os cuidados necessários.
                                 Quando em excesso no nosso organismo, o chumbo penetra nos
                             tecidos, depositando-se nos ossos, substituindo os íons de cálcio, po-
                             dendo ocorrer nos idosos e enfermos a "dissolução" dos ossos (osteo-
                             porose). O cádmio é muito usado nas pilhas recarregáveis níquel-cád-
                             mio (nicad) para o funcionamento de calculadoras, aparelhos celulares
                             e outros aparelhos.
                                 Quando esta pilha é queimada, seus gases acabam na atmosfera
                             mas nós inalamos pequena quantidade de cádmio que vem pelo ar.
                                 A maior parte do cádmio vem da nossa dieta alimentar como por
                             exemplo: da batata, do trigo, do arroz e de outros cereais. O cádmio
                             em excesso no nosso organismo se acumula nos rins e no fígado, po-
                             dendo causar doenças crônicas renais.
                                 Os metais pesados acabam sendo retidos na camada superior do
                             solo, sendo também acessíveis para as raízes das plantas, conseqüen-
                             temente, participando no nosso metabolismo.
                                 O consumo de pilhas e baterias tem crescido com o desenvolvi-
                             mento de novos aparelhos eletrônicos.

                     ATIVIDADE

        Procure no comércio os tipos de pilhas disponíveis ao consumidor, registre sua composição quími-
        ca. Entreviste um dentista e conheça os tipos e o destino das amálgamas e resinas utilizadas.
        Convide um colega para discutir o uso e o destino de cada tipo de pilha encontrada, registre o re-
        sultado das discussões e proponha uma ação para diminuir esses resíduos nos lixos domésticos.


108 MatériaesuaNatureza
                                                                                                Química

 ObrasConsultadas
 AMBRÓSIO, R.C.; TICIANELLI, E.A. Baterias de Níquel-Hidreto Metálico:
 Uma Alternativa para as Baterias de Níquel-Cádmio. QUÍMICA NOVA. São
 Paulo, v.24, n. 3, p 243-246, 2001.
 BAIRD, C. Química Ambiental. Tradução de: Maria Angeles Lobo Recio;
 Luis Carlos Marques Carrera, 2. ed. Porto Alegre: Bookman,2002.
 BRADY, J. E; RUSSEL, J.W.; HOLUM, J.R. A matéria e suas
 transformações. Tradução de: J.A. Souza, 3 ed. Rio de Janeiro: LTC,v.2,
 2003.
 CHAGAS, A.P. Os 200 anos da Pilha Elétrica. QUÍMICA NOVA. São
 Paulo,v.23, n.3, p. 427-729, 2000.
 HALL, N. Neoquímica: a química moderna e suas aplicações. Tradução
 de: Paulo Sérgio Santos et al. Porto Alegre: Bookman,2004.
 HENEINE, I. F. Biofísica Básica. 2. ed. São Paulo: Atheneu, 1996.
 HIOKA, N.; MALONCHI, F. et al .Pilhas e a Composição dos Solos. QUÍMICA
 NOVA NA ESCOLA. São Paulo: n.8, p. 36-38, 1998.
 HIOKA, N.; SANTI, O. F. ET AL. Pilhas de Cu / Mg ­ Construídas com
 materiais de fácil obtenção. QUÍMICA NOVA NA ESCOLA. São Paulo, nº
 11, p. 40 - 44, 2000.
 KOTZ, J.C.; TREICHEL JR, P. Química e Reações Químicas.Tradução
 de: José Alberto Portela; Oswaldo Esteves Barcia. 4. ed. Rio de Janeiro:
 LTC, v.2, 2002.
 MACEDO, H. Físico-Química: I,m estudo dirigido sobre eletroquímica,
 cinética, átomos, moléculas, núcleos, fenômeno de transporte e de superfície.
 Rio de Janeiro: Guanabara, 1988.
 MASTERTON, W.; SLOWINSKI, E.J.; STANITSKI, C.L. Princípios de
 Química. Tradução de: Jossy de Souza Peixoto, 6. ed. Rio de Janeiro:
 LTC,1985.
 O'CONNOR, R. Fundamentos de Química. Tradução de: Elia Tfouni. São
 Paulo: Harper&Row do Brasil,1977.
 UCKO, D. Química para as Ciências da Saúde: uma introdução a
 Química Geral, Orgânica e Biológica. Tradução de: José Roberto Giglio. 2.
 ed. São Paulo: Manole,1992.




                                                                                 ÓrgãoElétricoArtificial 109
       EnsinoMédio




            I
                        Biogeoquímica
            n
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            r
            o
            d
                      Fonte: http://www.sxc.hu

                        A Biogeoquímica trata dos conhecimentos químicos relacionados aos
                     processos que ocorrem com os seres vivos e com o nosso planeta.
                        Um dos conceitos abordados é o de soluções. A palavra solução,

            u        para quem nunca estudou Química, pode significar decisão, conclu-
                     são, ou até mesmo o resultado de um problema.
                        Em um refresco, numa xícara de café, no soro fisiológico e até mes-
                     mo em um copo de água ou na água do mar encontramos várias subs-

            ç        tâncias formando uma mistura homogênea que chamamos de solução.
                        As soluções como: urina, suor, água, saliva, estão presentes no nos-
                     so organismo e são importantes para manter o equilíbrio e eliminar as
                     impurezas.

            ã
            o
110 Introdução
                                                                         Química




    Do estudo das soluções, passamos à investigação das reações
químicas que podem ocorrer dentro das soluções. Muitas dessas re-
ações ocorrem até o ponto em que se estabelece um estado de equi-
líbrio, com um balanço entre reagentes e produtos. Isto é deno-
minado de "equilíbrio químico". Através do estudo dos equilíbrios
                                                                         Q
químicos as indústrias podem manipular os resultados de uma rea-
ção química pelo controle da temperatura, pressão e concentração e
isto é de fundamental importância, pois permite melhorar a produ-
ção em qualidade e quantidade.
                                                                         U
    Por que os alimentos cozinham muito mais depressa em panela de
pressão? Por que os alimentos que ingerimos têm que ser bem masti-
gados? E os remédios guardados em frascos escuros e protegidos da
luz, é necessário?
                                                                         Í
    Qual a finalidade de usarmos catalisadores nos automóveis?
    Você sabia que o nosso organismo também usa catalisadores?
    Essas questões estão relacionadas com o tempo que as reações quí-
micas levam para acontecer.
                                                                         M
                                                                         I
    Você sabia que a sensação de bem estar, nosso desempenho inte-
lectual, e nosso estado geral de saúde depende, e muito, da nossa ali-
mentação?
    Quando uma pessoa anda, corre, pula, ri, chora e até mesmo en-


                                                                         C
quanto dorme, está gastando energia. Algumas substâncias químicas
presentes nos alimentos fornecem a energia necessária para as nossas
tarefas diárias e manutenção do nosso organismo.
    É um desafio, buscar conhecimentos que venham contribuir com a


                                                                         A
vida de todos os seres vivos e com o nosso planeta Terra.




                                                                                   111
       EnsinoMédio




112 Biogeoquímica
                                                                                                                               Química




                                                                                                                       8

                                                                                                ÁGUA DURA
                                                                                  Arthur Auwerter1, Miriam Goretti Stingelin Nepomoceno2




                                                                                      gua mole em pedra dura, tanto
                                                                                      bate até que fura?




                                                       Foto: Icone Audiovisual




Colégio Estadual João Bettega - Curitiba - PR
1

Colégio Estadual Elias Abrahão - Curitiba - PR
2

Colégio Estadual Loureiro Fernandes - Curitiba - PR

                                                                                                                           ÁguaDura 113
         EnsinoMédio

                                Águamolevocêjáconhece.
                                Eáguadura,conhece?
                                  Se pensou em responder "gelo", está enganado.
                                  Quando nos referimos à água dura em Química, não estamos indi-
                              cando o estado físico dela: sólida, líquida ou vapor.
                                  O gelo que você certamente pensou em responder terá outra
                              finalidade: esfriar um "suco" qualquer que iremos fazer a partir de um
                              sólido para refresco. Claro que você conhece "aqueles" pacotinhos
                              que na verdade contêm apenas 1% de polpa de fruta. Ao lermos sobre
                              o conteúdo, no verso da embalagem, deparamo-nos com algumas
                              substâncias: açúcar, polpa de fruta desidratada, ferro, vitaminas A e C.

                                   acidulante (aumenta a acidez ou confere sabor ácido aos alimentos);
                                   aromatizante (confere ou reforça o aroma e/ou sabor dos alimentos);
                                   espessante (aumenta a viscosidade dos alimentos, goma arábica, por
                                   exemplo);
                                   corante (intensifica a cor do alimento, por exemplo: dióxido de titânio e
                                   caramelo);
                                   edulcorante (confere o sabor doce dos alimentos, mas é diferente dos
                                   açúcares).



                                  Agora que já conhecemos um pouco de tudo que ingerimos, vamos
                              misturar o conteúdo do envelope em um litro de água e matar a sede!
                                                          Qual a diferença entre suco e refresco? Se
                                                      colocarmos pedras de gelo em um suco, ele vi-
                                                      ra refresco?
                                                          Quando preparamos um refresco, estamos
                                                      utilizando vários conceitos da Química que são
                                                      aplicados tanto na cozinha de casa quanto nos
                                                      melhores laboratórios. Por exemplo: existe di-
                                                      ferença entre misturar e dissolver. Que sentido
                                                      estes termos adquirem na Química?
                                                          Quando preparamos um refresco juntamos
    Foto: Icone Audiovisual   várias substâncias (aromatizante, açúcar, água, etc), para formar uma
                              mistura com propriedades indefinidas. Por que indefinidas? Porque al-
                              gumas características finais, como, o sabor, a densidade ou a acidez,
                              serão o resultado da soma de cada uma das substâncias individualmen-
                              te, quer dizer, cada um participa um pouco no resultado final.




114 Biogeoquímica
                                                                                           Química

   Quando juntamos duas ou mais substâncias diferentes, temos as
misturas que podem ser homogêneas e heterogêneas.
   Unindo duas espécies químicas diferentes, poderá ocorrer a difu-
são de uma espécie na outra na forma de minúsculas partículas.
   O sistema onde ocorre a difusão recebe o nome de dispersão. O
componente da dispersão que está em menor quantidade (em forma
de minúsculas partículas) é conhecido como disperso. O componente
que existe em maior quantidade recebe o nome de dispergente.



              Existem outras maneiras de reconhecer se as
              misturas são homogêneas ou heterogêneas.


   Uma delas é a formação de fases, ou seja, pela percepção visual
que temos a olho nu ou com o auxílio de um microscópio eletrônico
(ME). Porém tenha cuidado, pois nem sempre o número de fases
corresponde ao número de componentes da mistura!




                 ATIVIDADE

     Pegue quatro recipientes diferentes:
    No recipiente A, coloque areia + carvão;
    No B, óleo + água + areia;
    No C, maionese;
    No D, água e álcool.




                A                           B                  C                   D
         areia + carvão          óleo + água + areia        maionese   água + etanol (álcool)
                                                                            Fotos: Icone Audiovisual




                                                                                       ÁguaDura 115
        EnsinoMédio

                                   Vamospensar!
                                         Comparando os recipientes A e B, você consegue observar se
                                         existem diferenças?
                                         Como se chama cada porção que você observa?
                                         Quantos sólidos temos no recipiente A e quantas fases ele
                                         apresenta?
                                         Quantos componentes existem no recipiente B?
                                         Os componentes A e B constituem misturas homogêneas ou he-
                                         terogêneas?
                                         A maionese do recipiente C é um sistema homogêneo ou
                                         heterogêneo?
                                         O recipiente D tem quantos componentes? Qual é o número de
                                         fases?
                                     As misturas também são classificadas pelo tamanho médio das par-
                                 tículas dispersas. Para medir o tamanho das partículas são usadas geral-
                                 mente duas unidades diferentes: o angstron (Å) e o nanômetro (nm).

                                                       1Å=10-10m         1nm=10-9m   1nm=10Å

                                    Conforme o tamanho médio das partículas dispersas, as dispersões
                                 são classificadas em soluções, dispersões coloidais e suspensões.


                Mistura heterogênea                      Dispersão coloidal               Mistura homogênea
                       Lama                                  Gelatina                            Suco




      Fonte: http://www.sxc.hu                Foto: Icone Audiovisual.                   Foto: Icone Audiovisual.


                                     Você saberia dizer qual a semelhança entre o refresco, a gelatina
                                 e a lama? Vamos descobrir?
                                     Lama (ou barro) é uma suspensão ou mistura heterogênea que
                                 possui duas ou mais fases e cuja fase dispersa é formada por partícu-
                                 las sólidas com diâmetro médio superior a 100nm. Se o disperso tiver
                                 densidade maior que o dispergente, ele poderá sedimentar (depositar)
                                 espontaneamente.


116 Biogeoquímica
                                                                                          Química

    A gelatina, um tipo de sobremesa, não passa de uma dispersão co-
loidal e também é considerada uma mistura heterogênea em que o
diâmetro médio das partículas dispersas está entre 1 e 100nm. As fa-
ses coloidais só podem ser observadas com o auxílio de microscó-
pio eletrônico.
    O refresco artificial (do tipo que se prepara a partir da dissolu-
ção de uma mistura sólida em água) é uma solução ou mistura homo-
gênea, onde as partículas do disperso têm tamanho menor ou igual a
1nm. Nas soluções, o disperso é chamado de soluto, enquanto que
o dispergente é o solvente. As partículas de uma solução não são vi-
síveis ao microscópio eletrônico e não sedimentam. As soluções po-
dem ser encontradas em qualquer estado físico. Elas podem ser: só-
lidas, líquidas ou gasosas.
    Você já ouviu falar das soluções gasosas. Elas também existem! É
comum para nós, embora raramente tomemos conhecimento de uma
delas, estarmos constantemente modificando sua composição ou sendo
influenciados por elas. Quando respiramos, por exemplo, absorvemos
oxigênio (O2) do ar e eliminamos gás carbônico (CO2). A atmosfera é
uma solução, isto é uma mistura homogênea de gases, especialmente
de oxigênio e nitrogênio. Ambos não são muito solúveis em água, mas
sua solubilidade aumenta consideravelmente a pressões mais altas.


  Retomandooproblema:Águamoleempedra
  dura,tantobateatéquefura?

                     Já possui informações suficientes
                     para responder? Continue lendo,
                     você está no caminho certo!


                      Os oceanos, por exemplo, são solu-
                  ções líquidas. A água do oceano con-
                  tém em média, 3,5% de seu peso cons-
                  tituído por substâncias dissolvidas, ou
                  distribuídas uniformemente.
    Uma das propriedades mais importantes da água, no
estado líquido, é a sua capacidade de dissolver substân-
cias polares ou iônicas para formar soluções aquosas.
    O refresco de morango que preparamos, a xícara de
café ou a água mineral que consumimos são exemplos de
soluções aquosas. Veja no quadro a composição química
de uma água mineral sem gás.

                                                             Foto: Icone Audiovisual.


                                                                                        ÁguaDura 117
       EnsinoMédio


                               Classificação: Água mineral alcalino-terrosa

                 Composição Química                                   Concentração (mg/L)
                          Cálcio                                               30,48
                           Sódio                                                0,88
                         Fluoreto                                               0,04
                       Bicarbonato                                             168,65
                         Magnésio                                              15,67
                         Potássio                                               0,53
                         Estrôncio                                              0,02
                          Cloreto                                               0,97


                                Todas as espécies químicas relacionadas no quadro da composição
                             química são bicarbonatos, cloretos e nitratos de elementos químicos
                             das colunas 1A e 2A da tabela periódica, solúveis em água.
                                Os íons cálcio e magnésio, presentes na água e nos alimentos, de-
                             sempenham papéis importantes no organismo humano. O elemento
                             cálcio (Ca) participa na formação dos ossos e dentes, no processo de
                             coagulação sangüíneo e na concentração muscular. O elemento mag-
                             nésio (Mg) ativa as enzimas que participam na síntese das proteínas e
                             na ligação das subunidades dos ribossomos.

                     ATIVIDADE

        Com base nas informações do quadro acima, propomos a seguinte atividade:
        Sem consultar os rótulos e a tabela, prove as águas e, através do sabor, identifique se existe dife-
        rença. O gosto é o mesmo?
        Pegue rótulos de três garrafas diferentes de água mineral, compare sua composição química. É a
        mesma para todas elas?
        Sob que forma as diversas substâncias se encontram na água mineral?
        Analisando os fatores acima citados na composição química da água mineral, qual das três você in-
        dicaria para uso? Por quê?


                                 Acompanhe os exemplos a seguir, onde a presença de cálcio e
                             magnésio podem comprometer ou atrapalhar a vida das pessoas.
                                 A água utilizada em caldeiras, ou qualquer outro sistema de vapor, de-
                             ve ser tratada a fim de eliminar os sais de cálcio e magnésio. Eles formam
                             incrustações que, após um longo período, acabam por obstruir a passa-
                             gem de vapor pressurizado, ocasionando explosões. Os químicos qualifi-
                             cam este tipo de água como água dura.

118 Biogeoquímica
                                                                                                 Química

    Vamos relacionar essas informações da água dura com os nossos rins:
órgãos duplos que produzem a urina. Dentro deles, o sangue passa por
uma ultrafiltração cuja finalidade é a retirada da uréia, do ácido úrico, do
fósforo e do hidrogênio.
                                                     Medula Pelve renal      Glomérulo
    Aproximadamente 180 L litros de                                                    Túbulo contorcido
sangue são filtrados e refiltrados pe-                                  Cápsula            proximal
los rins diariamente, produzindo cer- Córtex                              de
                                                                        Bowman
ca de 1,2 litros de urina.
                                            Artéria
    A insuficiência renal acontece           renal
quando os rins param de funcionar
elevando a quantidade de uréia e                                             Alça de
                                                                              Henle
creatinina no sangue.
                                               Veia
    E por falar em creatinina, você           renal                                            Túbulo
sabe o que é isso? Ela é sintetizada                                                          conforcial
no organismo a partir de 2 amino-                                                               disfal
                                                    Ureter
ácidos: glicina e arginina, obtidos a
partir da degradação de proteínas da                        RIM                      NÉFRON
dieta ou dos tecidos. É um composto que combinado com fosfato forma
elemento altamente energético encontrado nos músculos.
    A creatina tem como principal função manter o balanço homeostáti-
co em relação a fluidos, eletrólitos e solutos orgânicos. O rim age tam-
bém no controle da pressão sanguínea, na produção de glóbulos verme-
lhos na medula óssea e na produção da forma ativada da vitamina D,
que atua na absorção intestinal do cálcio. A creatina é perdida pelo cor-
po na forma de creatinina, que é um constituinte natural da urina, utili-
zado em exames para medir a capacidade dos rins. Um nível elevado
de proteína dietética provoca um aumento na produção e excreção da
uréia, podendo causar uma sobrecarga funcional nos rins.
    A insuficiência renal dita aguda (IRA) ocorre quando os rins deixam
de funcionar em conseqüência de diversos fatores, como, por exem-
plo, o uso excessivo de drogas por dependentes químicos, a inocula-
ção de veneno de animais peçonhentos, a ingestão abusiva de remé-
dios e a transfusão de sangue incompatível com o sangue da pessoa
tratada. Na maioria dos casos a IRA tem cura.
    Com o envelhecimento ocorre a insuficiência renal crônica (IRC).
Você sabia que a perda de eficiência faz com que os rins se tornem in-
capazes de filtrar as impurezas do sangue? A diabete, a hipertensão ar-
terial e as nefrites, quando não controladas, são as principais causas da
insuficiência renal crônica.
    As pessoas portadoras de IRC devem se submeter semanalmente
a tratamento dialítico. Este tratamento também é conhecido como
HEMODIÁLISE, e é feito com um aparelho chamado de "máquina de
diálise", cuja função é promover artificialmente a ultrafiltração que os
rins já não conseguem mais realizar.


                                                                                             ÁguaDura 119
       EnsinoMédio

                         Pelo aparelho passam o sangue do paciente e o líquido de diáli-
                     se, separados por uma membrana semipermeável, o dialisador. É no
                     dialisador que ocorrem as trocas de sangue para a solução de diáli-
                     se e vice-versa.
                         Na década de 70, alguns pacientes submetidos a hemodiálise come-
                     çaram a apresentar náuseas, vômitos, franqueza muscular e outros sin-
                     tomas durante as sessões de diálise.
                         Este conjunto de sintomas foi chamado de "síndrome da água du-
                     ra", pois estava relacionado à presença de grandes quantidades de cál-
                     cio e magnésio na solução de diálise.
                         A utilização de equipamentos denominados abrandadores, cuja
                     função é remover o cálcio e o magnésio da água, fez com que os sin-
                     tomas desaparecessem.
                         E agora, retomando e relacionando à presença de cálcio e mag-
                     nésio, usaremos outro exemplo: o sabonete que não funciona direi-
                     to com água salgada. Por mais que se esfregue, não adianta. A sujeira,
                     que é composta em grande parte de gordura, só vai embora quando
                     o sabonete é usado com água, sem sal. "Isto porque os sabões funcio-
                     nam como uma ponte unindo as moléculas de gordura às de água, que
                     leva tudo ralo abaixo", explica o químico Atílio Vanin (1999). Na água
                     salgada, existem substâncias como cálcio e magnésio que "bagunçam"
                     tudo: elas reagem com o sabão impedindo que ele interaja com a gor-
                     dura. Assim, a ponte não consegue se formar e a sujeira não sai de en-
                     xurrada. Quanto mais sais, menor a eficiência da limpeza. Banho higi-
                     ênico, mesmo, é o de chuveiro.


                       Você já parou para pensar como funciona o
                       sabonetequimicamentefalando?
                        O sabonete funciona numa ação conjunta com a água.
                        Ambos se complementam no processo de limpeza. Se toda sujeira
                     fosse composta apenas por barro, só a água seria suficiente para remo-
                     vê-lo. A água, sozinha, não é capaz de retirar os óleos e as gorduras
                     que encardem as roupas e a pele das pessoas. É aí que entra em ação
                     a parceria com o sabonete. Ele diminui a interação entre as moléculas
                     de água, alterando o que nós denominamos Tensão Superficial, favore-
                     cendo o processo de lavagem.
                        Com certeza você já ouviu falar em Tensão Superficial, mesmo assim,
                     vamos relembrar! Usaremos como exemplo um pedaço de papel alu-
                     mínio. Se colocarmos o papel alumínio na superfície da água, ele po-
                     de flutuar. Essas forças que suportam o papel alumínio não são forças




120 Biogeoquímica
                                                                                                           Química

de empuxo, mas as da Tensão Superficial. O que acontece é que no in-
terior do líquido uma molécula está envolvida, por todos os lados, por
outras moléculas. Na superfície do líquido não há moléculas acima e
sim ar. Caso uma molécula da superfície for elevada ligeiramente, as
ligações moleculares entre ela e as moléculas adjacentes são alonga-
das e há uma força restauradora que imediatamente tende a recolocar
a molécula deslocada de novo na superfície.
    Em relação ao papel alumínio, quando ele é colocado sobre uma
superfície, as moléculas superficiais serão ligeiramente deslocadas pa-
ra baixo, e as moléculas adjacentes exercem uma força restauradora
para cima, que suporta o papel. Isso faz com que a superfície de um
líquido comporte-se como uma membrana elástica esticada.
    Para que se possa romper essa "membrana", ou seja, deformar a
área superficial, é preciso uma certa quantidade de energia.



                     ATIVIDADE

                                                                                 E qual a relação disso tudo
                                                                                com o problema: Água mole
                                                                                em pedra dura, tanto bate
                                                                                até que fura? Não desanime,
                                                                                estamos no caminho certo!




  coloque um pedaço de     adicione algumas gotas      o pedaço de papel
  papel alumínio sobre a    de detergente líquido        alumínio afunda
    superfície da água
                                                     Fotos: Icone Audiovisual

     O que aconteceu? Saberia explicar?




    Vamos utilizar a dissociação do sal de cozinha (NaCl) como exemplo
para entendermos o fenômeno da dissolução. A explicação começa por
uma propriedade periódica bem conhecida por nós, que é a eletrone-
gatividade. Ela mostra a tendência que um átomo possui de ganhar elé-
trons (como os não-metais) ou perder elétrons (como os metais).




                                                                                                       ÁguaDura 121
       EnsinoMédio

                        O sal comum é formado por um metal (Na) e por um não-metal (Cl).
                               Cl: eletronegatividade 3,1
                               Na: eletronegatividade 0,9
                                                      ____
                                            diferença 2,2

                         Com essa diferença de eletronegatividade, o sódio transfere espon-
                     taneamente seu elétron para o cloro. Ao perder um elétron, o sódio
                     transforma-se no íon Na+. Ao ganhar o elétron do sódio, o cloro trans-
                     forma-se no íon Cl­. Portanto, o sal comum já é formado por íons no
                     estado sólido.

                                                 Na+         Cl­


                        Na molécula de água os átomos se dispõe formando um V. O ângulo
                     entre as duas ligações O­H é de 104,5°; conseqüentemente os dois
                     vetores não se anulam, e a ocorrência de um vetor resultante (diferente
                     de zero) forma uma molécula polar.
                                                  H                H
                                                          O

                         O oxigênio que é mais eletronegativo que o hidrogênio, atrai para
                     si os elétrons dos hidrogênios, criando cargas parciais negativas ( ­) e
                     positivas ( +).
                         Quando uma substância iônica é dissolvida em água, os cátions (Na+)
                     são atraídos pelo lado negativo da molécula de água e os ânions (Cl­)
                     pelos lados positivos. Este processo é chamado de hidratação.
                         A hidratação dos íons favorece a "desmontagem" do retículo crista-
                     lino, promovendo a dissolução.


                                                 H               H                +        +
                                                                                      2­
                                                         O
                                                                         +                              +
                                                         Na+                 2­       +            2­
                                                                         +                              +
                                                         O                            2­
                                         Na+     H                 H              +        +




                                         Cl­                                              2­
                                                             O                        +        +
                                                     H               H        +                     +
                                                         Cl­
                                                                         2­               ­             2­
                                                                              +                     +
                                                 H                 H                  +        +
                                                         O                                2­



122 Biogeoquímica
                                                                                                Química

  Sóassubstânciasiônicassãosolúveisemágua?
   Não. Muitos compostos não iônicos também são solúveis em água.
É o caso do açúcar comum, conhecido igualmente como sacarose, cuja
fórmula molecular é C12H22O11.
   Tal como a água, a sacarose é uma molécula polar, visto que contém
grupos ­OH formando cargas parciais positivas e cargas parciais negati-
vas. Estas cargas promovem uma interação dipolo-dipolo com a água.
   O açúcar sofre hidrólise em meio ácido produzindo uma molécula
de glicose e uma de frutose, ambas de fórmula molecular C6H12O6.
   Retornando ao exemplo do refresco, lembramo-nos de que ele con-
tém várias substâncias no estado sólido, e que serão posteriormente
dissolvidas em água. Algumas substâncias são formadas por moléculas
quimicamente iguais e com propriedades bem definidas.
   Os aromatizantes naturais são, em alguns casos, misturas de
centenas de componentes; por isso é muito difícil obtê-los in-
dustrialmente.
                   Agora você já tem argumentos suficientes
                   para responder o problema, ou ainda não?
                   Água mole em pedra dura, tanto bate
                   até que fura? Você concorda?


  ObrasConsultadas
   ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de Química: questionando a vida moderna e o meio ambiente.
   Tradução de: Ignez Caracelli et al. Porto Alegre: Bookman, 2001.
   ESPÓSITO, B. P. Química em casa. São Paulo: Atual, 2003.
   HALLIDAY, D. et alli. Fundamentos de física. Tradução de: Antonio Máximo. 4 ed. São Paulo: LTC, 1993.
   O'CONNOR, R. Introdução à química. Tradução de: Elia Tfouni. São Paulo: Harper&Row do Brasil,
   1977.
   RESNICK, R.; HALLIDAY, D. Fundamentos de física: ótica e física moderna. Rio de Janeiro: editora
   LTC,1996.
   SOARES, J. L. Biologia no terceiro milênio. São Paulo: Scipione, 1999.
   SOUZA, M. Biofísica Teoria e Prática. Curitiba: Beija Flor, 1979.
   TIPLER, P. A. Física para cientistas e engenheiros. Traduçao de: Fernando Ribeiro da Silva e Gisele
   Maria Ribeiro Vieira. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 1995.
   USBERCO, J. et al. Química e aparência. São Paulo: Saraiva, 2004.
   VANIN, A. Água do mar não limpa ninguém IN: Revista Superinteressante, nº 8, São Paulo: Abril,
   1999, p.17.

  DocumentosConsultadosONLINE
   Sabonete um aliado poderoso da terra. Disponível em: <http://www.ondeir.rec.br/beleza/artigo 5.asp.
   > Acesso em: 21 ago. 2005.

                                                                                            ÁguaDura 123
       EnsinoMédio




124 Biogeoquímica    Foto: Icone Audiovisual
                                                                                            Química




                                                                                     9

                                                    QUAL O MELHOR
                                                         REMÉDIO?
                                                                            Anselma Regina Levorato1



                                                        uando você sente dor, você prefere
                                                        um remédio em gotas, um compri-
                                                       mido ou uma injeção na veia?
                                                       O que seria melhor? O que faria efeito
                                                     contra a dor mais rapidamente?




                                                 Foto: Icone Audiovisual




Colégio Estadual Tsuro Oguido - Londrina - PR
1



                                                                           QualOMelhorRemédio? 125
       EnsinoMédio

                                 Quem não desejou que fenômenos, tais como, a deterioração dos ali-
                             mentos, a queima de velas, a rachadura das pinturas e a ferrugem da la-
                             taria dos automóveis ocorressem um pouco mais lentamente? E quem já
                             não desejou que a cicatrização das feridas, o cozimento de batatas, o en-
                             durecimento do concreto, o crescimento de plantas e a desintegração de
                             plásticos e outros objetos jogados no lixo ocorressem mais rapidamente?

                     ATIVIDADE

         Monte o experimento abaixo utilizando os materiais: 3 comprimidos efervescentes, um copo com água
     gelada, um copo com água em temperatura ambiente e um copo com água quente.
         Como fazer?
             Coloque um comprimido em água gelada, outro em água em temperatura ambiente e outro em
             água quente.
         O que faz com que esses fenômenos ocorram rapidamente ou lentamente?
         O ser humano pode interferir no sentido de retardar ou acelerar esses processos?
         Em qual das situações a dissolução é mais rápida?
         Por que colocamos os alimentos na geladeira?
         Como podemos relacionar esta questão com o que ocorreu no experimento?

