Química - vol 3 - 2º ano


Caderno do Aluno
ensino médio 2º série
Química
                                                   

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.

  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.

       Atividade 2 – Forças de interação entre íons: explicando propriedades
       de sólidos iônicos

       Uma possível organização dos dados é dada a seguir.

               Estado                          Temperatura        Condutibilidade elétrica         Solubilida      Caráter
                           Temperatura
Substância     físico a                        de ebulição                                           de e m     predominante
                                                                       Sólido Líquido
                           de fusão (ºC)
                25 º C                         (ºC) a 1 atm                                          água*        da ligação
Cloreto de
    sódio      Sólido            801                1 413          Isolante       Condutor          Solúvel        Iônica
  (NaCl)
 Brometo
 de sódio      Sólido            747                1 390          Isolante       Condutor          Solúvel        Iônica
  (NaBr)
Cloreto de
magnésio       Sólido            714                1 412          Isolante       Condutor          Solúvel        Iônica
 (MgCl2)
Cloreto de
    bário      Sólido            962                1 560          Isolante       Condutor          Solúvel        Iônica
 (BaCl2)
Óxido de                                                                                             Solúvel
                                1275            decompõe-
    sódio      Sólido                                              Isolante       Condutor          (forma o       Iônica
                             (sublima)              se
  (Na2O)                                                                                           hidróxido)
Óxido de                                                                                             Solúvel
   cálcio      Sólido           2 614               2 850          Isolante       Condutor          (forma o       Iônica
   (CaO)                                                                                           hidróxido)
Óxido de                                                                                             Solúvel
    bário      Sólido           1 918               2 000          Isolante       Condutor          (forma o       Iônica
   (BaO)                                                                                           hidróxido)
Óxido de
                                                                                                    pouco
magnésio       Sólido           2 852               3 600          Isolante       Condutor                         Iônica
                                                                                                    solúvel
  (MgO)
 Butano                                                                                             Pouco
               Gasoso           -135                0,48           Isolante        Isolante                      Covalente
 (C4H10)                                                                                            solúvel
 Octano                                                                                             Pouco
               Líquido           -57                 126           Isolante        Isolante                      Covalente
 (C8H18)                                                                                            solúvel
       * Os óxidos dos metais alcalinos e alcalinoterrosos reagem com água, formando hidróxidos.



       1. Analisando essas propriedades, pode-se observar que tais substâncias, com exceção
             do butano e do octano, são sólidas à temperatura ambiente, solúveis em água (com
             exceção do MgO, os óxidos reagem com água formando hidróxidos; ver Caderno do
             Professor, 2a série, volume 2), apresentam temperaturas de fusão e ebulição elevadas
   e não conduzem corrente elétrica no estado sólido, mas são condutoras quando
   líquidas. Pode-se supor que tais substâncias sejam formadas por ligações iônicas.
2. As altas temperaturas de fusão e de ebulição podem ser explicadas se considerarmos
   que as interações entre as partículas que constituem a substância são fortes, podendo-
   se admitir que são íons de cargas opostas. As temperaturas baixas de fusão e de
   ebulição do butano e do octano podem ser explicadas considerando-se ligações
   covalentes, ou seja, compartilhamento de elétrons.




Páginas 6 - 7

   O experimento proposto tem a intenção de fazer que os alunos utilizem o modelo de
interações eletrostáticas e percebam a existência de interações entre os íons de cargas
opostas.


Questões para análise do experimento

Páginas 7 - 8
1. Tratando-se de íons de cargas opostas, existem interações eletrostáticas entre eles e,
   devido a essas interações, eles se dispõem alternadamente no cristal.
2. O cristal, com estrutura tridimensional, assemelha-se a um cubo.
3. No cristal, cada cátion Na+ é rodeado por seis ânions Cl– e cada ânion cloreto, por
   sua vez, é rodeado por seis cátions Na+.
4. Sim, as faces do cristal formam entre si ângulos de 90º à semelhança com um cubo.
5. Sugestão de desenho:



                  ©Claudio Ripinskas




6. Os íons se atraem e se mantêm unidos porque as interações entre eles são fortes.


Desafio!

