INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA QUÍMICA

INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA QUÍMICA: CONCEITO DE MATÉRIA E ENERGIA

1. INTRODUÇÃO

Olá estudantes, nesta aula iremos aprender os conceitos básicos do universo da química, a fim de construirmos fundamentos teóricos que servirão de base para a sequência dos assuntos. Vamos lá!A química, física e a biologia juntas formam a ciência da natureza, sendo a química responsável por estudar a estrutura, composição e as transformações sofridas pela matéria, bem como a energia envolvida nesses processos.
A química desempenha um papel fundamental no desenvolvimento de todos os ramos das ciências, pois seus estudos sobre a matéria permitem conhecer e compreender as propriedades e possíveis transformações das substâncias para então aplicar esses conhecimentos em benefício da sociedade.
Nesse sentido essa ciência está ligada progresso, desenvolvimento, bem estar e aumento da expectativa de vida do homem. Em função dela temos hoje a produção de vacinas e aumento das suas eficácias, antibióticos, anti-inflamatórios; desenvolvimento de fontes alternativas de combustíveis; produtos de higiene pessoal; desenvolvimento de alimentos industrializados e aumento de seus prazos de validade; desenvolvimento de técnicas e soluções para problemas ambientais.
Embora exista muitos benefícios ofertado pela química, é comum ouvirmos comentários depreciando essa ciência relacionando-a a desastres ecológicos como derramamentos de petróleo, aquecimento global, envenenamento (nos agrotóxicos). Contudo o problema não está na química em si, mas no seu uso.
Na sociedade atual há muitos que não abre mão de utilizá-la para manter seus privilégios, por exemplo que tem seu automóvel dificilmente vai a algum lugar a pé, não é mesmo?
Por tanto mudar essa situação cabe a toda a sociedade que deve ser crítica e participativa que exija que o conhecimento promova tanto uma qualidade de vida cada vez melhor quanto a coexistência harmônica entre o homem e o meio ambiente.

QUÍMICA: É A CIÊNCIA QUE ESTUDA A MATÉRIA, SUA ESTRUTURA, COMPOSIÇÃO, E SUAS TRANSFORMAÇÕES, BEM COMO A ENERGIA ENVOLVIDA NESSES PROCESSOS.

2. MATÉRIA, CORPO E OBJETO
Vimos que a química estuda a matéria, mas o que é matéria?
A definição clássica de matéria é tudo aquilo que tem massa e ocupa um lugar no espaço, isto é, tem volume. A água, o ferro, a madeira, o ar atmosférico são exemplos de matéria, pois possuem massa e ocupam lugar no espaço.
Os materiais podem apresentar porções limitadas que recebem o nome de corpo. Essas porções quando se prestam a certos usos pelo homem passam a ser chamadas objetos. Dessa forma, corpo é a porção limitada da matéria, enquanto que o objeto é um corpo fabricado para um determinado fim. Finalizando esse tópico, saiba que são muitos os tipos de matéria existente e cada uma é chamada de substâncias. O ferro, os gases, o açúcar, são exemplos de substâncias.

3. ENERGIA
Estudantes, não existe uma definição exata de energia, mas podemos conceitua-la como tudo aquilo que pode modificar a matéria, provocar ou anular movimento e, ainda causar sensações.

Em temos simples, a energia está relacionada a capacidade que um corpo tem de produzir trabalho. É importante mencionar que a matéria e energia não podem ser criadas e nem destruídas, pois as mesmas apenas se transformam, por exemplo no movimento de um carro, o combustível que é matéria, se transforma em calor que é energia, provocando uma força que transforma o estado de repouso do veículo. Durante a queima de uma vela, esta se desgasta produzindo fumaça (Matéria: fuligem e gases) e liberando energia (calor e energia luminosa).

A energia pode ser clássica em dois tipos:

- ENERGIA RENOVÁVEL: É o tipo de energia gerada a partir de fontes que possuem a capacidade de se renovar naturalmente. Nesse tipo de energia, não há possibilidade de estabelecer o tempo de duração de sua fonte, como por exemplo, o calor proveniente do sol. Não sabemos até quando o sol irá existir não é mesmo?
Por isso, dizemos que as fontes de energia renováveis são virtualmente inesgotáveis, mas isso não quer dizer que não pode haver limites num dado momento da extração da quantidade de energia.

A energia renovável tem como vantagens dentre outras:
• A redução da dependência energética de nossa sociedade face aos combustíveis fósseis.
• A Redução da quantidade de CO2 emitida para o ambiente e consequentemente a melhora da qualidade de vida devido ao ar mais limpo.
• Sua fonte é inesgotável
• Possibilidade de conferir a autonomia energética de uma nação
Dentre as desvantagens desse tipo de energia podemos citar:
• o elevado custo de investimento em infraestrutura para sua instalação.
• Variação existente da quantidade produzidas de acordo com as situações climáticas.
• Suas formas de armazenamentos são menos eficientes se comparadas aquelas provenientes de combustíveis fósseis.
São vários os tipos de energia renovável disponível da qual podemos citar: A energia Eólica, aquela oriunda através do vento; Energia Hídrica ou Hidroelétrica, Energia solar etc.