                                 Certamente você já viu uma panela de pressão. Como ela funciona? Na
                             panela de pressão o alimento é colocado com certa quantidade de água.
                             O calor da chama do fogão faz a água ferver. Como a panela é totalmen-
                             te fechada (a tampa é vedada com argola de borracha), o vapor da água
                             não pode dispersar-se e assim a pressão interna da panela aumenta, tor-
                             nando-se maior que a pressão atmosférica. O aumento da pressão faz a
                             água entrar em ebulição, a uma temperatura acima de 100ºC; o vapor for-
                             mado levanta o pino da válvula central e sai da panela. Nesse momento,
                             a pressão do vapor se estabiliza e a temperatura do interior da panela não
                             aumenta mais. Então o cozimento dos alimentos em panela de pressão é
                             mais rápido do que em panela aberta.
                                 Podemos dizer que a rapidez de um fenômeno químico é proporcio-
                             nal à temperatura.
                                                            O que isso significa? O que a palavra "pro-
                                                        porcional" significa?
   válvula de                         válvula com pino
   segurança                                                O que acontece com os materiais micros-
                                                        copicamente? O que acontece com os átomos
   vapor                                                que constituem as substâncias?
                                                            Com a elevação da temperatura, o movimen-
    água                                                to das moléculas se intensifica, aumentando o nú-
                                           alimentos
                                                        mero de choques (colisões) entre as partículas.
                                                            Por que devemos abanar o carvão para au-
                                                        mentar a brasa? O que faz com que o fenôme-
                                                        no aconteça mais rapidamente?

126 Biogeoquímica
                                                                                                             Química

    O carvão em brasa que está nu-
ma churrasqueira, fica incandescen-
te. Isso ocorre porque ao abanar-
mos, aumentamos a concentração
(quantidade) de gás oxigênio (O2
que é reagente na combustão, isto
é faz parte da reação) aumentando a
velocidade da reação.
                                         Foto: Icone Audiovisual




                ATIVIDADE

     Para entender melhor o efeito da concentração, nas reações químicas faça o experimento a se-
 guir utilizando os materiais: 2 pedaços de palha de aço com mesma massa, solução de ácido sulfúrico
 (H2SO4) diluída e concentrada, e dois béqueres.
    Como fazer?
    Primeiramente, coloque um pedaço de palha de aço num béquer com solução diluída de ácido sul-
    fúrico e marque o tempo da reação.
    Repetir o procedimento utilizando uma solução concentrada.


             "Olhando" para o Folhas de soluções, rever o conceito
            de solução diluída e solução concentrada.


    Qual reação foi mais rápida?
    Por que ocorreu essa diferença de tempo?




   Podemos citar também que a com-
bustão de pedaços grandes de carvão
ocorre lentamente, de pedaços me-
nores mais rapidamente e na forma
de pó tão rapidamente que ocorre ex-
plosão (nas minas de carvão aconte-
cem acidentes devido à explosão).           Mina do Recreio, Butiá - Leão, RS. Fonte: http://
                                            www.cprm.gov.br/coluna/carvaomineral0.html


  Comtodasessasinformações,jádescobriuquala
   melhormaneiradeconsumirosremédios?
                                                                                                QualOMelhorRemédio? 127
         EnsinoMédio



                              ATIVIDADE

         Utilizando os materiais: dois comprimidos efervescentes, dois copos com água em temperatura am-
     biente, um pires e um bastão, vamos realizar o experimento:
          Com o bastão triture um dos comprimidos no pires.
          Coloque a mesma quantidade de água em cada copo.
          Adicione os dois comprimidos, um em cada copo, ao mesmo tempo.
          Em qual das situações o comprimido se dissolve mais rapidamente? Por quê?




                                                        Algumas substâncias podem reagir quimica-
                                                     mente em presença de luz. Um exemplo do nos-
                                                     so dia-a-dia: as plantas clorofiladas, transformam
                                                     o gás carbônico (CO2) e água em carboidratos
                                                     (C6H16O6(s)) e oxigênio (O2).
                                                        Falando de remédios, geralmente são comerciali-
                                                     zados em frascos escuros para não sofrerem decom-
                                                     posição pela luz.
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                              ATIVIDADE

        Para entender melhor a rapidez das reações químicas e os fatores que interferem, vamos fabricar o
     queijo fresco. Necessitamos dos materiais: leite, tigela, coalho, colher de café, termômetro, sal, pote de
     margarina furado, peneira.
          Aquecer o leite (fresco ou tipo C ­ não ferver) a 35°C;
          Adicionar 1 colher de café de coalho (encontra-se em mercado) para cada litro de leite;
          Agitar bem para obter boa homogeneização da mistura;
          Deixar em repouso durante 50 a 60 minutos para a coagulação da caseína (manter a temperatura);
          Efetuar o corte da coalhada no sentido horizontal e vertical;
          Após a separação do soro e coágulo colocar em uma peneira para escoar o soro, colocar uma pi-
          tada de sal;
          Colocar o coágulo em uma forma furada e prensar com uma colher;




128 Biogeoquímica
                                                                                                                      Química


    Retirar da forma, salgar e guardar na geladeira.
    Como se dá a coagulação?
    Por que devemos prensar?
    Qual a finalidade do sal?
    Por que devemos guardar na geladeira?
    Por que os alimentos se estragam?
    Que processos podem ser utilizados para evitar que se deteriorem?




   A coagulação ácida se dá com o
aumento de acidez do leite, trans-
formando a lactose (açúcar) em áci-
do lático pelos microrganismos, fa-
zendo com que a caseína coagule.
A coagulação ocorre porque o áci-
do lático produzido neutraliza as
cargas negativas das partículas de
caseína.
                                                 Foto: Icone Audiovisual


                                                                                              cargas opostas se atraem
              leite                                   aumento da quantidade
                                                      de H+ no meio (leite)
                                                                                                        H+
                                                         H+                H+
         O            O                                H+ O
                                                            H+         O
                                  acidificação por                         H+
                                                       H+    H+                                 H+      O        H+
             O        O      adição de lactobacilos            O
                                                       H+ O H+   H+
                                                                                                        H+

      Partículas de caseína com                                                               neutralização
      carga elétrica negativa
      e camada de solvatação                  Partícula neutra             O
      (máxima estabilidade)


                                                                 Estabilidade intermediária



   Na coagulação enzimática (adição de                    Coalho: enzima proteolítica ex-
coalho) a acidez se mantém praticamen-                  traída do estômago de bovinos (reni-
te constante; o que ocorre é a remoção                  na), geralmente bezerros ou produzi-
da camada de solvatação das partículas de               da por microrganismo (renina) como
caseína.                                                Endothia parasítica, Mucor pusillus e
                                                        Mucor miehei, ou ainda extraída do
                                                        estomago de suínos (pepsina).




                                                                                                 QualOMelhorRemédio? 129
       EnsinoMédio

                                        leite                                       Remoção da camada
                                                                                       de solvatação


                                    O           O                                     O          O
                                                               adição de
                                        O       O         coalho (enzima)               O         O


                            Partículas de caseína com carga                    Partículas de caseína só
                            elétrica negativa e camada de                      com carga elétrica negativa
                            solvatação (máxima estabilidade)                   (estabilidade intermediária)




                       Agora que obtivemos tantas informações, já
                       sabe qual o melhor remédio a ser ingerido?
                       Aindanão!Continue,vocêvaidescobrir!
                            Você já ouviu falar de catalisadores? E catalisadores automotivos?

                             Qual a finalidade dos catalisadores automotivos? Onde eles es-
                         tão localizados? Onde eles interferem? Como eles são ativados no
                       motor dos carros?
                         Os catalisadores são usados nos escapamentos de automóveis, com
                     a finalidade de diminuir a poluição causada pela emissão de gases no-
                     civos à saúde, produzidos no interior do motor do automóvel.




                                            carcaça metálica                saída de gases
                                                                           após a transfor-
                                                                                mação.




                     gases de
                     exaustão              catalisador
                     provenientes           cerâmico       manta cerâmica para pro-
                     do motor           impregnado com       teção do catalisador
                                          metais nobres

                         O catalisador é formado por uma colméia (como se fossem favos de
                     mel) cerâmica ou metálica onde é impregnado o material que efetua a
                     catálise (substância metálica como ródio (Rh), platina (Pt), paládio(Pd)
                     e irídio (Ir) que não é consumida na reação). A seguir, ele é enrolado

130 Biogeoquímica
                                                                                                      Química

em uma manta (lã de vidro) que fixa, veda, isola termicamente e dá
proteção mecânica ao componente. Por fim, o catalisador é montado
dentro de uma carcaça de aço inoxidável, dando origem ao conversor
catalítico. Esse conjunto é instalado no cano de escape do automóvel.
                                                 saída de gases purificados
                                                                    N2
                    carcaça metálica
                                                                    H2O
                                                                  CO2



      emissões
    provenientes
      do motor


        CO
                                                                Reações Químicas
        NOx
                                                               2 CO + O2 = 2 CO2
                   suporte cerâmico
           revestido com óxido de alumínio                2 C2H6 + 7 O2 = 6 H2O + 4CO2
          contém metais ativos: paládio-ródio              2 NO2 + 2 CO = N2 + 2 CO2
          (para carros a gasolina) ou paládio-
           molibdênio (para carros a álcool)

   Os gases que saem do motor do carro passam pelo catalisador que
converte os gases tóxicos (CO, monóxido de carbono; NO2, dióxido
de nitrogênio e NO, monóxido de nitrogênio) em não tóxicos ou seja
menos prejudiciais à saúde (CO2, gás carbônico; O2, gás oxigênio; N2,
gás nitrogênio), diminuindo assim a poluição atmosférica.

               Observe algumas das reações que
              ocorrem:
              2 CO(g) + 2NO(g)          2CO2(g) + N2(g)
              2 CO(g) + O2(g)        2CO2(g)
              2 NO(g)       N2(g) + O2(g)


    Já ouviu falar em catalisadores biológicos? As enzi-
mas? Muitas transformações químicas que se processam
nos seres vivos são catalisadas por enzimas. As enzimas são muito eficien-
tes, catalisam apenas uma reação ou um tipo de reação, por exemplo: a
pepsina atua sobre as proteínas transformando-as em moléculas mais sim-
ples; a ptialina, encontrada na saliva, converte o amido em açúcar.
    As enzimas têm vantagens: são específicas e eficazes. Porém, é bom
lembrar que elas só agem em condições determinadas de temperatura
e pH, etc., alterando essas condições, elas perdem sua ação. Por exem-
plo, a pepsina que atua na digestão dos alimentos em nosso estôma-
go, só é ativa na temperatura do organismo (37°C), na acidez do estô-
mago (1,8 a 2,2) e aumento do substrato (muita comida). Os remédios
podem interferir na ação enzimática e provocar doenças.

                                                                                         QualOMelhorRemédio? 131
       EnsinoMédio

                        As enzimas e substratos se encaixam de um modo preciso e específico
                     conhecido por modelo "chave e fechadura". Observe o esquema 03:




                        enzima + substrato            complexo                           enzima + produto
                                                      enzima + substrato

                          O catalisador não é consumido na reação e, embora reaja numa etapa,
                     é regenerado em outra etapa posterior, conforme o esquema acima. O ca-
                     talisador aumenta a velocidade da reação fornecendo um mecanismo al-
                     ternativo com baixa energia de ativação, como mostra o gráfico 01:

                            Energia potencial
                                                           energia de ativação da
                                                           reação não catalisada




                                   Er    energia de
                                         ativação
                                         da reação
                                         catalisada

                                   Ep
                                         Er = energia do reagente
                                         Ep = energia do produto

                                                                                    sentido da reação


                         Sobre um ferimento, a água oxigenada (H2O2) parece ferver. As bo-
                     lhas de gás são os produtos de uma interação entre a água oxigenada e
                     uma enzima chamada catalase, que aumenta a velocidade da decompo-
                     sição da água oxigenada em água e oxigênio gasoso, que é liberado.


                                                           catálise
                                        2H2O2                                2H2O + O2
                                                  (Sangue, outros tecidos)



                         E então, você já conseguiu decidir qual é o melhor remédio?
                         O que vai tomar quando precisar?
                         Qual é a mais eficiente para combater a dor, um remédio em go-
                     tas, um comprimido ou injeção na veia?
                         Você certamente, após ter lido este texto será capaz de escolher o
                     melhor remédio!


132 Biogeoquímica
                                                                                             Química

 ObrasConsultadas
 ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de Química: questionando a vida
 moderna e o meio ambiente. Tradução de: Ignez Caracelli...[et al]. Porto
 Alegre: Bookman, 2001.
 LIMA, J. F. L. et al. A contextualização no ensino de cinética química.
 Química Nova na Escola, n. 11, maio, São Paulo, 2000.
 NARCISO JR.; JORGE, L.; JORDÃO, M. P. Projeto Escola e Cidadania:
 Química. São Paulo: Editora Brasil, 2000.
 PERRY, K. S. P. Queijos: aspectos químicos, bioquímicos e microbiológicos.
 Química Nova, v. 27, n. 2, p. 293 ­ 300. São Paulo, 2004.
 RUSSEL, J. B. Química Geral. Tradução e revisão técnica de: Márcia
 Guekesian et al. 2. ed. São Paulo: Pearson Makron Books, 1994.


 DocumentosConsultadosONLINE
 Primeiros socorros ­ fraturas. Disponível em: <http://www.hospitalgeral.com.
 br/1_com/pri_socorros/fraturas.htm> Acesso em: 18 out. 2005.
 Catalisadores de automoveis. Disponível em <http://quimica.fe.usp.br/global/
 ca10/catauto.htm> Acesso em: 21 out. 2005.



              ANOTAÇÕES




                                                                                QualOMelhorRemédio? 133
       EnsinoMédio




134 Biogeoquímica    Foto: Icone Audiovisual
                                                                                                       Química




                                                                                              10

                                                                               A ENERGIA
                                                                              DO AÇÚCAR
                                                                                       Anselma Regina Levorato1




                                                                             uem brinca com fogo pode se
                                                                            queimar. E quem mexe com
                                                                           açúcar?




                                                 Foto: Icone Audiovisual




Colégio Estadual Tsuro Oguido - Londrina - PR
1



                                                                                          AEnergiadoAçúcar 135
       EnsinoMédio

                         Os homens e os animais necessitam continuamente de energia pa-
                     ra a manutenção da temperatura do corpo e para realizar atividades,
                     tais como: produção e decomposição de substâncias e movimentos do
                     organismo.
                         Os seres humanos buscam nos alimentos suas fontes de energia; es-
                     ses alimentos precisam apresentar em sua composição substâncias que
                     sirvam de nutrientes.
                         Entre os principais nutrientes para o organismo animal, estão os
                     carboidratos, tais como a glicose, sacarose e amido.
                         A glicose é uma das principais fontes de energia para os organis-
                     mos vivos. A sacarose e o amido são transformados em glicose, no cor-
                     po humano, através da hidrólise (quebra pela água).
                         A transformação da glicose no organismo envolve diversas fases
                     oxidativas, resulta na ruptura da molécula de glicose, dando origem a
                     novos produtos e à liberação de energia.
                         A equação final que representa esse processo é:

                                C6H12O6(s) + 6 O2(g)   6 CO2(g) + 6 H2O(I) + energia
                                  glicose     gás         gás      água
                                            oxigênio   carbônico


                         Essa energia é parcialmente utilizada pelos organismos vivos para
                     a síntese de outras substâncias, as quais tomam parte em outros pro-
                     cessos como, por exemplo, as atividades musculares. A maior parte
                     da energia da glicose é armazenada como energia química em novos
                     compostos formados, os quais podem conduzir à síntese de gorduras,
                     proteínas e outras substâncias constituintes do organismo.
                         Outra fonte de energia para o organismo são os lipídios, onde os
                     principais representantes são os óleos e as gorduras. Eles são armaze-
                     nados no organismo, suprindo assim o fornecimento de energia neces-
                     sária à vida. Alguns lípidos são formados de ácidos carboxílicos.
                         Quanto às proteínas, são basicamente utilizadas na constituição
                     do organismo e como transportadoras (hemoglobina e albumina),
                     em funções de defesa, controle e regulação (hormônios, enzimas),
                     contrátil (músculo); entretanto, na falta de açúcares e lipídios, elas se
                     convertem em fontes de energia, como último recurso para a manu-
                     tenção da vida.
                         Uma alimentação equilibrada e em quantidade adequada contribui
                     para uma vida melhor e diminui os riscos de doenças. Mas como con-
                     seguir isso? Fácil: basta você conhecer melhor os tipos de alimentos,
                     sua composição básica. Devemos comer cerca de 63% a 70% de car-
                     boidratos, 20% a 25% de lipídios e cerca de 10% a 12% de proteínas do
                     total de calorias diárias (NARCISO,2000).



136 Biogeoquímica
                                                                                                         Química

  Nossocorpoprecisadeenergia?Conseguimos
  sobreviversemenergia?
           É importante destacar que a ingestão alimentar deve
         ser ajustada para as necessidades calóricas dos
          indivíduos variando entre 1600 Kcal a 2800 Kcal.

   O rótulo dos alimentos industrializados informa o valor ener-
gético em Kilocalorias (Kcal).

                 1 Cal = 1000cal (1Kcal) = 4,18KJ


                 Gorduras, óleos e
                 doces


                                                     Carnes, substitutos de
                                                     carne e outras proteínas
                Leite

             Vegetais                                       Frutas




                  Sementes, grãos e outros cereais


 CONTEÚDO CALÓRICO DE ALGUNS ALIMENTOS E TEMPO NECESSÁRIO DE ATIVIDADES
     FÍSICAS PARA GASTÁ-LO (HOMEM ADULTO DE 70 Kg DE MASSA CORPORAL).
                                                                                TEMPO (min)
                                     CONTEÚDO
         ALIMENTO                                                                  andar de
                                     CALÓRICO             Repouso       caminhar                 nadar   correr
                                                                                   bicicleta
         Maçã (110g)                      64                  50           12         8            6       2
      Cenoura (crua, 84g)                 42                  32            8         5            4       4
        Um ovo cozido                     77                  59           15         9            7       4
         Um ovo frito                    110                  85           21         13          10       6
  Bife de carne bovina (100g)            225                 174           42         26          20      11
      Hambúrguer (100g)                  230                 178           44         29          20      12
      Milk shake (100 mL)                111                  85           22         14          10       6
   Suco de laranja (200 mL)               68                  46           12         8            6       3
  Refrigerante normal (200mL)            106                  82           20         13           9       5




                                                                                               AEnergiadoAçúcar 137
       EnsinoMédio

                        Estime o conteúdo calórico das refeições e o tempo (em horas e
                     minutos) necessário para a "queima" das calorias que uma pessoa de
                     70 Kg leva para consumir, em repouso, a energia fornecida por um
                     hambúrguer. Quanto tempo poderá levar uma pessoa para consumir
                     a energia de um hambúrguer mais um refrigerante caminhando? E an-
                     dando de bicicleta?


                          Cuidado!Observeosrótulos.
                         Que tal ir a um supermercado investigar os rótulos de alguns alimen-
                     tos (iogurtes, chocolates, refrigerantes, barra de cereais, etc)? Anote as
                     informações sobre calorias, tipos de nutrientes, conteúdo líquido de vá-
                     rias marcas, incluindo as do tipo light e diet.
                         Ao responder as perguntas a seguir, lembre-se de que as quantidades
                     de nutrientes dadas nos rótulos se referem a 100 gramas do produto.
                         Compare o número de calorias em 100 gramas dos diferentes tipos
                     de alimentos. Qual a diferença entre o tipo comum, diet e o light? Faça
                     o mesmo em relação a proteínas e gorduras. Qual dos tipos de alimen-
                     tos é melhor para consumir?
                         Que diferenças relevantes você encontrou entre os elementos?
                         Suponha que você resolva comer, durante um dia, apenas iogurte.
                     Quantos frascos você deveria ingerir para suprir suas necessidades di-
                     árias de calorias?


                          Quembrincacomfogopodesequeimar.
                          Equemmexecomaçúcar?
                        Veja outros exemplos de transformações químicas e físicas que nor-
                     malmente se processam com liberação ou absorção de energia:
                        A decomposição do calcário para a produção de cal viva (CaO) ne-
                     cessita de fornecimento contínuo de calor até que a reação termine.

                                                   CaCO3(s) + energia         CaO(s) + CO2(g)

         GÁS CARBÔNICO                             Carbonato                  óxido de      gás
                                                   de cálcio                   cálcio    carbônico



                                                  A energia luminosa absorvida proveniente
                         OXIGÊNIO             do sol faz com que as plantas clorofiladas rea-
                                              lizem a fotossíntese.


                                                6CO2(g) + 6H2O( ) + energia      C6H12O6(s) + 6O2(g)



138 Biogeoquímica
                                                                                                                Química

   Você já viu o gelo derreter? Ele "retira" calor de
nossas mãos e, assim, nos dá a sensação de frio.

                     H2O(s) + energia         H2O(l)




                                                                     Foto: Icone Audiovisual

                                            Quando acendemos uma vela e aproxi-                 Energia é a proprie-
                                         mamos a mão da chama, temos a sensação                dade de um sistema
                                         de quente, isto porque na combustão (quei-            que permite realizar tra-
                                         ma) da vela há liberação de calor.                    balho.
                                            A parafina é formada por uma mistura de
                                         hidrocarbonetos (C20). Assim, em uma rea-
                                         ção de combustão completa temos:
 Foto: Icone Audiovisual

                                              Parafina + O2    CO2 + H2O + energia


                    E o açúcar queimado ou caramelizado possui energia?



     A variação de entalpia (calor, energia) é a diferença entre a entalpia dos
  produtos e a entalpia dos reagentes: corresponde ao calor liberado ou
  absorvido em uma reação
                                   H = Hp ­ Hr
                                   H = variação de entalpia
                                  Hp = energia dos produtos
                                  Hr = energia dos reagentes

   As reações que liberam calor para o meio ambiente (temos a sen-
sação de quente) chamamos de exotérmicas. Um exemplo é a queima
dos alimentos e dos combustíveis.
         Energia
                           reagentes
            Hr
                                       H < 0 (calor liberado para o ambiente): Hr > Hp


            Hp                    produtos


                                  caminho da reação



                                                                                                 AEnergiadoAçúcar 139
       EnsinoMédio

                                As reações que absorvem calor do meio ambiente (temos a sensa-
                             ção de frio) são endotérmicas. Um exemplo é a formação de gordura
                             no corpo.
                                   Energia
                                               produtos
                                     Hp
                                                          H > 0 (calor absorvido do ambiente): Hp > Hr
                                     Hr              reagentes



                                                      caminho da reação



                     ATIVIDADE

         Para entender melhor os processos endotérmicos e exotérmicos necessitamos de: tubos de ensaio;
     béquer; cloreto de amônio (NH4Cl); pequena quantidade de metal ferro (palha de aço); solução de ácido
     sulfúrico (H2SO4) ou ácido clorídrico (HCl) e ácido sulfúrico concentrado.
        Como fazer?
        Coloque em dois tubos de ensaio 2mL de água.
        Num dos tubos adicione uma certa quantidade de cloreto de amônio (NH4Cl), agite para a dissolu-
        ção do sal.
        Segure os dois tubos de ensaio e verifique se o tubo que contém o sal se encontra mais quente ou
        mais frio que o primeiro.
        Em outro tubo de ensaio adicione um pouco de água e cuidadosamente uma pequena quantidade
        de ácido sulfúrico (H2SO4). O que acontece?
        Coloque em um béquer pequena quantidade de metal ferro (palha de aço).
        Adicione certa quantidade de solução aquosa de ácido sulfúrico. O béquer se aquece ou se esfria?
        Dos experimentos realizados, em qual deles você notou um aquecimento?
        E qual deles você notou um resfriamento?
        Quais apresentam processos exotérmicos? E quais apresentam processos endotérmicos?


             As mudanças de estados físicos acontecem com absorção ou liberação de calor.

                           fornecimento de                         fornecimento de
                            energia (calor)                         energia (calor)




                                liberação de                           liberação de
                                   energia                                energia
       água (sólido)                                   água                               água (vapor)
      (menor energia)                               (líquido)                            (maior energia)


140 Biogeoquímica
                                                                                         Química

    Observe que no sentido sólido para o vapor o sistema ganha calor
a cada mudança de estado, enquanto no sentido vapor para o sólido
o sistema perde calor. Desse modo, a energia do sólido é menor que a
do líquido e esta é menor que a do vapor.


     Temperatura: Sob o ponto de vista microscópico, é uma grandeza
 que permite avaliar a energia cinética associada ao movimento aleatório das
 partículas que compõe um dado sistema.



     Calor: É a energia térmica transferida entre dois sistemas que se en-
 contram em temperaturas diferentes. Quando dois sistemas estão na mes-
 ma temperatura, eles estão em equilíbrio térmico e não há transferência de
 calor. Quando existe uma diferença de temperatura, o calor será transferido
 do sistema de temperatura maior para o sistema de temperatura menor até
 atingir um novo equilíbrio térmico.


   O calor liberado ou absorvido durante uma reação pode ser medi-
do num calorímetro, instrumento que contém uma quantidade de água
conhecida e que ganha ou perde o calor perdido ou ganho pelo siste-
ma reagente. Essa quantidade pode ser calculada a partir do aumento
ou diminuição da temperatura da água e do calorímetro.


     Uma das dificuldades com o conceito de energia é ele ser um concei-
 to puramente abstrato. Ao contrário do que podemos pensar, a energia não
 pode ser medida diretamente. Não podemos medir (num experimento de
 laboratório, por exemplo) a energia associada ao movimento de um corpo e
 nem a energia que será liberada numa reação química.
     Só podemos calculá-la a partir de quantidades observáveis, tais como
 velocidades, massas, distâncias, cargas elétricas, temperaturas, etc.
     A energia não pode ser definida operacionalmente. Não podemos medir
 a energia associada a uma pedra colocada a uma certa altura, nem a ener-
 gia associada ao seu movimento de queda; apenas podemos medir sua
 massa, a altura inicial e o tempo que levou para cair.
    No entanto, o conceito de energia pode ser utilizado para obter relações
 de equivalência entre formas de energia. Graças ao princípio de conserva-
 ção, mesmo no caso de um conjunto complexo de transformações, pode-
 se obter o resultado final sem que se tenha que realizar o cálculo detalha-
 do de cada etapa.
     O princípio da conservação de energia estabelece que "a energia nun-
 ca é criada nem destruída ­ sempre há a mesma quantidade de energia no
 fim do que no início."



                                                                               AEnergiadoAçúcar 141
       EnsinoMédio



                     ATIVIDADE

        Nessa atividade, serão avaliados os "potenciais calóricos" de alguns alimentos, através de sua queima:
        Vamos medir o potencial calórico de alguns alimentos?
        Precisamos de: 1 pedaço de pão, 1 pedaço de coco ou amendoim torrado, fita adesiva, 1 azule-
        jo ou prato de porcelana, 1 tesoura, 1 régua, 2 pinças de madeira, 1 proveta (ou pipeta) de 10mL,
        1 balança, 1 retângulo de papelão, 1 quadrado de papelão, 1 tubo de ensaio, 1 caixa de fósforo, 1
        termômetro, 1 alfinete de cabeça.
        Preparação prévia:
        Recorte uma "janela" no retângulo de papelão, como mostra a figura 1 abaixo.
        Enrole o retângulo formando um cilindro e una as extremidades com fita adesiva, como mostra a fi-
        gura 2. Coloque o cilindro em cima do azulejo.
        Meça o diâmetro do tubo de ensaio e faça um orifício ligeiramente menor que essa medida, no cen-
        tro do papelão quadrado. Introduza aí, o tubo de ensaio.
        Complete a montagem prévia, colocando o papelão quadrado com o tubo de ensaio sobre o cilin-
        dro de papelão. Prenda o tubo de ensaio com uma pinça de madeira e regule sua altura para que fi-
        que cerca de 3 cm acima do azulejo. O sistema é mostrado abaixo:


                                                            250 mm
                                                                                     120 mm
                                                                     40 mm




                                                            40 mm

                                       Figura 1

                                           Fita adesiva




                                Figura 2
                                                          Figura 3




142 Biogeoquímica
                                                                                                Química



               ATIVIDADE

   Pese 3 pedaços de 0,5g de cada um dos alimentos indicados.
   Coloque 10 mL de água no tubo de ensaio componente do sistema montado. Meça a temperatu-
   ra da água e anote na tabela abaixo.
   Fixe um dos pedaços do alimento no alfinete e segure este com uma pinça de madeira.
   Inflame o pedaço de alimento com a chama de um fósforo e coloque rapidamente dentro do cilin-
   dro, fazendo com que a chama atinja diretamente o tubo de ensaio.
   Quando a combustão terminar, meça a temperatura da água, agitando levemente antes de fazer a
   leitura. Anote a temperatura na tabela.
   De onde veio a energia que aumentou a temperatura da água?
   Repita os procedimentos (2) a (5), com os outros pedaços de alimento, removendo a água no tubo
   de ensaio todas as vezes.

                       Temperatura         Temperatura          Diferença de           Média
    ALIMENTO
                        inicial (OC)         Final (OC)       Temperatura (OC)     Temperatura (OC)
                  1.
      Pão         2.
                  3.

   Toucinho       1.
                  2.
   Defumado       3.

      Côco     1.
               2.
 (ou Amendoim) 3.

   Complete a tabela 01, preenchendo a 3ª. e a 4ª. Coluna, Para preencher a 3ª. Coluna, calcular a
   diferença:
                         (temperatura final) ­ (temperatura inicial)

   Para preencher a 4ª. Coluna, calcule a média aritmética dos 3 valores encontrados na 3ª. Coluna,
para cada alimento. Todos os alimentos causaram, em média, o mesmo aumento de temperatura?
Como interpretar este resultado?
     Quantas Calorias (cal*) estavam contidas nos alimentos queimados? Lembra-se do que é uma ca-
loria? É a quantidade de calor necessária para aumentar de 1°C a temperatura de 1,0g de água. Lem-
bre-se que 1 Kcal = 1000cal* = 4,18KJ.
    Para calcular a quantidade de calor que a água recebeu na queima de cada alimento, é necessário
multiplicar a massa de água (10 mL correspondem a 10g, pois a densidade da água é muito próxima de
1,0), pela média T (diferença de temperatura) obtida para cada alimento. Com isto, obtém-se a quan-
tidade de calor liberada por 0,5g de alimento. Para determinar a quantidade de calor liberada por grama
de alimento, basta multiplicar por 2, e colocar os dados obtidos na tabela 02.




                                                                                   AEnergiadoAçúcar 143
       EnsinoMédio



                                          Média dos t x 10g H2O
               ALIMENTO                                                             x 2 (cal/g)
                                                (cal/0,5g)

                    Pão

                toucinho

                    côco

        Qual alimento teve maior temperatura? O que isso significa?
        Qual alimento é mais calórico?



