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Description

CADERNO DE APOIO AO PROFESSOR

Maria Goreti Matos João Paiva António José Ferreira Carlos Fiolhais

Documentos orientadores

Planificações

Apoio às atividades laboratoriais

Guiões de recursos multimédia

Física e Química A • Química

Índice   

Introdução 

 3  Apresentação do projeto 

 3  Cumprimento do programa

 3  Multiplicidade de atividades e  questões 

 4  Diversificação das opções de ensino   e aprendizagem 

 4  Valorização da componente  laboratorial 

Componente de química   do novo programa de Física   e Química A – 10o ano 

 5  Introdução 

 6  Finalidades e objetivos 

 6  Organização dos conteúdos   (química do 10

o ano)  

 7  Orientações gerais 

 8  Metas curriculares 

 9  Desenvolvimento do programa 

 9  Metas transversais a todas as atividades da  componente prática‐laboratorial 

 23  Avaliação 

 26  Formulário para a componente de química  (10

o ano)  

 27  Bibliografia 

Planificações 

 29  Calendarização anual 

 29  Planificação a médio prazo 

 31  Planos de aula

Apoio às atividades laboratoriais 

 71  Apoio à componente laboratorial   do Novo 10Q 

 71  Grelhas de registo 

 75  Respostas às questões das Atividades  do Novo 10Q 

 77     

Fichas 

 79  Fichas de diagnóstico 

 79  Ficha de diagnóstico sobre o domínio 1 

 79  Ficha de diagnóstico sobre o domínio 2 

Fichas formativas e soluções 

 93  Ficha 1 – Massa e tamanho dos átomos  

 93  Ficha 2 – Energia dos eletrões nos átomos  

 96  Ficha 3 – Tabela Periódica  

 99  Ficha 4 – Ligação química  

 102  Ficha 5 – Gases e dispersões  

 105  Ficha 6 – Transformações químicas  

 108  Ficha global  

 112  Soluções das fichas formativas  

 115 

Testes 

 119  Testes sobre atividades laboratoriais 

 119  Teste sobre a AL 1

 119  Teste sobre a AL 1

 120  Teste sobre a AL 1

 122  Teste sobre a AL 2

 124  Teste sobre a AL 2

 126  Teste sobre a AL 2

 127  Teste sobre a AL 2

 128  Soluções dos testes sobre atividades   laboratoriais 

 130 

Testes globais e soluções 

 133  Teste 1  

 133  Critérios específicos de classificação  

 137  Teste 2  

 139  Critérios específicos de classificação  

 144  Teste 3  

 146  Critérios específicos de classificação  

 150 

Questões de exame agrupadas   por domínio 

 153  Guiões de recursos multimédia 

 197  Sugestões de bibliografia e sítios  na Internet 

 223   

Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10Q 

DSFHJSFGJSFGJKGJHGKHGKHGJHGJHGF

Introdução Este Caderno de Apoio ao Professor fornece alguns recursos complementares para ajudar os professores que se encontrem a utilizar o manual escolar Novo 10Q

Aqui se explicam as linhas orientadoras do Novo 10Q e se incluem respostas às questões pré e pós-laboratoriais assim como às Atividades do manual

Apresentam-se ainda duas fichas diagnóstico,

uma sobre cada um dos capítulos,

Para auxiliar os professores na avaliação dos seus alunos,

aqui encontrarão também testes sobre cada uma das atividades laboratoriais e respetivas soluções,

assim como três testes para os momentos formais de avaliação sumativa,

com os respetivos critérios de classificação

Transcrevemse ainda as questões de provas nacionais relativas aos conteúdos do 10

Finalmente,

contém uma bibliografia atualizada sobre química,

trabalho laboratorial e o ensino das ciências

Todos os materiais deste Caderno se encontram disponíveis em formato editável em 20 Aula Digital,

para que os possa utilizar com base e melhor adequar às suas turmas

Apresentação do projeto O manual Novo 10Q tem necessariamente como matriz o programa da disciplina de Física e Química A e as respetivas metas

Respeitámos plenamente o programa no que respeita à sua estruturação em domínios e subdomínios e aos objetivos gerais enunciados e conteúdos nele descritos

Abordámos os conteúdos de modo de modo a enquadrar todas as metas de ensino definidas para o 10

o ano de química do ensino secundário

Também,

seguimos a grande maioria das abordagens preconizadas nas orientações e sugestões do programa

Contudo,

há que ter em consideração que qualquer manual representa uma interpretação do programa,

Tal interpretação é enriquecida pelas conceções,

convicções e experiência que os autores possuem acerca do que é,

o ensino e a aprendizagem da química no ensino secundário

A interpretação que fizemos no Novo 10Q foi enriquecida pela nossa ampla experiência como docentes,

divulgadores de ciência e também fruto do nosso envolvimento na produção de manuais didáticos,

de metas e de livros de apoio para o ensino básico e secundário,

bem como de livros de divulgação científica

O projeto que propomos assenta em algumas linhas orientadoras que sistematizamos em seguida

Cumprimento do programa O Novo 10Q aborda,

de forma sistemática e pormenorizada,

todos os objetivos gerais e conteúdos descritos no programa de Física e Química A,