Páginas 8 - 9
1. No cloreto de sódio sólido, os íons não apresentam mobilidade. As cargas elétricas,
   por estarem “presas”, formando um edifício de íons no cristal, ficam impedidas de se
   movimentar livremente, o que impede a condução de corrente elétrica.
2. As altas temperaturas de fusão podem ser explicadas considerando-se a intensidade
   das forças que mantêm os íons unidos no sólido. Assim, deve ser fornecida energia
   suficiente para superar as forças atrativas entre partículas (íons) a fim de alcançarem
   a mobilidade característica da fase líquida. As altas temperaturas de ebulição podem
   ser explicadas da mesma forma.




Página 9


   Mesmo sem conhecer as fórmulas estruturais dos compostos orgânicos, o aluno pode
resolver a questão baseando-se nas propriedades das substâncias iônicas que já aprendeu
e em alguns conhecimentos que já tem sobre as propriedades de alguns compostos
orgânicos. Dessa maneira, pode responder: o sólido I tem as características de um sólido
iônico: muito solúvel em água e elevada temperatura de fusão, indicando fortes
interações entre os íons que o constituem. Assim, o nitrato de sódio deve ser o sólido I.
Analisando as propriedades dos outros sólidos (II e III), o aluno pode inferir que, por
apresentarem temperaturas de fusão relativamente baixas, devem ser formados por
ligações covalentes.


Questões para a sala de aula

Páginas 9 - 11


1. Como os valores de eletronegatividade dos átomos de C e H são bem próximos, o
   butano deve ser formado por ligações covalentes. É provável que as ligações sejam
   apolares, pois a diferença de eletronegatividade entre C e H é pequena.
2. O aluno podem fazer desenhos que mostrem que as moléculas no estado líquido
   estão mais próximas do que no estado gasoso. Podem explicar que no estado líquido
   elas permanecem mais próximas umas das outras por causa das forças de atração
   entre elas. No estado gasoso, ficam afastadas umas das outras, desorganizadas,
   considerando-se que as forças de atração entre elas praticamente inexistem.




3. A molécula do butano (C4H10) é apolar. Assim, para que o butano se mantenha
   líquido, pode-se admitir que existem forças atrativas fracas entre as moléculas e que,
   embora fracas, são suficientemente intensas de modo a favorecer sua permanência
   nesse estado.
4. O aluno vai elaborar um texto próprio. É importante que contenha ideias sobre a
   molécula ser apolar e que cite que as interações podem se dar por meio da formação
   de dipolos instantâneos e das interações entre eles. Tais interações são fracas, o que
   pode explicar o estado físico do butano em temperatura ambiente.

5. As interações eletrostáticas que dão origem à ligação covalente são mais fortes do
   que as interações por dipolos instantâneos. Pode-se justificar considerando a
   mudança de estado líquido para gasoso, em que são superadas as forças de interação
   entre as moléculas, embora não sejam rompidas as ligações covalentes entre os
   átomos que as constituem.
6. Com o aquecimento, a energia cinética das moléculas aumenta o suficiente para
   superar as forças de interação entre elas e levar o butano líquido ao estado gasoso.


Desafio!

Página 12

   À temperatura ambiente, o hidrogênio se encontra no estado gasoso, o que mostra
que as interações entre suas moléculas são fracas. A –255 ºC, o hidrogênio se encontra
no estado líquido; como essa temperatura é muito baixa, pode-se supor que as
interações entre as moléculas sejam muito fracas, do tipo dipolo instantâneo. O desenho
é pessoal.


Questões para a sala de aula

Página 13
7. Considerando que as moléculas de HCl são polares, pode-se prever que as forças de
   atração que as mantêm unidas ocorrem entre dipolos; por isso, são chamadas ligações
   dipolo-dipolo.




   Representação da formação da molécula de HCl

                                   
 8. A temperatura de ebulição (–85 ºC) do HCl mostra que ele é um gás nas condições
    ambientes. As interações intermoleculares são mais fracas do que as interações entre
    os átomos para formar a ligação covalente, pois estas não se rompem quando, por
    exemplo, ocorre mudança de estado físico.