                                ObrasConsultadas
                                 ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de Química: questionando a vida
                                 moderna e o meio ambiente. Tradução de: Ignez Caracelli...[et al]. Porto
                                 Alegre: Bookman, 2001.
                                 BAYNES, J.; DOMINICZAK, M. H. Bioquímica Médica. Editora Manole, 2000.
                                 CHASSOT, A. VENQUIARUTO, L. D. e DALLAGO, R. M. De Olho nos
                                 Rótulos: Compreendendo a Unidade Calórica. Química Nova na Escola,
                                 n. 21, maio, 2005.
                                 CHAMPE, P. C.; HARVEY, R. A. Bioquímica ilustrada. Tradução de:
                                 Márcio Boltelho de Castro e Lúcia Padilha Cury Thomaz de Aquino. Editora
                                 ARTMED: Porto Alegre, 2002.
                                 LANCHA, JR; HERBERT, A . Nutrição e metabolismos aplicados à
                                 atividade motora. Ed. Atheneu: SP, 2004.
                                 MARZZOCO, A.; TORRES, B.B. Bioquímica básica. Rio de Janeiro: Editora
                                 Guanabara Koogan S. A.,1999.
                                 MATTOS, M.G. e NEIRA, M.G. Educação Física na adolescência:
                                 construindo o conhecimento na escola. Ed. Phorte Ltda: SP,2000.
                                 NARCISO, JR; JORGE, L. Projeto Escola e Cidadania: Química. São Paulo:
                                 Editora do Brasil, 2000.
                                 RUSSEL, J. B. Química Geral. Tradução e revisão técnica de: Márcia Guekesian
                                 et al. 2. ed, São Paulo: Pearson Makron Books, 1994.
                                 SILVA, R. M. G. e FURTADO, S. T. F. Diet ou Light: qual a diferença? Química
                                 Nova na Escola, n. 21, maio, 2005.
                                 SPARAPAN, E.R.F. et al.. Interações e Transformações: Química para o
                                 Ensino Médio: Livro de Laboratório, v.1: São Paulo.Ed. Edusp, SP, 1998.


                                DocumentosconsultadosONLINE
                                 Tabela de calorias. Disponível em: <http://geocities.com/triathlonpaiva/
                                 tabelagascalorias. Acesso em: 10 out. 2005.

144 Biogeoquímica
                      Química



ANOTAÇÕES




            AEnergiadoAçúcar 145
       EnsinoMédio




146 Biogeoquímica
                                                                                     Química




                                                                            11

                                                                 A QUÍMICA
                                                                     IRADA
                                                                               Zecliz Stadler1



                                                           omo você protege a parte mais
                                                            dura do seu corpo?




Colégio Estadual Presidente Lamenha Lins - Curitiba - PR
1



                                                                            AQuímicaIrada 147
       EnsinoMédio

                       Comovocêprotegeapartemaisduradoseu
                       corpo?
                        Pele macia, cabelos brilhantes, sorriso branco e sensação de frescor
                     após o banho, tudo muito "irrraaaado".
                        Tomar banho, para nós, é extremamente natural, no entanto nem
                     sempre foi assim. Um exemplo disso é a curiosa carta que Napoleão
                     mandou a Josefina dois meses antes de retornar: "Pare de tomar ba-
                     nho! Estou voltando".
                        Será que água sozinha consegue retirar a sujeira?
                        O suor impede a formação de microorganismos na pele. Porém,
                     quando misturado à oleosidade natural, forma uma película onde a
                     poeira ou os microorganismos ficam grudados. O produto mais indi-
                     cado para retirar essa película "pegajosa" é o sabonete. As moléculas
                     que constituem o sabonete (alcalino) atraem como se fossem imãs, o
                     sebo (oleosidade). Assim, a sujeira é levada pela água. A pele humana
                     limpa e livre de suor é naturalmente ácida. Para conservar as funções
                     essenciais da pele em boas condições, devemos usar cosméticos que
                     mantenham a pele ácida.



                                                   Você usa detergente para limpar
                                                 sua boca? Não... Será?



                         As bactérias da boca se proliferam rapidamente (a cada quinze mi-
                     nutos cada bactéria se divide em duas) e, junto com os restos de co-
                     mida, principalmente açúcares, formam a placa bacteriana que deixa a
                     saliva ácida produzindo a cárie.
                         Uma boa maneira para combater a placa bacteriana é usar um de-
                     tergente sintético, conhecido como creme dental. O creme dental tem
                     a função de remover a placa bacteriana, limpar e polir os dentes. Ele
                                           pode conter bicarbonato de sódio que neutraliza
                                           os ácidos produzidos pelas bactérias, auxiliando
                                           no equilíbrio químico ácido-base da boca.


                                            O que você usa para manter aquela sensação de
                                            frescor após o banho? Você prefere um perfume
                                            para o corpo todo ou somente para as axilas?




148 Biogeoquímica
                                                                                              Química

   O suor quase não tem cheiro, ele só leva a fama pelas bactérias pre-
sentes nas axilas. Essas bactérias produzem substâncias ácidas responsá-
veis pelo cheiro ruim. Ao eliminar as bactérias, inibimos o mau cheiro.
Essa é a função do desodorante, ou seja, eliminar a umidade da pele e
neutralizar o cheiro dos ácidos formados pela ação das bactérias.



             E aí, você já descobriu como proteger a parte
             mais dura de seu corpo? Não?!? Bem...
             Algumas pistas você já conseguiu. Continue
             que com certeza você irá descobrir.



   Você sabe como utilizar os produtos de higiene pessoal
de maneira correta? Ou será que precisa conhecer um pouco
mais de Química?
   Afinal, o que é esse tal equilíbrio químico? E o que ele tem a ver
com a parte mais dura do seu corpo?



                 ATIVIDADE

     Para ajudá-lo a compreender equilíbrio químico, realize o seguinte experimento:
     Coloque em um tubo de ensaio 5mL de água e adicione aproximadamente duas
     gotas de solução de iodo (tintura de iodo que você encontra nas farmácias).
     Acrescente duas gotas de solução de amido (aquele amido usado na culinária,
     dissolvido em água). Agite. Observe a cor.
     Aqueça o tubo de ensaio por alguns minutos. O que aconteceu? Deixe esfriar e
     observe o tubo novamente. O que aconteceu? (você pode repetir várias vezes o
     processo de aquecer-resfriar).
     Você sabe o que é ser reversível?



   No dicionário de língua portuguesa Houaiss você encontra o ter-
mo reversível como: capaz de inverter o funcionamento; capaz de re-
generar; que pode voltar ao estado anterior ou realizar-se em senti-
do inverso.
   Muitas reações químicas são reversíveis, isto é, ocorrem em senti-
dos contrários simultaneamente. Então, reação reversível é aquela na
qual os reagentes se transformam nos produtos. E os produtos, à me-
dida que se formam, regeneram os reagentes iniciais.



                                                                                       AQuímicaIrada 149
       EnsinoMédio

                         Você conhece o "galinho do tempo"? É um bibelô que indica mu-
                     danças na umidade do ar. Esse bibelô é impregnado com solução de
                     sal de cobalto em equilíbrio químico. Quando a umidade do ar está al-
                     ta (tempo úmido), o sal de cobalto tem cor rosa. Quando a umidade
                     do ar está baixa (tempo seco), o sal de cobalto muda a cor para azul.
                     É um exemplo de reação reversível.
                         Uma reação reversível é geralmente representada por setas duplas ( ).
                     Vamos considerar que reação direta é aquela que ocorre no sentido
                     de formação do produto (aquela que a seta aponta para o produto,
                     reagente direta produto). A reação considerada inversa ocorre no
                     sentido de regeneração do reagente (aquela que a seta aponta para
                     o reagente, reagente inversa produto). Nesse sentido, no experimento
                                                               direta
                     acima, temos: iodo + amido                         complexo iodo-amido (azul).
                                                              inversa



                        Vocêselembraoquesignificavelocidadede
                        umareaçãoquímica?Seráquetemrelação
                        comotempoqueumareaçãolevaparase
                        completar?
                        Um comprimido efervescente se dissolve mais rápido em água ge-
                     lada ou em água quente? Lembre-se de que a velocidade de uma rea-
                     ção química está relacionada com a rapidez com que a reação ocorre.
                        Agora, considere a reação entre o gás carbônico (CO2) e a água que
                     ocorre no interior do seu corpo (sistema fechado).

                          Lembre-se: aq = aquoso (água), g = gasoso, s = sólido,                            l = líquido
                                                                         direta
                                                     CO2(g) + H2O(l)              H2CO3(aq)
                                                                        inversa


                         Esta reação é reversível, pois, em determinado momento da reação
                     o produto ácido carbônico (H2CO3) se decompõe e forma gás carbô-
                     nico e água. Observe o esquema da reação que ocorre em temperatu-
                     ra constante.


                                            Após um certo                           Após um certo
                                            tempo, temos o                          tempo, ocorre o
                                            recipiente 2.                           equilíbrio químico


                     Recipiente 01 - início (t0)           Recipiente 02 - tempo (t1)                    Equilíbrio químico

                        Legenda (elementos):                               Legenda (moléculas):

                          =carbono       =oxigênio      =hidrogênio               =CO2         =H2O               =H2CO3




150 Biogeoquímica
                                                                                          Química

   No recipiente 01 (início) só temos os reagentes CO2 ( ) e H2O ( ).
   Ainda não há produto sendo formado, portanto, a velocidade da
reação direta é máxima e a velocidade da reação inversa é zero. Pas-
sado um certo tempo (t1), no recipiente 02, os reagentes começam a

formar o produto H2CO3 (          ) e, ao mesmo tempo, o produto se
decompõe em CO2 e H2O. A reação inversa inicia e vai ganhando ve-
locidade enquanto diminui a velocidade da reação direta. Em determi-
nado momento, a velocidade da reação direta (formação de H2CO3) é
igual à velocidade da reação inversa (formação de CO2 e H2O). Já no
recipiente 03, a reação entrou em equilíbrio químico e permanece em
equilíbrio. As concentrações das soluções se alteram no equilíbrio em
velocidades iguais. Como se, assim que uma molécula de reagente se
transforma em produto, outra de produto se transforma em reagente.
    Imagine você correndo em uma esteira. Em determinado momen-
to, a sua velocidade e a da esteira se igualam, embora você continue
correndo, sua posição não muda. Isto é, tanto você quanto a esteira
estão em movimento (sistema dinâmico), porém sua posição em rela-
ção à esteira não muda (sistema constante). É a mesma coisa com o
equilíbrio químico.




               ATIVIDADE

    Considerando que o cheiro de peixe é causado por uma substância com característica básica, a
 metilamina (H3C-NH2), formada pela decomposição da proteína do peixe, conforme o equilíbrio

                             H3C ­NH2 + H2O               CH3 ­NH3+ + OH-

                            Cheiro de peixe                  inodoro

    Como podemos remover o cheiro de peixe das mãos depois de prepará-lo para o almoço?




                       É agora, você já sabe como proteger a parte
                       mais dura de seu corpo? Não... Lá vai uma dica
                       para você analisar. Não esqueça de que há rela-
                       ção, no ponto de vista da Química, entre os de-
                       tergentes sintéticos, o equilíbrio químico e a parte
                        de seu corpo que você está tentando proteger.




                                                                                 AQuímicaIrada 151
        EnsinoMédio

      Se mudarmos as condi-           Que tal contar com a ajuda do químico francês Henri de Le Chatelier
    ções sob as quais um sis-      para descobrir como proteger a parte mais dura do seu corpo?
    tema existe em equilíbrio,        Tudo bem... Mas quem é Le Chatelier? Melhor, quem foi Le Chatelier?
    o sistema se reajustará es-
                                      Henri Le Chatelier, além de químico, foi engenheiro metalúrgico e
    pontaneamente, procurando
                                   professor universitário com vários livros publicados sobre metalurgia,
    anular ou minimizar ao máxi-
                                   cimentos, vidros, combustíveis e explosivos. Foi estudando reações
    mo a pertubação sofrida.
                                   químicas que percebeu que era possível prever o sentido de desloca-
                                   mento dos equilíbrios químicos. Então, criou o que hoje é conhecida
                                   como Princípio de Le Chatelier:


                                     Masque"negócio"éesse?Issoégrego,latim
                                     ou...?"OK".Vamostraduzir.

                        ATIVIDADE

        Para facilitar, realize o experimento a seguir. Você observará que o equilíbrio químico pode sofrer alte-
     rações por mudanças de concentração, temperatura e pressão (segundo o princípio de Le Chatelier).
         Prepare a solução A: coloque 6mL de água em um tubo de ensaio e acrescente alguns cristais de
         cromato de potássio (K2CrO4). Agite. Separe quantidades iguais desta solução em três tubos de en-
         saio. Etiquete para identificação (tubos 1, 2, 3).
         Prepare a solução B de modo semelhante à solução A, usando agora o dicromato de potássio
         (K2Cr2O7). Observe as cores de cada solução: ânion dicromato (Cr2O72­(aq)) e ânion cromato (CrO42­(aq)).
         Anote.
         Deixe um tubo de cada solução reservado para ser referência de cor (controle). Coloque 10 gotas
         de NaOH nos tubos A-2 e B-2.
         Agite, observe a cor e anote. Coloque 10 gotas de HCl nos tubos A-3 e B-3.
         Agite, observe a cor e anote.
         No mesmo tubo A-3 coloque 10 gotas de NaOH. Agite, observe e anote.
         Novamente no tubo A-3 coloque 10gotas de HCl. Agite, observe e anote (você pode continuar in-
         definidamente colocando HCl e NaOH).
         Construa uma tabela para mostrar os resultados.
         Observação: para deixar este experimento mais interessante, você pode realizá-lo com auxílio de
         um retroprojetor e placas de petri substituindo os tubos de ensaio.

                                A-1                                      B-1
             INICIAL                         A-2           A-3                          B-2            B-3
                             (controle)                               (controle)
              NaOH
               HCl




152 Biogeoquímica
                                                                                                 Química


     Agora vamos analisar os resultados, em relação ao princípio de Le Chatelier, para compreender as
 alterações de cor das soluções de dicromato e cromato.
    A reação química que ocorreu pode ser representada por:
                                                    direta
                          2 CrO42­(aq) + 2 H+(aq)              Cr2O72­(aq) + H2O(l)
                                                     inversa
                           íon cromato                        íon dicromato
                             (amarelo)                          (alaranjado)

     Ao adicionar HCl à reação, você adicionou íons H+(aq) e provocou uma perturbação ao equilíbrio quí-
 mico. O sistema procurou se reajustar buscando o equilíbrio novamente. Por isso, quando a concen-
 tração de H+(aq) aumentou, o sistema procurou consumir o que foi adicionado (produzindo o dicromato,
 alaranjado) e voltar ao equilíbrio.
    Ao adicionar NaOH à reação, você adicionou íons OH- que reagiram com os íons H+, isto significa
 que a concentração de H+ diminuiu. Portanto, novamente ocorreu uma perturbação ao equilíbrio quí-
 mico. Quando diminuiu os íons H+, o sistema procurou repor o que foi retirado (produzindo o cromato,
 amarelo) e voltando ao equilíbrio.
      O mesmo acontece quando mudamos a temperatura e a pressão, ou seja, o sistema procura neu-
 tralizar as perturbaçães sofridas.
    Que tal realizar outro experimento muito interessante?
    Coloque em um tubo de ensaio seco alguns cristais de nitrato de chumbo Pb(NO3)2.
    Aqueça até a produção de um gás marron-avermelhado (ao aquecer, mantenha o tubo
    de ensaio inclinado e em movimento). Não aspire o gás.
    Feche o tubo rapidamente com uma rolha. Em um copo de béquer, coloque água
    gelada com gelo e, em outro béquer, coloque água quente.
    Mergulhe o tubo de ensaio no béquer com água gelada (com cuidado). Espere alguns
    minutos e observe. Anote.
    Agora mergulhe o tubo de ensaio no béquer com água quente. Espere alguns minutos e observe. Anote.
    A reação química que ocorreu no experimento pode ser representada por:
                                         N2O4(g)             2NO2(g)

                                         incolor    marrom-avermelhado


   Qual foi o gás produzido quando você aqueceu o tubo de ensaio?
O que aconteceu quando você colocou o tubo de ensaio no co-
po com água gelada?
   Quando você aumentou novamente a temperatura, ocorreu
um outro deslocamento no equilíbrio do sistema que passou a ter
mais NO2 e menos N2O4. Como você evidenciou essa mudança?


      Você já deve ter observado que muitas vezes uma garrafa
      de água mineral com gás esquecida no freezer não estoura.
      Porém, quando vamos abri-la, estoura. Por quê?



                                                                                        AQuímicaIrada 153
       EnsinoMédio

                        A garrafa de água mineral é um exemplo de sistema em equilíbrio
                     químico dinâmico. Ela é um sistema fechado onde o gás carbônico
                     CO2(g) está dissolvido na água em certa pressão e temperatura constante.
                     Quando retiramos a garrafa do freezer e abrimos, perturbamos o
                     equilíbrio químico, pois diminuímos a pressão no interior da garrafa.
                     O sistema procura voltar ao equilíbrio. Assim, o gás se expande e a
                     garrafa estoura.



                                  Afinal, será que o químico Le Chatelier pode ajudá-lo
                                  a proteger a parte mais dura do seu corpo?


                                O princípio de Le Chatelier se aplica a todos os tipos de
                            equilíbrio dinâmico.
                                É bastante usado pelas indústrias alimentícias, farmacêuti-
                            cas, de cosméticos, etc., pois se as substâncias não forem ma-
                            nipuladas em condições adequadas de pressão, temperatura e
                        concentração, os alimentos, remédios ou cosméticos perdem suas
                        propriedades prejudicando a qualidade final do produto.
                           Será que você utiliza o princípio de Le Chatelier todo dia e não sabia?
                           Na boca ocorre o equilíbrio químico:
                                            desmineralização
                           Ca5(PO4)3OH(s)                      5Ca2+(aq.) + 3PO43 ­(aq) + OH­(aq.)
                                              mineralização

                            O esmalte do dente é formado por uma substância do nosso
                         corpo (extremamente dura): a hidroxiapatita Ca5(PO4)3OH.
                         Quando a saliva fica mais ácida, os minerais do dente, cálcio e fos-
                     fato, passam do lugar mais alcalino para o mais ácido. São "roubados"
                     pela saliva. Quando diminui a concentração desses íons, o sistema pro-
                     cura repor o que foi retirado. Ocorre, portanto, a desmineralização do
                     dente e a cárie.
                         Quando você está com a garganta irritada e faz gargarejo com água
                     morna e vinagre, está fazendo a desmineralização do dente. O ácido do
                     vinagre libera íons hidrogênio, H+, que irão consumir os íons OH- do
                     equilíbrio. Como o sistema procura repor o que foi
                     retirado para voltar ao equilíbrio químico, ocorre,
                     então, a desmineralização do dente e a cárie.



                         Será que o princípio de Le Chatelier pode ajudá-
                         lo a conviver com as bactérias do seu corpo?




154 Biogeoquímica
                                                                                            Química

    Você vive com milhões de bactérias em seu corpo. As bactérias
são microorganismos unicelulares, procariontes, encontrados de for-
ma isolada ou em colônias. São abundantes no ar, no solo e na
água e na sua maioria inofensivas para o ser humano.
    Vivem no interior e no exterior do corpo, ambientes
quentes e úmidos, onde é mais fácil encontrar comida: den-
tes, garganta e aparelho digestivo. Algumas são aeróbias, o
que quer dizer que necessitam de oxigênio para se desen-
volverem e multiplicarem-se, situando-se, normalmente, na
pele ou sistema respiratório. As bactérias anaeróbias vivem
onde não há oxigênio, ou seja, nas camadas profundas dos te-
cidos ou nas feridas.
    A maior parte das bactérias do corpo são benéficas e necessárias
para manter a vida, como os lactobacilos, que habitam nosso intestino.
Eles regulam as funções desse órgão e protegem-no da ação de bac-
térias nocivas, ao mesmo tempo em que conseguem alimento. Assim,
os dois lados (bactéria e intestino) ganham. A essa relação os biólogos
chamam de simbiose.
    Porém há bactérias do corpo que são nocivas, causando doenças e en-
fermidades. As bactérias que causam doenças denominam-se patogênicas.
As cáries em seus dentes são causadas por bactérias, e, quando você se
corta, as bactérias que estão em sua pele podem causar infecção.
    Portanto, é natural encontrar bactérias, vírus e fungos (microorga-
nismos) em seu corpo. A quantidade de microrganismos no corpo de-
pende de alguns fatores, como: defesa imunológica, tipo de dieta, há-
bitos de higiene, alimentação, etc.
    Certas alterações enfraquecem o organismo, como: algumas medi-
cações imunossupressoras (atuam diretamente no sistema imunológi-
co), cigarro e estresse podem desencadear um desequilíbrio que pro-
voca o crescimento de espécies agressivas de microorganismos, tendo
como conseqüência o desenvolvimento de doenças.
    Lembre-se de que o princípio de Le Chatelier é aplicado quando
ocorrem mudanças numa situação de equilíbrio.




               ATIVIDADE

    Você compreendeu o princípio de Le Chatelier?
     Considere as informações:
    a garrafa de refrigerante é um sistema fechado em equilíbrio químico dinâmico;
    ácido carbônico é um acidulante (acentua o sabor ácido);
    há alta concentração de íons H3O+ no estômago;




                                                                                     AQuímicaIrada 155
       EnsinoMédio


        gás carbônico é engarrafado sob alta pressão no refrigerante;
        dentro da garrafa de refrigerante há várias reações em equilíbrio, entre elas está o ácido carbônico-
        H2CO3, que se decompõem em gás carbônico.

        CO2(g)+ H2O(l)         H2CO3(aq) +H2O(l)         H3O+(aq) + HCO-3(aq)

         Explique: por que quando abrimos uma garrafa de refrigerante rapidamente, ele "vaza"? O que ocor-
     re quando deixamos um pouco de refrigerante que sobra na geladeira, ele fica com gosto estranho? Por
     que quando ingerimos refrigerantes ocorre a eructação (arroto)? Será que tomar refrigerante produz cá-
     rie? Explique sob o ponto de vista da concentração, pressão e temperatura.




                                             Agora com certeza você já sabe qual é a parte mais
                                           dura do seu corpo. Sabe como protegê-la? E qual a
                                           relação dela com o equilíbrio químico? Não... então,
                                           continue, você vai conseguir.



                                       O equilíbrio químico pode ser indicado matematicamente,
                                    com valor numérico que chamamos de constante de equilíbrio
                                    químico, representado por Kc.
                                 Experiências realizadas por Guldberg e Waage mostraram que há
                              uma relação entre as concentrações dos reagentes e dos produtos nu-
                              ma reação em equilíbrio químico. Esta relação, hoje, é conhecida co-
                              mo Lei da Ação das Massas ou Lei de Guldberg e Waage.
                                 Fazendo a aplicação matemática da lei, obtemos a expressão para a
                              constante de equilíbrio químico (Kc). Observe a reação genérica:
                                                   aA(g)+ bB(g)                 cC(g) + dD(g),
                              em que as letras minúsculas (a,b,c,d) representam os coeficientes este-
                              quiométricos (números obtidos através do balanceamento da equação
                              química) dos reagentes e produtos (indicados pelas letras maiúsculas).
                                 A constante de equilíbrio (Kc) pode ser expressa em termos de
                              concentração de matéria (mol/L) e representada por:
                                                                      [C]c.[D]d
                                                               Kc =
                                                                      [A]a.[B]b
                                 Observe que os coeficientes (letras minúsculas a, b, c, d) são os ex-
                              poentes indicando a potência que cada concentração deve ser elevada
                              para satisfazer a relação matemática.



156 Biogeoquímica
                                                                                                 Química

   Observações: em equilíbrio químico onde há pelo menos uma subs-
tância no estado gasoso, a constante de equilíbrio pode ser expressa
em termos de pressão parcial (Kp), normalmente em atmosfera; uma
substância na fase sólida tem sua concentração constante e seu valor
está automaticamente incluído tanto no Kc quanto no Kp; tanto o Kc
quanto no Kp variam com a temperatura.
   Veja como se escreve a constante de equilíbrio para a equação.

                                     [NH3(g)]2                   pNH2
                                                                    3(g)
N2(g) + 3H2(g)     2NH3(g)    Kc =
                                   [N2(g)].[H2(g)]3   ou Kp = pN .pH3
                                                                2(g) 2(g)




                 ATIVIDADE

     Você compreendeu como a constante de equilíbrio pode ser expressa através de um valor numérico.
     O bicarbonato de sódio NaHCO3 é usado em creme dental para neutralizar os ácidos produzidos
 pela placa bacteriana. Ele se decompõe pela temperatura conforme a equação representa:
     NaHCO3(s)          Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)

      Considerando que a 125 ºC o Kp é 0,25 e que as pressões parciais do CO2(g) e da H2O(g) é 0,50 atm,
 verifique se o sistema está em equilíbrio químico.




         Você lembra do químico Arrhenius, aquele da teoria de
         ácidos e bases? Que tal você dar uma olhadinha no
         Folhas "A química de todo dia"?



    Atualmente, sabe-se que a água "pura" conduz a corrente
elétrica, embora muito pouco. Isto se deve ao fato da água
se autodissociar, isto é, produzir íons H+(aq) e íons OH­(aq) em
qualquer temperatura. Portanto, a água "pura" está em equi-
líbrio químico conforme a reação:
                    H2O           H+(aq) + íons OH-(aq)
    Através desta observação, pode-se usar a água "pura" como referên-
cia para identificar se substâncias se comportam como ácido, base ou
são neutras. Uma maneira de expressar o comportamento dessas subs-
tâncias em comparação com a água pura é o pH. Afinal, o que é pH?



                                                                                        AQuímicaIrada 157
       EnsinoMédio



                     ATIVIDADE

          O nosso organismo tem mecanismos para compensar o desequilíbrio do pH sangüíneo. Quando
     isso não ocorre, pode ser indício de doença séria, como o diabetes. E, também, em cirurgias do co-
     ração, a respiração do paciente é mantida por meio de máquina pulmão-coração. Assim, é necessário
     medir o pH para manter o equilíbrio ácido-base do sangue. Elabore uma pesquisa sobre a importância
     do pH e suas aplicações e divulgue através de cartazes o resultado.
        Para saber mais: www.ucs.br/ccet/defq/naeq ou http://quark.qmc.ufsc.br/qmcweb



                                 A sigla pH refere-se a uma escala utilizada para indicar se uma
                             solução ou um material é ácido, básico ou neutro. A letra p vem da
                             palavra dinamarquesa potenz, potência (expoente) e o H representa
                             os íons hidrônio H3O+ ou H+(aq). Como as concentrações de íons H+(aq)
                             (ou OH­(aq)) das soluções são muito pequenas, elas são expressas
                             em potênciais negativos na base 10. Por exemplo, uma solução tem
                             0,000001mol/L de íons H+(aq), isto é, 10-6 mol/L de íons H+(aq).
                                 Entretanto, para trabalhar com essas potências negativas, os quími-
                             cos, biólogos, médicos tiveram uma certa dificuldade. Por isso, Sören-
                             sen propôs usar um artifício matemático, o logaritmo.
                                 Por definição matemática: o logaritmo de um número real e positi-
                             vo na base 10 é o expoente x, ao qual se deve elevar o 10 para se ob-
                             ter a, ou seja:


                                                     log10 a = x           10 x = a


                                Aplicando a notação de Sörensen, podemos definir o pH (potencial
                             hidrogeniônico) como:

                                          pH = -log H+(aq)        ou     pOH = -log OH-(aq)

                                 A água pura dissocia produzindo concentrações iguais de íons H+(aq)
                             e íons OH-(aq). A 25OC, a concentração dos íons [H+(aq)] = [OH-(aq)] = 10 ­7 mol/
                             L. Assim, podemos construir uma escala de pH normalmente apresen-
                             tando valores que variam de 0 a 14.




158 Biogeoquímica
                                                                                                 Química



                ATIVIDADE

      Aplicando a fórmula de Sörensen e as propriedades do logaritmo do produto log a . b = log a + log
 b e da potencia log ax = x.log a, encontre o pH de um xampu que possui 8 .10­6 mol/L de íons H+(aq) e
 justifique se você usaria este xampu sem problemas para o seu cabelo.
   Você já deve ter encontrado "o pH" em rótulos de xampu, sabonetes, cremes cosméticos, medica-
 mentos, água mineral, sucos de frutas, etc.




                          Você compraria um produto cujo anun-
                         cio indicasse o pH neutro como uma van-
                         tagem para sua pele ou para seu cabelo?


                    O corpo humano é um sistema aquoso onde o con-
                trole da concentração de íons H+(aq) é muito importan-
                te. As reações químicas do nosso corpo são muito sen-
                síveis às mudanças de pH. O nosso corpo deve manter
                o pH do sangue entre 7,35 e 7,45, mudanças para bai-
                xo (acidose - provoca desorientação, coma e até a mor-
te) ou para cima (alcalose - provoca cãibras e convulsões) podem pre-
judicar o funcionamento de órgãos vitais. Por exemplo, quando uma
pessoa vai para grandes altitudes, como para a Bolívia, pode ocorrer
alcalose, ou seja, diminui a concentração de CO2 no organismo e au-
menta o pH.
    O organismo humano possui diversos sistemas para evitar as mo-
dificações de pH. São chamados sistemas tampões, que se combinam
imediatamente com qualquer ácido ou base evitando alterações brus-
cas de pH. Por exemplo, as proteínas e a hemoglo-
bina do sangue atuam como sistemas tampões, pois
possuem em suas moléculas o grupo ácido ­COOH
e o grupo básico ­NH2.


      Você sabia que há analgésicos e antiácidos tampo-
      nados para evitar a acidez excessiva do estôma-
      go? Os refrigerantes também são sistemas tampo-
      nados. E se você tem um aquário, provalvemente,
      você usa um controle de pH por sistema tampão.




                                                                                       AQuímicaIrada 159
       EnsinoMédio

                                  O equilíbrio ácido-base mais comum no organismo envolve o equilí-
                              brio entre os íons bicarbonato (HCO3­(aq)) e o ácido carbônico (H2CO3).
                                 H2O( ) + CO2(g)         H2CO3(aq) + H2O( )           HCO3­(aq) + H3O+(aq)

                                  Quando a concentração de CO2 aumenta, o sistema procura con-
                              sumir o que foi adicionado. Assim, aumenta a concentração de íons
                              H3O+(aq) para reajustar o equilíbrio. Portanto, o pH diminui. Para evitar
                              isso, o cérebro aumenta a freqüência da respiração eliminando o CO2
                              (expiração) e volta o equilíbrio.
                                  O controle do pH é essencial para nossa vida. Por exemplo: quan-
                              do uma pessoa sofre um acidente e tem ferimentos graves ou queima-
                              duras, o maior perigo à vida é a alteração do pH do sangue. Por isso,
                              um dos primeiros socorros prestados a uma pessoa acidentada é a ad-
                              ministração de fluídos intravenosos para controlar o pH do sangue.