Adequação pedagógica e científica O manual Novo 10Q está escrito numa linguagem rigorosa mas,

acessível para os jovens que procuram construir significados científicos,

organizando conhecimentos que serão certamente relevantes no seu futuro

Evitámos apresentar os assuntos de forma demasiado esquemática,

o que apenas ajudaria os alunos que procuram uma memorização superficial

Evitámos também textos demasiado longos e pormenorizados,

A inclusão de resumos no final de cada subdomínio ajudará os alunos a sistematizar informação

Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10Q

Multiplicidade de atividades e questões Para aprender química não basta estar concentrado nas aulas ou ler atentamente o manual

Propomos,

a realização de atividades que são comuns no ensino da química,

como a resolução de exercícios ou o trabalho laboratorial

Incluímos diversas questões resolvidas,

devidamente intercaladas no texto,

para que os alunos se familiarizem progressivamente com processos e métodos envolvidos na resolução de questões

No final de cada subdomínio,

apresentamos questões complementares,

num total de cerca de 300 questões,

de várias tipologias e graus de dificuldade

Incluem-se também questões sobre a componente laboratorial e várias questões transversais no final de cada subdomínio

As questões,

exercícios e problemas foram construídos com base nas tipologias que são atualmente usadas em provas nacionais

Procurámos acentuar as ligações entre a química e o quotidiano,

através da exploração de exemplos concretos ao longo do texto e nas questões

Algumas atividades com textos complementares incluem questões que permitem uma exploração na aula

A maioria das soluções estão disponíveis neste caderno

Preferimos não facultar as suas respostas no manual,

para que estas atividades possam ser usadas em sala de aula em atividades que poderiam ficar comprometidas se os alunos pudessem consultar imediatamente as soluções

Diversificação das opções de ensino e aprendizagem A diversidade é uma preocupação permanente do manual Novo 10Q,

pois conhecemos bem a diversidade das escolas e também as diferenças,

Por outro lado,

achamos que os professores devem dispor de uma grande margem de manobra que lhes permita lidar com essas diferenças do modo que considerarem mais adequado

O número elevado de +Questões em cada capítulo,

muitas delas inspiradas em tipologias usadas em provas nacionais,

permitem ao professor selecionar as que julgue mais apropriadas à sua perspetiva de ensino e ao nível de aprendizagem dos seus alunos

O Caderno de Exercícios e Problemas permite diversificar os métodos de ensino e aprendizagem e apoiar o trabalho autónomo do aluno

Nele incluímos um vasto conjunto de questões adicionais,

com as respetivas soluções (para grande parte das questões apresenta-se,

Valorização da componente laboratorial Entendemos o trabalho laboratorial como uma componente privilegiada da educação científica,

pelo que lhe atribuímos uma grande importância no nosso projeto

A estrutura das atividades que preconizamos permite,

articular bem as componentes laboratoriais da física e da química,

contribuindo para uma melhor compreensão dos processos e métodos inerentes ao trabalho laboratorial

A nossa conceção da componente laboratorial de química considera os seguintes aspetos: • clarificação das principais ideias necessárias para a compreensão da atividade laboratorial

• estruturação das atividades laboratoriais a partir de questões,

problemas ou tarefas que despertem o interesse dos alunos e que clarifiquem o objetivo do mesmo

• desenvolvimento da atividade laboratorial tendo em conta a necessidade de explorar aspetos pré e pós-laboratoriais,

necessários à compreensão e interpretação do trabalho proposto

medição e descrição das técnicas de manipulação de equipamentos e reagentes são apresentados em anexo no final do manual,

para que possam ser consultadas sempre que necessário

Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10Q

Componente de química do programa de Física e Química A – 10

Do programa de Física e Química A importa salientar aspetos gerais e destacar a componente de química

O desenvolvimento a seguir apresentado é suportado pelo constante no programa oficial da disciplina e transcrito do mesmo (com referência às páginas onde consta cada um dos campos do mesmo)

pt/metascurriculares/data/metascurriculares/E_Secundario/programa_fqa_10_11

pt/application/dir/pdf2sdip/2014/01/013000002/0000400004

pdf Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10Q

Introdução (pág

a disciplina de Física e Química A faz parte da componente específica do Curso científico-humanístico de Ciências e Tecnologias

É uma disciplina bienal (10

dá continuidade à disciplina de Físico-Química (Ciências Físico-Químicas) do Ensino Básico (7

o ano) e constitui precedência em relação às disciplinas de Física e de Química do 12

