GABARITO Caderno do Aluno Química 2 a série – Volume 3 1 Respostas às questões As respostas são indicações do que pode ser esperado das reflexões dos alunos. De maneira nenhuma são “gabaritos” para ser seguidos em eventuais correções de tarefas ou discussões em sala de aula. Deve-se chamar a atenção para o fato de se procurar utilizar de maneira adequada a linguagem que envolve termos científicos, o que, certamente, não corresponde ao modo pelo qual os alunos se expressam. Muitas vezes, eles expressam ideias pertinentes, porém sem a devida apropriação da terminologia química.
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2010 - Volume 3 - Caderno do Aluno - Ensino Médio - 2ª Série - Química
Caderno do Professor com todas atividades e respostas para uso em dúvidas. Atenção: As respostas contidas aqui tem o objetivo de contribuir para um maior conhecimento e não apenas serem copiadas, já que se for pra copiar e não aprender nada, não perca seu tempo. Assim tire proveito das atividades.
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GABARITO Caderno do Aluno Química 2a série – Volume 3
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Respostas às questões
As respostas são indicações do que pode ser esperado das reflexões dos alunos. De
maneira nenhuma são “gabaritos” para ser seguidos em eventuais correções de tarefas
ou discussões em sala de aula. Deve-se chamar a atenção para o fato de se procurar
utilizar de maneira adequada a linguagem que envolve termos científicos, o que,
certamente, não corresponde ao modo pelo qual os alunos se expressam. Muitas vezes,
eles expressam ideias pertinentes, porém sem a devida apropriação da terminologia
química.
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SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1
FORÇAS DE INTERAÇÃO ENTRE PARTÍCULAS NOS ESTADOS SÓLIDO, LÍQUIDO E GASOSO
Páginas 3 - 4
1. Desenho feito pelo aluno sobre o ciclo hidrológico. Abaixo, veja um exemplo.
2. Não se espera que os alunos deem respostas completas, citando interações
intermoleculares. Espera-se que percebam que devem existir forças de diferentes
magnitudes. Assim, auxiliados por você, professor, poderão apresentar respostas
como a que segue: “No estado sólido, as partículas de H2O se mantêm muito
próximas, com pequena liberdade de movimentação. No estado líquido, as interações
entre as partículas são mais fracas; a energia recebida permite maior distanciamento
entre as moléculas, maior liberdade de movimentação, o suficiente para que a água se
mantenha líquida. No estado gasoso, as interações tornam-se mais fracas, as
partículas mantêm-se muito afastadas, desorganizadas e com grande mobilidade, o
suficiente para que a água permaneça nesse estado.
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Atividade 2 – Forças de interação entre íons: explicando propriedades
de sólidos iônicos
Uma possível organização dos dados é dada a seguir.
SSuubbssttâânncciiaa EEssttaaddoo ffííssiiccoo aa 2255 ººCC
TTeemmppeerraattuurraa ddee ffuussããoo ((ººCC))
TTeemmppeerraattuurraa ddee eebbuulliiççããoo ((ººCC)) aa 11 aattmm
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Páginas 14 - 17
1.
a) São gases à temperatura ambiente o metano (CH4), o etano (C2H6), o propano
(C3H8) e o butano (C4H10). (Temperaturas de ebulição abaixo da temperatura
ambiente (25 ºC) a 1 atm de pressão.)
b) O aluno pode construir gráficos com diferentes escalas. Um exemplo é mostrado
a seguir.
c) Sim: quanto maior a massa molar, mais elevada a temperatura de ebulição.
Moléculas constituídas dos mesmos elementos, com massas moleculares maiores,
têm maior número de átomos e apresentam maior tamanho. Moléculas pequenas,
como já mencionado, formam dipolos instantâneos com menor facilidade do que as
maiores formadas pelos mesmos elementos. Pode-se afirmar, ainda, que as forças de
London são mais fracas no metano.
d) De acordo com o texto, “[....] quanto maior for o número de átomos de carbono
de um alcano, maior será sua temperatura de ebulição e menor sua tendência a
vaporizar-se a uma dada temperatura” e “[...] gasolinas destinadas às condições
quentes do verão são formuladas com menores quantidades de alcanos”. Butano e
pentano têm maior facilidade de vaporizar, quando comparados a outros
componentes da gasolina, pois apresentam menores temperaturas de ebulição. As
interações entre suas moléculas devem ser mais fracas do que nas demais. Em clima
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quente é mais conveniente utilizar os componentes de maior temperatura de ebulição,
pois não evaporam tão facilmente.