                     ATIVIDADE

          Para o corpo humano funcionar adequadamente, o pH deve ficar entre 7,35 e 7,45; para isso o san-
     gue comporta-se como solução­tampão. Há vários sistemas em equilíbrio químico importantes para o
     nosso organismo, como: o sistema-tampão no sangue, o equilíbrio ácido-base em nossa boca, o equi-
     líbrio entre a hemoglobina e o oxigênio do ar na respiração celular, etc. Elabore uma pesquisa sobre o
     tema: "Os sistemas em equilíbrio químico e a influência das alterações de pH no funcionamento do nos-
     so organismo."
        Apresente nessa pesquisa: o que é solução-tampão; quais os componentes necessários para pre-
     parar uma solução tampão, qual o principal responsável pelo efeito tampão do sangue.
        Depois, realize um debate com auxílio do professor sobre os pontos mais relevantes de sua pesquisa.




                                                                Agora você com certeza sabe
                                                                como proteger a parte mais dura
                                                                do seu corpo e qual relação dela
                                                                com o equilíbrio.




160 Biogeoquímica
                                                                                   Química

 ObrasConsultadas
 ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de Química: questionando a vida
 moderna e o meio ambiente. Tradução de: Ignez Caracelli...[et al]. Porto
 Alegre: Bookman, 2001.
 AIRÉS, P.; DUBY, G.(orgs.). História da Vida Privada. São Paulo:
 Companhia das Letras, 1992.
 ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de química: questionando a vida
 moderna e o meio ambiente. Porto Alegre: Bookman, 2001.FERNANDES,
 Jayme. Físico-Química Experimental. Porto Alegre: Sulina, 1986.
 HOUAISS, A. Dicionário Houaiss da Língua Portuguesa. Rio de Janeiro:
 Larousse do Brasil, 1982.
 IEZZI, G. Fundamentos de matemática elementar - Logaritmos. V.2. São
 Paulo: Atual, 2006.
 JUNQUEIRA, L.CU; CARNEIRO.J. Biologia Celular e Molecular. Rio de
 Janeiro: Guanabara Koogam, 2000.
 O'CONNOR, R. Fundamentos da Química. Tradução de: Elia Tfouni. São
 Paulo: Harper&Row do Brasil, 1977.
 QUAGLIANO, J. V.; VALLARINO, L. M. Química. Tradução de: Aïda Espinola.
 3 ed. Rio de Janeiro: Guanabara, 1979.
 RUSSELL, J. B. Química Geral. Tradução e revisão técnica de: Márcia
 Guekesian et al. 2 ed. São Paulo: Pearson Makron Books, 1994.
 SUPER INTERESSANTE. São Paulo: ABRIL, ano 5, n. 2, fev.1991.


 DocumentosConsultadosONLINE
 QUÍMICA NOVA NA ESCOLA. São Paulo:SBQ, ano 1, n. 2, nov.1995.
 Disponível em:<www.sbq.org.br> Acesso em: 10 set. 2005.
 QMCWEB.ORG. Florianópolis: UFSC, ano 5, 2000. Disponível em: <http://
 qurak.gmc.ufsc.br/pmcweb/index.html> Acesso em: 11 ago. 2005.



              ANOTAÇÕES




                                                                            AQuímicaIrada 161
       EnsinoMédio




162 Biogeoquímica
                                                                                                                   Química




                                                                                                       12
                                                                       A "BOMBA" DE
                                                                          CHOCOLATE
                                                                        Elisabete Soares Cebulski1, Jussara Turin Politano2




                                                                         ocê sabe o que as espinhas têm
                                                                        em comum com os anabolizantes?




                                                      Uau! Que irado!
                                                   Pipoca, batatinha-frita,
                                                 hambúrguer e chocolate...
                                                     Vou devorar tudo!




Colégio Estadual Avelino Antônio Vieira - Curitiba - PR
1
                                                                                                      Fotos: Icone Audiovisual
Colégio Estadual Angelo Gusso - Curitiba - PR
2



                                                                                             A"Bomba"deChocolate 163
        EnsinoMédio




                                                    Minha mãe vive me dizendo que tenho que comer ver-
                                                    durinhas e frutinhas, para ficar saudável. Fala sempre em
                                                    gorduras, de um tal de colesterol, mas na minha idade
                                                    estou sossegada, afinal sou "sarada", "não dá nada".
                                                    Depois, pra ficar "fortão", é só tomar uns anabolizantes.




                                  Alguns dias depois...



                                                                            Nossa, estou cheia de espi-
                                                                            nhas!! Será que isto está aconte-
                                                                            cendo comigo por conta de mi-
                                                                            nha alimentação? Acredito que
                                                                            não tem "nada a ver", mas em to-
                                                                            dos os casos, irei pesquisar.




     Um ácido graxo é um              Você já escutou esta conversa em algum lugar?
    ácido carboxilico com 12 ou
    mais átomos de carbono que        Pois então vamos ver se as espinhas e os lipídios têm realmente al-
    contém um grupo carboxila     guma ligação.
    (COOH) em uma das extre-          Afinal, o que são lipídios?
    midades e um grupo metila         Há quem pense que lipídio é meramente o nome científico de gor-
    (CH3) na outra extremidade.   dura, mas é muito mais do que isso...
    Os átomos de carbono po-          Lipídios são moléculas compostas por átomos de carbono, hidrogê-
    dem estar ligados entre si    nio e oxigênio, insolúveis em água, que desempenham diferentes fun-
    por ligações simples , cha-   ções biológicas de acordo com o seu grupo.
    mados saturados. ou por
    ligações duplas, chamados         Mais de 95% da gordura do corpo humano está na forma de trigli-
    insaturados.                  cerídios e são formados por três moléculas de ácidos graxos ligadas a
                                  uma molécula de glicerol.
     Glicerol é um álcool for-        Leia, nos quadros, as definições de ácido graxo e glicerol.
    mado por três grupos hi-          Assista ao filme "Óleo de Lorenzo" e verifique a relação existente
    droxila (OH).                 entre a produção e o acúmulo de ácidos graxos no organismo e as do-
             CH2      OH          enças degenerativas.
       HC       OH                    Você, com certeza, sempre pensou que as gorduras fossem apenas
             CH2      OH          de um tipo, mas elas podem ser classificadas dependendo do tipo de
                                  ligação química presente no ácido graxo.
                                      Existem, então, as gorduras saturadas, mono-insaturadas, ômega 6,
                                  ômega 3, gorduras trans.

164 Biogeoquímica
                                                                                                        Química

Gorduras saturadas: apresentam na sua estrutura somente ligações sim-
ples entre os carbonos. Estão presentes em carnes gordas, laticínios e
côco. Alguns tipos de gorduras saturadas encontradas em bifes e man-
teiga, por exemplo, podem obstruir artérias e diminuir o fluxo de san-
gue oxigenado, o que compromete a atividade de órgãos. No coração,
por exemplo, a insuficiência do fluxo sangüíneo pode provocar a mor-
te de parte do coração (miocárdio), o que caracteriza o infarto.




          Fluxo de sangue                      Fluxo de sangue


                                                                                       Canal obstruído

      Artéria normal                     Artéria com início de                      Artéria obstruída
                                         depósito de gordura

Gorduras mono-insaturadas: Apresentam apenas uma ligação dupla
em sua estrutura. Estão presentes no azeite de oliva, abacate, amen-
doim. Abaixam o LDL e o colesterol total. Deve-se ingerir a maior
parte de gorduras desse tipo.
Ômega-6: pertence à classe das gorduras poliinsaturadas, isto é, pos-
suem várias ligações duplas na sua estrutura. Possui "seis" no seu nome
devido ao fato de que a 1ª dupla ligação do composto encontra-se no
carbono 6. Um exemplo deste composto é o ácido linoléico com fór-
mula molecular C18H32O2. Está pre-
sente em óleos vegetais, sementes e
nozes. Pode reduzir o LDL e o coles-
terol total, mas o consumo alto po-
de baixar a taxa de HDL, o colesterol
considerado benéfico. Deve-se inge-
rir cerca de 10% do total de calorias.
Ômega-3: pertencente às gorduras
poliinsaturadas. O porquê do nú-
mero três em seu nome você já sa-
be, pois segue o mesmo raciocínio
do ômega 6. Ácido representante:
alfa linolênico. Está presente em
peixes gordurosos, óleos vegetais
e nozes. Abaixa o nível de triglicé-
rides e o colesterol total. Alto con-
sumo pode retardar a coagulação
sanguínea.
                                                        Fotos: Icone Audiovisual



                                                                                   A"Bomba"deChocolate 165
        EnsinoMédio

      Hidrogenação:                     Trans-insaturadas: São obtidas a partir de hidrogenação de gorduras
    É uma reação química obti-          insaturadas, ácido alaídico. Estão presentes na batata-frita, margari-
    da a partir de uma adição de        na e biscoitos amanteigados. Não traz nenhum benefício e aumen-
    hidrogênio em uma molécu-           ta o colesterol e risco de doença cardíaca.
    la insaturada.
                                        Exemplo de uma hidrogenação:

                                                                                    H
                    H3C                                                 H3C
                                   CH           CH2           H2 Pt                CH            CH2
                            CH            CH2                                 CH         CH2
                                                      CH3                                                 CH3
                                                                              H


                                      Que tal visualizarmos agora o reconhecimento das "gorduras" satu-
                                   radas e insaturadas?


                        ATIVIDADE

         Vamos fazer o teste do Iodo.
     1. Coloque em um recipiente de vidro cerca de 40mL de óleo de amendoim e em
        outro recipiente 40 mL de óleo de girassol. Em seguida, adicione aproximada-
        mente 10 mL de solução de iodo e observe.
     2. Quanto menos intensa for a coloração final, maior terá sido o consumo de io-
        do, e maior o número de insaturações apresentadas.
         Este teste é mesmo utilizado pelo INMETRO (porém com análise de quantida-
         des mais precisas) para verificação da qualidade dos azeites de oliva.
                                                                                          Fonte: http://www.sxc.hu




                                      Bem, você deve estar "boiando" sobre LDL e HDL. Calma, calma.


                                       Existem duas formas de colesterol em nosso sangue: o HDL (High-
                                   density lipoprotein), que possui mais proteína e menos colesterol, sendo,
                                   por isso, mais solúvel e com uma menor tendência à formação de placas
                                   de gordura, as quais são responsáveis pelo endurecimento e perda da fle-
                                   xibilidade das artérias; e o colesterol LDL (low-density lipoprotein), que
                                   contém mais colesterol do que proteína e por isso estimula os depósitos
                                   de placas de gordura.
                                       Nosso corpo também produz colesterol, mesmo que não o tenha-
                                   mos consumido na alimentação; ele possui funções muito importan-
                                   tes, como, por exemplo, na produção de vitamina D, para a manuten-
                                   ção da saúde de nossa pele, na produção de bílis, além de hormônios
                                   sexuais e regulatórios.

166 Biogeoquímica
                                                                                                              Química



                   ATIVIDADE

        Visualize a fórmula estrutural do colesterol e verifique qual a diferença na composição do colesterol e os
 triglicerídeos. Pesquise porque ambos são lipídios, mas atuam de formas difererenciadas no organismo.
                                                              CH3          CH3
                                                             CH3
                                                                        CH3
                                                   CH3



                                       OH


   Lembre-se de que você pode e deve se alimentar de gorduras, afi-
nal são elas a nossa fonte energética, desde que elas se encontrem no
grupo certo que aumenta o HDL e diminui o LDL.
   Com o auxílio da tabela nutricional e de outras fontes de pesquisa, ou
ainda, se puder pedir orientação a um nutricionista, ou médico, encontre
quais seriam alguns substitutos saudáveis para a sua alimentação.




                        Óleos e gorduras                            Açúcares e doces
                        1-2 porções                                       1-2 porções

                                                                         Carne e ovos
                                                                            1-2 porções
            Leite e produtos lácteos
            3 porções
                                                                           Leguminosas
                                                                               1 porções




                                                                                    Frutas
                                                                               3-5 porções
          Hortaliças
          4-5 porções



                                                                                        Cereais, pães,
                                                                                        tubérculos, raízes
                                                                                                5-9 porções




                                           Legenda: (naturalmente presente nos alimentos)
                                            Gordura        Açúcar



                                                                                           A"Bomba"deChocolate 167
       EnsinoMédio

                        Tanto a margarina quanto a manteiga são
                        alimentosricosemgorduras,eemcolesterol.
                        Masqualadiferençaexistenteentreelas?
                           A manteiga é um produto derivado do leite, rica em gorduras satu-
                      radas e colesterol, enquanto que a margarina é obtida por um proces-
                      so industrial chamado hidrogenação. Você se lembra dessa reação?
                          Trata-se de um processo onde as moléculas de hidrogênio reagem
                      com as duplas ligações dos óleos comestíveis, transformando-os em
                      gordura parcialmente hidrogenada. As temperaturas elevadas são res-
                      ponsáveis pela transformação das moléculas de gordura em gorduras
                      trans, e quanto mais sólido for o produto da hidrogenação, maior será
                      a sua resistência a oxidação, ou seja, aumenta a durabilidade do pro-
                      duto.

                                           Maseosanabolizantes?
                                              Os Esteróides Androgênicos Anabolizantes, co-
                                           nhecidos pelo nome de anabolizantes, ou na lin-
                                           guagem usual "bombas", provocam acne, seborréia,
                                           estrias e posteriormente insuficiência cardíaca.


                                           Temloucoparatudo!
                                                  Você acredita que, no século XIX, um médico fran-
                                               cês chamado Charles-Édouard Brown-Séquard inje-
                      Fonte: http://www.sxc.hu tou em si mesmo um extrato de testículos frescos de
                     porco-da-índia e cão, sentindo-se, após isso, muito mais forte e agres-
                     sivo? Foi assim que teve início a história dos esteróides anabolizantes,
                     mas sua síntese industrial só se deu a partir de 1930. Em 1950, desco-
                     briu-se que o anabolizante também era capaz de desenvolver a muscu-
                     latura além de seu limite biológico, foi assim que, para melhorar o seu
                     desempenho, atletas de todo o mundo passaram a utilizá-lo.
                         Se você observar o esporte, desde sua constituição até os dias atu-
                     ais, irá notar que tal prática esteve associada a interesses de classe. Lo-
                     go no início da sua concepção, o esporte supria as necessidades da
                     burguesia em ocupar seu tempo ocioso e, principalmente, distinguia-
                     se da classe trabalhadora que tinha nos jogos a principal atividade de
                     diversão. Atualmente, continua visando a interesses quando vincula
                     sua proposta para o alto-rendimento às exigências do modelo capita-
                     lista. Exemplo mais evidente da vinculação do esporte à lógica de mer-
                     cado pode ser encontrado nos jogos olímpicos da era moderna.



168 Biogeoquímica
                                                                                                  Química

   Aliadas ao processo de mercantilização de produtos esportivos liga-
dos aos jogos estão grandes empresas multinacionais e as indústrias
farmacêuticas, pois são elas as fabricantes dos anabolizantes. Segun-
do artigo do BBC- Brasil.com (março 2005), 160 atletas da ex-Alema-
nha Oriental processaram a indústria famacêutica Jenapharm por da-
nos causados pela ingestão de esteróides produzidos e ingeridos por
estes atletas na década de 70 e 80.
   Você já ouviu falar em Ben Jonhson? Sua carreira desenvolveu-se a            Doping: é a utilização de
partir da glória de uma medalha nas Olimpíadas de Seul, em 1988, até           drogas e métodos ilícitos no
a descoberta de doping, o que ocasionou a perda de sua medalha.                sentido de um atleta levar
   Desde os anos 1980 o uso ilegal dos anabolizantes se alastrou jun-          vantagens em relação a seu
to com o crescimento da indústria da beleza, da busca por um corpo             adversário ­ conforme defi-
perfeito, pois era uma forma de adquirir massa muscular, modificar a           ne a WADA (World Anti-Do-
aparência física, aumentar a auto-estima, sem praticar esportes.               ping Agency), órgão interna-
                                                                               cional que controla o doping
   As conseqüências da utilização desses compostos vão desde necro-            no mundo.
se muscular (morte do tecido) até atrofia testicular, aumento da mama
em homens, diminuição da mama em mulheres, aumento da próstata
em homens, câncer, infarto e morte.
   Uma das drogas anabolizantes mais utilizadas por atletas é a cha-
mada Deca durabolin. Foi criado um funk sobre essa droga no Rio de
Janeiro e a letra diz:

             "O cara chegou na praia com o seu bermudão
            todo inchado até a mente, se achando o tremendão
            azarou uma gatinha e pra ela disse assim
            isso é muita malhação e DECA DURABOLIM
            tomar bomba é muito bom, fica forte e animal
            o único problema é o efeito colateral
            ele tem picape e um cordãozão de ouro
            só que é por esteróide e não dá mais no couro..."


    O exercício físico regular associado com uma dieta alimentar balance-
ada, pode proporcionar benefícios fisiológicos, psicológicos e sociais para
pessoas de todas as idades. Embora as vantagens relacionadas aos exercí-
cios físicos mais conhecidas sejam as fisiológicas, como emagrecimento,
fortalecimento muscular, controle de diabetes, hipertensão arterial, oste-
oporose, correção e manutenção das funções anátomo-funcionais do or-
ganismo, a sua prática regular também auxilia no desenvolvimento da so-
ciabilização e auxilia no controle do estresse e da ansiedade.
    O fortalecimento muscular e o condicionamento cardiovascular
sempre ocorrem quando se faz exercícios físicos, não importando a
modalidade.



                                                                              A"Bomba"deChocolate 169
       EnsinoMédio

                         No princípio da realização das atividades físicas não são sentidos
                     os benefícios fisiológicos, porém, passadas algumas semanas, a pes-
                     soa começa a sentir maior disposição para realizar as atividades . Além
                     disso, os exercícios físicos proporcionam um aumento elevado no ní-
                     vel de concentração.
                         O ideal é praticar exercícios físicos três vezes por semana ou mais,
                     em dias alternados e fazer exercícios de modalidades variadas, ora
                     dando mais ênfase a exercícios cardiovasculares - como corrida, bici-
                     cleta, step, entre outros ­ ora a exercícios neuromusculares, como a
                     musculação, embora esta não seja necessariamente uma regra.




                                                                              Fotos: http://www.sxc.hu


                       Vocêjádescobriuoqueasbatatinhas,ochocolate,
                       osanabolizanteseasespinhastêmemcomum?
                       Isso é só o começo, se você continuar pesquisando, irá descobrir
                     muito mais.



                       ObrasConsultadas
                        BRACHT, V. Sociologia Crítica do Esporte: uma introdução. Vitória:
                        UFES, CEFD,1977.
                        GUYTON, A. C.; HALL, J. E. Fisiologia Humana e Macanismos de
                        Doenças. Tradução de Carlos Castro. São Paulo: Manole, 2002.
                        LEHNINGER, A. L.; NELSON, D. L.;COX, M. M. Princípios de Bioquímica.
                        Tradução de: Arnaldo Antônio Simões e Wilson Roberto Navega Lodi. 3 ed.
                        São Paulo: Sarvier, 2002.




170 Biogeoquímica
                         Química



ANOTAÇÕES




            A"Bomba"deChocolate 171
       EnsinoMédio




172 Biogeoquímica    Foto: Icone Audiovisual
                                                                                                 Química




                                                                                        13

                                                                             VIDRO OU
                                                                              CRISTAL
                                                                                     Belmayr Knopki Nery1



                                                                    copo de cristal é de cristal?
                                                                    É como se perguntássemos:
                                                                   Qual é a cor do cavalo branco
                                                                  de Napoleão? Branco, ora...
                                                                Eu diria que sim. O copo de cristal
                                                           é de cristal sim, ora...
                                                           Mas, será? O copo será mesmo constitu-
                                                           ído do material cristal?
                                                           Onde encontramos a matéria cristal?
                                                           Nas minas? Na joalheria?
                                                           A matéria cristal, os cristais, se formaram
                                                           há cerca de 3,8 bilhões (3.800.000.000)
                                                           de anos, quando a pasta de magma in-
                                                           candescente se resfriou e constituiu a
                                                           crosta rochosa que conhecemos. Para
                                                           saber mais sobre magma, você pode vi-
                                                           sitar os sites:
                                                              www.canalkids.com.br/cultura/geografia/
                                                              vocesabia/01.htm
                                                              www.for m.ccems.pt/cfq/Atmosfera/
                                                              Qu%C3%Admica-Atmosfera.html



Colégio Estadual Padre Silvestre Kandora - Curitiba - PR
1



                                                                                       VidroouCristal? 173
       EnsinoMédio

                          O cristal mais conhecido é o quartzo:




                      Foto: Icone Audiovisual

                         Parecido com vidro, não é mesmo?
                         Outros exemplos de cristais são: o NaCl (sal de cozinha), o grafite, a
                     calcita (carbonato de cálcio), a fluorita (CaF2), as gemas (ametista, grana-
                     da, jade, rubi, lápis-lazuli, diamante, esmeralda. etc.) e inúmeros outros.
                         Um cristal pode ser difícil de enxergar sem o auxílio de uma lupa
                     ou pode ser grande como uma gema, nome dado a todas as pedras
                     com valor ornamental.
                         O que é um cristal do ponto de vista da Química? O que o distin-
                     gue do vidro, por exemplo?
                         Os cristais têm seus átomos organizados de um modo periódico,
                     constante e repetitivo seguindo os três eixos matemáticos do espaço
                     (x,y,z). Acha difícil compreender isto? Então observe a figura na seqüên-
                     cia, analisando a organização dos átomos. Como é esta organização? Co-
                     mo os átomos estão dispostos? Além disso, procure no dicionário o sig-
                     nificado das palavras "periódico", "constante" e "repetitivo".
                         É precisamente o modo de atração (que chamamos atração eletros-
                     tática) que é responsável pela repetição: o íon positivo atrai o íon ne-
                     gativo, que por sua vez atrai outro positivo, e assim sucessivamente,
                     constantemente, em períodos sempre iguais. Desta maneira o cristal
                     vai atraindo os íons (no caso de cristais iônicos), ou moléculas afins
                     (no caso de cristais moleculares), que estão ao seu redor, vai se expan-
                     dindo, crescendo, formando as rochas, num trabalho que a natureza
                     vem executando há muito tempo.



174 Biogeoquímica
                                                                                    Química


                      Um átomo tem o número de prótons igual ao
                      número de elétrons ou o número de cargas po-
                      sitivas igual ao de cargas negativas.
                      Quando um átomo perde elétrons, perde carga
                      negativa e fica com o número de elétrons menor
                      que o número de prótons; fica carregado positi-
                      vamente e passa a se chamar cátion.
                      Quando um átomo ganha elétrons, ganha carga
                      negativa e fica com o número de elétrons maior
                      que o número de prótons; fica carregado negati-
                      vamente e passa a se chamar ânion.


    No sal de cozinha, cristal iônico, os íons Na+ e Cl­ intercalam-se a
intervalos regulares nos vértices de um cubo e são mantidos assim,
por forças de ligação, de natureza eletrostática, aquelas mencionadas
anteriormente.

                           Cl­
                                                     Cl­

                                                    Na+
                           Na    +




                                                                                     Cl­
                                                                              Na+
    A rede, grade, ou retículo ilustrado não pode ser visto, pois os íons
são extremamente pequenos (sua forma é determinada por estudos
feitos com raios X). Porém, se olharmos os cristaizinhos de sal, com
uma lente, veremos que são cúbicos, em decorrência da sua estrutu-
ra interna. Dizendo de outro modo: se empilharmos um cubo e mais
outro, depois outro nas três direções do espaço, teremos um grande
cubo, não é mesmo?
    A ligação (força de atração) entre os íons é muito intensa e os man-
têm fortemente "presos", constituindo a rede cristalina. Em conseqüên-
cia dessa força de atração, os compostos iônicos são sólidos que têm
ponto de fusão e ponto de ebulição elevados. Veja bem, o ponto de
fusão e o ponto de ebulição são duas propriedades físicas que carac-
terizam as substâncias de tal forma que podemos identificá-las a partir
da determinação do seu ponto de fusão ou de ebulição.
    Outro fator que determina propriedades físicas e químicas das subs-
tâncias é a maneira como se arranjam os átomos dos elementos que
as formam.




                                                                            VidroouCristal? 175
       EnsinoMédio

                         O diamante e a grafita ou grafite, como você está acostumado a di-
                     zer, são bons exemplos, pois os dois são formados pelo mesmo elemen-
                     to, carbono e, no entanto, possuem propriedades físicas e químicas mui-
                     to diferentes. E, como você pode observar pela figura abaixo, disposição
                     dos átomos, também muito diferentes:

                                                                            A
                                                                            E
                                                                    B           D

                                                                        C




                       http://www.sxc.hu




                       http://www.sxc.hu




                        Os dois serem tão diferentes na aparência e dureza, só para citar duas
                     propriedades físicas, não é por acaso. Concorda?
                        No grafite, os átomos são representados pelas pequenas esferas
                     que se dispõem em planos de anéis de seis faces.
                        O diamante tem seus átomos dispostos nos vértices de uma pirâmide
                     de quatro faces, constituindo uma estrutura muito mais compacta.
                        Você consegue "ver" os planos de anéis de seis faces e as pirâmi-
                     des de quatro faces?




176 Biogeoquímica
                                                                                   Química

    Se não, observe que abaixo estão desenhados os pontos A, B, C, D e
E na mesma posição da figura anterior. Levando em conta que o ponto
E é o centro da pirâmide e que AB, BC, CD, DA, AC e BD são as ares-
tas, desenhe a pirâmide. Dica: faça a aresta BD pontilhada e utilize lá-
pis para o desenho.
                                            A




                                                E
                            B                       D
                                        C
   Em seguida, imagine que o ponto E é um átomo de carbono que fi-
ca no centro da pirâmide.
   Voltando à figura onde você uniu os pontos, ligue o ponto E a to-
dos os outros.
   Quando terminar, apague as arestas AB, BC, CD, DA e BD. Agora
sim temos a representação geométrica da estrutura do diamante e as li-
gações químicas entre os seus átomos representadas.
   Agora, depois de exercitar geometria, volte ao desenho da estrutura
molecular do grafite e do diamante.
   Então? Melhorou a visualização das pirâmides de quatro faces, que
chamamos tetraedro regular? E os planos de anéis de seis faces?




                     ATIVIDADE

     Gestação
     "Do longo sono secreto
     Na entranha escura da terra
     O carbono acorda diamante"
      (Helena Kolody)
      Poema cedido pela Criar Edições

     Será que a nossa poetisa andou estudando Química?
     Baseado no texto, comente o poema da autora.




                                                                           VidroouCristal? 177
       EnsinoMédio



                     ATIVIDADE

        Planificação de modelos de cristais:
        Confeccione os modelos em duplicidade ou em maior número para evidenciar a periodicidade e si-
     metria dos cristais.




                                                          corte
                                                          dobra


                                 Mencionamos anteriormente o vidro, como elemento de compara-
                             ção com os cristais. E o vidro, o que é?
                                 É um sólido não-cristalino, porque seus átomos não possuem a or-
                             ganização periódica dos cristais.
                                 Mesmo que você possa constatar que numa molécula de sílica, princi-
                             pal componente do vidro, os átomos apresentam posições definidas, num
                             pedacinho de vidro, as moléculas se dispõem de maneira aleatória.




178 Biogeoquímica
                                                                                     Química

    As figuras da página anterior mostram muito bem isso.
    A primeira delas é uma representação bidimensional de um arranjo
cristalino, portanto simétrico e periódico.
    A segunda é a representação, também bidimensional da rede do vi-
dro. Observe as diferenças entre as duas.
    O vidro pode ser comparado a um líquido congelado rapidamente,
no qual as moléculas em movimento ficaram repentinamente paradas,
"presas" em uma configuração desordenada . O "estado vítreo", por-
tanto, é caracterizado por um comportamento físico de sólido, com es-
trutura de líquido congelado.
    Como é isso?
    Vamos realizar um experimento que deve ajudar o entendimento
dessa afirmação.
    Untar uma assadeira, aquela de bolo mesmo, com margarina e co-
locá-la na geladeira para resfriar. Colocar numa panela um copo de
250mL de açúcar. Derreter o açúcar em fogo baixo, para não queimar,
mexendo até fundir. Derramar o açúcar fundido na assadeira e levá-la
novamente à geladeira o mais rápido que puder. Deixe esfriar e pron-
to! Desenformar com cuidado.
    Agora, vamos fazer uma cristalização, isto é, confeccionar um cris-
tal. Essa operação levará dias.
    Diluir, numa tigelinha de vidro, duas colheres (sopa) de sulfato de
cobre, encontrado em lojas de artigos para piscinas, em cerca de 50 mL
de água e deixar evaporar.
    Após dois ou três dias, vão se formar coágulos no fundo do recipiente.
    Separar aquele que estiver maior. Já é um cristal em formação.
    Amarrar o cristal na ponta de um fio e prender a outra num pali-
to de sorvete.
    Num copo, colocar 200mL de água, ir adicionando sulfato de cobre,
diluindo, até que comece a se acumular no fundo.
    Pendurar a pedra amarrada na borda do copo, mergulhada na solução,
com o auxílio do palito. Por duas semanas, evitar trepidação e poeira.
    O resultado será um cristal azul.
    A natureza leva centenas de milhares de anos para "fazer" um cristal.
Hoje a tecnologia permite fabricá-lo em laboratório, ou mesmo em casa,
em questão de semanas, como fizemos.
    Esses são ARTIFICIAIS!
    Poucas coisas são tão perfeitas na natureza, como os cristais.
    São procurados por colecionadores, pelos esotéricos, para canalizar
energia e para curar doenças.
    Uma das maiores coleções de cristais encontra-se na França, no Mu-
seu de História Natural e foi adquirida em 1982 pelo presidente Fran-
çois Miterrand de um colecionador, húngaro de nascimento que come-
çou a coleção em 1957, onde? É ... aqui no Brasil, em Minas Gerais.

                                                                             VidroouCristal? 179
       EnsinoMédio

                                  São 78 peças gigantes cuja idade varia de 200 milhões a 1 bilhão de
                              anos e cujo peso oscila entre 200 quilos a 4 toneladas. Têm em comum
                              uma característica: são todas pedras de quartzo brasileiro.
                                  O vidro, ao contrário do cristal, é uma das mais belas criações do
                              homem: elemento de indiscutível importância no nosso cotidiano, com
                              infinitas aplicações no mundo atual.
                                  Tradicionalmente, vidros vêm sendo fabricados a partir de areia, sí-
                              lica (SiO2) e outros compostos.
                                  Hoje, para fabricar vidro aquece-se sílica (óxido de silício) com cal (óxi-
                              do de cálcio) e barrilha (nome comercial do carbonato de sódio).O vidro
                              resultante recebe o nome de VIDRO CALCOSSODICO, e é usado em jane-
                              las, frascos de embalagens, bulbos de lâmpadas, faróis de automóveis etc.
                                  Combinações com outros compostos são feitas para melhorar as pro-
                              priedades do vidro, torná-lo resistente ao choque térmico e ataque quí-
                              mico, mais transparente e mais colorido. Os vidros de laboratório, da
                              marca Pyrex, são borossilicatos. Sua composição de aproximadamente
                              4% de Na2O, 16% de B2O3 e 80% de sílica, aliada ao método de fabrica-
                              ção, permite que suportem substâncias altamente reativas e corrosivas.
                                  A cor dos vidros também é determinada pelos elementos que são adi-
                              cionados, em pequenas quantidades, à composição original. Esses ele-
                              mentos ficam dissolvidos no vidro e interagem com a luz ambiente que
                              nele incide, transmitindo radiação de determinado comprimento de onda,
                              característico de uma cor específica. Por exemplo, a cor verde dos vidros
                              mais comuns, de janelas, garrafas é devida à presença de íons ferro III.