O programa desta disciplina está elaborado atendendo a uma carga letiva semanal mínima de 315 minutos,

sendo a aula de maior duração dedicada a atividades práticas e laboratoriais

Nesta aula,

com a duração máxima de 150 minutos,

a turma deve funcionar desdobrada

Cada uma das componentes,

física e química,

é lecionada em metade do ano letivo,

alternando-se a ordem de lecionação nos dois anos – o 10

o ano inicia-se com a componente de química e o 11

o ano com a componente de física – de modo a haver uma melhor rendibilização dos recursos,

designadamente os referentes à componente laboratorial

Finalidades e objetivos (pág

Por isso,

definem-se como finalidades desta disciplina: − Proporcionar aos alunos uma base sólida de capacidades e de conhecimentos da física e da química,

que lhes permitam distinguir alegações científicas de não científicas,

especular e envolver-se em comunicações de e sobre ciência,

extraindo conclusões e tomando decisões,

procurando sempre um maior bem-estar social

− Promover o reconhecimento da importância da física e da química na compreensão do mundo natural e na descrição,

explicação e previsão dos seus múltiplos fenómenos,

assim como no desenvolvimento tecnológico e na qualidade de vida dos cidadãos em sociedade

− Contribuir para o aumento do conhecimento científico necessário ao prosseguimento de estudos e para uma escolha fundamentada da área desses estudos

De modo a atingir estas finalidades,

definem-se como objetivos gerais da disciplina: − Consolidar,

aprofundar e ampliar conhecimentos através da compreensão de conceitos,

explicam e preveem fenómenos assim como fundamentam aplicações

− Desenvolver hábitos e capacidades inerentes ao trabalho científico: observação,

resolução de problemas e comunicação de ideias e resultados nas formas escrita e oral

− Desenvolver as capacidades de reconhecer,

interpretar e produzir representações variadas da informação científica e do resultado das aprendizagens: relatórios,

modelos e simulações computacionais

− Destacar o modo como o conhecimento científico é construído,

validado e transmitido pela comunidade científica

Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10Q

Organização dos conteúdos (química do 10

sendo considerados estruturantes para a formação científica e prosseguimento de estudos,

aprofundamento e extensão dos estudos realizados no 3

O quadro seguinte mostra a organização dos domínios e subdomínios da componente de química do programa para o 10

da distribuição de Atividades Laboratoriais (AL) e as páginas do programa e das metas curriculares incluindo a identificação das páginas do Novo 10Q onde são desenvolvidos

Elementos químicos e sua organização (17 aulas)

Propriedades e transformações da matéria (23 aulas)

Subdomínios e AL

Páginas Programa

Novo 10Q

11 29 29

46 67 67

Os conteúdos foram selecionados procurando manter os aspetos essenciais dos programas anteriores (Fisica e Quimica A do 10

Pretendeu-se também valorizar os saberes dos professores a respeito dos processos de ensino e de aprendizagem,

resultantes de quase uma década de prática na sua aplicação

A terminologia usada tem por base o Sistema Internacional (SI),

cujas condições e normas de utilização em Portugal constam do 3Decreto-Lei n

Outros aspetos de terminologia e definições seguem recomendações de entidades internacionais,

como a União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC),

como o Instituto Português da Qualidade (IPQ)

pt/application/dir/pdf1sdip/2010/12/23400/0544405454

pdf Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10Q

Orientações gerais (pág

são temas da física ou da química

dado o impacto que os conhecimentos da física e da química,

assim como as das suas aplicações têm na compreensão do mundo natural e na vida dos seres humanos,

sugere-se que a abordagem dos conceitos científicos parta,

sempre que possível e quando adequado,

de situações variadas que sejam motivadoras como,

avanços recentes da ciência e da tecnologia,

contextos culturais onde a ciência se insira,

episódios da história da ciência e outras situações socialmente relevantes

A escolha desses contextos por parte do professor deve ter em conta as condições particulares de cada turma e escola

Tal opção não só reforçará a motivação dos alunos pela aprendizagem mas também permitirá uma mais fácil concretização de aspetos formais mais abstratos das ciências em causa

Em particular,

a invocação de situações da história da ciência permite compreender o modo como ela foi sendo construída

O desempenho do aluno também deve ser revelado na familiarização com métodos próprios do trabalho científico,

incluindo a adoção de atitudes adequadas face às tarefas propostas,

devendo a realização de trabalho prático-laboratorial constituir um meio privilegiado para a aquisição desses métodos e desenvolvimento dessas atitudes

O ensino da Física e Química A deve permitir que os alunos se envolvam em diferentes atividades de sala de aula,

incluindo a resolução de exercícios e de problemas,

de modo a que desenvolvam a compreensão dos conceitos,

interiorizando processos científicos

Na resolução de problemas,

os alunos devem também desenvolver as capacidades de interpretação das informações fornecidas,

de reflexão sobre estas e de estabelecimento de metodologias adequadas para alcançar boas soluções

As atividades de demonstração,

recorrendo a materiais de laboratório ou comuns,

com ou sem aquisição automática de dados,

constituem uma forte motivação para introduzir certos conteúdos científicos ao mesmo tempo que facilitam a respetiva interpretação

Também o recurso a filmes,

animações ou simulações computacionais pode ajudar à compreensão de conceitos,

Esta disciplina,

recorre frequentemente a conhecimentos e métodos matemáticos

Alguns alunos poderão ter dificuldades na interpretação de relações quantitativas entre grandezas físico-químicas,

incluindo a construção de modelos de base matemática na componente laboratorial,

ou na resolução de problemas quantitativos por via analítica,

devendo o professor desenvolver estratégias que visem a superação das dificuldades detetadas