- ENERGIA NÃO RENOVÁVEL: São tipos de energia que tem como fontes recursos que se esgotam na natureza. Esse tipo de energia é produzida a partir de combustíveis fósseis como o petróleo e o carvão mineral.

Vantagens da energia não renovável dentre outras:
• Possuem um elevado rendimento energético em relação as fontes renováveis.
• Seu uso pode gerar postos de trabalhados em países pobres, contribuindo para a melhoria da economia e da distribuição de renda.
Entre as desvantagens da utilização dessa fonte de energia temos dentre outras:
• Elevado impacto ambiental devido a contribuição para chuva ácida e perda da biodiversidade.
• Acidentes causado pelo derramamento de petróleo que podem ter como consequência o fim de um ecossistema.
• Liberação de grande quantidade de CO2 na atmosfera.

4. EXERCÍCIOS COMENTADOS

01. (FAAP-SP) - No texto: “Um escultor recebe um bloco retangular de mármore e, habilmente, o transforma na estátua de uma celebridade do cinema”, podemos identificar matéria, corpo e objeto e, a partir daí, definir esses três conceitos.
I. Matéria (mármore): tudo aquilo que tem massa e ocupa lugar no espaço.
II. Corpo (bloco retangular de mármore): porção limitada de matéria que, por sua forma especial, se presta a um determinado uso.
III. Objeto (estátua de mármore): porção limitada de matéria.
Assinale:
a) se somente a afirmativa I é correta.
b) se somente a afirmativa II é correta.
c) se somente a afirmativa III é correta.
d) se somente as afirmativas I e II são corretas.
e) se as afirmativas I, II e III são corretas.

Resolução: A alternativa I está correta pois menciona exatamente a definição de matéria. Já alternativa II está incorreto pois corpo é qualquer porção limitada da matéria e a alternativa traz a definição de objeto. Por fim a alternativa III está incorreta porque objeto é a porção limitada da matéria, que por sua forma especial, se presta a um determinado uso e a alternativa fornece a definição de corpo. Resposta letra “a”.

02. (Colégio Naval) - Um copo de vidro caiu de uma mesa e, ao tocar o chão, quebra em pequenos pedaços. Estes pequenos pedaços podem ser classificados como:
a) átomos de vidro.
b) prótons que formam o vidro.
c) corpos da matéria vidro.
d) objetos de vidros.
e) moléculas de vidro.
Resolução: O vidro é matéria, um pedaço desse vidro passa a ser classificado como corpo da matéria de vidro. Resposta letras “c”.

03. Com a queima do álcool (matéria) deixa de existir. Isso significa que:
a) a matéria simplesmente desaparece.
b) a matéria se transforma somente em outro tipo de matéria.
c) a matéria se transforma em outro tipo de matéria e libera energia.
d) a matéria se transforma somente em enegia.

Resolução: A matéria e energia não podem ser criadas e nem destruídas, pois as mesmas apenas se transformam. Por exemplo no movimento de um carro, o combustível que é matéria, se transforma em calor que é energia, provocando uma força que transforma o estado de repouso do veículo. Dessa forma o álcool ao ser queimado se transformará em outros tipos de matéria como dióxido de carbono e água liberando calor. A alternativa “b” não está correta poque diz que a queima do álcool só produz outro tipo de matéria, o que não é verdade pois há liberação de energia (calor). Esse mesmo raciocínio vale para a alternativa “d”. Resposta letras “c”.

04. Dois estudantes conversam próximo a uma fogueira e um deles diz: “Na queima a madeira deixa de existir e surgem cinza, fuligem, gases, luz e calor. O estudante está certo?

Resolução: O estudante está certo sim, pois a matéria pode sofrer transformações como no caso da queima da madeira originando novos tipos de materiais e liberando energia.

05. (Enem) - Qual das seguintes fontes de produção de energia é a mais recomendável para a diminuição dos gases causadores do aquecimento global?
a) Óleo diesel. b) Gasolina. c) Carvão mineral. d) Gás natural. e) Vento.