                     ATIVIDADE

        A Hellmann's troca o vidro pelo PET
         A maionese Hellmann's não será mais vendida em vidro. A subsidiária da anglo-holandesa Unilever
     investiu R$7 milhões no desenvolvimento de uma embalagem em PET transparente, mesmo material
     usado nas garrafas plásticas de refrigerante. Todas as versões do produto que está há 41 anos no mer-
     cado brasileiro (light, regular e limão) passam para o plástico. Segundo o gerente da marca, Felipe Men-
     des, com o número cada vez maior de mulheres trabalhando fora de casa, o serviço de atendimento ao
     consumidor identificou a preocupação com o manuseio do pote por crianças e a Unilever decidiu por
     uma embalagem inquebrável, como as usadas no México e na Argentina, nos últimos cinco anos.
                                (TEXTO RETIRADO DA INTERNET Fonte: Gazeta Mercantil-Industria e Serviços pág. A 19 de 12/03/04).

        A partir do texto, elabore questões sobre: recursos não-renováveis e reciclagem do vidro.


                                  E então, ao término do texto, você já tem uma resposta para a per-
                              gunta do início?
                                  O cavalo de Napoleão era branco mesmo, porém o copo de cris-
                              tal não é de cristal.


180 Biogeoquímica
                                                                                      Química

    A propósito, as taças, copos ou peças de arte e mesa, que são co-
nhecidas comercialmente como CRISTAIS, são na realidade vidro. Na
sua fabricação é feita a adição de PbO2 (óxido de chumbo) e seu al-
to brilho é devido ao aumento da refração da luz que o composto adi-
cionado provoca.


  ReferênciasBibliográficas
   KOLODY, Helena. Viagem no Espelho. Curitiba: Criar Edições, 2004.


  ObrasConsultadas
   ALVES, O. L.; GIMENEZ, I.F. e MAZALI, I.O. Vidros. Cadernos Temáticos
   de Química Nova na Escola; nº 2; p.13 ­ 24, maio 2001.
   ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de Química: questionando a vida
   moderna e o meio ambiente. Tradução de: Ignez Caracelli...[et al]. Porto
   Alegre: Bookman, 2001.
   CHRISPINO, A. Manual de Química Experimental. São Paulo: Ed. Ática,
   1991.
   FELTRE, Ricardo. Química. São Paulo: Moderna, 2002.
   GEPEQ. Interações e Transformações I. São Paulo: EDUSP, 1995.
   RUSSEL, J. B. Química Geral. Tradução e revisão técnica de: Márcia
   Guekesian et al. 2. ed. São Paulo: Pearson Makron Books, 1994.




                ANOTAÇÕES




                                                                              VidroouCristal? 181
       EnsinoMédio




            I           QuímicaSintética

            n
            t
            r
            o
                      Fonte: http://www.sxc.hu



            d            Como seria a sua vida e o mundo sem: pilhas, vidros, plásticos, co-
                     rantes, perfumes, fertilizantes, combustíveis, remédios?
                         A ciência, a tecnologia, e a humanidade teriam avançado tanto nos


            u
                     últimos anos?
                         Olhando em nossa volta é possível identificar que a maioria dos
                     materiais é industrializada e se tornaram indispensáveis para o bem-
                     estar da humanidade.


            ç            Você sabe como são formados os plásticos, combustíveis, remédios
                     e demais materiais?
                         Em grande parte destes materiais o elemento químico carbono es-
                     tá presente.


            ã
            o
182 Introdução
                                                                           Química




    Devido às propriedades desse átomo, é possível fazer arranjos
entre eles e entre outros átomos, formando um número imenso de
materiais.
    Os recursos naturais estão caminhando para o seu fim. Um dos
principais recursos que está se esgotando é o petróleo. Em decorrên-
cia disso, é necessário buscar fontes alternativas como o álcool, o bio-
                                                                           Q
diesel, o hidrogênio, etc.
    As moléculas de compostos nitrogenados são usadas como matéria-
prima para produzir diversos artigos como roupas, cordas, tênis, pára-
quedas, descongestionante nasal, anestésicos, sedativos, antidepressi-
                                                                           U
vos, corantes, fertilizantes.
    As substâncias que estão nos remédios são responsáveis pela cura
de diversos problemas do homem, desde uma simples dor de cabeça
até uma cirurgia cardíaca.
                                                                           Í
    A partir destes conteúdos você pode conhecer os avanços da in-
dústria química e da tecnologia com a produção de substâncias que
vêm contribuindo para a nossa saúde, a nossa beleza, o nosso confor-
to e o nosso lazer.
                                                                           M
                                                                           I
                                                                           C
                                                                           A


                                                                                     183
       EnsinoMédio




184 QuímicaSintética
                                                                             Química




                                                                     14

                                                  COMBUSTÍVEL.
                                                QUAL O MELHOR?
                                                                      Arthur Auwerter1




                                                    gás utilizado na cozinha é o
                                                    mesmo gás que movimenta
                                                    os automóveis?




Colégio Estadual João Bettega - Curitiba - PR
1



                                                           Combustível.QualoMelhor? 185
       EnsinoMédio

                          Duas das principais fontes de energia do mundo são o petróleo e o
                       gás metano, conhecido como gás natural, gás do pântano ou gás grisu das
                       minas de carvão. O metano pode ser obtido de diversas fontes; uma
                       delas é a decomposição do lixo nos aterros sanitários

                            SUGESTÃO DE VÍDEO
                            QUÍMICA / TELECURSO II GRAU .FITA Nº 85: aulas 49 a 55. CETEPAR. VHS
                        CONSIDERAÇÕES: Esta fita VHS contém 7 aulas que duram de 10 a 15 mi-
                        nutos cada uma. As aulas mais adequadas ao nosso estudo são a 49 e a 54.
                        A aula 49 aborda o assunto hidrocarbonetos com referência ao gás metano,
                        aos cosméticos e aos plásticos. A aula 54 aborda o assunto petróleo com
                        referência à sua origem, formação e utilização. Discorre ainda sobre a substi-
                        tuição do óleo de baleia pelo querosene para fins de iluminação.



                          Você certamente já ouviu falar da história do dilúvio que aconte-
                       ceu há muito tempo na região chamada de Oriente Médio, onde atu-
                       almente estão alguns países como Turquia, Irã, Iraque, Arábia Saudita
                       e outros. O registro deste acontecimento está no livro de Gênesis:


                                          "Então disse Deus a Noé: Faze para ti uma
                                      arca da madeira de Gofer; farás compartimen-
                                      tos na arca, e a betumarás por dentro e por fo-
                                      ra com betume. Porque eis que eu trago um di-
                                      lúvio de águas sobre a terra, para desfazer toda
                                      a carne em que há espírito de vida debaixo dos
                                      céus; tudo o que há na terra expirará."
                                       (BIBLIA SAGRADA, Versículos 14 e 17, p.8,1954)


                          A região do Oriente Médio onde, de acordo com esta narrativa, Noé
                       viveu, é muito rica em petróleo.
                          Será que aquela massa escura que Noé utilizou era petróleo? Será
                       que o petróleo que é abundante na região já existia na época de Noé?
                          Essa massa escura era chamada betume, azeite, lama, múmia ou
                       óleo de rocha.
                          Hoje sabemos que se trata de petróleo. Ele vinha à superfície natu-
                       ralmente por causa da pressão interna, ficava exposto ao sol ardente
                       do deserto perdendo alguns constituintes por evaporação. Depois da
                       evaporação restava uma massa viscosa, consistente e pegajosa.
                          Como os cientistas explicam hoje a formação do petróleo? Acom-
                       panhe o esquema 01:




186 QuímicaSintética
                                                                           Química

                               Esquema 01
    Há 60 milhões de anos

   MATÉRIA ORGÂNICA
    Animais e vegetais
     que morreram e
    foram lentamente
       fossilizados
      (petrificados)

                                                Há 25 milhões de anos


                                              FOI SE ACUMULANDO
                                              (e sedimentando com o
                                               movimento da crosta)



     Há 6 milhões de anos

SOFREU TRANSFORMAÇÕES
    QUÍMICAS e FÍSICAS
   COMPLEXAS DANDO
  ORIGEM AO PETRÓLEO
 (usando o calor do interior
   da Terra 60° a 120°C )
                                               Há 3,5 milhões de anos

                                            COMEÇOU A ACUMULAÇÃO
                                                  DE PETRÓLEO
                                             *(migrando até encontrar
                                               rochas impermeáveis)


                                                * rochas impermeáveis são aque-
        ATUALMENTE                              las que não podem ser atraves-
                                                sadas por qualquer fluido.
      DEPÓSITO DE
        PETRÓLEO
 (aproximadamente 2850m
     de profundidade)



                                                       Combustível.QualoMelhor? 187
       EnsinoMédio

                                 De acordo com o esquema apresentado, a matéria orgânica foi
                             transformada em um líquido geralmente escuro, de cheiro forte, cha-
                             mado de petróleo, mais leve que a água, composto por grandes quan-
                             tidades dos elementos químicos carbono e hidrogênio. Os hidrocarbo-
                             netos, como são chamadas as substâncias compostas de hidrogênio e
                             carbono presentes no petróleo, variam desde o simples metano (CH4,
                             molécula com um só carbono), até moléculas constituídas por quase
                             uma centena de carbonos.


                     ATIVIDADE

         China e Índia são países em desenvolvimento, assim como o Brasil. Para continuar poluindo, sem
     reduzir a emissão dos gases-estufa, países desenvolvidos, como EUA e Alemanha, pagam aos países
     em desenvolvimento para investirem em proteção ao meio ambiente. São os chamados "créditos de
     carbono". Para receber os créditos de carbono, os países em desenvolvimento também terão que limi-
     tar a poluição que produzem. Reúna-se com um grupo de colegas e, juntos, façam uma pesquisa so-
     bre os "prós" e os "contras" dos rendimentos obtidos com os créditos de carbono.



                                 A formação do petróleo só ocorre nas profundezas da Terra, com
                             temperaturas entre 60 °C e 120 °C e com a passagem do tempo, mui-
                             to tempo. Os três fatores, profundidade, calor e tempo associados, são
                             indispensáveis para a formação do petróleo.
                                 Quando o petróleo não aflora naturalmente, a sua retirada do in-
                             terior da Terra só é possível com o auxílio de uma torre de extração,
                             conforme esquema 02:

                                                            Esquema 02




                                            GÁS
                                          NATURAL
                                       PETRÓLEO
                                                                                 ROCHA
                                             ÁGUA                             IMPERMEÁVEL
                                           SALGADA



188 QuímicaSintética
                                                                                         Química

  TorredeExtraçãodePetróleo
    Em 1859 um americano, chamado Edwin Drake, encontrou petró-
leo (também chamado de ouro negro) na Pensilvânia (EUA) e instalou
junto ao poço uma refinaria rudimentar. A descoberta e o processa-
mento do chamado ouro negro viriam a transformar a economia mun-
dial e também o meio ambiente por três motivos distintos:
1º. Em 1908 iniciou-se a produção em série de automóveis (movidos a
    gasolina).
2º. A reconstrução dos países destruídos nas duas grandes guerras
    mundiais e que necessitavam de energia barata em suas indústrias.
3º. Até então, matavam-se baleias para retirar a carne e aproveitar o seu
    óleo para iluminação. Com o advento da refinação, passou-se a uti-
    lizar o petróleo para embeber o pavio das lamparinas com o nome
    patenteado de querosene. Em 1861 o óleo de baleia, foi quase inte-
    gralmente substituído pelo querosene (derivado do petróleo).
    Cem anos depois, o petróleo suplantou o carvão mineral (também
chamado de hulha) como a maior fonte mundial de energia.
    O petróleo é uma mistura de hidrocarbonetos reunidos em grupos
menores chamados de frações. Para separar estas frações, o petróleo
passa por um processo físico chamado de destilação fracionada. Nes-
te processo são separadas as frações do petróleo nas suas respectivas
temperaturas de ebulição.

                                    Esquema 03
                G                                                    GÁS LÍQ. PETRÓLEO
                A                                                    GLP
                                   RETORTA
          QUERO S ENE                                                GASOLINA
                O LEOS                                               QUEROSENE
               GLP
                                                                     ÓLEO DIESEL
             RES I DUOS
                N                                                    ÓLEO LUBRIFICANTE
                A                                                    RESÍDUOS


          TANQUE DE                                   TORRE DE
           PETRÓLEO                                FRACIONAMENTO

   No tanque fica armazenada grande quantidade de petróleo de for-
ma a garantir a continuidade do processo de destilação. Do tanque, o
petróleo segue para a retorta onde é aquecido até transformar-se em
vapor. O vapor é então introduzido na torre de fracionamento pela
parte de baixo. O vapor é forçado a passar por certos obstáculos (cha-
mados de pratos) até chegar ao topo da torre. Os compostos de me-
nor ponto de ebulição (como os gases) conseguem chegar até o topo,
onde são condensados (passam de vapor para líquido). Os compostos
de maior ponto de ebulição (como os resíduos) perdem calor já nos
primeiros obstáculos e condensam na parte de baixo da coluna. Dessa
forma são separados gradualmente os diversos derivados.


                                                                      Combustível.QualoMelhor? 189
       EnsinoMédio

                           E para separar os componentes de uma mistura homogênea de dois
                       líquidos que apresentam pontos de ebulição (PE) diferentes em labo-
                       ratório?
                           É necessário montar a aparelhagem conforme a figura:




                        Foto: Icone Audiovisual
                           O processo em laboratório é essencialmente semelhante ao proces-
                       so industrial.
                           Coloca-se uma pequena quantidade da mistura a ser separada num
                       balão de destilação. Inicia-se o aquecimento. Na destilação fracionada
                       os vapores dos dois líquidos são forçados a passar entre as bolinhas
                       de vidro (obstáculos) da coluna. Só o vapor da substância de menor
                       ponto de ebulição supera os obstáculos e passa ao estado líquido no
                       condensador. Depois do condensador, o líquido escorre para o kita-
                       zato, onde é recolhido. A substância de maior ponto de ebulição con-
                       densa em contato com as bolinhas de vidro e retorna ao balão de fun-
                       do chato.
                           Para dar conta do elevado consumo de derivados, as refinarias mo-
                       dernizaram-se para, ao mesmo tempo, diminuírem as perdas e au-
                       mentar a produção de determinados combustíveis. Assim, o petró-
                       leo extraído na Venezuela pode ser diferente do petróleo extraído nas
                       plataformas marítimas de Campos (RJ). E os derivados são diferentes?
                       Não. Apenas são obtidos em quantidades diferentes. A característica
                       técnica de construção de cada refinaria determina aqueles combustí-
                       veis que serão produzidos em maior quantidade. Isto pode ser tradu-
                       zido como estrutura de refino.
                           A estrutura de refino difere em função das exigências internas de con-
                       sumo de cada país. No Brasil, após as medidas de racionalização adotadas
                       pelo governo em 1975, a gasolina, que tinha prevalência sobre os demais
                       derivados, cedeu seu lugar ao óleo combustível e ao óleo diesel.

190 QuímicaSintética
                                                                                                           Química


                 ATIVIDADE

     Qual a diferença entre óleo combustível e óleo diesel?


   A necessidade de mudar o perfil da estrutura de refino surgiu um
pouco antes, em 1973, quando explodiu a guerra árabe-israelense. O
conflito criou uma situação dramática no cenário petrolífero mundial,
pois os países árabes exportadores utilizaram o petróleo como arma
política, com cortes progressivos na produção e suspensão de forneci-
mento aos países considerados inimigos de sua causa.

                   A CRISE MUNDIAL DO PETRÓLEO E O GOVERNO MILITAR
     Em outubro de 1973, ainda no governo Médici ocorreu a primeira crise internacional do petróleo,
 como conseqüência da chamada Guerra do Yom Kippur, movida pelos estados árabes contra Israel. A
 crise afetou profundamente o Brasil, que importava mais de 80% do total de seu consumo.
     Mas quando o general Geisel tomou posse, em março de 1974, algo do clima de euforia provenien-
 te dos anos do "milagre" ainda persistia. A condução da política econômica ficou nas mãos do econo-
 mista Mário Henrique Simonsen, que substituiu Delfim Netto no Ministério da Fazenda, e de João Paulo
 dos Reis Veloso, ministro do Planejamento. Reis Veloso vinha do ministério de Médici.
     O novo governo lançou o II Plano Nacional de Desenvolvimento (PND). O I PND tinha sido formulado
 por Roberto Campos, em 1967, para reequilibrar as finanças e combater a inflação. O II PND buscava
 completar o processo de substituição de importações, instalado havia décadas no país, mudando seu
 conteúdo. Já não se tratava agora de substituir a importação de bens de consumo, mas de avançar
 no caminho da autonomia no terreno dos insumos básicos (petróleo, aço, alumínio, fertilizantes, etc.) e
 da indústria de bens de capital.
      A preocupação do II PND com o problema energético era evidente, pois se propunha o avanço na
 pesquisa de petróleo, o programa nuclear, a substituição parcial da gasolina pelo álcool, a construção
 de hidrelétricas, cujo exemplo mais expressivo foi a de Itaipu, construída no rio Paraná, na fronteira Bra-
 sil-Paraguai, a partir de um convênio firmado entre os dois governos.
                                                                            Adaptado de Boris Fausto, p. 273, 2001.




                 ATIVIDADE

     Entre as regiões que foram exploradas na época da crise do petróleo, destacamos São Mateus do
 Sul, a 140 km de Curitiba, que era até a década de 60, uma cidade que tinha sua economia baseada
 principalmente na agricultura. Com a exploração do xisto pela estatal do petróleo, o perfil econômico
 da cidade mudou. Hoje, o comércio e os serviços representam 52% do Produto Interno Bruto (PIB), ge-
 rado pelo município, seguido pela indústria e pela agricultura.
     Faça uma pesquisa sobre o xisto e explique a importância dele como a maior fonte em potencial de
 hidrocarbonetos.


                                                                               Combustível.QualoMelhor? 191
       EnsinoMédio


                                                    PETRÓLEO


              GASOLINA        DIESEL         GLP      NAFTA    QUEROSENE     OUTROS ÓLEO COMBUSTÍVEL
               (19 %)         (36 %)        (6 %)      (9 %)     (4 %)        (9 %)       (17 %)


                                   A GASOLINA, é um dos principais produtos da destilação do petróleo
                               devido a sua utilização nos motores de combustão interna. A gasolina
                               é formada por hidrocarbonetos de 6 carbonos a 10 carbonos. Algumas
                               dessas cadeias carbônicas queimam muito bem dentro do motor. Outras
                               cadeias carbônicas não detonam no momento certo. A detonação fora
                               do tempo leva à perda de potência e o motor começa a "bater". Para evi-
                               tar que a gasolina exploda antes do tempo, adiciona-se substâncias anti-
                               detonantes a ela. Algumas dessas substâncias são o isooctano, o chumbo
                               tetraetila, Pb(C2H5)4, o MTBE (metil-terc-butil-éter) e o etanol.
                                   A qualidade de um combustível para gerar potência sem que ocor-
                               ram detonações antecipadas no motor é medida por uma escala cha-
                               mada índice de octanagem. Para definir a escala, ao isooctano é atribuído
                               o índice de octanas 100 e ao n-heptano é atribuído o valor zero.


                           CH3         CH3

                  H3C     C      CH2   CH      CH3         H3C   CH2   CH2    CH2   CH2   CH2   CH3

                           CH3

                       2,2,4 ­ trimetilpentano                             n-heptano
                           ou isooctano


                                   A octanagem da gasolina brasileira é equivalente à das gasolinas
                               encontradas nos Estados Unidos e Europa. Ela obedece a uma classifi-
                               cação mundial. Confira os *valores abaixo:
                                       Gasolina comum : octanagem 86            * de acordo com o método
                                       Gasolina premium : octanagem 91 de ensaio [(RON+MON)]*/2
                                   Outro produto do fracionamento é o ÓLEO DIESEL que é emprega-
                               do, principalmente, em motores que necessitam de grande torque em
                               baixa rotação, como é o caso dos motores a diesel.
                                   No Brasil, devido à estrutura de refino, a maioria dos carros fabri-
                               cados utiliza a gasolina como combustível. Caminhões, tratores, má-
                               quinas agrícolas, trens, utilitários e geradores estacionários de energia
                               elétrica são movidos a óleo diesel. Sua característica original é a visco-
                               sidade, considerando que, com essa propriedade é garantida a lubrifi-
                               cação.

192 QuímicaSintética
                                                                                        Química

    Em geral, o teor de enxofre das frações de petróleo aumenta com o
ponto de ebulição da substância presente no petróleo. Assim a fração de
diesel contém uma maior porcentagem de enxofre que a gasolina. A pre-
sença de enxofre na combustão do diesel dá origem a óxidos e ácidos
corrosivos e nocivos aos seres vivos.
    Um dos derivados mais importantes é o GÁS LIQUEFEITO DE PETRÓ-
LEO (GLP), constituído basicamente por propano e butano. É o com-
bustível alternativo com o maior potencial de redução na emissão de
gases produtores do efeito estufa. A fração propano-butano é vendida
em botijões para uso doméstico.
    O QUEROSENE é uma fração de hidrocarbonetos contendo de 10 a
16 carbonos, com ponto de ebulição variando de 150°C a 300°C. Sua
utilização principal é como combustível de aviões a jato.
    ASFALTO: é uma mistura de hidrocarbonetos parafínicos, aromáticos
e compostos heterocíclicos obtidos do resíduo da destilação do petró-
leo. Essa mistura de sólidos com alto ponto de ebulição que consti-
tuem o asfalto, é utilizada na impermeabilização de telhados e cascos
de embarcações e na construção de estradas.
    A maior parte dos hidrocarbonetos obtidos na destilação do pe-
tróleo (gasolina, diesel e querosene) é destinada ao abastecimento de
milhares de veículos que utilizam motor de combustão interna. Esses
combustíveis quando são queimados produzem grande quantidade de
gases indutores (que promovem) do efeito estufa. Veja o exemplo da
combustão da gasolina abaixo:
       2C8H18 + 25O2            16CO2 + 18H2O + energia
        gasolina   oxigênio   gás carbônico      água
                              (relacionado ao
                                efeito estufa)

   Alguns especialistas dizem que, se o consumo mundial de petróleo
prosseguir no ritmo atual, as reservas conhecidas e exploráveis se es-
gotarão até a metade deste século.

  E então? O que acontecerá se não tivermos mais petróleo?


    Já existem candidatos para substituir o petróleo! Os maiores subs-
titutos da gasolina são: os álcoois (metanol e etanol), o gás natural (me-
tano) e o gás hidrogênio, conhecidos como "combustíveis do futuro".
Nesse sentido, o governo brasileiro, visando a substituição parcial da
gasolina pelo álcool - combustível, instituiu a adição de uma quan-
tidade em torno de 25% de álcool (etanol) à gasolina. Hoje em dia
temos circulando pelas nossas vias automóveis fabricados nos anos 80
cujos motores funcionam somente com álcool hidratado, modelos re-
centes de carros à gasolina (que na verdade utilizam a mistura gasolina/
álcool), os bicombustíveis (que funcionam com os dois combustíveis em
qualquer proporção) e os veículos movidos a gás natural GNV.
    Você já observou que muitas vezes os automóveis a gasolina per-
dem seu rendimento?

                                                                       Combustível.QualoMelhor? 193
       EnsinoMédio

                           Vamos tentar entender porque isso acontece: devido a problemas
                       técnicos, os motores que funcionam somente com gasolina perdem
                       rendimento quando o percentual de álcool ultrapassa os 25% citados
                       anteriormente. Para evitar problemas, tanto as distribuidoras de com-
                       bustíveis, quanto os órgãos de fiscalização e os consumidores, têm o
                       direito de exigir a determinação da quantidade de álcool na gasolina.
                       Para evitar que se compre "gato por lebre" existe um procedimento
                       bastante simples:
                           Pegue uma proveta de 100mL e adicione 50mL de água e 50 mL
                       de gasolina e agite. O resultado será um aumento da parte aquosa pe-
                       lo fato de o álcool ser mais solúvel na água que a gasolina. Calcule a
                       porcentagem de álcool e verifique se está de acordo com as especifi-
                       cações (até 25 %).
                           Exemplo:

                                                                          A diferença (65-50 =15 mL) é a quan-
                                                                          tidade de álcool que estava presen-
                                           100 mL           100 mL        te em 50 mL de gasolina. Portanto te-
                                                                          mos:
                       gasolina
                                                            65 mL          50 mL (gasolina) ­ 15 mL álcool
                                           50 mL
                                                                          100 mL (gasolina) ­ X mL álcool
                          água                                                          X = 30%

                                                                          Resultado: a gasolina está adulterada

                                  antes de agitar   após agitação

                           Uma das necessidades geradas pela sociedade contemporânea é a
                       disponibilidade de energia elétrica de boa qualidade, eficiente e sem
                       risco de interrupção no fornecimento. Uma solução para essa exigên-
                       cia moderna está se viabilizando graças às novas tecnologias que em-
                       pregam o gás natural. Ele é um velho conhecido da civilização e não de-
                       ve ser confundido com o gás de cozinha, do qual difere pela composição
                       química e por suas propriedades. O gás natural é constituído principal-
                       mente de metano (CH4), mas contém pequenas quantidades de etano
                       (CH3CH3) e propano (CH3CH2CH3). Normalmente, o gás é transportado
                       por tubulações de sua fonte para consumidores domésticos, que o uti-
                       lizam para cozimento e aquecimento. Outro uso para o gás natural que
                       está sendo estimulado pelo governo é em usinas termoelétricas, onde
                       sua queima com pouco resíduo gera eletricidade de alta qualidade.

                              METANO
                            GERADO PELA
                        DECOMPOSIÇÃO DO LIXO

                                                       TUBULAÇÃO        USINA
                                                                                      REDE
                                   ou                               TERMOELÉTRICA
                                                                                    ELÉTRICA


                               METANO
                              OBTIDO DE
                         JAZIDAS DE PETRÓLEO




194 QuímicaSintética
                                                                                                           Química

    A usina termoelétrica transforma energia térmica em elétrica. No
caso do gás, ele é usado para aquecer a água e transformá-la em va-
por. O vapor sob pressão movimenta as turbinas, que produzem a
eletricidade.
    O aproveitamento do gás metano, produzido pela decomposição
do lixo urbano, é um dos mecanismos de desenvolvimento não po-
luentes previstos pelo Protocolo de Kyoto.
    O Protocolo de Kyoto é um acordo internacional para reduzir as
emissões de gases ­ estufa dos países industrializados e para garan-
tir um modelo de desenvolvimento "limpo" aos países em desenvol-
vimento. O documento prevê que, entre 2008 e 2012, os países de-
senvolvidos reduzam suas emissões em 5,2% em relação aos níveis
medidos em 1990.
    O tratado foi estabelecido em 1997 em Kyoto, Japão, e assinado por
84 países. O pacto entrará em vigor depois que isso acontecer em pe-
lo menos 55 países. O acordo impõe níveis diferenciados de reduções
para 38 dos países considerados os principais emissores de dióxido de
carbono (CO2) e de outros cinco gases ­ estufa.


               POBRES QUEREM DINHEIRO PARA MANTER FLORESTA EM PÉ
     A COP-11 (Décima Primeira Conferência das Partes) da Convenção do clima da ONU começou
 ontem em Montreal, no Canadá, com o país anfitrião pedindo uma ação mais ampla contra o aque-
 cimento global.
     É do Terceiro Mundo que vem a principal novidade da COP-11. Amanhã, um bloco de nações em
 desenvolvimento liderado por Costa Rica e Nova Guiné deve fazer uma proposta radical à conferência:
 eles querem receber dinheiro para preservar as florestas tropicais.
     O grupo, autodenominado Coalizão das Florestas Tropicais, argumenta que o resto do mundo es-
 tá se beneficiando da riqueza natural das florestas ­ inclusive de seu papel como agentes reguladores
 do clima ­ sem dividir os custos. Uma forma de corrigir esse desequilíbrio seria fazer com que a manu-
 tenção das florestas, o chamado desmatamento evitado, pudesse gerar créditos de carbono negociá-
 veis internacionalmente.
     O Protocolo de Kyoto, único acordo internacional existente para reduzir as emissões de gases-estu-
 fa como o dióxido de carbono, já permite, por meio do chamado Mecanismo de Desenvolvimento Lim-
 po, que países pobres vendam créditos às nações com metas de redução a cumprir. O desmatamen-
 to evitado, no entanto, está fora do esquema.
    O Brasil, país que tem no desmatamento a fonte de dois terços de suas emissões ­ mas que
 sempre evitou tratar do tema no âmbito de Kyoto ­ deve pegar carona na iniciativa da coalizão para
 propor também que a redução do desmatamento seja compensada de alguma forma num esquema
 pós Kyoto. Mas sem metas obrigatórias de redução.
                                                            www.folha.uol.com.br/ciencia (folha ONLINE, 29/11/2005)




                                                                                Combustível.QualoMelhor? 195
       EnsinoMédio



                     ATIVIDADE

        O presidente dos Estados Unidos, George w. Bush, se recusou a assinar o Protocolo de Kyoto di-
        zendo que prejudicaria a economia de seu país. Utilizando a equação da combustão da gasolina co-
        mo referência, explique qual a relação entre a economia e o efeito estufa.



                                Agora que você já tomou conhecimento das propriedades e dos
                             processos de obtenção dos gases combustíveis, não leve mais dúvida
                             para casa. Caso você ainda faça confusão entre as siglas GNV e GLP,
                             saiba que isto poderá lhe custar muito caro. Veja quanto custa o des-
                             conhecimento no quadro a seguir:


                                  PORTARIA INTERMINISTERIAL 640/86
                                   OS MINISTROS DE ESTADO DA JUSTIÇA, DA INDÚSTRIA E DO CO-
                               MÉRCIO E DAS MINAS E ENERGIA, usando suas atribuições legais, e ten-
                               do em vista a necessidade de controle e fiscalização do uso indevido do
                               GLP (Gás Liquefeito de Petróleo), no sentido de assegurar a manutenção
                               do nível razoável dos custos sociais desse combustível e evitar a ocorrên-
                               cia de sinistros provocados pelo seu uso inadequado em veículos automo-
                               tores, resolvem:
                               Art. 1°- Proibir, em todo o território nacional, o uso de GLP, em veículos au-
                               tomotores, inclusive a título de experiência, exceção feita às empilhadeiras.
                               Art. 3°- Os proprietários de veículos automotores, encontrados em circulação
                               no território nacional, com motor alimentados a GLP, ressalvadas as empilha-
                               deiras, estarão sujeitos às seguintes penalidades, cumulativamente:
                                  I - pela alteração das características do veículo:
                                    - apreensão do veículo e multa de 20% (vinte por cento) do Maior Va-
                                      lor de Referência, cobrado em dobro em caso de reincidência;
                                  II - pelo uso indevido do GLP:
                                    - recebimento do equipamento utilizado na adaptação, inclusive do
                                      recipiente armazenador do GLP, com posterior encaminhamen-
                                      to ao CNP acompanhado da ocorrência e multa de 60 (sessenta)
                                      OTNs ao infrator primário e de 120 (cento e vinte) OTNs em caso de
                                      reincidência.
                                                                            (Ministério da Justiça, 2 de junho de 1986)




196 QuímicaSintética
                                                                                         Química



 ReferênciasBibliográficas
 BIBLIA. Português. Bíblia Sagrada. Tradução de: João Ferreira de Almeida.
 8 ed. Rio de Janeiro: Empresa bíblica brasileira, 1954.
 FAUSTO, B. História concisa do Brasil. São Paulo: Edusp, 2001.


