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Ciências da Natureza e suas Tecnologias · Química 31
Volume 2 • Módulo 4 • Química • Unidade 11
Hidrocarbonetos
Carmelita Portela Figueiredo, Esteban Lopez Moreno, Heleonora de Paula Belmino, Leonar- do Pages Pereira, Marco Antônio Malta Moure, Mauro Braga França, Valéria de Jesus Pereira.
Introdução
Caro(a) professor(a), na Unidade 11 , do M ódulo 4 , os hidrocarbonetos são finalmente apresentados aos nossos alunos. A nossa responsabilidade é gigan- te nesse momento, pois dizem por aí que a primeira impressão é a que fica. Na dúvida, vamos tentar dar o nosso melhor para que tenham uma boa visão e des- pertemos o interesse deles para esse mundo novo que estão conhecendo. Várias abordagens serão conduzidas, indo desde a simples conceituação até os princi- pais hidrocarbonetos, presentes no cotidiano. Fórmulas estruturais, moleculares e geral serão abordadas, assim como suas relações com os cálculos de massa molar.
Igualmente interessante são as reações de combustão que envolvem os hidro- carbonetos apresentadas nesta unidade. Apostamos que eles nem imaginam o quão perto delas estão! Afinal podemos dizer que a exploração dos hidrocarbonetos é uma atividade antiga no mundo. E em função disso pode-se extrapolar e questionar muito as questões de exploração das reservas naturais de petróleo, de gás natural e as relações ambientais que são decorrentes desses processos. Não poderiam ficar de fora a nomen- clatura dos diferentes tipos de hidrocarbonetos e as interações intra e intermoleculares que acabam por influenciar nos seus pontos de fusão e ebulição. Acreditamos que os hidrocarbonetos serão o caminho de boas discussões e de aprendizado! Apresentamos, neste material, algumas sugestões de atividades, que de- vem ajudá-lo(a) a complementar a apresentação deste tema em suas aulas. De um modo geral, sugerimos que a primeira aula de cada unidade se inicie com uma atividade disparadora. Imaginamos que esta deva ser uma proposta para ser realizada em grupo, por envolver uma maior participação dos alunos. Nesse momento, é esperado que eles questionem e interajam bastante acerca do que estão vivenciando. Sua escolha deve ser pautada na realidade de cada turma, no seu ambiente de trabalho e na realidade a qual sua escola está inserida.
Para dar sequência ao estudo desta unidade, disponibilizamos alguns re- cursos complementares ao conteúdo do material didático do aluno. Tais recursos apresentam-se associados às atividades descritas neste material. Recomendamos e incentivamos que sejam feitas alterações e adaptações quando necessárias, pois cada sala de aula é um universo independente.
Apresentação da unidade do material do aluno Caro professor, apresentamos, abaixo, as principais características desta unidade:
Disciplina Volume Módulo Unidade Estimativa de aulas paraessa unidade Química 2 4 11 3 aulas de 2 tempos
Titulo da unidade Tema Hidrocarbonetos Hidrocarbonetos Objetivos da unidade Identificar os diferentes tipos de hidrocarbonetos. Reconhecer um hidrocarboneto a partir de sua fórmula estrutural. Estabelecer a fórmula geral dos diferentes hidrocarbonetos, bem como utilizá-la para calcular a massa molar das substâncias. Descrever as equações de combustão envolvendo hidrocarbonetos. Nomear os diferentes tipos de hidrocarbonetos e seus radicais derivados, usando as regras da IUPAC, bem como, a partir do nome, definir a fórmula molecular e/ou estrutural. Avaliar as características dos compostos orgânicos e sua influência sobre os pontos de fusão e ebulição em hidrocarbonetos. Seções Páginas no material doaluno
- Hidrocarbonetos: a base da química orgânica. 327 a 330
- Os hidrocarbonetos e suas fórmulas gerais. 330 a 333
- Os hidrocarbonetos e suas combustões. 333 a 336
- Nomenclatura oficial dos hidrocarbonetos normais (IUPAC). 337 a 340
- Radicais monovalentes, derivados dos alcanos (alcoilas ou alquilas). 340 a 344
- Nomenclatura oficial dos hidrocarbonetos acíclicos ramificados (IUPAC). 345 a 350
- Hidrocarbonetos aromáticos: classificação e nomenclaturas. 351 a 353
- Principais hidrocarbonetos cíclicos (alicíclicos): estruturas e nomes oficiais. 353 a 354
- Os hidrocarbonetos e seus pontos de fusão e de ebulição. 355 a 358
Em seguida, serão oferecidas as atividades para potencializar o trabalho em sala de aula. Verifique a correspon- dência direta entre cada seção do Material do Aluno e o Material do Professor. Será um conjunto de possibilidades para você, caro professor. Vamos lá!