 Páginas 13 - 14

    As possíveis ligações intermoleculares e interatômicas de cada uma das espécies
 químicas listadas estão apresentadas a seguir:

                   Temperatura         Diferença de
                                                           Ligações             Ligações
Substância         de ebulição a     eletronegativida
                                                        interatômicas       intermoleculares
                    1 atm (ºC)              de
 Fluoreto
    de                                          1,8     Covalente polar    Ligação de hidrogênio
                        19
hidrogênio
    (HF)
Cloreto de
                                                1,3     Covalente polar       Dipolo-dipolo
hidrogênio             – 85
  ( HCl)
  Metano                                        0,3     Covalente apolar     Forças de London
                       – 164
   (CH4)
                                                0              −             Forças de London
Neônio (Ne)            – 196
 Argônio                                        0              −             Forças de London
                       – 186
    (Ar)
                                                                                Ligações de
 Amônia                                         0,8     Covalente apolar
                       – 33
                                                                                hidrogênio
  (NH3)



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
     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.

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.
                  m
   Como d          , quando o volume aumenta, a densidade diminui para determinada
                  V
   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
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-.



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.

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.




Página 24

   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.


   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.

Tipos de substâncias de acordo com a natureza das forças de ligação interpartículas
                   e propriedades relacionadas com a estrutura
                  Partículas que                                       Propriedades
                                        Tipo de       Forças
   Tipos de        compõem a                                          relacionadas à       Exemplos
                                        ligação   interpartículas
  substâncias      substância                                            estrutura
                                                                    Sólidos de elevada
                                                                    temperatura de
                                                  Ligação
                                                                    fusão; maus
                                                  iônica
                                                                    condutores de          NaCl;
Iônicas         Cátions e ânions      Iônica      (interações
                                                                    corrente elétrica no   MgCl2
                                                  eletrostáticas
                                                                    estado sólido, porém
                                                  entre íons)
                                                                    condutores quando
                                                                    fundidos
                                                                    Baixas temperaturas
                                                                    de fusão e de
                                                                    ebulição;
                                                                    geralmente gasosos
                                                                                           H2;
                Moléculas                         Dispersão         ou líquidos a 25 ºC;
Moleculares                           Covalente                                            CCl4;
                não polares                       de London         não condutores de
                                                                                           butano
                                                                    corrente elétrica;
                                                                    insolúveis em água,
                                                                    mas solúveis em
                                                                    solventes orgânicos
                                                                    Semelhantes aos não
                                                  Dipolo-dipolo                            H2O;
                                                                    polares, porém com
Moleculares     Moléculas polares     Covalente   e ligações                               HCl;
                                                                    temperaturas de
                                                  de hidrogênio                            NH3
                                                                    fusão e de ebulição


                                                                                                    15
                                                             Química 2a série – Volume 3
 GABARITO             Caderno do Aluno


                                                          mais elevadas;
                                                          podem apresentar
                                                          solubilidade em
                                                          água
                                                          Sólidos duros com
                                                          elevadas              SiO2
                                                          temperaturas de       (quartzo);
            Átomos ligados                                fusão (geralmente     diamante;
Sólidos                                      Ligações
            em arranjos                                   acima de              grafite
de rede                          Covalente   covalentes
            tridimensionais                               1000 ºC); não         (conduz
covalente                                    em rede
            (macromoléculas)                              condutores de         corrente
                                                          corrente elétrica e   elétrica);
                                                          insolúveis em         fulerenos
                                                          solventes comuns
                                                          Temperaturas de
            Cátions                                                             Todos os
                                                          fusão variáveis;
            em nuvens                                                           metais,
                                                          bons condutores de
            eletrônicas                      Ligação                            como Zn,
Metálicas                        Metálica                 calor e de
            (elétrons com                    metálica                           Cu, Sn,
                                                          eletricidade; de
            mobilidade;                                                         Pb, Ni, Ag
                                                          modo geral, são
            “mar de elétrons”)                                                  etc.
                                                          maleáveis e dúcteis



 SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 3

 A PRESSÃO ATMOSFÉRICA E SUA INFLUÊNCIA NA
 TEMPERATURA DE EBULIÇÃO DAS SUBSTÂNCIAS



Questões para a sala de aula

Páginas 26 - 28
1. À medida que aumenta a altitude, a pressão atmosférica decresce e a temperatura de
   ebulição da água também decresce.