 ObrasConsultadas
 BAIRD, C. Química Ambiental. Tradução de: Maria Angeles Lobo e Luiz C.
 M. Carrera. 2ª ed. Porto Alegre: Bookman, 2002.
 FERREIRA, A. B. de H. Dicionário Aurélio Básico da Língua Portuguesa.
 Rio de Janeiro: Ed. Nova Fronteira, 1995.
 MARINHO, JR.; I. P. Petróleo, política e poder: (um novo choque do
 petróleo ?). Rio de Janeiro: José Olympio, 1989.
 MENEZES, L. C. Ligado na energia. Série Saber Mais. São Paulo: Editora
 Ática, 2002.
 MORRISON, R. T.& BOYD, R. N. Química Orgânica. Tradução de: M.Alves
 da Silva. 6. ed. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, 1978.
 PETROBRÁS. O Petróleo e a Petrobrás. Rio de Janeiro: Serviço de
 Comunicação Social, 1981.
 RESLÉ, A. O Petróleo. Tradução e adaptação de Márcio Rocha Mello,
 Maria Helena Ribeiro Hessel e Ana Lucia Soldan. Rio de Janeiro: Petrobrás,
 Cenpes, 1994.
 Revista Superinteressante. São Paulo, Editora Abril, 2002.
 SUSLICK, S. B. (org.). Regulação em petróleo e gás natural. Campinas,
 Ed. Komedi,2001.



 DocumentosConsultadosONLINE
 Produção de derivados do petróleo. Disponível em: <www2.petrobras.com.
 br/minisite/sala_de_aula/petroleo/producao_derivados.stm> Acesso em: 20
 out. 2005.




                                                                        Combustível.QualoMelhor? 197
       EnsinoMédio




198 QuímicaSintética   Foto: Icone Audiovisual
                                                                                                         Química




                                                                                                  15

                                                                A QUÍMICA NA
                                                           FARMÁCIA: REMÉDIO
                                                            UMA DROGA LEGAL
                                                                                                   Zecliz Stadler1



                                                                  njeção sem agulha...
                                                                 Remédio administrado pelo olho...
                                                                Isso é real ou filme de ficção?




Colégio Estadual Presidente Lamenha Lins - Curitiba - PR
1                                                                       Foto: Icone Audiovisual

                                                              AQuímicanaFarmácia:RemédioUmaDrogaLegal 199
       EnsinoMédio

                           Você sabe como o fármaco (princípio ativo dos remédios) interage com
                       o nosso corpo, fazendo muitas vezes a diferença entre viver ou não?
                           Atualmente, encontramos nas farmácias remédios produzidos com
                       a mais avançada tecnologia baseada em princípios da estereoquímica
                       (química que estuda a estrutura tridimensional das moléculas).
                           Parte dos remédios vendidos nas farmácias tem moléculas quirais
                       (moléculas com composição química idêntica e "arquitetura" inverti-
                       da) que é fundamental para definir o efeito biológico deste remédio no
                       nosso corpo. Se ocorrer uma pequena modificação na "arquitetura" da
                       molécula (orientação tridimensional) o remédio pode perder seu efei-
                       to biológico ou, ainda, produzir um efeito adverso. A interação entre a
                       molécula de um fármaco e os receptores no organismo dependem da
                       estereoquímica.
                           Recentemente, a grande maioria dos remédios vendidos nas farmá-
                       cias era produzida por racematos (mistura de isômeros). Isto signifi-
                       ca que cada dose do remédio contém 50% de uma substância que não
                       tem efeito terapêutico desejado ou pode apresentar efeitos colaterais
                       graves. Ministrados sem controle, esses medicamentos podem curar
                       doenças e, ao mesmo tempo, provocar terríveis danos. Um exemplo
                       clássico é a Talidomida - medicamento usado, nos anos 60, por mulhe-
                       res grávidas para combater o enjôo que provocou deformações congê-
                       nitas nos fetos, principalmente nos braços e pernas. Há outros exem-
                       plos, como o ibuprofeno, antiinflamatório (indicado para combater
                       reumatismo, dores de dente, etc.) que com o uso prolongado pode
                       causar sérios problemas de estômago.
                           Por outro lado, a produção de remédios com enantiômeros puros
                       (isômeros produzidos separadamente), apesar de melhorar as proprie-
                       dades terapêuticas e de diminuir os efeitos adversos, é muito cara, o
                       que eleva o preço dos remédios para o consumidor. Sendo assim, é
                       um desafio para os químicos a elaboração de técnicas (métodos) para
                       fabricação de remédios mais eficientes e mais baratos.




                                        Oh! Céus... Mas que "bicho" é esse? Estereoquí-
                                        mica? Orientação tridimensional? Molécula Qui-
                                        ral? Racematos? Isômeros? Enantiômeros puros?
                                        Quem foi o "louco" que inventou tudo isso?
                                        Calma... Vamos ajudá-lo a descobrir esse mundo
                                        químico que o cerca.




200 QuímicaSintética
                                                                                         Química

    Vários medicamentos, alimentos e outros produtos apresentam
uma particularidade na estrutura de suas moléculas, que é essencial
para o efeito biológico (terapêutico), ou seja, suas moléculas apre-
sentam isomeria.
    Afinal o que é isomeria? O que essa palavra quer dizer?
    Você convive com ela diariamente e não sabe!
    A fórmula química H2O é reconhecida mundialmente como a fór-
mula da substância química água e não há outra substância que tenha
esta mesma fórmula. Entretanto, o mesmo não acontece com as fór-
mulas moleculares dos compostos orgânicos. Uma consulta a catálogos
como o "Chemical Abstracts" mostra que há centenas de compostos
orgânicos diferentes com a mesma fórmula molecular. Por exemplo, a
fórmula molecular C2H6O é a fórmula do álcool etílico ou "álcool co-
mum" e, também, a fórmula do éter metílico.
    O primeiro a observar essa característica importante foi o químico
Jöns Jacob Berzelius quando seu discípulo, o químico alemão, Friedrich
Wöhler, produziu uréia CO(NH2)2 (composto orgânico) através do
cianato de amônio NH4OCN (composto inorgânico). Ambos têm a
mesma fórmula molecular (N2H4CO). Berzelius propôs uma explicação
ao fenômeno: "chamar as substâncias de mesma composição, mas de
propriedades diferentes de isômeros" (grego iso= mesmo e mero= parte),
ou seja, "partes iguais".
    Entenda melhor o fenômeno, analisando a analogia: quantas pala-
vras diferentes é possível escrever combinando de várias formas as le-
tras A, O, C e S. Há várias combinações, como: CASO, SACO, OCAS,
etc. o mesmo acontece com os compostos orgânicos. Há diferentes
compostos com a mesma fórmula molecular.


                   Qual é a relação entre isomeria e os remé-
                  dios que você usa?
                  Injeção sem agulha... Remédios adminis-
                  trados pelos olhos... O que você prefere?


    Quando compostos com a mesma fórmula molecular di-
ferem apenas na disposição dos átomos no espaço (estrutura
tridimensional), ocorre a estereoisomeria (estudo da estrutu-
ra tridimensional das moléculas).
    Para você entender a estereoisomeria, precisa co-
nhecer o que é simetria e assimetria. Um objeto é si-
métrico quando pode ser cortado em duas metades
iguais (tem plano de simetria). No espelho um objeto
simétrico produz uma imagem igual a do objeto, isto
é, pode-se sobrepor a imagem ao objeto.                             Figuras simétricas


                                                     AQuímicanaFarmácia:RemédioUmaDrogaLegal 201
       EnsinoMédio

                             Um objeto é assimétrico quando não pode ser cortado em duas me-
                          tades iguais (não tem plano de simetria). No espelho um objeto assi-
                          métrico produz uma imagem diferente do objeto, isto é, não é possível
                          sobrepor a imagem ao objeto. Por exemplo, a letra R não se sobrepõe
                          (observe o desenho).
      Imagem no espelho
                             Simetria é uma característica que pode ser encontrada em várias si-
                          tuações. Encontra-se aplicada em manifestações artísticas, pois a arte
                          tem uma forte inclinação a imitar a natureza, onde aparecem diferentes
                          formas de simetria. Na arte grega, a simetria era usada para transmitir
                          um sentimento de mundo estável e seguro. Já na obra contemporânea,
                          onde objetos do cotidiano são, por exemplo, apresentados como som-
                          bras (assimetria), o sentimento transmitido é de um mundo inseguro.
                          Observe "A Última Ceia" de Leonardo da Vinci onde Cristo é represen-
                          tado no centro de braços abertos (gesto de resignação) com os discí-
                          pulos em volta numa perspectiva exata (simetria) e "A Última Ceia" de
                          Jacopo Tintoretto onde há uma perspectiva de assimetria.




                           Leonardo da Vinci. A Última Ceia. Afresco. 1495-97. Capela     Tintoretto. Última Ceia. 1592-94. Óleo sobre
                           Santa Maria delle Grazie. Milão, Itália.                       tela, 565 x 568 cm. Basílica de San Giorgio
                                                                                          Maggiore. Veneza, Itália.

                             A simetria também é usada como uma das características para des-
                          crever e classificar os seres vivos. Por exemplo, a esponja não tem
                          qualquer eixo de simetria, já a estrela-do-mar tem simetria radial, onde
                          vários eixos longitudinais dividem o corpo do animal em partes seme-
                          lhantes. Porém, a maioria dos animais têm simetria bilateral onde ape-
                          nas um plano divide seu corpo em duas partes iguais.




                           Foto: Icone Audiovisual                                  Estrela-do-mar (radial). http://www.sxc.hu




202 QuímicaSintética
                                                                                                                     Química




 Anêmona-do-mar (radial). http://www.sxc.hu      Caranguejo (bilateral). http://www.sxc.hu


    Você sabia que o seu corpo apre-
senta simetria bilateral? Se você traçar
uma linha da cabeça até os pés dividi-
rá seu corpo em duas partes iguais, em-
bora existam pessoas que possuam pe-
quenas diferenças, como tamanho das
orelhas ou dos pés, por exemplo.
    A maioria das moléculas presentes
no nosso corpo é assimétrica: DNA,
enzimas, anticorpos, hormônios, prote-
ínas, etc.
    Observe o famoso desenho de
Leonardo da Vinci, "Homem Vitruviano",
que representa as proporções do corpo
humano e a sua simetria.                                        Homem Vitruviano. 1490. Leonardo da Vinci. Lá-
                                                                pis e tinta, 34 x 24 cm. Coleção da Gallerie dell'
                                                                Accademia em Veneza, Itália.



                                              Agora que você já sabe o que é simetria
                                              e assimetria, vamos relacionar esses
                                              conceitos com a isomeria. E não es-
                                              queça: remédios racematos ou enanti-
                                              ômeros puros, o que você toma?




    Afinal, o que são racematos ou enantiômeros puros? E quiralidade?
    A palavra quiral vem do grego, cheir (mão). Assim como a mão es-
querda não se sobrepõe (se encaixa) à direita, muitos objetos são qui-
rais, isto é, apresentam lado direito e lado esquerdo. Exemplo: tênis
(o pé direito não se sobrepõe ao pé esquerdo), parafuso e porca (têm
roscas direita e esquerda). A meia é um exemplo de objeto aquiral.



                                                                            AQuímicanaFarmácia:RemédioUmaDrogaLegal 203
       EnsinoMédio




                                                            Pense e analise qual dos seguin-
                                                            tes pares de objetos são quirais ou
                                                            aquirais: as orelhas, os sapatos,
                                                            dois martelos, duas conchas.



                                                     Você observou que os objetos quirais existem aos pares?
                                                     E as moléculas?
              H                         Uma maneira de verificarmos se uma molécula é quiral (porém não
                           O
                                    a única) é observar se a molécula possui pelo menos um átomo de car-
    H3C       C       C             bono assimétrico.
            HO             OH           No ácido láctico (presente no leite azedo) o átomo de carbono C está
           Ácido láctico            ligado a quatro grupos diferentes entre si (H, H3C, OH e HO ­C       O).
                                    Portanto, ele é assimétrico.
                                        Afinal, o que é carbono assimétrico? E molécula quiral?
                                        Vamos fazer "arte" e aprender mais sobre Química?
                                        Você vai precisar de massa de modelar ou bolinhas de isopor de ta-
                                    manhos diferentes (lembre-se o tamanho do átomo tem relação com o
                                    número atômico), pintadas em várias cores para representar átomos di-
                                    ferentes e canudinhos (refrigerante) ou palitos de dentes para fazer as
                                    ligações entre os átomos.


                          ATIVIDADE

          Construa os dois modelos moleculares possíveis do ácido láctico. Coloque um modelo sobre o ou-
     tro. O que aconteceu? A molécula do ácido láctico é quiral? Por quê? Agora coloque somente um dos
     modelos na frente de um espelho plano. O que aconteceu com a imagem em relação ao modelo?
          Se a molécula do ácido láctico é quiral, ela apresenta isomeria óptica.
          Como evidenciamos a ocorrência de isomeria óptica?
          Qual é a relação entre carbono assimétrico e molécula quiral?
         Outra maneira de verificar se uma molécula é quiral é observar se tem plano de simetria. Todas as
     moléculas que não têm plano de simetria são assimétricas, ou seja, quirais. Um exemplo de molécula
     quiral que não apresenta plano de simetria (não possui carbono assimétrico) são os alcadienos acumu-
     lados (hidrocarbonetos com duas ligações duplas juntas) que apresentam grupos diferentes, entre si, li-
     gados em cada carbono da dupla.

      a                         c
        C         C        C        alcadienos acumulados onde a   b e c    d
      b                         d




204 QuímicaSintética
                                                                                   Química




                          Você sabia que o ácido láctico presen-
                          te no leite azedo é isômero do ácido
                          láctico presente no músculo cansado e
                           responsável pela cãibra?




    Você já comeu uma "bananinha" para evitar a cãibra?
    A cãibra é definida por algumas pessoas como uma "puxada" no
músculo seguida de uma dor muito forte. Ela pode ocorrer por alguns
fatores como a perda excessiva de água e sais, como sódio e potássio,
através da transpiração e, o excesso de ácido láctico no músculo em
conseqüência de grande esforço físico.
    Mas, será que nessa história o ácido láctico é mocinho ou vilão?
    Até há pouco tempo acreditava-se que era vilão. A ele atribuíam-
se as dores musculares, cãibras e sensação de cansaço durante exercí-
cios físicos.
    Atualmente, sabe-se que a quantidade de ácido láctico no sangue e
músculos é pequena e, é rapidamente metabolizado pelo organismo.
Por isso, hoje, acredita-se que o ácido láctico está mais para mocinho
que para vilão. Ele é essencial para fornecer energia ao organismo e
aumentar a resistência física em situações extenuantes.




                         Ok, você já sabe o que é isomeria,
                         carbono assimétrico, molécula quiral.
                         Mas, o que é isomeria óptica?
                         Você sabe qual a diferença entre as
                         palavras ótica e óptica? Será que têm
                         relação com luz ou com visão?




    A luz é um fenômeno eletromagnético. Um feixe de luz é constituí-
do por um campo elétrico e outro magnético e oscila em todos os pla-
nos possíveis. Quando a luz natural passa por um polarizador, passa
a oscilar somente em um plano. É a chamada luz polarizada. Molécu-
las que desviam o plano da luz polarizada apresentam atividade ópti-
ca. Mas o que é luz polarizada? E polarizador?


                                                  AQuímicanaFarmácia:RemédioUmaDrogaLegal 205
       EnsinoMédio




                                                      Você sabia que no visor da
                                                     calculadora ou do relógio digi-
                                                     tal há um polarizador? Não?




                                         Faça o experimento abaixo para você observar a luz polarizada.
                                     Coloque um óculos de lentes polaróide de frente para outro óculos de
                                     lentes polaróide de modo que as duas lentes fiquem uma diante da
                                     outra. Neste caso os eixos de polarização das lentes coincidem e a luz
                                     atravessa normalmente. Então gire uma das lentes em 90º em relação à
                                     outra e observe que neste caso a luz não passa através das lentes. Por
                                     quê? Proponha uma explicação para o que aconteceu.
                                         Como descobrir se uma molécula desvia o plano da luz polarizada?
                                     Para que serve isso?
                                         Observe o esquema de um polarímetro (aparelho usado para medir
                                     o efeito que a luz polarizada sofre em compostos orgânicos).


                                           Tubo com amostra (composto orgânico)             0o         (ângulo de desvio da luz)




                                                                                                               observador
                                                                                           180o
      Fonte luminosa                            as setas indicam que a amostra no tubo            analisador (lente polaróide que
      oscila em todas   lentes polaróide      provoca mudança no plano da luz polarizada           gira, com escala em graus)
      as direções             fixas


                                        Podem ocorrer três situações no polarímetro:
                                     1. A luz polarizada atravessa a amostra no tubo e passa a girar num
                                        plano à direita do que girava antes. Nesse caso, a amostra é optica-
                                        mente ativa, chamada de R (latim, rectus = direita) porque girou a
                                        luz polarizada para a direita, sentido horário (+).
                                     2. A luz polarizada atravessa a amostra no tubo e passa a girar num
                                        plano à esquerda do que girava antes. Nesse caso, a amostra é op-
                                        ticamente ativa, chamada de S (latim, sinister = esquerda) porque
                                        girou a luz polarizada para a esquerda, sentido anti-horário (-).
                                     3. A luz polarizada atravessa a amostra no tubo e continua vibrando
                                        no mesmo plano. Nesse caso, a amostra não tem atividade sobre a
                                        luz, ou seja, é opticamente inativa, chamada de racêmica (mistura
                                        em partes iguais dos isômeros R e S).


206 QuímicaSintética
                                                                                              Química




                         Você sabia que o limoneno (substância ole-
                         osa presente na casca de plantas) é en-
                         contrado na forma R-limoneno na laranja, o
                         S-limoneno no limão e no boldo, na forma ra-
                         cêmica na hortelã-pimenta e na cânfora?



    Moléculas quirais com apenas um carbono assimétrico como o ácido
láctico, apresentam sempre dois isômeros opticamente ativos (R e S) e um
isômero opticamente inativo (racêmico). Em moléculas quirais com vários
carbonos assimétricos usa-se a regra de Van't Hoff para calcular o número
de isômeros ópticos ativos: 2n    n= número de carbonos assimétricos . O
número de misturas racêmicas é sempre a metade do número de isôme-
ros ópticos ativos.

                 Você lembra: Oh! Céus... Mas que "bicho" é
                esse? Isomeria? Orientação tridimensional? Es-
                tereoquímica? Racematos?
                Não desista. Você vai descobrir um pouco mais
                desse mundo químico no seu cotidiano.


   E o que é isomeria geométrica? Onde a encontramos? Para
que serve? Vamos repetir a "brincadeira" e aprender ainda mais
sobre Química?



                ATIVIDADE

 1. Construa os dois modelos moleculares possíveis do composto 1,2 dicloroeteno. Tente girar um dos
    lados de um dos modelos e verifique se a ligação dupla permite a rotação em torno do carbono sem
    que ocorra o rompimento da ligação. O que aconteceu? Qual a sua conclusão sobre a rotação em
    torno do carbono de dupla ligação?
     Os dois modelos do composto que você construiu têm a mesma fórmula molecular? Os dois mo-
     delos do composto diferem na maneira como os átomos estão dispostos? Portanto, você pode di-
     zer que são compostos iguais?
     Coloque uma régua como se fosse cortar a ligação dupla do modelo ao meio. Observe o que acon-
     teceu com os ligantes de cada carbono da dupla. Repita o procedimento com o outro modelo.
     O que você observou em relação aos ligantes de cada carbono da dupla?



                                                    AQuímicanaFarmácia:RemédioUmaDrogaLegal 207
       EnsinoMédio


        Quando os ligantes dos carbonos da dupla estão do mesmo lado, dizemos que ocorre a formação
        do isômero geométrico cis (mesmo lado) e quando os ligantes dos carbonos da dupla estão em la-
        dos opostos, ocorre a formação do isômero geométrico trans (lados opostos).
        Vamos modelar um pouco mais.
     2. Construa os dois modelos moleculares possíveis do composto diclorociclopropano. Tente girar
        um dos lados de um dos modelos e verifique se a ligação do ciclo permite a rotação em torno do
        carbono sem que ocorra o rompimento da ligação. O que aconteceu? Qual a sua conclusão so-
        bre a rotação em torno do carbono do ciclo? Os dois modelos que você construiu são isômeros
        geométricos um do outro? Por quê?
        Coloque uma régua como se fosse cortar a ligação dos carbonos 01 e 02 do modelo ao meio. Obser-
        ve o que aconteceu com os ligantes de cada carbono. Repita o procedimento com o outro modelo.
        Como podemos evidenciar a ocorrência de isômeros geométricos?
        Você observou que a isomeria geométrica tem relação com a maneira como os átomos estão dis-
        postos no espaço?
        Já que você gostou da "brincadeira de modelar" vamos a ela.




                     ATIVIDADE

         Demonstre através de modelos moleculares do 2-butanol e do 2-bromopropano (faça os dois mo-
     delos possíveis para cada composto) as seguintes questões: a molécula do 2-butanol é quiral? Expli-
     que. A molécula do 2-bromopropamo é quiral? Explique. Como podemos reconhecer a existência de
     isômeros geométricos? E dê isômeros ópticos? O que são enantiômeros?




                                            Você sabia que a nossa visão envolve isome-
                                             ria? Na retina existe a rodopsina (pigmento ver-
                                             melho) fotossensível (sensível à luz) constituído
                                             pelo 11-cis-retinal. Quando a rodopsina absor-
                                             ve luz, transforma o 11-cis-retinal em trans-reti-
                                             nal. Esta mudança geométrica é transmitida ao
                                             cérebro que permite a visão. Depois o isômero
                                             trans-retinal é convertido novamente no isôme-
                                             ro cis, completando o ciclo da visão.




208 QuímicaSintética
                                                                                   Química

    Afinal, o que é estereoisomeria? Para que serve? Como surgiu? Qual
cientista a observou pela primeira vez?
    Você vai conhecer um pouco dessa história.
    Em 1848, Louis Pasteur (aquele que criou a vacina contra a raiva,
hidrofobia) fez várias observações em relação às propriedades ópti-
cas de duas substâncias retiradas do tártaro (cristais) depositado em
barris de vinho envelhecido. Nesta época, Pasteur era bastante jovem
e tinha concluído seu bacharelado em ciências com a classificação de
medíocre, em Química.
    Com auxílio de uma lupa e de uma pinça, Pasteur separou cuida-
dosamente os cristais do tártaro em dois grupos diferentes. Ele obser-
vou que em solução (dissolvidos em água) esses cristais desviavam a
luz polarizada. Então, Pasteur concluiu que essa característica era devi-
do às moléculas não serem imagens umas das outras num espelho pla-
no, ou seja, eram moléculas quirais.
    Outro fato importante que Pasteur observou foi que as duas subs-
tâncias tinham as mesmas propriedades físicas e químicas, só se dife-
renciavam no comportamento diante de um feixe de luz polarizada.
    Em 1874, Van't Hoff e Le Bel propuseram que substâncias com ati-
vidade óptica apresentavam carbono com estrutura tetraédrica (quan-
do o carbono estivesse ligado a quatro átomos diferentes).
    As observações de Pasteur, Van't Hoff e Le Bel estabeleceram as ba-
ses para a estereoquímica. Eles marcaram de modo significativo o es-
tudo das moléculas em três dimensões e contribuíram para a compre-
ensão de como um fármaco (remédio) interage com o nosso corpo,
produzindo o efeito biológico desejado.
    O Prêmio Nobel de Química de 2001 foi dado aos norte-america-
nos William Knowles e Barry Sharpless e ao japonês Ryoji Noyori pe-
los estudos que permitiram principalmente a produção de novos medi-
camentos a partir da separação de moléculas quirais. O estudo desses
pesquisadores permitiu a produção apenas da forma benigna das mo-
léculas quirais (enantiômeros puros). Esses estudos foram fundamen-
tais para a produção em escala industrial de remédios para o tratamen-
to do mal de Parkinson, antibióticos, antiinflamatórios.



            Afinal, você vai "encarar" uma
          injeção sem agulhas ou não?
          Como será essa injeção?




                                                  AQuímicanaFarmácia:RemédioUmaDrogaLegal 209
       EnsinoMédio

                                  A tecnologia das seringas sem agulhas é semelhante às impressoras
                              a jato-de-tinta. Nas seringas sem agulhas um forte jato (spray) de mi-
                              croesferas é aplicado sobre a pele. Devido à pressão, as microesferas
                              passam pelos poros da pele, chegam aos vasos capilares e na corren-
                              te sangüínea liberam o fármaco para todo o corpo. Essa tecnologia já
                              é utilizada em hospitais norte-americanos.
                                  Outro sistema conhecido como "drug delivery", isto é, sistema de
                              liberação de fármacos no SNC (sistema nervoso central) está sendo
                              desenvolvido. Este sistema permite que os fármacos possam ser apli-
                              cados como um simples colírio, direto para o interior dos olhos. O sis-
                              tema se baseia no uso de cápsulas de fármacos em microesferas de
                              polímeros (moléculas longas formadas pela repetição de moléculas
                              menores) ou de proteínas. Essas microesferas liberam o remédio (fár-
                              maco) em doses diárias durante semanas ou meses.
                                  Com as novas descobertas, a química médica ganhou um grande im-
                              pulso e hoje é uma das mais crescentes áreas de pesquisa na Química.


                     ATIVIDADE

     1. Demonstre por meio de modelos moleculares a estrutura tetraédrica do carbono pela análise do
        (CHBrClF) e do (CH2Cl2). Os compostos analisados são ou não quirais? Use um espelho plano pa-
        ra explicar.
     2. Considere as informações: uma solução de açúcar comum (sacarose) submetida à luz polarizada pro-
        duz um desvio para a direita do observador; uma mistura de glicose e frutose desvia a luz polarizada
        para a esquerda do observador; tanto a glicose quanto a frutose podem ser obtidas a partir da saca-
        rose (mistura conhecida como açúcar invertido). Que tipo de isomeria ocorre no açúcar invertido? Ex-
        plique. Descubra qual a vantagem para a indústria alimentícia ao usar açúcar invertido. Faça, também,
        um levantamento nos rótulos de produtos alimentícios que você usa comumente. Identifique quais pro-
        dutos apresentam açúcar invertido em sua composição e mostre os resultados através de tabelas.
     3. Você conhece o ditado popular: "para saber a idade do cavalo você olha os dentes". Será que isso
        pode ocorrer também com os seres humanos? A partir da proteína dentina presente no esmalte exter-
        no dos dentes e de testes de racemização (isômero racêmico) alguns cientistas dizem que é possível
        determinar a idade de uma pessoa. Faça uma pesquisa sobre o tema: "dentes que revelam a idade"
        e realize com o auxilio do professor um debate com os colegas para mostrar o que você pesquisou.
     4. Elabore uma pesquisa para identificar se os remédios que você usa são racematos ou enantiômeros
        puros. Divulgue sua pesquisa através de cartazes, faixas, tabelas ou gráficos como um alerta para
        que as pessoas tenham conhecimento sobre as vantagens e desvantagens em usar remédios ra-
        cematos ou enantiômeros puros. Use como fonte livros sobre fármacos ou sites, como: www.anvi-
        sa.gov.br (site do Ministério da Saúde com informações sobre medicamentos, fármacos e seguran-
        ça, etc.); http://portal.saude.gov.br (site do Ministério da Saúde com temas sobre drogas, nutrição,
        saúde, etc.); http://sbqensino.foco.fae.ufmg.br (site da Sociedade Brasileira de Química na área de
        Ensino Cadernos Temáticos sobre fármacos).



210 QuímicaSintética
                                                                                        Química

 ObrasConsultadas
 HALL, N. (Org). Neoquímica. Tradução de: Paulo Sérgio Santos et al. Porto
 Alegre: Bookman, 2004.
 MORRISON, R. T.& BOYD, R. N. Química Orgânica. Tradução de: M.
 Alves da Silva. 6 ed. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, 1978.
 OSTROWER, F. Universos da Arte. Rio de Janeiro: Ed. Campus, 1991.
 GRAHAM SOLOMONS, T. W. Química Orgânica. Tradução de: Robson
 Mendes Matos. Rio de Janeiro: LTC, 2005.
 STORER, T.; et.al. Zoologia Geral. Tradução de: Antônio Prevosti. São
 Paulo: Companhia Editora Nacional, 1977.



 DocumentosConsultadosONLINE
 WIKIMEDIA, A enciclopédia livre. Brasil: Wikimedia Foundation, 2001. Disponível
 em: <http://pt.wikipedia.org.> Acesso em: 10 set. 2005.
 QMCWEB.ORG. Florianópolis: UFSC, ano 5, 2000. <http://qurak.qmc.ufsc.
 br/qmcweb/index.html.> Acesso em: 11 set. 2005.
 QUÍMICA NOVA NA ESCOLA. São Paulo: SBQ, 2001. <http://sbqensino.
 foco.fae.ufmg.br/cadernos_temticos.> Acesso em: 10 set. 2005.




               ANOTAÇÕES




                                                       AQuímicanaFarmácia:RemédioUmaDrogaLegal 211
       EnsinoMédio




212 QuímicaSintética
                                                                                       Química




                                                                              16
                                                 FERMENTADAS
                                                OU DESTILADAS.
                                                HÁ RESTRIÇÕES!
                                                                       Anselma Regina Levorato1




                                                            ocê está entre aqueles que
                                                           acreditam que a bala de hor-
                                                        telã pode salvar sua pele?
                                                       Você certamente já deve ter ou-
                                                 vido falar que existem bebidas alcoóli-
                                                cas fermentadas e outras destiladas.
                                                   Qual é a diferença?