Atividade Inicial
Tipos de Atividades
Título da Atividade
Material Necessário Descrição Sucinta^
Divisão da Turma
Tempo Estimado
Perto de mim o tem- po todo!
Computador com acesso a internet (ou material multi- mídia que acom- panha o caderno do professor) e projetor.
A atividade visa abordar a importância do petróleo. A fer- ramenta proposta é um vídeo que descreve, desde sua desco- berta, até as modificações que este recurso natural promoveu na sociedade contemporânea.
Toda a turma. 50 minutos.
Seção 1 – Hidrocarbonetos: a base da química orgânica.
Páginas no material do aluno 327 a 330
Tipos de Atividades
Título da Atividade
Material Necessário Descrição Sucinta^
Divisão da Turma
Tempo Estimado
Mãos na massa
Massa de mode- lar, palitos de den- tes e um suporte/ caixa para guar- dar os modelos produzidos.
A atividade envolve a construção de modelos moleculares com massa de modelar e palitos de dentes.
Grupos de cin- co alunos(as). 40 minutos.
Prato do dia: Escondidinho de hidrocarbo- neto!
Imagens de ob- jetos/substâncias diversas.
A atividade visa ao reco- nhecimento dos hidrocar- bonetos em meio a outras substâncias, através de imagens.
Cinco grupos. 40 minutos.
Ciências da Natureza e suas Tecnologias · Química 35
Seção 2 – Os hidrocarbonetos e as suas fórmulas gerais.
Páginas no material do aluno 330 a 333
Tipos de Atividades
Título da Atividade
Material Necessário Descrição Sucinta^
Divisão da Turma
Tempo Estimado
Elementar, meu caro Watson!
Seis baralhos de quinze car- tas, caderno, lápis/caneta.
A atividade parte de um jogo de memória e desdo- bra-se em um jogo de dedu- ção lógica para identificar as fórmulas gerais dos hidro- carbonetos.
Seis grupos de alunos(as). 30 minutos.
Cartunista por um dia.
Material im- presso para ser distribuido aos alunos, folhas de papel A4, lápis/canetas.
Os alunos deverão interpre- tar as imagens e textos, bem como, identificar e descrever a fórmula geral dos alcanos envolvidos no material impresso. Ao final, deve- rão produzir a sua própria tirinha.
Individual. 40 minutos.
Seção 3 – Os hidrocarbonetos e as suas combustões.
Páginas no material do aluno 333 a 336
Tipos de Atividades
Título da Atividade
Material Necessário Descrição Sucinta^
Divisão da Turma
Tempo Estimado
Queimou geral! Ou foi parcial?!
Folha de ativi- dade impressa para distribuir à turma.
A atividade utiliza um exercí- cio para reforçar o conteúdo em si, envolvendo a identi- ficação dos diferentes tipos de hidrocarbonetos vistos na seção anterior.
Grupos de dois alunos. 20 minutos.
Ciências da Natureza e suas Tecnologias · Química 37
Tipos de Atividades
Título da Atividade
Material Necessário Descrição Sucinta^
Divisão da Turma
Tempo Estimado
Caça palavras
Folha de atividades impressa para distribuição aos alunos.
Caça-palavras onde os alunos irão tentar achar os radicais orgâ- nicos apresentados na unidade.
Individual. 15 a 20 minutos.
Seção 5 – Radicais monovalentes, derivados dos alcanos (alcoilas ou alquilas).
Páginas no material do aluno 340 a 344
Tipos de Atividades
Título da Atividade
Material Necessário Descrição Sucinta^
Divisão da Turma
Tempo Estimado
Oficial IUPAC apre- sentado-se senhor!
Sessenta tampinhas de refri- gerante ou de cerveja, lavadas e secas, com números colados em seus interiores ou escritos com canetas próprias, quatro garrafas PET cortadas ao meio para servir de recipiente, reló- gio ou cronômetro (opcional), papel e lápis.
A atividade reme- terá a turma a uma brincadeira que os levará às fórmulas/e ou nomes dos hidrocarbonetos de cadeia normal.
A turma pode- rá ser dividida em grupos de cinco a seis alunos(as).
40 minutos.
Caça palavras
Folha de atividades impressa para distribuição aos alunos.
Caça-palavras onde os alunos irão ten- tar achar os radicais orgânicos apresen- tados na unidade.
Individual. 15 a 20 minutos.