O recurso a calculadoras gráficas (ou a tablets,

ou a laptops) ajudará a ultrapassar alguns desses constrangimentos,

introduzir os procedimentos de boa utilização desses equipamentos

Os alunos devem ser incentivados a trabalhar em grupo,

designadamente na realização das atividades laboratoriais

O trabalho em grupo deve permitir uma efetiva colaboração entre os seus membros,

aumentar o espírito de entreajuda,

desenvolver também hábitos de trabalho e a autonomia em cada um deles

Os alunos devem igualmente ser incentivados a investigar e a refletir,

comunicando as suas aprendizagens oralmente e por escrito

usar vocabulário científico próprio da disciplina e evidenciar um modo de pensar científico,

Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10Q

Metas curriculares (pág

as metas curriculares «identificam a aprendizagem essencial a realizar pelos alunos … realçando o que dos programas deve ser objeto primordial de ensino»

[…] As metas curriculares permitem: − identificar os desempenhos que traduzem os conhecimentos a adquirir e as capacidades que se querem ver desenvolvidas no final de um dado módulo de ensino

− fornecer o referencial para a avaliação interna e externa,

em particular para as provas dos exames nacionais

− orientar a ação do professor na planificação do seu ensino e na produção de materiais didáticos

− facilitar o processo de autoavaliação pelo aluno

Desenvolvimento do programa (pág

para a componente de química do 10

a sequência dos conteúdos e o seu enquadramento,

incluindo as atividades prático-laboratoriais,

os respetivos objetivos gerais,

algumas orientações e sugestões,

e uma previsão do número de aulas por subdomínio

Consideram-se,

três aulas semanais (de duração total mínima de 315 minutos e sendo a aula de maior duração,

dedicada a atividades práticas e laboratoriais)

O número de aulas previsto é indicativo e deve ser gerido pelo professor de acordo com as características das suas turmas

Componente de química (10

contempla dois domínios: «Elementos químicos e sua organização» e «Propriedades e transformações da matéria» (10

o ano desenvolve-se através de ideias organizadoras que vão das propriedades do átomo à reatividade molecular,

passando por aspetos quantitativos das propriedades dos gases e dispersões

[…] A seleção dos conteúdos de 10

o ano fundamenta-se em seis ideias organizadoras: (1) a matéria comum é constituída por átomos

(2) as propriedades dos átomos são determinadas pelo modo como se distribuem os eletrões e pelas respetivas energias

(3) os elementos químicos estão organizados na Tabela Periódica,

baseada nas propriedades dos átomos

(4) os átomos podem unir-se para formar moléculas e outras estruturas maiores através de ligações químicas,

envolvendo essencialmente os eletrões de valência

pt/application/dir/pdf2sdip/2012/12/242000000/3985339854

pdf Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10Q

pelas ligações químicas e pela geometria das moléculas

do ponto de vista energético,

dos átomos e moléculas influencia a sua reatividade

[…] Como o grau de abstração necessário para compreender conceitos como o de orbital atómica é elevado,

reduziu-se esta temática ao mínimo necessário para chegar às configurações eletrónicas dos átomos,

em especial das suas camadas de valência

As ligações intermoleculares são introduzidas dada a sua importância para a compreensão das propriedades dos materiais

Relativamente à forma das moléculas (geometria e estrutura tridimensional) os alunos devem começar a interpretar e a distinguir estruturas tridimensionais identificando grupos funcionais

Mais importante do que o domínio da nomenclatura da química orgânica é a capacidade de distinguir estruturas de moléculas e de lhes atribuir um significado químico

A enorme utilidade da química no mundo atual aponta para um futuro sustentável em áreas vitais para a sociedade (energia,

através de avanços significativos na síntese química,

na química biológica e na tecnologia química

Estes aspetos devem,

procurando-se que os alunos reconheçam algumas aplicações e outros resultados de investigação que tenham impacto na sociedade e no ambiente

Apresentam-se a sequência de conteúdos do 10

algumas orientações e sugestões,

e uma previsão da distribuição por tempos letivos

As atividades laboratoriais (designadas por AL) aparecem identificadas nos respetivos subdomínios e,

apresentam-se os respetivos objetivos gerais e algumas sugestões,

podendo ser utilizados outros procedimentos desde que se atinjam as metas definidas

Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10Q

Domínio 1: Elementos químicos e sua organização (17 aulas = 14 + 3 AL) Subdomínio 1

Objetivo geral: Consolidar e ampliar conhecimentos sobre elementos químicos e dimensões à escala atómica

Conteúdos,

orientações e sugestões (pág

Metas curriculares (pág

Conteúdos • Ordens de grandeza e escalas de comprimento • Dimensões à escala atómica • Massa isotópica e massa atómica relativa média • Quantidade de matéria e massa molar • Fração molar e fração mássica • AL 1

no número de massa e na definição de isótopos

célula,

Terra e Sol) numa escala de comprimentos

de imagens de microscopia de alta resolução,

justificando o uso de unidades adequadas

átomos sugere-se a observação de 1

A grande diferença a massa relativa dos átomos e das moléculas é 1/12 da massa de densidades entre as fases condensadas e do átomo de carbono-12

gasosa de um material pode também 1

átomos e as suas dimensões

Estas abordagens justificando a proximidade do seu valor com a massa do permitem uma contextualização histórica do isótopo mais abundante