Colégio Estadual Tsuro Oguido - Londrina - PR
1



                                                       FermentadasouDestiladas.HáRestrições! 213
       EnsinoMédio

                           Alguns poderiam dizer ­ o teor alcoólico (quantidade de álcool),
                       nas bebidas destiladas, é maior. Assim a "cachaça", que é uma bebida
                       destilada, é mais "forte" que a cerveja, uma bebida fermentada. Observe
                       os rótulos abaixo.




                                              Cerveja                      Cachaça
                                           Teor alcóolico              Teor alcóolico
                                             4,6% vol                     35% vol



                          Realmente o teor alcoólico é uma diferença, mas a principal é a ma-
                       neira como cada uma é fabricada.
                          O álcool das bebidas é obtido a partir da fermentação de polissacarí-
                       deos (amido, celulose) ou de dissacarídeos (sacarose, maltose).

                                                         Esquema 03
                        A frutose é encontrada junto com a glicose e a sacarose no mel e frutas.
                        É o mais doce dos açúcares, muitos fabricantes de produtos alimentícios
                        usam a frutose para substituir a sacarose em seus produtos - mesma do-
                        çura, menos calorias.
                                                                   O           OH
                                                    HO                         OH


                                                         HO                OH
                                                                 frutose

                        A glicose é usada na alimentação (na fabricação de doces, balas, etc.).
                        É também chamada de "açúcar do sangue", pois é o açúcar mais simples
                        que circula em nossas veias.
                                                        HO    6
                                                              5
                                                                           O
                                                     4                          1
                                                             OH
                                                                         2
                                                   HO        3                  OH
                                                                           OH
                                                          glicose




214 QuímicaSintética
                                                                                                           Química


 Dissacarídeos é formado pela união da glicose e frutose, um exemplo é
 o açúcar comum.
                        OH

                                    O
              HO                                      OH
                   HO
                                    OH
                                                           OH
                                            O
                                                      O
                         sacarose
                                                                OH
                                                 OH

 Polissacarídeos são formados por unidades menores, glicose, unidas
 umas às outras, possuem funções biológicas de armazenamento de ener-
 gia e componente de parede celular dos vegetais.

               CH2OH
                             O
                                            HO                  O
              HO                        O
                                                           O
                             OH             CH2OH

                                    celulose



    Os açúcares citados no esquema 03 se encontram na cana-de-açú-
car, na beterraba, na batata, na cevada, no arroz, etc.
    Vamos mostrar agora, passo a passo, a formação do álcool da "caninha":
    Primeiramente é feito o corte da cana-de-açúcar. A cana-de-açúcar
deve estar madura, fresquinha, limpa e precisa ser moída.                           Fonte: http://www.vermelho.org.
    A moagem é feita em máquina com cilindros giratórios (aquele das                br/diario/2005/1218/1218_
                                                                                    cana_escravidao.asp
garapas que está nas ruas das cidades) que a espreme, produz um cal-
do, conhecido popularmente como garapa, que é rico em açúcar. O
restante é bagaço, parte sólida, rica em celulose. Será que esse baga-
ço tem utilidade?
     O bagaço pode ser queimado na fornalha do alambique ou utiliza-
do na produção de ração para gado. A fermentação ocorre em tanques
chamados dornas. Na dorna coloca-se a garapa, onde é acrescentado
produto como fubá ou farelo de arroz, que estimulam a multiplicação
das leveduras (fungos microscópicos).
    Os fungos são microrganismos unicelulares de forma ovóide e esfé-
rica, podem variar de 4 a 8 m (mícron = 10-5 m) de largura por 5 a 16
m de comprimento. São anaeróbicos facultativos, podem realizar res-
piração na presença de oxigênio ou na ausência deste elemento.
    As leveduras são classificadas como fungos, e as mais importantes
na produção de álcool são chamadas de Saccharomyces cerevisiae e S.
uvarum. A S. cerevisiae é utilizada para panificação, produção de pro-
teína e vinho, e a S. uvarum para fabricação de cerveja.


                                                                    FermentadasouDestiladas.HáRestrições! 215
       EnsinoMédio

                            Comoaslevedurassereproduzem?
                                                A maior parte das leveduras se reproduzem por
                                            brotamento da célula-mãe ou gemulação. No proces-
                                            so de brotamento, a célula-mãe origina um broto, que
                                            cresce, e dá origem a um novo ser. Esta modalidade
                                            de reprodução resulta num processo de fermentação.
               broto ou
               gêmula                           Com o tempo, o açúcar transforma-se em glicose e
                                            frutose. A fermentação da glicose produz álcool, gás
             célula-mãe                     carbônico e energia. Parte da energia produzida pe-
                                            la fermentação é transformada em calor, que mata as
                          Pseudo-hifa       bactérias e bolores indesejáveis.
                              O álcool permanece no mosto (garapa fermentada) e o gás carbôni-
                          co se desprende, em bolhas, para o ar, o que dá ao sistema um aspec-
                          to de fervura. A fermentação só acaba quando toda a glicose é decom-
                          posta, ou quando os microrganismos fermentadores morrem. O mosto
                          é despejado no alambique, uma espécie de caldeirão metálico, em ge-
                          ral de cobre e aquecido por uma fornalha. Quando atinge a tempe-
                          ratura de 78,3oC, o álcool, mais volátil que a água, evapora. Nas con-
                          dições utilizadas, junto com o vapor do álcool, há o arraste de outras
                          substâncias e água. O vapor sobe por uma coluna e volta a ficar líqui-
                          do ao passar em uma serpentina resfriada com água. Está pronta a ca-
                          chaça, com 35 a 54% de álcool, que pode ser envelhecida em barris de
                          madeira ou engarrafada imediatamente.
                          Esquema 4

                                  Cana de     trituração                       fermentação           Mosto
                                                                garapa
                                   açúcar     em moendas
                                                                                                  fermentado

                                                                                         destilação
                                                             cachaça

                                                                                                      vinhoto


                              O vinhoto (a sobra da destilação), substância de cheiro desagradá-
                          vel, tem sido aproveitado como fertilizante. Observe na figura abaixo
                          o lançamento do vinhoto na lavoura:




                                               Fonte: http://www.ana.gov.br/


216 QuímicaSintética
                                                                                                   Química

    Lembra do bagaço da cana? É usado na indústria, onde o bagaço é
queimado em caldeiras e gera vapor. O vapor de alta pressão alimen-
ta uma turbina que produz energia elétrica, enquanto o vapor de bai-
xa pressão é utilizado no processo produtivo da usina.
          Esquema 5


                                                   turbina
                   vapor


                   água

                 queima do
                                                  energia
                  bagaço



    Hoje há incentivo para que as usinas produzam energia, com vanta-
gens como: mais uma fonte de renda, investimento relativamente bai-
xo, não depende de linhas de transmissão ­ entra direto na rede distri-
buidora com os níveis adequados de tensão.
    Pela posição geográfica, as usinas se encontram na área de maior
consumo de energia elétrica do país; é o período de safra da cana que
coincide com a seca (maio a novembro) o que pode ajudar a poupar
as reservas de energia elétrica.



                ATIVIDADE

      Vamos conhecer melhor o processo de fermentação. Para isto, necessitamos de: erlenmeyer, prove-
 ta, termômetro, rolha, tubo de vidro em U, tubo de ensaio, caldo-de-cana, fermento para pão e água.
    Monte o experimento como está ilustrado na figura ao lado:
    Coloque, no erlenmeyer de 300mL, 50 mL de caldo de ca-
    na e 150 mL de água.
    Junte uma colher de sopa rasa de fermento de pão dissol-
    vido em um pouco de água.
    Tampe o erlenmeyer com a rolha que contém o tubo de vi-
    dro em U.
    Deixe fermentar por 3 ou 4 dias. Observe.
    Destampe o erlenmeyer e cheire seu conteúdo.
    O que aconteceu com a temperatura? O que isso significa?                         Foto: Icone Audiovisual

    O que são as bolhas que saem do tubo?
    Os sabores e cheiros diferentes das bebidas destiladas e fermentadas decorrem de sementes ou
    frutos incluídos na mistura durante a fermentação.



                                                             FermentadasouDestiladas.HáRestrições! 217
         EnsinoMédio

                                              Existe uma relação entre o álcool das be-
                                          bidas e o álcool comum (do supermercado)?
                                          Ambos apresentam o mesmo nome e o mes-
                                          mo grupo funcional (radical ligado ao gru-
                                          pamento OH). Também chamado álcool etí-
                                          lico ou etanol de fórmula CH3 ­ CH2 ­ OH,
                                          apresenta-se como líquido, incolor, de chei-
                                          ro característico e agradável, e facilmente
                                          dissolvido em água.
                                              A produção de álcool (etanol) no Brasil
                                          tem como matéria-prima a cana-de-açúcar.


                                                                                           Foto: Icone Audiovisual


                                                          E o que isso tem a ver com a balinha de
                                                          hortelã? Continue lendo, você chegará lá.
                                                          Você se lembra de quando e onde surgiu o cultivo
                                                          da cana-de-açúcar no Brasil?


                                             Oficialmente, foi Martim Affonso de Souza que, em 1532, trouxe a
                                          primeira muda de cana ao Brasil e iniciou seu cultivo na Capitania de
                                          São Vicente. Lá, ele próprio construiu o primeiro engenho de açúcar.
                                          Mas foi no Nordeste, principalmente nas Capitanias de Pernambuco e
                                          da Bahia, que os engenhos de açúcar se multiplicaram.
                                             Após o auge do cultivo da cana-de-açúcar, a economia do Brasil se
                                          voltou para outras atividades como: mineração, cultivo e exportação
                                          de café e industrialização. Somente por volta de 1970, o cultivo da ca-
                                          na-de-açúcar e a produção do álcool passaram a ser importantes no-
                                          vamente com a utilização do álcool como combustível.


                                            VocêjáouviufalarnoProálcool?
                                              Com certeza seus pais ou avós já conhecem, ou já ouviram falar
                                          do Proálcool ­ Programa Nacional do Álcool. Em 1975, este programa
                                          representou a iniciativa de maior sucesso mundial na substituição
                                          de derivados de petróleo por álcool no setor automotivo. Foi criado
                                          pelo governo brasileiro com o objetivo de reduzir a importação de
                                          pétróleo. O álcool hidratado teve um papel importante na solução do
                                          problema da octanagem da gasolina, substituiu o chumbo tetraetila,
                                          altamente prejudicial à saúde humana, na mistura gasolina-álcool,
    Fonte: http://www.eletrobras.gov.     hoje aceita e usada em praticamente todo o mundo.
    br/pesquisa_infanto_juvenil/ft_bio-
    massa.asp



218 QuímicaSintética
                                                                                          Química

 Localização das Usinas e Destilarias do Estado do Paraná




Alcopar Maringá - PR
    Fonte: www.alcopar.org.br/associados/mapa.htm


    No auge do proálcool, houve uma expansão da cultura da cana em São
 Paulo, Paraná e Mato Grosso do Sul. O Mapa mostra a localização das usi-
 nas de destilarias no estado do Paraná. Você sabia que existiam tantas?


    OquehouvecomoProálcool?
    Porqueeledesapareceu?
     A baixa dos preços do petróleo tornou o álcool pouco competitivo,
 exigindo subsídios (ajuda) para a manutenção do programa. Nos últi-
 mos anos, a política de eliminação de subsídios provocou uma certa
 desorganização, que vem sendo vivida e discutida.
     Desde a década de 1970, são produzidos carros a álcool no Brasil. Atu-
 almente é baixa a produção de veículos novos a álcool, porém há a op-
 ção dos "flex" ou bicombustíveis ­ são automóveis cujos motores aceitam
 tanto gasolina quanto álcool como combustível. A escolha fica a cargo do
 usuário. As alterações nos preços internacionais do petróleo geram altera-
 ções nos preços do álcool combustível. É o mercado, fazendo seu papel!
     O álcool vem sendo reconhecido, na comunidade internacional,
 como uma das possíveis soluções aos problemas ambientais, destacan-
 do-se como um dos melhores candidatos a ser apoiado com políticas
 de financiamento (Mecanismos de Desenvolvimento Limpo - MDL), se-
 gundo o estabelecido no Protocolo de Kyoto (acordo dos países mais ri-
 cos para diminuir a emissão de gases poluentes).


                                                            FermentadasouDestiladas.HáRestrições! 219
        EnsinoMédio

                                         Existem algumas desvantagens da produção do álcool, como: o
                                     monopólio da cultura da cana-de-açúcar e a mão-de-obra emprega-
                                     da nas fazendas e usinas de cana - constituída de homens, mulheres e
                                     crianças, os bóias-fria, que são remunerados por tarefas, com jornadas
                                     extenuantes de trabalho.
     96oGl( 98 graus Gay-Lus-
                                         No Brasil, a maior parte do etanol produzido é utilizado como com-
    sac) Significa uma mistura       bustível de veículos. Uma de suas vantagens em relação à gasolina é
    de 96% de álcool e 4 % de        que sua queima não produz dióxido de enxofre (SO2), um dos princi-
    água.                            pais poluentes atmosféricos. Esse álcool é o etanol hidratado, que, por
                                     lei, deve estar entre 93,2oGL e 93,8o GL. O álcool etílico é também utili-
                                     zado como aditivo da gasolina, utilizando-se etanol anidro (sem água)
     Um dos motivos pelos
    quais o álcool gel é mais se-
                                     em uma concentração em torno de 24% em volume. Como o etanol é
    guro que o líquido é por-        solúvel na água e na maioria dos solventes orgânicos, está presente
    que se espalha menos e, por      em perfumes, medicamentos e tintas.
    conseqüência, diminui a su-          Você conhece álcool gel?
    perfície de queima em caso           Por que ele está substituindo o álcool líquido?
    de acidentes.
                                         O álcool usado na limpeza doméstica se apresenta na forma de ál-
                                     cool gel. A proibição de venda de álcool líquido e sua substituição pe-
      Cirrose Hepática: de-          la versão em gel, foi uma medida tomada, há pouco mais de dois anos
    generação das células do fí-     e trouxe um grande benefício à sociedade. Foi detectada uma redução
    gado que provoca distúrbios      de 60% de casos de queimaduras provocadas por álcool líquido (dados
    funcionais prejudicando a cir-
                                     fornecidos pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária ­ ANVISA).
    culação do sangue e da bile.
                                         O álcool é uma das poucas drogas que tem seu consumo admitido
                                     e até incentivado. Apesar de sua aceitação social, o consumo excessivo
                                     de bebidas alcoólicas passa a ser um problema. Além dos inúmeros aci-
                                     dentes de trânsito e da violência associada à embriaguez, o consumo de
                                     álcool a longo prazo, dependendo da dose, da freqüência e das circuns-
                                     tâncias, pode provocar um quadro de dependência conhecido como al-
                                     coolismo e também levar a cirrose hepática, que pode causar a morte.
                                         Pesquisas do Detran (Departamento de Trânsito) demonstram que
                                     o álcool é responsável, direta ou indiretamente, por, pelo menos, me-
                                     tade dos acidentes de trânsito no Brasil.
                                                           No trânsito, para combater motoristas embriaga-
                                                       dos, a polícia usa os chamados bafômetros. O moto-
                                                       rista suspeito é obrigado a soprar através de um tu-
                                                       bo ligado ao bafômetro, que indicará então seu grau
                                                       de embriaguez.


                                                         Se você consumir bebida alcoólica e "chupar" uma
                                                         balinha de hortelâ, o cheiro do álcool irá sumir?




220 QuímicaSintética
                                                                                                   Química

     O tipo mais simples e antigo de bafômetro contém um cartucho
com K2Cr2O7, (dicromato de potássio) depositado sobre partículas de
sílica gel umedecidas com H2SO4 (ácido sulfúrico); se o ar nele sopra-
do contiver álcool, ocorrerá uma mudança de cor de alaranjado para
verde. Na realidade, a reação que ocorre é transformação (oxidação)
do álcool em aldeído e a transformação (redução) do dicromato a íon
cromo III ou a íon cromo II. A coloração inicial é alaranjada por causa
do dicromato, e a final é verde-azulada, porque o cromo III é verde e
o cromo II é azul. Observe a reação a seguir:
K2Cr2O7 + 4H2SO4+ 3CH3CH2OH             Cr2(SO4)3 + 7H2O+3CH3CHO + K2SO4
alaranjado                                     verde




                  ATIVIDADE

      Agora vamos montar um "bafômetro". Necessitamos de 2 tubos de ensaio, ácido sulfúrico, dicroma-
  to de potássio, álcool e essência de hortelã.
      E então a balinha de hortelã disfarça?
      Coloque cerca de 1 mL de solução de dicromato de potássio (solução de coloração alaranjada) em um
      tubo de ensaio; junte cerca de 1 mL de ácido sulfúrico diluído e adicione 2 gotas de álcool etílico.
      Repita o procedimento acima e adicione uma gota de essência de hortelã.
      Aqueça os dois tubos de ensaio com o auxílio da pinça de madeira, em chama pequena até a ebulição.
      Qual é a coloração obtida ?
      Por que ocorre mudança de cor?
      Qual é o odor característico?



                                                                FermentadasouDestiladas.HáRestrições! 221
       EnsinoMédio

                                   VocêacompanhaafórmulaIndy?
                                       Qualotipodecombustívelessesauto-
                                        móveisutilizam?
                                                      Estudos mostraram que veículos movidos a álcool
                                                   metílico ou metanol produzem menos poluentes que
                                                 os movidos por outros combustíveis. Porém, há algumas
      O metanol é um dos com-             desvantagens na utilização do metanol. Uma delas é a dificulda-
    bustíveis usados em compe-       de no manuseio devido à elevada toxicidade dessa substância; a ou-
    tições automotivas.          tra é que, durante a queima, a chama do metanol é praticamente invisí-
                                 vel, o que pode provocar sérios acidentes. Além disso, há evidências de
                                 que resíduos da combustão do metanol são cancerígenos, o que exige
                                 cautela no uso em larga escala. Sendo assim, a tendência é que o meta-
                                 nol seja utilizado apenas como aditivo de outros combustíveis.
                                     O emprego do metanol em bebidas é proibido, pois trata-se de um
                                 composto altamente tóxico, que provoca cegueira e até mesmo a morte.
                                     Esse álcool é empregado como solvente de tintas e vernizes, como
                                 combustível, como matéria-prima na obtenção do formol e também
                                 em perfumaria (recebe o nome de essência colonial).
                                     Como já vimos na reação do bafômetro, um álcool, no caso, o eta-
                                                                        O
                                 nol pode produzir um aldeído ( C         ). Esse aldeído é o etanal (al-
                                                                        H
                                 deído acético ou acetaldeído), é a primeira substância em que o álcool

                                 etílico se converte em nosso organismo quando ingerimos bebidas al-
                                 coólicas. O etanal é um dos responsáveis pelo enjôo e pela dor de ca-
                                 beça provocados pelo exagero no consumo de bebidas alcoólicas.
                                     Assim como os aldeídos, as cetonas - um outro grupo de funções oxi-
                                 genadas -, apresentam um grupo similar chamado carbonila (C      O).
                                     A substância mais simples é conhecida como acetona, também le-
                                 va o nome de propanona ou dimetil cetona. É uma substância bastan-
                                 te conhecida por sua utilização como solvente para remover esmalte
                                 das unhas. Apresenta-se como um líquido incolor de cheiro agradável,
                                 bastante volátil e miscível com a água. Sua aplicação na indústria é co-
                                 mo solvente de tintas, vernizes, esmaltes, etc. É utilizada também na
                                 preparação de sedas artificiais, celulóide, pólvora sem fumaça, coran-
                                 tes, produtos medicinais, etc.
                                     Por ser um reagente fundamental nos laboratórios de refino de coca-
                                 ína, a acetona tem sua comercialização controlada pela Polícia Federal.
                                     Em relação à oxidação, os aldeídos são oxidados, com permanga-
                                 nato de potássio em meio ácido, enquanto as cetonas não são oxida-
                                 das.




222 QuímicaSintética
                                                                                              Química



                 ATIVIDADE

     Vamos montar o espelho de prata; para isso necessitaremos de: glicose, solução de nitrato de
 prata 0,1 mol/L, amoníaco, tubo de ensaio, lamparina, pinça de madeira e conta-gotas.

     Coloque, no tubo de ensaio, uma colher de chá de glicose e adicione 10 mL da solução de nitrato
     de prata (reativo de Tollens). A seguir, adicione a esse sistema 10 gotas de amoníaco.

     Prenda o tubo com a pinça de madeira e aqueça-o na lamparina sob agitação constante.

     Durante o aquecimento, não deixe que a boca do tubo de ensaio fique voltada para sua direção ou
     de outras pessoas.

     O aquecimento deve ser feito até o momento em que você perceber a formação de um espelho nas
     paredes do tubo.

     Qual é a reação química que ocorre na formação do espelho?



   A partir da oxidação do etanol, obtemos também um ácido carboxílico.

                                        O
                               R    C
                                        OH

3CH3CH2OH + K2Cr2O7 + 8H2SO4       3CH3COOH + 2 Cr2(SO4)3 + 2K2SO4 + 11H2O
   álcool    laranja                   ácido        verde
                                    Carboxílico



    O ácido etanóico, também chamado de ácido acético, é um líqui-
do incolor, de odor acentuado, que se solidifica a +16,7oC e entra em
ebulição a +118,1oC. Quando resfriado, abaixo
de +16,7oC, o ácido etanóico puro se solidifica
formando cristais brilhantes, incolores e trans-
parentes, com aspecto de gelo, daí recebe o
nome de ácido acético glacial.
    A partir da queima de combustíveis fósseis,
queima da vegetação e da incineração de ma-
téria orgânica, há formação de alguns ácidos
carboxílicos, como ácido metanóico, fórmico e
outros. Estudos recentes têm mostrado o efei-
to dos ácidos acético e fórmico na corrosão at-
mosférica de metais.
                                                     Fonte: http://www.sxc.hu



                                                               FermentadasouDestiladas.HáRestrições! 223
         EnsinoMédio

                                                O ácido metanóico, também chamado ácido fórmico, é
                                            um líquido incolor, de cheiro irritante, que se solidifica a +
                                            8,6 oC e entra em ebulição a +100,8 oC.
                                                Este ácido recebeu o nome de ácido fórmico porque
                                            era extraído, por destilação com vapor de água, das for-
                                            migas vermelhas. É encontrado também nas abelhas, na
                                            urtiga, no pinheiro e em alguns frutos.
                                                Algumas formigas injetam esse líquido na picada, pro-
                                            duzindo uma reação alérgica, caracterizada pela formação
    Foto: Icone Audiovisual
                                            de edema e coceira.
                                                O ácido fórmico é usado no tingimento de tecidos, na
                                            medicina, no tratamento do reumatismo, na produção de
                                            outros compostos orgânicos, como desinfetante, etc.
                                                Os ácidos carboxílicos aparecem na natureza na for-
                                            ma combinada, principalmente nos ésteres, nos óleos, e
                                            nas gorduras, ceras, frutas, etc.
                                                Por que os cães reconhecem seus donos?
                                                As pessoas apresentam "cheiro característico" devido
    Foto: Icone Audiovisual
                                            às variações do metabolismo de um indivíduo para outro.
                              Uma mistura de ácidos carboxílicos é responsável pelos odores. Por
                              este motivo os cães, que apresentam o sentido do olfato muito desen-
                              volvido, são capazes de reconhecer seus donos.
                                  Os ésteres podem ser obtidos a partir da reação de esterificação en-
                              tre um ácido carboxílico e álcool.
                                  Exemplo:


                                  H3C ­ COOH + CH2 ­ OH              H3C ­ COO ­ CH2 ­ CH3 + H2O
                                Ácido carboxílico álcool                    éster



                                Oquequerdizerosaborhortelãdabalinha?
                                                Você sabia que, na preparação de extratos, os ésteres
                                            são conhecidos como flavorizantes (substâncias que imi-
                                            tam o odor e o gosto dos frutos)? São empregados na con-
                                            fecção de xaropes, pastilhas, doces, balas, refrescos, etc.
                                                Alguns ésteres são usados como medicamentos e ou-
                                            tros de cadeia mais longa, existentes em óleos e gorduras,
                                            são aproveitados na produção de sabões.
                                                Estes mesmos ésteres, de massa molecular baixa, são lí-
    Foto: Icone Audiovisual
                              quidos incolores, de cheiro agradável, mas à medida que aumenta a mas-
                              sa molecular, vão se tornando líquidos xaroposos, viscosos e gordurosos,
                              até se tornarem sólidos, e, com isso, vão perdendo o cheiro agradável.

224 QuímicaSintética
                                                                                                      Química

   Os ésteres são compostos insolúveis em água, porém solúveis em
álcool, éter e clorofórmio. Como não apresentam ligações de hidrogê-
nio, os ésteres têm ponto de ebulição menores que os dos álcoois e
ácidos de mesma massa molecular.



                 ATIVIDADE

     Síntese de uma substância:
    Necessita-se de: balão de fundo redondo de 100mL, conden-
 sador, provetas, bico de Bunsen, suporte universal, tubos de borra-
 cha, rolha, ácido acético glacial, álcool etílico (álcool comum) e áci-
 do sulfúrico concentrado.
     Coloque no balão de fundo redondo 10 mL de ácido acéti-
     co glacial e 10 mL de álcool etílico (álcool comum), usando as
     provetas.
     Adicione, lentamente e sob agitação, 2,5 mL de ácido sulfúri-
     co concentrado, usando a proveta.
     Adapte o condensador, na posição vertical, ao balão de fun-
     do redondo. Fixar o balão e o condensador no suporte uni-
     versal conforme a figura ao lado:
     Aqueça cuidadosamente o balão de fundo redondo, em chama  Foto: Icone Audiovisual
     direta, por 15 a 20 minutos. Não se esqueça de abrir a torneira para refrigerar o condensador.
     Deixe o produto esfriar e desmonte a aparelhagem.
     ­   Qual o odor característico?
     ­   Qual é a função do ácido sulfúrico nesta esterificação? Por que é possível afirmar que houve for-
         mação de éster no experimento?


   Uma mesma estrutura, pode apresentar várias funções orgânicas.
Essas estruturas são substâncias com funções mistas, como, por exem-
plo, os flavonóides.


  Vocêjáouviufalaremflavonóides?
    Os flavonóides estão presentes em alguns medicamen-
tos e são indicados para o tratamento de doenças circula-                                              OH
tórias e hipertensão. Eles agem como "cofator" da vitami-
                                                                           HO        O
na C. Algumas pesquisas sugerem que alguns flavonóides
possuem uma ação anticancerígena, podendo ser agentes
antivirais, anti-hemorrágicos, entre outros. Recomenda-se                                   OH
que os seres humanos consumam flavonóides diariamen-                            OH   O
te. Os flavonóides são encontrados nas frutas, em vege-
tais, no vinho, em cereais e em corantes alimentares.

                                                                   FermentadasouDestiladas.HáRestrições! 225
       EnsinoMédio




                              Conseguiu descobrir se a balinha
                             de hortelã salva sua pele? Caso não
                             tenha aprendido, pode continuar
                             pesquisando...!




                        ObrasConsultadas
                        BRAATHEN, C. Hálito culpado; o princípio do bafômetro. Química nova na
                        escola, n. 5, maio, São Paulo 1997.
                        COSTA, T. S.; ORNELAS, D. L.; GUIMARÃES, P. I. C. e MERÇON, F.
                        Confirmando a esterificação de Fischer por meio dos aromas. Química
                        Nova na Escola, n. 19, p. 36-38, São Paulo, 2004.
                        FERREIRA, G. A. L.; MOL, G. S.; SILVA, R. R. Bafômetro um modelo
                        demonstrativo. Química Nova na Escola, n. 5, maio, 1997.
                        FIORUCCI, A. R.; SOARES, M. H. F. B.; CAVALHEIRO, E. E. G. Ácidos orgânicos:
                        dos primórdios da Química Experimental à sua presença em nosso cotidiano.
                        Química Nova na Escola, n. 15, São Paulo,2002.
                        MORRISON, R. T.& BOYD, R. N. Química Orgânica. Tradução de: M.
                        Alves da Silva. 6. ed. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, 1978.
                        NARCISO, Jr; JORGE, L. Projeto Escola e Cidadania: Química. São
                        Paulo: Editora do Brasil, 2000.
                        SIMÕES, C. M. O. et al. Farmacognosia da planta ao medicamento.
                        3. ed. revisada. Porto Alegre/Florianópolis: Ed. Universidade/UFRGS/ed. UFSC,
                        2001.
                        GRAHAM SOLOMONS, T. W. Química Orgânica. Tradução de: Robson
                        Mendes Matos. Rio de janeiro: LTC, 2005.
                        SOUZA, R. S.; CARVALHO, L. R. F. Origem e implicações dos ácidos
                        carboxílicos na atmosfera. Química Nova, v. 24, n.1, p. 60-67, São Paulo,
                        2001.
                        RUSSEL, J. B. Química Geral. Tradução e revisão técnica de: Márcia
                        Guekesian et al. 2. ed. São Paulo: Pearson Makron Books, 1994.
                        RODRIGUES, J. R.; AGUIAR, R. M. P.; MARIA L.C.S.; SANTOS, Z. A. M. Uma
                        abordagem para o ensino da função álcool. Química Nova na Escola, n.
                        12, novembro, São Paulo, 2000.
                        TORTORA, G.J.; FUNKE, B.R.; COSE, C.L. Microbiologia: Tradução de:
                        Horácio Macedo. 6. ed., Porto Alegre: Artmed, 2003.
                        VOGEL, A. I. Análise Orgânica Qualitativa. v.I Rio de Janeiro: LTC, 1990.




226 QuímicaSintética
                                          Química


ANOTAÇÕES




            FermentadasouDestiladas.HáRestrições! 227
       EnsinoMédio




228 QuímicaSintética   Ilustração: Icone Audiovisual / Antonio Eder
                                                                                               Química




                                                                                      17
                                               A VIDA SEM ELAS
                                                NÃO TEM GRAÇA
                                                                             Maria Bernadete P. Buzzato1




                                                      ocê beija com ciência?




                                                 Fonte: http://www.sxc.hu




Colégio Estadual Unidade Polo - Maringá - PR
1




                                                                    AVidaSemElasNãoTemGraça 229
       EnsinoMédio

                              VocêBeijacomciência?
                               Provavelmente você já viu, sentiu ou experimentou o sabor de
                            um beijo.
                               Vamos ver como isso começou?
                               O beijo é uma forma de manifestar carinho entre alguns seres vivos.
                            Os seres humanos os conhecem de longa data.
                               Representações de beijos, em desenhos, foram encontradas nas pare-
                            des dos templos de Khajuraho, na Índia, por volta de 2500 a.C., segundo
                            um artigo publicado no dia 09/06/2005 na revista BOA SAÚDE.
                               O que leva um casal a se apaixonar, a trocar carinhos?
                               Dizem os românticos que é o "AMOR".
                               E você?
                               Nunca sentiu aquele suorzinho nas mãos, alguns calafrios que pro-
                            curou disfarçar, o coração querendo saltar do peito, a expectativa antes
                            do primeiro beijo, os pensamentos confusos, as pernas tremerem?
                               Quem nunca sentiu que atire a primeira pedra.
                               Mas de onde vem estas sensações?
     Esquema 01

                                                                             OH
                                          NH2
                                                                                       H
                                                                                       N
                                                                                            CH3
            HO
                                                       HO
                       OH
                Dopamina- produz sensações                         OH
                de satisfação e de prazer                Adrenalina ­ responsável pela nossa
                                                         reação de "fuga ou luta".
                                OH                       Reconhecida pela dilatação da pupila,
                                                         taquicardia, suor excessivo, tremores.
                                         NH2

                                                    HO                                        NH2

           HO

                       OH                                                N
                                                                         H
         Noradrenalina ­ responsável pelo nosso                OH
         comportamento diante de uma situação
         de risco. Semelhante à adrenalina.                 Serotonina ­ regula o humor,
                                                            o sono, a atividade sexual.