                         Diferentes valores da pressão atmosférica em diferentes altitudes




                  Valores da temperatura de ebulição da água em diferentes pressões atmosféricas



2. O aluno deve localizar em um mapa os montes e cidades citados e comparar os
   valores da pressão (P) e da temperatura de ebulição (TE) em função da altitude.
   Deverá perceber que a pressão atmosférica decresce com a altitude. O mesmo ocorre
     com a temperatura de ebulição da água. (A análise da própria tabela permite essa
     observação).
3. O aluno vai redigir seu próprio texto. É importante que manifeste ideias relativas ao
     equilíbrio estabelecido, em um sistema fechado, entre a evaporação de um líquido e a
     condensação do vapor em dada temperatura, e que perceba que a pressão de vapor
     está associada à pressão que o vapor exerce sobre a superfície do líquido. Pode
     relacionar, também, a pressão de vapor com a facilidade de evaporação. Assim,
     quanto maior a pressão de vapor, mais facilmente o líquido evapora em dada
     temperatura.
4. O aluno vai elaborar seu próprio texto. Algumas ideias importantes podem ser
     ressaltadas: a ebulição acontece quando a pressão máxima de vapor se torna igual à
     pressão atmosférica. Assim, a temperatura de ebulição depende da pressão em que o
     líquido se encontra. Os alunos podem explicar em termos microscópicos, citando,
     por exemplo, que, com o aumento da temperatura, as moléculas adquirem mais
     energia para vencer as forças atrativas que as mantêm no estado líquido, passando
     assim ao estado gasoso.




Páginas 28 - 29
1. Quanto maior a pressão de vapor de um líquido, em dada temperatura, maior a
     facilidade de evaporação, maior a volatilidade desse líquido. Os dados mostram que
     a 20 ºC o álcool etílico é mais volátil do que a água, pois, na temperatura em que
     ambos se encontram, ele é o que apresenta maior pressão de vapor.
2.
     a) Analisando o gráfico, pode-se inferir que a pressão de vapor de um líquido
     cresce com a temperatura em que ele se encontra. Pode-se observar, também, que,
     em uma mesma temperatura, a pressão de vapor do álcool é maior do que a da água
     e, em determinada pressão, a temperatura de ebulição do álcool é inferior à da água.
     Verifica-se ainda que o etanol entra em ebulição a 78 ºC no nível do mar
     (760 mmHg) e a água em 100 ºC.

   b) Pode-se generalizar que a temperatura de ebulição de um líquido é aquela em
   que a pressão de seu vapor se iguala à pressão ambiente. Portanto, pode-se
   generalizar, também, que um líquido pode entrar em ebulição a qualquer
   temperatura, desde que sua pressão de vapor se iguale à pressão ambiente.




Páginas 29 - 30
a) Sim, pois como as atrações entre as moléculas do dimetilpropano são muito fracas,
   comparadas com as atrações entre as moléculas de etanol, que se dão por ligações de
   hidrogênio, elas serão mais facilmente superadas, necessitando de menor energia
   para que o líquido entre em ebulição.
b) O dimetilpropano é a substância mais volátil; sua temperatura de ebulição (9,5 ºC) é
   menor do que a do etanol (78,5 ºC), tendo, portanto, maior facilidade de vaporização.




Páginas 30 - 32
1. Embora apresentem a mesma composição química, o arranjo dos átomos é diferente.
   No etanol existe o grupo OH, que indica a presença de ligações de hidrogênio entre
   suas moléculas, no estado líquido, o que lhe confere a maior temperatura de ebulição
   à pressão de 760 mmHg. No éter, são forças de interação mais fracas (dipolos
   instantâneos) que mantêm suas moléculas próximas, no estado líquido, o que lhe
   confere a menor temperatura de ebulição à mesma pressão de 760 mmHg. Então, a
   curva 1 refere-se ao éter e a curva 2 ao etanol.
2. Como foi visto, a pressão atmosférica decresce com o aumento da altitude e quanto
   maior a altitude de uma localidade menor a temperatura de ebulição. Assim, a água
   vai ferver em temperatura mais baixa em São Carlos, que apresenta maior altitude e
   menor pressão atmosférica entre todas as cidades citadas.
3. A resposta vai depender da cidade em questão. Para prever a temperatura em que a
   água vai entrar em ebulição, o gráfico da pressão atmosférica em função da altitude
   pode ser reelaborado, limitando a escala para altitudes até aproximadamente
   1 800 m, como mostrado a seguir. Dessa maneira, fica mais fácil a interpolação de
     dados. O gráfico da temperatura de ebulição em função da pressão pode ser
     diretamente utilizado (os dois gráficos foram feitos no Caderno do Aluno, “Questões
     para a sala de aula”, exercício 1, p. 27)
     Por exemplo, a cidade de Lorena está a 524 m acima do nível do mar, o que
     corresponde a uma pressão de aproximadamente 720 mmHg e uma temperatura de
     ebulição próxima a 96 ºC.
4.
     a) A acetona, que apresenta maior pressão de vapor, é mais volátil (maior
     facilidade de evaporação) .
     b) O que apresenta maior temperatura de ebulição, à mesma pressão, é a água
     (menor pressão de vapor).
     c) As forças de atração entre as moléculas de acetona são menos intensas do que as
     que atuam entre as moléculas de água.