Para avaliar as dimensões à escala atómica caracterizar a sua unidade,

com referência ao número podem analisar-se imagens de microscopia de Avogadro de entidades

de alta resolução às quais estejam associadas 1

identificando a escalas ou fatores de ampliação

Pode-se também recorrer a informação constante de Avogadro como constante de proporcionalidade

sobre a presença de nanopartículas em 1

resultem da manipulação da matéria à escala 1

A análise das vantagens e riscos da matéria com a massa molar

nanotecnologia possibilita a reflexão sobre as 1

e relacionar estas duas grandezas

relações entre ciência e sociedade

Sugestões Nesta atividade introduzem-se alguns conceitos sobre medição: algarismos significativos,

incerteza experimental associada à leitura no aparelho de medida,

erros que afetam as medições e modo de exprimir uma medida a partir de uma única medição direta

A atividade pode começar questionando os alunos sobre um processo de medir a massa e o volume de uma gota de água,

orientando a discussão de forma a concluírem que a medição deve fazer-se a partir da massa e do volume de um número elevado de gotas

Sugere-se um número de gotas de água não inferior a 100

Posteriormente,

pode questionar-se qual das grandezas medidas (massa ou volume) deve ser usada para determinar o número de moléculas de água numa gota,

e ainda que informação adicional é necessária e onde esta pode ser encontrada

Os resultados obtidos podem ser usados para determinar e comparar ordens de grandeza

Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10Q

Metas específicas e transversais (pág

Medir a massa e o volume de um dado número de gotas de água,

selecionando os instrumentos de medição mais adequados

Apresentar os resultados das medições da massa e do volume das gotas de água,

atendendo à incerteza de leitura e ao número de algarismos significativos

Determinar a massa e o volume de uma gota de água e indicar a medida com o número adequado de algarismos significativos

Calcular o número de moléculas de água que existem numa gota e indicar o resultado com o número adequado de algarismos significativos

Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10Q

Subdomínio 1

Objetivo geral: Reconhecer que a energia dos eletrões nos átomos pode ser alterada por absorção ou emissão de energias bem definidas,

correspondendo a cada elemento um espetro atómico característico,

e que os eletrões nos átomos se podem considerar distribuídos por níveis e subníveis de energia

Conteúdos,

orientações e sugestões (pág

Metas curriculares (pág

Conteúdos • Espetros contínuos e descontínuos • O modelo atómico de Bohr • Transições eletrónicas • Quantização de energia • Espetro do átomo de hidrogénio • Energia de remoção eletrónica • Modelo quântico do átomo o níveis e subníveis o orbitais (s,

p e d) o spin • Configuração eletrónica de átomos o Princípio da Construção (ou de Aufbau) o Princípio da Exclusão de Pauli • AL 1

sendo a energia de cada fotão proporcional à frequência dessa luz

comparando as energias dos respetivos fotões

concluindo que esse espetro resulta de transições eletrónicas entre níveis energéticos

e a ocorrência de transições de eletrões entre níveis por absorção ou emissão de energias bem definidas,

como as duas ideias fundamentais do modelo atómico de Bohr que prevalecem no modelo atómico atual

no caso do átomo de hidrogénio,

a energia envolvida numa transição eletrónica com as energias dos níveis entre os quais essa transição se dá

concluindo que são característicos de cada elemento

a partir de informação selecionada,

algumas aplicações da espetroscopia atómica (por exemplo,

identificação de elementos químicos nas estrelas,

determinação de quantidades vestigiais em química forense)

por as suas cargas serem de sinais contrários,

e das repulsões entre os eletrões,

por as suas cargas serem do mesmo sinal

correspondendo as regiões mais densas a maior probabilidade de aí encontrar eletrões

a partir de valores de energia de remoção eletrónica,

obtidas por espetroscopia fotoeletrónica,

que átomos de elementos diferentes têm valores diferentes da energia dos eletrões

Orientações e sugestões Recomenda-se a observação de espetros contínuos e descontínuos decompondo a luz com redes de difração ou espetroscópios e a visualização de simulações sobre espetroscopia

Sugere-se ainda o uso de tubos de Pluecker para visualizar espetros descontínuos

Deve recorrer-se a dados da espetroscopia fotoeletrónica (sem exploração nem da técnica nem dos equipamentos) para estabelecer a ordem das energias no estado fundamental de orbitais atómicas até 4s

Este assunto deve ser abordado sem recurso aos números quânticos

O Princípio da Exclusão de Pauli deve ser apresentado de uma forma simplificada,

devendo fazer-se a distribuição eletrónica pelas orbitais degeneradas

As energias relativas dos subníveis eletrónicos ocupados,

assim como os números relativos de eletrões em cada subnível,

podem ser determinados a partir de espetros obtidos por espetroscopia fotoeletrónica de baixa resolução,

enquanto o número máximo de eletrões permitido por orbital é dado pelo Princípio da Exclusão de Pauli