Seção 6 – Nomenclatura oficial dos hidrocarbonetos acíclicos ramificados (IUPAC).
Páginas no material do aluno 345 a 350
Tipos de Atividades
Título da Atividade
Material Necessário Descrição Sucinta^
Divisão da Turma
Tempo Estimado
Todos nós te- mos nomes...
Folha de atividades impressa para distribuição aos alunos.
Descrição sucinta: Exercí- cios de identificação da ca- deia principal, das ramifica- ções e nomenclatura oficial.
Individual ou em duplas. 30 minutos.
Mãos na massa 2 – A saga continua...
Massa de modelar de diferentes co- res, palitos de dentes e um suporte/caixa para guardar os modelos produzidos.
A atividade envolve a cons- trução de modelos molecu- lares com massa de modelar e palitos de dentes.
Grupos de cin- co alunos(as). 40 minutos.
Seção 8 – Principais hidrocarbonetos cíclicos (alicíclicos): estruturas e nomes oficiais.
Páginas no material do aluno 353 a 354
Tipos de Atividades
Título da Atividade
Material Necessário Descrição Sucinta^
Divisão da Turma
Tempo Estimado
Quem é quem?
Folha de atividades impressa para distribuição aos alunos.
Relacionar o nome oficial de alguns hidrocarbonetos cíclicos com as suas respec- tivas fórmulas.
Individual. 15 minutos.
O jogo dos sete erros!
Folha de atividades impressa para distribuição aos alunos.
A atividade envolve um texto onde os alunos vão procurar os sete erros exis- tentes.
Individual. 15 minutos.
Seção 9 – Os hidrocarbonetos e seus pontos de fusão e de ebulição.
Páginas no material do aluno 355 a 358
Tipos de Atividades
Título da Atividade
Material Necessário
Descrição Sucinta
Divisão da Turma
Tempo Estimado
Diferença entre os pontos de ebulição dos hi- drocarbonetos.
Folha de atividades impressa para distribuir aos alunos.
A atividade visa trabalhar a diferença en- tre os pontos de ebulição dos hidrocar- bonetos.
Duplas ou trios. 20 minutos.
Ciências da Natureza e suas Tecnologias · Química 41
Tipos de Atividades
Título da Atividade
Material Necessário
Descrição Sucinta
Divisão da Turma
Tempo Estimado
Ser diferente é normal.
5 forminhas de empada de alumínio, 3 béqueres ou copos de vidro transparentes, colheres ou bastão de vidro, raspas de vela, sal de cozinha, naftalina (triturada), pregos (ou outro material metá- lico), querosene/gasolina e água. As velas, o sal, as forminhas e a naftalina podem ser adquiridas em supermercados. Já os pregos/ materiais metálicos, em lojas de material de construção e a gasoli- na, nos postos de combustível.
A atividade relaciona a solubilidade e ponto de fu- são de hidro- carbonetos a outras classes de substân- cias através de experimentos simples.
Toda a turma. 30 minutos.
Avaliação
Tipos de Atividades
Título da Atividade
Material Necessário Descrição Sucinta^
Divisão da Turma
Tempo Estimado
Exercícios avaliativos.
Folha impressa a ser distribuí- da aos alunos.
Folha com exercícios para avaliação dos alunos. Individual. 25 minutos.
Ciências da Natureza e suas Tecnologias · Química 43
Veja mais em: http://ow.ly/ocsEG – Demonstra como calcular o oAPI do petróleo, classificando-o em leve, médio ou pesado. http://ow.ly/ocsNS – Simulação que aborda a importância do petróleo e seus derivados. http://ow.ly/ocsVo – Vídeo sobre a nomenclatura de compostos formados apenas por carbono e hidrogê- nio, os hidrocarbonetos.
Seção 1 – Hidrocarbonetos: a base da química orgânica.
Páginas no material do aluno 327 a 330
Tipos de Atividades
Título da Atividade
Material Necessário Descrição Sucinta^
Divisão da Turma
Tempo Estimado
Mãos na massa
Massa de modelar, palitos de dentes e um suporte/caixa para guardar os modelos produzidos.
A atividade envolve a cons- trução de modelos molecu- lares com massa de modelar e palitos de dentes.
Grupos de cin- co alunos(as). 40 minutos.