Resolução: A energia pode ser clássica em dois tipos: Energia Renovável e Energia não Renovável. A primeira deriva de fontes que se renovam naturalmente no ambiente, e tem como uma das vantagens a diminuição de gases causadores do efeito estufa. Podemos citar como exemplo desse tipo de energia a energia solar, eólica etc.
Já a segunda, isto é, a energia não renovável é aquela que provém de combustíveis fósseis como carvão mineral e petróleo. Dentre outras desvantagens desse tipo de energia temos o aumento da emissão de gases causadores do efeito estufa para atmosfera.
A energia eólica seria a recomendada para a diminuição dos gases causadores do aquecimento global, pois além de ser limpa e renovável, não envolve nenhum tipo de queima. Resposta letra “e”.
06. (Enem) - Empresa vai fornecer 230 turbinas para o segundo complexo de energia à base de ventos, no sudeste da Bahia. O Complexo Eólico Alto Sertão, em 2014, terá capacidade para gerar 375 MW (megawatts), total suficiente para abastecer uma cidade de 3 milhões de habitantes. MATOS, C. GE busca bons ventos e fecha contrato de R$ 820 mi na Bahia. Folha de S. Paulo, 2 dez. 2012.
A opção tecnológica retratada na notícia proporciona a seguinte consequência para o sistema energético brasileiro:
a) Redução da utilização elétrica. b) Ampliação do uso bioenergético. c) Expansão das fontes renováveis. d) Contenção da demanda urbano-industrial. e) Intensificação da dependência geotérmica.

Resolução: o texto informa que a empresa irá oferecer 230 turbinas para o segundo complexo de energia à base de ventos, no sudeste da Bahia. Isso irá aumentar a capacidade de produção de energia eólica – energia renovável - nesse período proporcionando a expansão das fontes renováveis de energia. Resposta letra “c”.

07. (Mackenzie) - A civilização moderna está voltada para um alto consumo de energia que é utilizada nas indústrias, nos transportes, nos eletrodomésticos e nas telecomunicações. Nessa busca por energia, o homem vai atrás de várias fontes, tais como,
I. combustíveis fósseis. II. energia hidrelétrica. III. energia nuclear. IV. etanol. V. energia eólica (energia dos ventos).
Desses 5 tipos,
A) apenas um é renovável. B) apenas dois são renováveis. C) apenas três são renováveis. D) apenas quatro são renováveis. E) todos são renováveis.

Resolução: A energia pode ser clássica em dois tipos: Energia Renovável e Energia não Renovável. A primeira deriva de fontes que se renovam naturalmente no ambiente, são exemplos de energia renováveis: Energia Hidrelétrica que utiliza o movimento das águas dos rios; O Etanol que é produzido pela fermentação da cana-de-açúcar e a Energia Eólica que por sua vez utiliza-se da força dos ventos.
Já a segunda, isto é, a energia não renovável é aquela que provém de combustíveis fósseis como carvão mineral e o petróleo. Resposta letra “c”.

08. (PUC-RIO) - O incêndio na Usina Nuclear de Fukushima, no Japão, após o tsunami do dia 11 de março de 2011, reacendeu as discussões internacionais sobre a sustentabilidade desse tipo de energia.
Os defensores da produção de energia nuclear afirmam que uma das suas vantagens é:
a) a necessidade nula de armazenamento de resíduos radioativos. b) o menor custo quando comparado às demais fontes de energia. c) a baixa produção de resíduos emissores de radioatividade. d) o reduzido grau de interferência nos ecossistemas locais. e) a contribuição zero para o efeito de estufa global.
Resolução: Antes de chegarmos à resposta da questão, vamos checar algumas informações acerca da energia nuclear.
A energia nuclear, também chamada de energia atômica é um tipo de energia extraída do núcleo de um átomo. A energia é produzida através da fissão, isto é, da divisão do núcleo atômico de um elemento radioativo liberando uma grande quantidade de energia. O elemento químico mais utilizado para a produção desse tipo de energia é o urânio.
DENTRE AS VANTAGENS DA ENERGIA NUCLEAR PODEMOS CITAR AS SEGUINTES:
- Não gera emissão de gases: As usinas nucleares permitem que a eletricidade seja gerada sem emitir gases de efeito estufa. Nesse sentido não contribuem para o efeito estufa.
- Obtém muita energia com pouco combustível: Com poucos combustíveis é possível gerar grandes quantidades de energia implicando dessa forma na economia de matéria prima, transporte, extração e manuseio.
-Baixo custo de funcionamento: As usinas nucleares são mais baratas de operar que aquelas oriundas de carvão e gás natural.
AS DESVANTAGENS DENTRE OUTRAS SÃO:
- Acidentes produzem sérias consequências: Os sistemas de segurança das usinas nucleares devem ser muito altos, porém qualquer falha humana pode ser fatal diante de um evento imprevisto cuja a tomada de decisão pode não ser a melhor. A própria questão cita um exemplo de acidente em usina nuclear, a de Fukushima.
- Gestão de Resíduos Nucleares: Essa é uma grande desvantagem, visto que o lixo nuclear leva muito tempo para perder sua radioatividade e perigo, por isso deve ser acondicionado em local extremamente seguro.
- Investimento inicial muito elevado
- Recursos Limitados: A energia nuclear não é renovável, pois o urânio deve ser extraído.
- Dependência externa: Poucos países tem minas de urânio e também poucos tem tecnologia nuclear. Consequentemente eles precisam contratar do exterior. Mediante ao resumo, temos como resposta a letra “e”.