A degenerescência das orbitais p e d'do mesmo nível pode assim ser confirmada a partir destes resultados

As configurações eletrónicas devem ser estabelecidas com base na regra da construção (conhecida por Princípio de Construção ou de

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Aufbau) e atendendo à maximização do número de eletrões desemparelhados (conhecida como regra de Hund)

obtidos por espetroscopia fotoeletrónica,

concluindo que os eletrões se podem distribuir por níveis de energia e subníveis de energia

uma propriedade quantizada denominada spin que permite dois estados diferentes

com base em representações da densidade eletrónica que lhes está associada e distingui-las quanto ao número e à forma

relacionando esse resultado com o princípio de Pauli

a partir de valores de energia de remoção eletrónica,

obtidas por espetroscopia fotoeletrónica,

que orbitais de um mesmo subnível np,

têm a mesma energia

atendendo ao Princípio da Construção,

ao Princípio da Exclusão de Pauli e à maximização do número de eletrões desemparelhados em orbitais degeneradas

Sugestões Esta atividade pode adquirir um caráter de pesquisa laboratorial,

caso se usem amostras desconhecidas de vários sais

Se forem usadas ansas de Cr/Ni,

a atividade deve ser planeada para que a mesma ansa seja utilizada sempre na mesma amostra,

o que evita o recurso a ácido clorídrico concentrado para a sua limpeza

Devem ser abordados aspetos de segurança relacionados com a utilização de fontes de aquecimento e manipulação de reagentes

Os resultados do teste de chama podem ser relacionados com os efeitos observados no fogo-de-artifício

Metas específicas e transversais (pág

Identificar a presença de um dado elemento químico através da coloração de uma chama quando nela se coloca uma amostra de sal

Indicar limitações do ensaio de chama relacionadas com a temperatura da chama e com a natureza dos elementos químicos na amostra

Interpretar informação de segurança presente no rótulo de reagentes e adotar medidas de proteção com base nessa informação e em instruções recebidas

Interpretar os resultados obtidos em testes de chama

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Subdomínio 1

Objetivo geral: Reconhecer na Tabela Periódica um meio organizador de informação sobre os elementos químicos e respetivas substâncias elementares e compreender que a estrutura eletrónica dos átomos determina as propriedades dos elementos

Conteúdos,

orientações e sugestões (pág

Metas curriculares (pág

Conteúdos • Evolução histórica da Tabela Periódica • Estrutura da Tabela Periódica: grupos,

períodos e blocos • Elementos representativos e de transição • Famílias de metais e de não-metais • Propriedades periódicas dos elementos representativos o raio atómico o energia de ionização • AL 1

Identificar marcos históricos relevantes no estabelecimento da Tabela Periódica atual

grupos e blocos e relacionar a configuração eletrónica dos átomos dos elementos com a sua posição relativa na Tabela Periódica

Orientações e sugestões Devem relembrar-se os principais contributos para a evolução da Tabela Periódica (de Döbereiner a Moseley,

e avançando até à atualidade),

podendo realçar-se a fundamentação e discussão das propostas que foram surgindo e o facto de a Tabela Periódica ser um documento aberto à incorporação de novos elementos químicos e de novos conhecimentos

Essa abordagem permite mostrar o modo como a ciência evolui

A diversidade de materiais existentes na natureza mostra que a maioria dos elementos químicos se encontra na forma combinada (formando substâncias elementares ou compostas) e que um número relativamente pequeno de elementos está na origem de milhões de substâncias naturais e artificiais

Sugestões Sugere-se a utilização de metais como cobre,

lâminas ou fios de pequena dimensão

Devem discutir-se erros aleatórios e sistemáticos ligados à influência da temperatura,

devidos à formação de bolhas de ar no interior do picnómetro,

a uma secagem inadequada do picnómetro ou à presença de impurezas no metal em estudo

Nesta atividade deve introduzir-se o erro percentual associado a um resultado experimental,

quando há um valor de referência,

e a sua relação com a exatidão desse resultado

Metas específicas e transversais (pág

Definir densidade relativa e relacioná-la com a massa volúmica

Identificar a densidade relativa como uma propriedade física de substâncias

Interpretar e utilizar um procedimento que permita determinar a densidade relativa de um metal por picnometria

Determinar a densidade relativa do metal

Indicar o significado do valor obtido para a densidade relativa do metal

Determinar o erro percentual do resultado obtido para a densidade relativa do metal e relacioná-lo com a exatidão desse resultado

Indicar erros que possam ter afetado o resultado obtido

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Domínio 2: Propriedades e transformações da matéria (23 aulas = 19 + 4 AL) Subdomínio 2