Aspectos operacionais
Professor(a), organize a turma em grupos, distribua o material entre os mesmos e peça que montem os mode- los moleculares sob a sua orientação. Caso tenham implementado a sugestão da atividade, Fórmulas nossas de cada dia (Unidade 16 deste módulo), os alunos já terão familiaridade para trabalhar com massinhas. Assim, acreditamos que será uma atividade rápida de ser operacionalizada. Sugerimos que os oriente inicialmente quanto à valência do carbono, do hidrogênio e quanto às questões de angularidade montando com eles o hidrocarboneto mais simples. Achamos pertinente lembrá-los de que os tamanhos dos átomos deverão estar de acordo com o que já estudaram. Dessa forma, os átomos de hidrogénio e carbono não poderão ter o mesmo diâmetro e nem cores iguais.
Aspectos pedagógicos
Professor(a), a massa de modelar e os palitos de dentes poderão ser adquiridos em papelarias e/ou supermer- cados. Para tornar esta atividade ainda menos custosa, sugerimos uma visita no endereço eletrônico que dispomos a seguir: http://ow.ly/oct4B. Nele, você encontrará uma receita caseira de massa de modelar. A ideia central desta atividade é produzir, de forma lúdica, aquilo que se coloca sob estudo no momento. Isso sem contar o efeito relaxante que ela induz nas pessoas. Ao modelarem as substâncias sugeridas, poderão já agrupá-las, por que não? Se você rea- lizou a atividade sugerida na unidade anterior usando massa de modelar, procure dar um novo enfoque aos modelos construídos. Caso não tenha feito ainda, não deixe essa oportunidade passar. A partir desta atividade, podem ser produzidos hidrocarbonetos de cadeia aberta e fechada, saturados e insa- turados, de cadeias normais e ramificadas. Seria bem legal utilizar o material didático nesta produção, como fonte de inspiração. Fica a seu critério dividir a produção e o que fazer, mas sugerimos que cada grupo construa, no mínimo quatro modelos de hidrocarbonetos. Outra ideia interessante é sugerir uma fórmula molecular que gere alguns isômeros. Por exemplo, sugira que um grupo monte todas as substâncias de fórmula C 4 H 10 (há duas possibilidades apenas!). Peça que outro grupo monte substâncias de fórmula C 4 H 8 (nesse há cinco possibilidades – alcenos e cicloalcanos). Dessa forma, é possível discutir o fato de termos um ramo da química que estuda somente compostos de carbono! Sugerimos guardar os modelos produzidos em um suporte ou caixa para, em momento oportuno, apresentar uma exposição de hidrocarbonetos. Assim, os alunos poderiam pesquisar mais sobre as suas criações e compartilhar essas informações com um grupo maior de pessoas. Mãos à obra, digo na massa!!!
Seção 1 – Hidrocarbonetos: a base da química orgânica.
Páginas no material do aluno 327 a 330
Tipos de Atividades
Título da Atividade
Material Necessário Descrição Sucinta^
Divisão da Turma
Tempo Estimado
Prato do dia: Escondidinho de hidrocarbo- neto!
Imagens de objetos/ substâncias diversas.
A atividade visa ao reco- nhecimento dos hidrocar- bonetos em meio a outras substâncias, através de imagens.
Cinco grupos. 40 minutos.
Imagem de um diamante. Imagem de uma vela. Imagem de um prego. Imagem de um extintor de incêndio. Imagem de um saco de naftalina. Imagem de um frasco de anilina.
Seção 2 – Os hidrocarbonetos e as suas fórmulas gerais.
Páginas no material do aluno 330 a 333
Tipos de Atividades
Título da Atividade
Material Necessário Descrição Sucinta^
Divisão da Turma
Tempo Estimado
Elementar, meu caro Watson!
Seis baralhos de quinze car- tas, caderno, lápis/caneta.
A atividade parte de um jogo de memória e desdo- bra-se em um jogo de dedu- ção lógica para identificar as fórmulas gerais dos hidro- carbonetos.
Seis grupos de alunos(as). 30 minutos.
Aspectos operacionais
Professor(a), distribua, a cada grupo, os seis baralhos de quinze cartas, contendo as séries homólogas de hidro- carbonetos. Peça que embaralhem bem as cartas e que as distribuam com as imagens dos hidrocarbonetos voltadas para baixo, de forma que não possam vê-las, organizando-as em cinco fileiras de três cartas. Peça aos alunos que peguem seus cadernos, lápis/caneta para anotarem suas conclusões e, em seguida, que virem duas cartas de forma aleatória. Se, por sorte, forem de uma mesma série, como, por exemplo, dois alcanos, soli- cite que transformem suas fórmulas estruturais em fórmulas moleculares. Supondo que tenham em mãos um butano e um pentano, teriam C 4 H 10 e C 5 H 12 como fórmulas moleculares. Peça, através dessa pista, que deduzam uma fórmula geral para os alcanos, onde n será sempre o número de átomos de carbono. As cartas, uma vez desvendadas, devem ser retiradas do meio.