230 QuímicaSintética
                                                                                              Química

   Nestas substâncias há um grupo de átomos        N     H
que é comum a todas elas, o grupo amina:
                                                   H
    As fórmulas que você observou representam algumas das substân-          Curiosidade: A palavra
cias responsáveis pelo nosso comportamento emocional.                     vitamina vem de "vital amina",
    Se o átomo de nitrogênio estiver ligado a três átomos de hidrogê-     porque as primeiras que foram
nio, temos o composto químico denominado amônia (NH3). Mas, se            descobertas eram aminas.
um ou mais átomos de hidrogênio da amônia são substituídos por ra-
dicais orgânicos, isto é, cadeias carbônicas com elétrons desempare-
lhados, constituem-se as aminas. Estas substâncias são encontradas no
nosso corpo, como também em algumas vitaminas e nas drogas.
    Então! Vamos conhecê-las.
    Os tipos de aminas conhecidas dependem da substituição dos áto-
mos de hidrogênio. São elas:
    Aminas primárias: quando um átomo de hidrogênio for substituído
    por um radical orgânico.
    Aminas secundárias: quando dois átomos de hidrogênio forem subs-
    tituídos por dois radicais orgânicos.
    Aminas terciárias: quando três átomos de hidrogênio forem substitu-
    ídos por três radicais orgânicos.
    Os átomos de hidrogênio podem ser substituídos por anéis aromá-
ticos, e neste caso as aminas são conhecidas como Arilaminas.
    A anilina, considerada a mais importante das aminas aromáticas,
também é conhecida como benzeamina. É utilizada como matéria-pri-
ma nas indústrias para produzir muitos compostos, dentre eles coran-
tes sintéticos e compostos utilizados como reveladores fotográficos,
aceleradores da vulcanização da borracha, e as sulfas (substâncias uti-
lizadas como remédio no combate a certas infecções), que atualmen-
te, vem sendo substituídas pelos antibióticos.
    No nosso organismo, no sistema nervoso, há muitas substâncias as
quais pertencem às classes das aminas, que desempenham uma função
muito importante na transmissão dos impulsos nervosos: são chama-
das de NEUROTRANSMISSORES. As mais comuns são: a acetilcolina,
certos aminoácidos e dentre as aminas, a noradrenalina (representada
no quadro anterior).
    Vamos tentar compreender como os neurotransmissores atuam no
nosso organismo.
    Juntamente com o sistema endócrino, são os responsáveis pela
transmissão de informações do meio interno, tal como a dor provoca-
da por uma infecção, e por informações, sensações, que vêm do meio
externo, como luz, som, calor, frio.
    No nosso sistema nervoso podemos identificar dois sistemas princi-
pais: o sistema nervoso central e o sistema nervoso periférico.


                                                                  AVidaSemElasNãoTemGraça 231
       EnsinoMédio

                               O sistema nervoso central é constituído pelo cérebro e pela medu-
                           la espinhal. Ele recebe os estímulos dos órgãos dos sentidos, interpre-
                           ta as informações e gera as respostas.
                               O sistema nervoso periférico é formado pelo conjunto de nervos
                           sensitivos que recebem os estímulos externos, que são levados até a
                           medula espinhal e de lá ao sistema nervoso central (cérebro). Esses es-
                           tímulos externos são as perturbações do meio que os seres vivos es-
                           tão constantemente expostos, como a luz que incide sobre os nossos
                           olhos, o som que chega aos nossos ouvidos, quando alguém pisa em
                           nosso pé, ou quando uma brisa atinge nossa pele.
                               Como se dá essa transmissão de informação?
                               Por meio de impulsos nervosos que percorrem todas as células ner-
                           vosas (neurônios) a partir de seu corpo, passando pelo axônio, um
                           longo tubo em forma de cilindro, e seguindo até a extremidade dos
                           dendritos. Observe o desenho:
                               Esquema 2

                                             Sentido de propagação do impulso
     Recepção do impulso
                                                                 Corpo

                             Axônio



                                                                              Nodo
                         Bainha de mielina


             Dentritos


                                             Botões Sinápticos

                               Os neurônios encontram-se ligados uns aos outros formando lon-
                           gas cadeias, as quais transmitem informações a outros neurônios ou
                           músculos, envolvendo transformações elétricas e químicas.
                               As transformações elétricas favorecem a transmissão (interna) den-
                           tro de um neurônio e as transformações químicas favorecem as trans-
                           missões (externa) de um neurônio a outro ou de um neurônio a uma
                           célula muscular.
                               Agora, como os impulsos nervosos passam de um neurônio para outro?
                               Normalmente os impulsos nervosos não passariam de um neurônio
                           para outro, porque existe um espaço entre eles, denominado ESPAÇO
                           SINÁPTICO. A tarefa de fazer passar o impulso nervoso de um neurô-
                           nio para outro fica a cargo dos neurotransmissores, aqueles menciona-
                           dos anteriormente.

232 QuímicaSintética
                                                                                                     Química

   Como isso acontece?
   As substâncias neurotransmissoras são sintetizadas pelos neurônios,
geralmente armazenadas dentro de pequenas vesículas (bolsas) esféri-
cas, localizadas no final de um dendrito.
   No Esquema 3, podemos observar a membrana antes da sinapse
(pré-sináptica), quando ocorre a liberação das substâncias neurotrans-
missoras, e a membrana depois da sinapse (pós-sináptica), quando os
neurotransmissores são recebidos. As vesículas se rompem na membra-
na pré-sináptica e liberam as substâncias químicas (neurotransmissoras)
como a dopamina, adrenalina, noradrenalina, serotonina, ocorrendo a
passagem do impulso nervoso. Em seguida a substância neurotransmis-
sora é recebida na membrana pós-sináptica por proteínas especializa-
das. A vesícula é posteriormente recuperada e recarregada novamente
com substâncias neurotransmissoras, repetindo todo o processo.
   Esquema 3

         Canal iônico                                                Mitocôndrias
     Vesícula grande
                                                                   Vesículas com
                                                                   neurotransmissores
      Membrana
      pré-sinápticca
                                                                 Estruturas protéicas
 Proteínas receptoras
                                                                 Fenda sináptica
       Membrana
       pós-sinápticca




                    Passagem das substâncias neurotransmissoras de uma
                    célula para outra - Botão sináptico - sinapse química.

    E como acontecem os impulsos nervosos? Como eles "caminham",
se propagam pelos neurônios?
    Vamos relembrar! As células têm uma membrana semipermeável
que separa o meio interno (intracelular), formado por água, proteínas
e sais inorgânicos (como o sal de cozinha, NaCl) do meio externo (ex-
tracelular), onde as células estão mergulhadas em soluções que têm as
mesmas substâncias do meio intracelular com diferente concentração.
    Como as substâncias dentro e fora da célula estão no meio aquoso,
existem quantidades diferentes de íons com cargas elétricas também
diferentes dos dois lados, como íons de sódio, potássio, cálcio, cloro,
fosfato, íons orgânicos, deixando a membrana celular do neurônio po-
larizada (com pólos). Tal configuração gera uma diferença de poten-
cial entre os dois lados.
    A diferença de potencial (ddp) está associada à variações de ener-
gia potencial por unidade de carga. Aqui essas "cargas" se manifes-
tam através de íons.

                                                                                    AVidaSemElasNãoTemGraça 233
       EnsinoMédio

                           A queda de um objeto do alto de um prédio se dá porque ele tem
                       uma energia potencial armazenada, em função da altura do prédio em
                       relação ao chão. No caso de cargas elétricas, se tivermos um bastão
                       carregado positivamente e um bastão com carga nula, é possível que
                       haja uma transferência de cargas do primeiro para o segundo, quando
                       os bastões forem aproximados. Essa transferência ocorre porque o po-
                       tencial do primeiro bastão é mais alto do que o do segundo.
                           O desenho mostra o corte de um axônio da célula nervosa, com os
                       íons sódio (carga +), no lado de fora da célula em maior quantidade do
                       que dentro da célula, que passam pela membrana celular lentamente.
                       Devido essa diferença entre os dois meios, os íons sódio tendem a se
                       deslocar para dentro da célula.

                                               Esquema 4
                                                                    Precisamos
                                                                   passar para o
                                                                     outro lado


                                                                                      Na+          Os íons sódio querem
                                                 Na+                                  Ca+2           entrar, Potássio!
                                                 Ca+2
                              Precisamos ser
                               perturbados       Cl­                                        K+
                                                 K+         Cl­                                    Estão chegando
                                                                                      Ca+2
                                                                                                  de 3 em 3 porque
                                  Agora é                                             Cl­
                                a nossa vez.     Na     +
                                                                                      Na+          o seu lado está
                                                                                                   congestionado
                                 Vamos nos       Cl­
                                movimentar.                 Ca+2
                                                                                      K+ Cl   ­

                                                 Na     +



                                                   Meio externo                    Meio interno
                                                    da célula                       da célula

                                                   canal de potássio fechado
                                                   canal de sódio fechado


                           Enquanto os íons potássio (carga+) estiverem em maior quantidade
                       no lado de dentro do que fora da célula, eles tendem a se deslocar ra-
                       pidamente para fora, passando pela membrana celular.
                           Já os íons cloreto (carga-) estão em maior quantidade no lado de fora
                       do que dentro da célula, tendem a se deslocar para dentro da célula mais
                       rapidamente que o íon sódio e mais lentamente que o íon potássio.
                           Existem outros íons dentro e fora da célula, como os íons negativos
                       orgânicos, os quais estão em maior quantidade do lado de dentro do
                       que do lado de fora da célula e eles não passam pela membrana celu-
                       lar, ficando no seu interior.
                           Para cada íon com carga positiva existe um íon com carga negativa,
                       distribuído nas soluções de dentro e de fora da célula; portanto, em
                       qualquer ponto, as soluções são neutras.


234 QuímicaSintética
                                                                                                Química


              Esquema 5
                Ca+2                     Na+ Ca
                                               +2       Este lado está muito
                        Cl­                           agitado. Vamos dar uma
                                                           saída Potássio?
                       Na+               Na+
                                         Na+   K+
                  Ca+2
                                                         Olha lá! Abriu
                 Cl­                                      um canal.
                       Na  +                            Vamos rápido!
                                         Na+   K+
                                         Na+    Cl­
                 Cl­
                 Na+                     Na+


                       Meio externo   Meio interno
                        da célula      da célula

                   canal de potássio aberto
                   canal de sódio aberto


    Entretanto, quando os íons positivos são deslocados para fora da
membrana, eles se organizam ao longo da superfície externa da mem-
brana. Enquanto que, do lado interno, os íons negativos, os quais não
se deslocam do interior da célula, também se organizam ao longo da
superfície interna. Isso dá origem a uma camada de dipolos, formada
por cargas positivas e negativas entre os dois meios da célula.
    Desse modo, a membrana passa a possuir pólos positivos e nega-
tivos através de uma distribuição de cargas elétricas, portanto forças
de atração e repulsão vão atuar entre elas, e as partículas carregadas
(íons), acabam armazenando energia denominada de energia poten-
cial. E com o movimento das partículas há uma variação de potencial
entre os dois meios, denominado potencial de membrana ou poten-
cial de repouso.
    O potencial de repouso provavelmente se deve às diferentes con-
centrações de íons dentro e fora da célula pois, a membrana celular é
seletiva e controla a entrada e saída de certos íons.
    Ao receber um estímulo externo, ocorre inesperadamente e rapida-
mente uma alteração no potencial de repouso da membrana. Essas va-
riações são conhecidas como potencial de ação, que desencadeiam os
impulsos nervosos, os quais se deslocam ao longo da membrana celu-
lar, até alcançar sua extremidade, onde estão outros dendritos que se
comunicam com outro neurônio via neurotransmissores.
    O potencial de ação despolariza pequenas regiões da membrana
celular e permite a passagem dos íons sódio, Na+, por difusão, do ex-
terior para o interior da célula, enquanto que as regiões vizinhas ainda
estão em repouso. Essas cargas positivas aumentam o potencial, conse-
qüentemente, despolarizam-se novas regiões sucessivamente, até que
toda membrana seja despolarizada.


                                                                               AVidaSemElasNãoTemGraça 235
       EnsinoMédio

                                                    Esquema 6

                                                     Ca+2                          Na+                 ATENÇÃO!
                                                                Cl­                Ca+2 +            Íons negativos
                                                                                        Na            em excesso.
                                     ATENÇÃO!                                      Cl­
                                   Íons positivos     K+
                                     chegando.                        K+           Na Cl­
                                                                                      +




                                                            Na+                   K+   Ca+2
                                                                                   Na+
                                                      Cl­              Ca  +2
                                                                                   Cl Na+
                                                                                     ­

                                                                                   Na+
                                                                          K+
                                                                                  K+
                                                                                   Cl­
                                                      Na        +                  Na+


                                                            Meio externo        Meio interno
                                                             da célula           da célula



                          Os íons sódio, depois de uma certa quantidade, não podem mais
                       passar para dentro da célula e o potencial retorna ao valor inicial (re-
                       pouso) e novamente a membrana do neurônio se polariza.
                          Ao diminuir a entrada de íons sódio para dentro da célula ocorre a
                       saída mais rápida dos íons potássio, K+, do interior para o exterior da
                       célula nervosa. Com isso, acelera-se a repolarização e recupera-se o
                       potencial de repouso da membrana.


                                                    Esquema 7

                                                                    Cl­             Na+ Ca+2
                                                                                                         ATENÇÃO!
                             Com a membrana           K     +
                                                                                    Na+       Cl­     A membrana tem
                           totalmente polarizada                                    Na+              novamente pólos:
                           os íons sódio podem        K+
                                                      Ca+2
                                                                                    Na+       Cl­    positivo e negativo
                               novamente ser
                                estimulados.                 Na+                     K    +
                                                                                              Ca+2
                                                                                    Na+
                                                       Cl   ­



                                                                      K+            Na+
                                                        K+                         K+         Cl­
                                                       Na       +                   Na+




                                                            Meio externo        Meio interno
                                                             da célula           da célula



                           No meio interno existem muito íons com carga negativa que não
                       passam à membrana celular como os ânions de moléculas de proteí-
                       nas fosforados, compostos sulfatados, etc. Com a saída de íons de po-
                       tássio (carga positiva) diminuem as cargas positivas dentro da mem-
                       brana celular produzindo um excesso de íons negativos na superfície
                       interna da membrana.




236 QuímicaSintética
                                                                                         Química

    A transmissão de impulso diminui as diferenças entre os íons de
sódio e potássio entre os dois meios celulares, e depois de um cer-
to tempo é preciso suprir essa diferença de concentração para man-
ter o potencial de repouso, para não ocorrerem lesões irreversíveis
nas células nervosas. Isso é realizado pela "bomba de sódio e potás-
sio", que é encarregada de transportar esses íons de dentro para fo-
ra das células e vice-versa.
    Portanto, o movimento dos íons através da membrana celular e a
diferença de potencial elétrico produzida vão "caminhando" por toda
a membrana, o que corresponde ao deslocamento do impulso nervoso
pela célula, porque o potencial de ação se espalha sobre a membrana
pré-sináptica, despolariza a membrana liberando os neurotransmisso-
res para dentro da fenda. Esses neurotransmissores alteram rapidamen-
te a permeabilidade da membrana pós-sináptica que levam à excita-
ção ou à inibição das células nervosas.
    E assim, as substâncias responsáveis pelas sinapses, os neurotrans-
missores, podem ser responsáveis pelas agradáveis sensações que ex-
perimentamos como um beijo.
    Afinal, o que acontece quando estamos apaixonados?
    E então, existe beijo com ciência? Continue lendo, vamos buscar
uma resposta. Existe resposta?



                 ATIVIDADE

     Conseguiu chegar a uma conclusão ?
     Organizem ­ se em duplas para discutir a questão:

               "Você beija conSciência ou sem ciência?"

     Observe como as palavras estão escritas
     Justifique sua resposta e registre as conclusões das discussões.




    Até agora falamos sobre aminas que atuam como neurotransmissores.
    Há uma AMINA que nos protege e permite um bronzeamento "sem
queimaduras". É o ácido p-aminobenzóico, conhecido como PABA. Essa
amina de nome estranho (nome de ácido) é muito usada nos bronzea-
dores como bloqueador solar. Essa amina é um composto orgânico sin-
tético que absorve a radiação ultravioleta violeta mais energética (UV-B)
e deixa passar a radiação ultravioleta menos energética (UV-A).




                                                                        AVidaSemElasNãoTemGraça 237
       EnsinoMédio

                                 A radiação ultravioleta mais energética (UV-B) provoca a verme-
                             lhidão associada às queimaduras do sol e é também um dos grandes
                             fatores causadores do câncer de pele. A radiação ultravioleta menos
                             energética (UV-A) é responsável pelo bronzeamento e é causadora do
                             envelhecimento da pele. Além disso, os raios ultravioletas podem cau-
                             sar câncer pelo efeito acumulativo, o que nos leva a pensar no bron-
                             zeador que tenha um fator de proteção solar (FPS) adequado para o
                             nosso tipo de pele.



                     ATIVIDADE

        Aproveite a oportunidade para discutir com um colega o que significa o número indicado como FPS
     nas embalagens dos bronzeadores.


                                 As aminas são capazes de receber um próton (H+), porque têm um
                             par de elétrons livres. Isto possibilita as reações com qualquer substân-
                             cia que doe próton. Sendo assim as aminas reagem, por exemplo, com
                             a água, com os ácidos e com os haletos de alquila.


                                           Você sabia que uma amina, semelhante a que provoca
                                           o prazer do beijo se transforma em outro composto
                                           quando é colocada com os ácidos carboxílicos?


                                  Os compostos resultantes dessas reações denominam-se AMIDAS. A
                               amida mais conhecida é a uréia, encontrada na urina dos seres humanos,
                                produzida pela reação de compostos nitrogenados. É também muito
                                  utilizada em nossos solos como fertilizante, na alimentação de
                                  animais, na produção de plásticos, em cremes, etc.
                                 Outro método de sintetizar uma amida é reagir um ácido carboxí-
                             lico com amônia:
                                 Esquema 09


                                            O                                    O

                                    H3C     C    +       H   N   H       H3C     C          +   H2O

                                            O        H       H                    N     H

                                                                                 H
                                   Ácido etanóico            Amônia         Etanamida           Água
                                   (ácido vinagre)



238 QuímicaSintética
                                                                                           Química

   As amidas apresentam um radical orgânico (          R ) e um grupo de amino (     NH2 ) ligados
ao grupo carbonila ( C O )

    As proteínas e o náilon são substâncias formadas por moléculas que contêm muitos átomos,
conhecidas como polímeros. Essas moléculas têm grupo amida e formam substâncias naturais
e industrializadas, importantes para a vida e que têm várias aplicações industriais.
    Sabe que com estas substâncias você beija com mais ciência!
    Afinal como isso é possível? Será possível?
    As proteínas são polímeros formados por        ­ aminoácidos , compostos que apresentam:
um grupo amino (­NH2), ligado ao segundo átomo de carbono da cadeia, e uma hidroxila (­
OH) ligado à carbonila (CO). Os      ­ aminoácidos unem-se uns aos outros através grupo ami-
no de uma molécula e o grupo carbonila de outra molécula (ligações amidas ou peptídicas).
As proteínas apresentam funções específicas, como as queratinas, que protegem a sua camada
externa de pele, pêlos e unhas.
    Outro polímero sintético, conhecido como poliamida é o náilon (nome comercial). Foi a
primeira fibra produzida artificialmente, em 1935 pelo Dr. Wallace Carothers, da du Pont Com-
pany. Utilizado em fibras têxteis, é mais resistente que as fibras naturais, por exemplo a seda.
Tem grande elasticidade, tenacidade e brilho, foi muito utilizada logo após a sua descoberta na
produção de tecidos dos pára-quedas e outros materiais bélicos para segunda grande guerra.
    Hoje as indústrias produzem diversos tipos de poliamidas, usadas na produção de tecidos
leves, resistentes e impermeáveis, para fazer roupas de malhas, lingerie, mochilas, sacos de
dormir, barracas, etc.
    Outras vantagens elevam a demanda do náilon em nossos dias, como: facilidade de lava-
gem, secagem rápida, não é preciso alisar, além de ter toque agradável.
    Lembre-se que o nosso visual pode despertar interesses e emoções.
    O grupo "AMIDA" proporciona um visual mais arrojado, atraente, jovial, além do conforto
que oferece.
                     Esquema 10

                         NH2                                   CH3
                                   O                                      O
                    R   C      C           +      H     N      C     C
                                   O                                      O     H
                         H             H                H      R


                                                 H2O


                                                            ligação peptídica
                                   NH2 O          CH3
                                                               O
                               R   C   C   N      C      C
                                                               O     H
                                   H       H      R
                                               função amida


                                                                         AVidaSemElasNãoTemGraça 239
       EnsinoMédio

                               Eaí,comumvisual"maneiro",umbeijofica
                               commaisciência?

                     ATIVIDADE

        Faça a leitura de algumas etiquetas que estão presas em suas roupas e anote as informações im-
     pressas.
        Você registrou o nome e o percentual das fibras, isto é a composição dos tecidos das roupas que
     usa? Descreva, por escrito, as características das peças examinadas e compare com as propriedades
     das poliamidas. Procure conhecer o código de defesa do consumidor. Leia o capítulo V­ Práticas Co-
     merciais, seção II ­ Da oferta e responda: É importante conhecer a composição dos tecidos das rou-
     pas? Por quê?


                               Outra substância que valoriza o nosso visual é a Ceramida, outra
                             AMIDA presente na composição dos xampus e cremes. Veja a sua fór-
                             mula estrutural no esquema 11.

                                    Esquema 11

                                                         H
                                                                    H
                                        H3C    (CH2)12   C    C     C    CH     CH2OH

                                                              H     OH NH

                                                                         C    (CH2)20   CH3
                                                                     O



                                 É um composto formado a partir de um amino álcool de hidrocar-
                             boneto (cadeia carbônica longa ligado aos grupos ­NH2 e ­OH). A sua
                             molécula tem o átomo de nitrogênio do grupo amino ligado à carboni-
                             la de um ácido graxo saturado ou insaturado de cadeia carbônica lon-
                             ga, formando uma ligação amida.
                                 As ceramidas têm a função de manter as células da camada exter-
                             na da pele e do cabelo unidas, evitando a quebra das ligações amida
                             e amenizando os efeitos produzidos pelos raios ultravioletas (UV), na
                             pele e no cabelo. São substâncias semelhantes às naturais, presentes
                             na nossa pele e nos cabelos, que recuperam os fios, penetram na fi-
                             bra capilar, proporcionam brilho e protegem contra os agentes exter-
                             nos (sol, vento).
                                 Depois de um visual "maneiro", cabelos e pele sedosos e com bri-
                             lho, com certeza você beija com mais ciência.

240 QuímicaSintética
                                                                                              Química



               ATIVIDADE

   Procure nos rótulos dos cosméticos a presença de ceramida e/ou outra amida em sua composição,
explicando a sua função nesse produto.
    Pesquisando no comércio podemos encontrar em lojas especializadas alguns tipos de corantes eti-
quetados como "anilina". Os corantes são vendidos como anilina para pintar artesanato, mas encontra-
mos também corantes de alimentos, roupas, enfim, para diversas finalidades. Conheça mais sobre esta
classe de compostos fazendo uma pesquisa bibliográfica sobre suas propriedades e responda: "Todos
os corantes artificiais podem ser chamados de anilina?" Justifique sua resposta.




 ObrasConsultadas
 ALLINGER, N. L. et al. Química Orgânica. Tradução de: Ricardo Bicca de Alencastro, Jossyl de Souza
 Peixoto e Luiz Renan N. de Pinho. 2. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1998.
 CALDAS, I.; CHOW,C.; OKUNO,E. Física para Ciências Biológicas e Biomédicas. São Paulo:
 Herper Row do Brasil, 1982.
 COSTA, Michelle L.; SILVA, Roberto R. da. Ataque à Pele: Revista Química Nova, São Paulo: Nº 1,
 maio, p.01-07, 1995.
 CURTIS, H. Biologia. Tradução de: Heni Sauaia, 2. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan,1997.
 GRAHAM SOLOMONS, T. W. Química Orgânica. Tradução de: Robson Mendes Matos. Rio de Janeiro:
 LTC, 2005.
 HENEINE, I. F. Biofísica Básica. 2. ed. São Paulo: Atheneu, 1996.
 KOTZ, J. C.; TREICHEL, JR, P. Química e Reações Químicas. Tradução de: José Alberto Portela e
 Oswaldo Esteves Barcia. 4. ed. Rio Janeiro: LTC, v.1, 2002.
 MACHADO, A. Neuroanatomia Funcional. 2. ed. São Paulo: Ed. Atheneu, 2004.
 MCMURRY, J. Química Orgânica. Tradução de: Sonia Corina Hess et. al. 4. ed. Rio de Janeiro: LTC,
 1987.
 UCKO, D. Química para as Ciências da Saúde: Uma introdução a Química Geral, Orgânica e
 Biológica. Tradução de: José Roberto Giglio, 2. ed. São Paulo: Manole, 1992.
 VOLLHARDT, Peter K. et al. Química Orgânica: Estrutura e Função. 4. ed. Porto Alegre: Ed. Bookmam,
 2004.




                                                                      AVidaSemElasNãoTemGraça 241
       EnsinoMédio

                           DocumentosConsultadosONLINE
                           <www.jornalviverbemsaude.com.br/ViverBemMai2003/Estrutura?sexologia.htm>
                           Acesso: 28 jul. 2005.
                           <http://boasaude.uol.com.br/lib/emailorprint.cfm?id=4591&type=lib>
                           Acesso: 28 jul. 2005.
                           <http://www.afh.bio.br/nervoso/nervoso2.asp> Acesso: 07 set. 2005.


                     ANOTAÇÕES




242 QuímicaSintética
      Tabela Periódica
                         Química




243
           EnsinoMédio




                                                  Potenciais de Redução Padrão a 25o C

                Semi reação                        E0 (V)                                     Semi reação                            E0 (V)

      Ag+(aq) + e­       Ag(s)                  +0,80       H2O2(aq) + 2 H+(aq)+ 2 e­              2 H2O                          +1,77

      AgCl(s) + e­       Ag(s) + Cl­(aq)        +0,22       I2(s) + 2 e­      2 I­(aq)                                            +0,53

      Al3+(aq) + 3 e­      Al(s)                ­1,66       K+(aq) + e­       K(s)                                                ­2,93

      Au3+(aq) + 3 e­       Au(s)               +1,50       Li+(aq) + e­      Li(s)                                               ­3,05

      Ba2+(aq) + 2 e­       Ba(s)               ­2,90       Mg2+(aq) + 2 e­           Mg(s)                                       ­2,37

      Be2+(aq) + 2 e­       Be(s)               ­1,85       Mn2+(aq) + 2 e­            Mn(s)                                      ­1,18

      Br2(l) + 2 e­      2 Br­(aq)              +1,07       MnO2(s) + 4 H+(aq) + 2 e­               Mn2+(aq) + 2 H2O              +1,23

      Ca2+(aq) + 2 e­       Ca(s)               ­2,87       MnO4­(aq) + 2 H2O + 3 e­                 MnO2(s) + 4OH­(aq)           +0,59

      Cd2+(aq) + 2 e­        Cd(s)              ­0,40       MnO4­(aq) + 8 H+(aq) + 5 e­               Mn2+(aq) + 4 H2O            +1,51

      Ce4+(aq) + e­       Ce3+(aq)              +1,61       Na+(aq) + e­         Na(s)                                            ­2,71

      Cl2(g) + 2 e­      2 Cl­(aq)              +1,36       Ni2+(aq) + 2 e­          Ni(s)                                        ­0,25

      Co2+(aq) + 2 e­        Co(s)              ­0,28       NO3­(aq) + 4 H+(aq) + 3 e­              NO(g) + 2 H2O                 +0,96

      Co3+(aq) + e­       Co2+(aq)              +1,82       O2(g) + 2 H+(aq) + 2 e­              H2O2(aq)                         +0,68

      Cr3+(aq) + 3 e­      Cr(s)                ­0,74       O2(g) + 2 H2 + 4 e­               4 OH­(aq)                           +0,40

      Cr3+(aq) + e­      Cr2+                   0,41        O2(g) + 4 H+(aq) + 4 e­              2 H2O                            +1,23

      Cr2O72­(aq) + 14 H+(aq) + 6 e­
                                                +1,33       O3(g) + 2 H+(aq) + 2 e­              O2(g) + H2O                      +2,07
      2Cr3+(aq) + 7 H2O

      Cu2+(aq) + 2 e­        Cu(s)              +0,34       Pb2+(aq) + 2 e­           Pb(s)                                       ­0,13

      Cu2+(aq) + e­       Cu+(aq)               +0,13       PbO2(s) + 4 H+(aq) + SO42­(aq) + 2 e­              PbSO4(s) + 2 H2O   +1,70

      F2(g) + 2 e­      F­(aq)                  +2,87       PbSO4(s) + 2 e­            Pb(s) + SO42­(aq)                          ­0,31

      Fe2+(aq) + 2 e­       Fe(s)               ­0,44       Sn2+(aq) + 2 e­           Sn(s)                                       ­0,14

      Fe3+(aq) + e­      Fe2+(aq)               +0,77       Sn4+(aq) + 2 e­           Sn2+(aq)                                    +0,13

      2 H+(aq) + 2 e­       H2(g)               0,00        SO42­(aq) + 4 H+(aq) + 2 e­             SO2(g) + 2 H2O                +0,20

      2 Hg2+(aq) + 2 e­           Hg22+(aq)     +0,92       Sr2+(aq) + 2 e­          Sr(s)                                        ­2,89

      Hg22+(aq) + 2 e­           2 Hg(l)        +0,85       Zn2+(aq) + 2 e­           Zn(s)                                       ­0,76

      2 H2O + 2 e­          H2(g) + 2 OH­(aq)   ­0,83




244
            Química



ANOTAÇÕES




                      245
      EnsinoMédio



                    ANOTAÇÕES




246
            Química



ANOTAÇÕES




                      247
      EnsinoMédio



                    ANOTAÇÕES




248