Desafio!

Páginas 32 - 33
1. Sabe-se que, quanto maior a pressão ambiente, maior a temperatura de ebulição de
     um líquido. Observando a estrutura da glicerina, verifica-se a existência de três
     grupos OH, o que leva a pensar na quantidade de ligações de hidrogênio que a
     mantém no estado líquido e na consequente elevada temperatura de ebulição, na
     pressão de 760 mmHg. Portanto, a vantagem de realizar a destilação reduzindo-se a
     pressão externa (60 mmHg) é que a glicerina entrará em ebulição numa temperatura
     bem mais baixa. Isso representa economia da energia térmica que seria necessário
     fornecer em condições normais. Além disso, evita-se a decomposição da glicerina,
     que poderá ocorrer em temperaturas mais elevadas.
                                              

  2. A temperatura de ebulição da glicerina a 60 mmHg será aproximadamente 200 °C.




3. Entre as informações que o aluno poderá buscar, é importante que verifique que a
  destilação à pressão reduzida é recomendada para destilar líquidos que sofrem
  decomposição a temperaturas próximas de sua temperatura de ebulição à pressão de
  760 mmHg e também para líquidos que apresentam altas temperaturas de ebulição.
  Poderá encontrar, também, explicações já dadas anteriormente, relacionando a
  pressão de vapor de um líquido com a temperatura de ebulição. Em termos da
  operação em si, o aluno deve observar que a pressão do sistema é diminuída por
  meio de uma bomba de vácuo, que retira o ar do sistema, reduzindo a pressão
  interna.


SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 4

SÍNTESE DE IDEIAS SOBRE A TRANSFORMAÇÃO QUÍMICA




Questão para a sala de aula

Página 34

   Os alunos poderão apresentar diferentes diagramas. O importante é que sejam
estabelecidas relações adequadas entre as ideias e os conceitos. Por exemplo, você,
professor, pode auxiliá-los informando que o estado físico (sólido, líquido ou gasoso)
das substâncias se relaciona com as interações interpartículas. Um possível modelo de
organização é apresentado a seguir. Deve ser enfatizado que este é apenas um exemplo
de relações que podem ser estabelecidas entre os conceitos.

Página 35

   Os conceitos apresentados se referem aos diferentes aspectos da transformação
química tratados nos Cadernos da 1a série. Professor, espera-se que o aluno seja capaz,
com o exemplo da questão anterior e com sua orientação, de elaborar um diagrama
conforme solicitado. Já há um esquema possível proposto no Caderno do Professor, na
página 41.




Páginas 36 - 39
1. Alternativa b.
2. Alternativa e.
3. Alternativa e.
4. Como o Pico da Neblina está a uma altitude maior que Campos do Jordão, a pressão
   atmosférica é menor e, assim, a temperatura de ebulição é menor. Errou o estudante
   que afirmou que a água apresenta maior temperatura de ebulição no Pico da Neblina
   do que em Campos do Jordão. Como a altitude de Natal é menor do que a de Campos
   do Jordão, está correto o estudante que considerou que a temperatura de ebulição da
   água é maior em Natal do que em Campos do Jordão.
5. Alternativa a.
6. S1 – sólido metálico: conduz no estado sólido, o que pressupõe cargas elétricas em
   movimento.
   S2 – sólido covalente: as partículas não são dotadas de cargas elétricas livres.
   S3 – sólido iônico: constituído por partículas carregadas; as forças que mantêm essas
   partículas unidas no estado sólido são superadas com a fusão.