2. A ideia é que o aluno se foque na espacialidade, uma vez que esses alcanos
apresentam a mesma composição e o mesmo tipo de forças atrativas entre as
moléculas. Os alunos podem argumentar que as diferenças nas temperaturas de
ebulição se devem a forças de interação intermoleculares de diferentes intensidades.
Podem, ao procurar justificar a menor temperatura de ebulição do dimetilpropano e a
maior do n-pentano, recorrer ao formato (arranjo espacial) dessas moléculas. Podem,
assim, argumentar que moléculas mais alongadas, como o n-pentano, apresentam
uma área superficial maior, o que poderia facilitar as interações entre as moléculas,
gerando forças de interação mais fortes.
Questões para a sala de aula
Páginas 17 - 19
1.
a) Na tabela periódica, os elementos do grupo do carbono correspondem ao grupo
14 e os elementos do grupo do oxigênio correspondem ao grupo 16.
b) Sim, as ligações entre os átomos que formam essas substâncias são do mesmo
tipo. Pode-se fazer essa afirmação considerando sua localização na tabela periódica.
2. Sim, existe uma regularidade: com exceção da água, cuja temperatura de ebulição é
de cerca de 100 ºC, muito elevada em relação à das outras substâncias, as
temperaturas de ebulição aumentam com o aumento da massa molar. No grupo do
carbono, observa-se a mesma regularidade: também as temperaturas de ebulição
crescem com o aumento da massa molar.
3. Não, a temperatura de ebulição da água é mais alta do que se poderia esperar
considerando-se a sua massa molar e comparando-se sua temperatura de ebulição
com a de outras substâncias.
4. A resposta do aluno deve se basear nos valores das temperaturas de ebulição. Assim,
o aluno pode responder que as forças de interação entre as moléculas de água devem
ser mais fortes do que entre as moléculas das demais substâncias.
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5. Sendo a água um dipolo, pode-se imaginar que as regiões mais positivas de sua
molécula (os átomos de H) interagem com as mais negativas de outras moléculas (os
átomos de O), formando ligações fortes conhecidas como ligações de hidrogênio.
O aluno pode fazer diferentes representações. O importante é que a região positiva da
molécula (átomos de H) interaja com a região negativa de outra molécula (átomos de
O).
6. Os alunos podem representar de várias maneiras. O importante é que mostrem, no
desenho, as interações entre um átomo de H de uma molécula com o O de outra.
7. Uma possível representação dos estados líquido e sólido poderia ser:
Para explicar a menor densidade do estado sólido, o aluno pode recorrer à
representação feita, apontando que o espaçamento entre as moléculas no sólido é
maior do que entre as moléculas na água líquida. A mesma massa de água sólida
ocupa maior volume do que o mesmo tanto de água líquida. Dessa forma, quando a
água congela, seu volume aumenta e, consequentemente, sua densidade diminui.
Como ,V
md quando o volume aumenta, a densidade diminui para determinada
quantidade de material.
Desafio!
Páginas 19 - 20
Os alunos devem relacionar as cargas dos íons com os polos da molécula de água.
Assim, devem propor a interação do cátion com a região negativa da molécula de água
(átomo de O) e entre o ânion e a região positiva (átomo de H). Ocorrerá dissolução se as
forças de atração que a água exerce sobre os íons superarem as forças de atração entre
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as moléculas de água (ligações de hidrogênio) acrescidas das forças de atração entre os
próprios íons (interações iônicas). Na dissolução, as ligações de hidrogênio são
superadas e as moléculas de água rodeiam os íons, diminuindo a força de atração entre
eles, separando-os.
Moléculas de água rodeando os íons Na+ e Cl-.