Objetivo geral: Compreender que as propriedades das moléculas e materiais são determinadas pelo tipo de átomos,

pela energia das ligações e pela geometria das moléculas

Conteúdos,

orientações e sugestões (pág

Metas curriculares (pág

Conteúdos • Tipos de ligações químicas • Ligação covalente o estruturas de Lewis o energia de ligação e comprimento de ligação o polaridade das ligações o geometria molecular o polaridade das moléculas o estruturas de moléculas orgânicas e biológicas • Ligações intermoleculares o ligações de hidrogénio o ligações de van der Waals (de London,

entre moléculas polares e entre moléculas polares e apolares) • AL 2

forças de repulsão entre eletrões e forças de repulsão entre núcleos

sendo estas distâncias respetivamente menores e maiores do que a distância de equilíbrio

ligações iónicas (transferência de eletrões entre átomos originando estruturas com caráter iónico) e ligações metálicas (partilha de eletrões de valência deslocalizados por todos os átomos)

O2 e F2,

as fórmulas de estrutura de Lewis de moléculas como CH4,

H2O e CO2

H2O e CO2 com base no modelo da repulsão dos pares de eletrões de valência

com base no modelo da repulsão dos pares de eletrões de valência,

H2O e CO2

com base na variação das propriedades periódicas dos elementos envolvidos nas ligações (por exemplo H2O e H2S ou HCl e HBr)

interpretando essa polaridade com base na distribuição de carga elétrica entre os átomos

NH3) e apolares (CO2,

no caso de hidrocarbonetos saturados de

Orientações e sugestões A ligação química deve ser considerada um conceito unificador: a energia de um conjunto de átomos ou moléculas ligados é menor do que a energia dos átomos ou moléculas separados,

como resultado das atrações e repulsões envolvendo eletrões e núcleos atómicos

Devem ser estudadas duas situações quanto ao tipo de ligação química: (a) partilha significativa de eletrões entre os átomos (ligações iónica,

covalente e metálica) e (b) partilha pouco significativa de eletrões entre os átomos ou moléculas (ligações intermoleculares de van der Waals e ligações de hidrogénio)

A identificação da partilha de eletrões pode ser relacionada qualitativamente com representações da densidade eletrónica das moléculas

A ligação iónica deve ser apresentada como uma ligação em que a partilha de eletrões dá origem a uma cedência significativa de eletrões entre átomos,

podendo realçar--se que essas estruturas com caráter iónico se dissociam em iões em solução ou por mudança de estado físico

A polaridade das moléculas deve ser abordada sem recorrer ao conceito de momento dipolar

Pode destacar-se que a assimetria na distribuição da carga elétrica se traduz na polaridade da molécula,

a partir de representações das densidades eletrónicas de moléculas

Mais importante do que a identificação dos vários tipos de forças de van der Waals será a aquisição pelos alunos da noção de que,

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incluindo as moléculas não polares e os cadeia aberta até 6 átomos de carbono,

representar a átomos de gases nobres,

existe atração entre estas fórmula de estrutura a partir do nome ou escrever o nome a por forças de London e que,

partir da fórmula de estrutura

a estas atrações se somam as atrações entre as 1

distribuições assimétricas de carga

para a ligação CC nas moléculas Sugere-se a aplicação dos conhecimentos sobre etano,

ligação química e geometria molecular na análise e 1

interpretação de estruturas moleculares de ácidos carboxílicos e aminas) em moléculas orgânicas,

substâncias presentes nos alimentos e em biomoléculas e fármacos,

a partir das suas fórmulas de medicamentos,

A relação entre as miscibilidades e o tipo de ligações de van der Waals – com base nas características das intermoleculares deve ser apresentada como uma unidades estruturais

relação genérica cuja explicação é complexa,

não sendo com as ligações intermoleculares que se estabelecem entre necessário fornecer essa explicação aos alunos

Sugestões A atividade pode ter o formato de uma investigação laboratorial,

em que se fornecem vários líquidos e informação sobre as correspondentes fórmulas de estrutura

Os líquidos a utilizar poderão ser: água,

A atividade pode começar sugerindo aos alunos que formulem hipóteses sobre a miscibilidade dos líquidos propostos,

com base nas respetivas fórmulas de estrutura

Um líquido que também poderá ser utilizado é o éter de petróleo

Neste caso,

deve ser dada a informação aos alunos que se trata de uma mistura de hidrocarbonetos,

essencialmente pentano e hexano

Deverão ser tomadas medidas para lidar com riscos associados à manipulação de alguns líquidos

Metas específicas e transversais (pág

Prever se dois líquidos são miscíveis ou imiscíveis,

tendo como único critério o tipo de ligações intermoleculares predominantes em cada um

Identificar e controlar variáveis que afetam a miscibilidade de líquidos

Interpretar informação de segurança nos rótulos de reagentes e adotar medidas de proteção com base nessa informação e em instruções recebidas

Descrever e realizar um procedimento que permita avaliar a miscibilidade de líquidos

Relacionar a miscibilidade dos líquidos em estudo com os tipos de interações entre as respetivas unidades estruturais

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Subdomínio 2

2 + AL 2

Objetivo geral: Reconhecer que muitos materiais se apresentam na forma de dispersões que podem ser caracterizadas quanto à sua composição

Conteúdos,

orientações e sugestões (pág

volume molar e massa volúmica • Soluções,

coloides e suspensões • Composição quantitativa de soluções o concentração em massa o concentração o percentagem em volume e percentagem em massa o partes por milhão • Diluição de soluções aquosas o AL 2

no que respeita à presença de gases,

com realce para a composição quantitativa média da troposfera,

para análises químicas da qualidade do ar e o aumento do efeito de estufa

Outros contextos igualmente pertinentes,

por estarem relacionados com o quotidiano e a sociedade,

em particular com a informação e a defesa do consumidor,

podem ser encontrados nas indústrias farmacêutica,

na saúde e qualidade da água,

A análise,

de rótulos e de relatórios de análises pode contribuir para motivar os alunos e sensibilizá-los para a importância da interpretação de informação química necessária ao esclarecimento dos consumidores

Metas curriculares (pág

concluir que tem o mesmo valor para todos os gases à mesma pressão e temperatura

definidas as condições de pressão e temperatura

realçando N2 e O2 como os seus componentes mais abundantes

dispersão coloidal e suspensão com base na ordem de grandeza da dimensão das partículas constituintes

na qual também se encontram coloides e suspensões de matéria particulada

percentagem em massa e em volume e partes por milhão,

e estabelecer correspondências adequadas

Sugestões O reagente a utilizar deve estar devidamente rotulado para que se possa fazer a necessária avaliação de riscos

Sugere-se a utilização de compostos corados como sulfato de cobre (II) pentahidratado ou permanganato de potássio

Não devem usar--se sais contendo catiões de metais pesados (Pb,

Devem ser referidos aspetos relacionados com armazenamento de soluções

as soluções preparadas podem ser aproveitadas para outros trabalhos

Devem discutir-se erros aleatórios e sistemáticos

Metas específicas e transversais (pág

Efetuar cálculos necessários à preparação de soluções a partir de um soluto sólido

Descrever as principais etapas e procedimentos necessários à preparação de uma solução a partir de um soluto sólido

Medir a massa de sólidos em pó,

e apresentar o resultado da medição atendendo à incerteza de leitura e ao número de algarismos significativos

Aplicar técnicas de transferência de sólidos e líquidos

Preparar uma solução com um dado volume e concentração

Armazenar soluções em recipiente apropriado sem as contaminar ou sem alterar a sua concentração

Indicar erros que possam ter afetado as medições efetuadas

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Sugestões Previamente,

os alunos devem treinar o uso de pipetas na medição de volumes

estas podem ser da mesma classe,

para poderem comparar as respetivas incertezas de leitura

Cada grupo de alunos deverá preparar várias soluções com diferentes fatores de diluição,

selecionando pipetas e balões volumétricos adequados

As soluções preparadas podem ser aproveitadas para outros trabalhos

Sugere-se que a solução a diluir seja a preparada na atividade anterior

Metas específicas e transversais (pág

Efetuar cálculos necessários à preparação de soluções por diluição,

em particular utilizando o fator de diluição

Descrever as principais etapas e procedimentos necessários à preparação de uma solução por diluição

Distinguir pipetas volumétricas de pipetas graduadas comparando,

a incerteza de leitura de ambas

Interpretar inscrições em instrumentos de medição de volume

Medir volumes de líquidos com pipetas,

Apresentar o resultado da medição do volume de solução com a pipeta atendendo à incerteza de leitura e ao número de algarismos significativos

Preparar uma solução com um dado volume e concentração a partir de uma solução mais concentrada

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Subdomínio 2

Objetivo geral: Compreender os fundamentos das reações químicas,

incluindo reações fotoquímicas,

do ponto de vista energético e da ligação química

Conteúdos,

orientações e sugestões (pág

Metas curriculares (pág

Conteúdos • Energia de ligação e reações químicas o processos endoenergéticos e exoenergéticos o variação de entalpia • Reações fotoquímicas na atmosfera o fotodissociação e fotoionização o radicais livres e estabilidade das espécies químicas o ozono estratosférico • AL 2

com aumento ou diminuição de temperatura

designá-la por variação de entalpia para transformações a pressão constante,

e interpretar o seu sinal (positivo ou negativo)

designando-as por reações fotoquímicas

e N2 relacionandoos com a energia da radiação envolvida e com a estabilidade destas moléculas

com base na fotodissociação de O2 e de O3,

por envolvimento de radiações ultravioletas UVB e UVC,

concluindo que a camada de ozono atua como um filtro dessas radiações

Orientações e sugestões A escrita de equações químicas usando fórmulas de estrutura pode ajudar a compreender o que se passa na rutura e formação de ligações durante as reações químicas

Os exemplos a considerar devem incluir substâncias estudadas no subdomínio «Ligação Química»,

podendo ser introduzidas reações como a combustão de alcanos,

a síntese do amoníaco e a decomposição da água

O caso particular do ozono,

que na troposfera atua como poluente enquanto na estratosfera atua como protetor,

pode ser explorado nos aspetos científico,

A formação e destruição do ozono estratosférico podem ser abordadas através da questão da camada de ozono

Podem discutir-se as vantagens e desvantagens proporcionadas pelos clorofluorocarbonetos (CFC),

assim como dos seus substitutos,

com base em informação selecionada

Também podem ser utilizadas as aplicações da fotoquímica em diferentes áreas como,

a arte e a produção de energia