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Páginas 20 - 22
1.
a) O aluno pode responder de várias maneiras. O importante é que perceba o
seguinte: cada curva se refere a um grupo da tabela periódica (14, 15, 16 e 17); o
grupo dos halogênios e o do nitrogênio apresentam comportamento parecido com o
grupo do oxigênio, em que as substâncias formadas entre H e F e entre H e N (HF e
NH3) apresentam temperaturas mais altas do que os demais elementos do grupo; o
grupo do carbono não apresenta esse comportamento.
b) H2O, NH3 e HF são moléculas formadas pelos elementos mais eletronegativos
(flúor, oxigênio e nitrogênio) com o hidrogênio, que é fracamente eletronegativo.
Nessas moléculas, as forças intermoleculares são anormalmente fortes. Como as
ligações entre as moléculas de água são ligações de hidrogênio, pode-se admitir que
tais ligações também estão presentes no HF e no NH3.
O desenho é pessoal.
2. O aluno vai tentar explicar com as próprias palavras. É importante que mencione que
é preciso fornecer energia à água no estado líquido para que ocorra a vaporização. As
forças de interação intermoleculares (ligações de hidrogênio) precisam ser superadas,
mantendo, entretanto, as ligações covalentes entre os átomos de H e O. O aluno
também pode explicar que, na condensação, as moléculas gasosas perdem uma
quantidade de energia suficiente para que a água se mantenha no estado líquido.
Assim, deverá ocorrer a formação de ligações de hidrogênio entre as moléculas. Para
formar o estado sólido, mais energia é perdida, e as moléculas se rearranjam,
formando uma estrutura hexagonal em que elas se mantêm por interações do tipo
ligação de hidrogênio. Deve-se lembrar que as ligações covalentes entre os átomos
de H e O na molécula de água se mantêm em todo o ciclo.
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Questões para a sala de aula
Páginas 23 - 24
1. O aluno deve elaborar um texto próprio. É importante que manifeste ideias relativas
às interações entre as regiões de carga positiva de uma molécula de dada substância e
as regiões de carga negativa da molécula de água e vice-versa. Também deve
mencionar que essas interações precisam superar as interações existentes entre as
moléculas de água (ligações de hidrogênio) e as interações existentes entre as
moléculas da substância em questão.
2. O aluno deve elaborar um texto próprio. É importante que manifeste ideias sobre a
não existência de regiões de carga na molécula de substâncias apolares, o que impede
a interação com as regiões de carga da molécula de água.
3. As moléculas de hexano apresentam interações intermoleculares fracas (forças de
dispersão de London), não ocorrendo a formação de dipolos permanentes. No etanol,
as interações entre as moléculas são do tipo ligações de hidrogênio. Assim, pode-se
dizer que praticamente não ocorrem interações entre as moléculas de hexano e de
etanol, o que justificaria a pouca solubilidade do etanol no hexano.
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É possível ocorrer a dissolução da glicose, da glicerina e do ácido fórmico em água
porque existem ligações de hidrogênio entre as moléculas de cada uma dessas
substâncias e as moléculas da água. Já o ácido láurico (componente do óleo de coco)
não se dissolve em água, pois, embora contenha um grupo OH-, apresenta uma cadeia
carbônica longa, apolar. Seria necessário uma grande quantidade de energia para romper
a estrutura da água. No ácido láurico não há forças de atração compensadoras, capazes
de quebrar as ligações de hidrogênio entre as moléculas de água.
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SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 2
FORÇAS DE INTERAÇÃO ENTRE PARTÍCULAS E SUBSTÂNCIAS MACROMOLECULARES
Página 25
Apresenta-se a seguir um possível quadro-síntese das interações entre átomos que
resultam em ligação química, das interações intermoleculares resultantes e das
propriedades gerais.
TTiippooss ddee ssuubbssttâânncciiaass ddee aaccoorrddoo ccoomm aa nnaattuurreezzaa ddaass ffoorrççaass ddee lliiggaaççããoo interpartículas e propriedades relacionadas com a estrutura
TTiippooss ddee ssuubbssttâânncciiaass
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