Ciências da Natureza e suas Tecnologias · Química 47
Caso virem duas cartas de séries diferentes, estas devem ser desviradas e um par correto deve ser encontrado, como em um jogo da memória, em uma nova tentativa.
O jogo termina quando sobrar sobre a mesa um representante de cada série. O grupo então, deverá somar o número de carbonos desse “resto” que não obteve seus pares e, se este for o menor valor de todos os grupos, ele ganhará o jogo. Esse ganho ficará sem merecimento se houver alguma fórmula geral determinada incorretamente, após uma breve correção. Isso acontecendo, sugerimos que analise o grupo seguinte e assim sucessivamente, até achar um vencedor.
Como atividade complementar, apoiamos a ideia de que escrevam em seus cadernos outras fórmulas de alcanos, alcenos e alcinos partindo de suas fórmulas gerais... Assim, você poderia só dar o valor de “n” e eles representariam suas fórmulas moleculares e estruturais. Isso poderia ser um instrumento de medida da eficácia desta atividade. Que tal?
Aspectos pedagógicos
A nossa ideia foi inspirada em um jogo da memória, onde, além desse estímulo, está em jogo a habilidade de dedução. Esta deverá ser estimulada, para que, por lógica simples, desvendem o que se deseja. Por isso, é importante que entendam primeiro o que o termo hidrocarboneto significa – algo que se aplicado para qualquer série, a possa representar. Faça-os entender a importância dessa generalização quando estão em análise hidrocarbonetos mais densos, de cadeias muito longas. Imagine-os desenhando uma cadeia normal com sessenta e oito carbonos para depois inserir um tanto de hidrogênios e só ao fim saber quantos são. Acreditamos que esse tipo de raciocínio é inte- ressante, pois não envolve o ato de decorar e aplicar. Aqui o aluno terá a oportunidade de deduzir para depois aplicar. Além disso, ao formar pares em comum ou ao rejeitar possíveis combinações, estará treinando o reconhecimento dos hidrocarbonetos pelos tipos de suas ligações, o que também não deixa de ser interessante.
BARALHO
propano pent-1-eno hex-1-ino butano hex-2-eno hept-3-ino pentano hept-1-eno oct-1-ino hexano oct-3-eno non-2-ino heptano non-2-eno dec-4-ino
Ciências da Natureza e suas Tecnologias · Química 49
Aspectos operacionais
Professor(a), distribua o material impresso aos seus alunos e peça que identifiquem os hidrocarbonetos en- volvidos nas situações descritas pelas tirinhas e que determinem a fórmula geral dessa classe. Permita que utilizem o material didático para esse fim. Ajude-os na informação de que, atualmente, o fluido dos isqueiros é formado por butano pressurizado, pois essa informação não consta em seus livros. Ao final, peça que produzam uma tirinha hu- morada sobre alguma situação que envolva esses ou outros hidrocarbonetos. Ajude-os mais uma vez nesse começo e reforce a conduta de utilizar o material didático. Você poderia promover um concurso da melhor tirinha, expondo em algum local essas produções para serem votadas, que tal?
Aspectos pedagógicos
Esta atividade vem carregada de bom humor e de informação. Os alunos, ao identificar as substâncias alvo das tirinhas, determinam suas fórmulas gerais e, depois, inspiradas nelas, terão de produzir outras. Como a próxima seção retrata as reações de combustão, apoiamos a ideia de retomar esta atividade para equacionar as reações de combustão descritas. Uma ótima oportunidade de desenvolver a criatividade e quem sabe revelar talentos. O Montini que se cuide...
Veja mais em: http://ipemsp.wordpress.com/botijao-de-gas/#comment-
Nome da Escola: ______________________________________________ Nome do aluno: ______________________________________________
Roteiro de atividade Cartunista por um dia.
O IPEM-SP, Instituto de Pesos e Medidas do Estado de São Paulo, em convênio com o INMETRO, realiza serviços de proteção ao cidadão em suas relações de consumo exercendo, dentro desse Estado, a verificação e fiscalização de vários itens, inclusive de alguns que envolvem alguns hidrocarbonetos famosos. As tirinhas que seguem fazem parte dessa instituição, que com humor e criatividade, expõe algumas situações cotidianas que merecem fiscalização.
Pede-se: a. Identificar as substâncias retratadas na imagem e nas duas tirinhas. Se achar necessário, faça uma pes- quisa. De posse de suas fórmulas estruturais, determinar a fórmula geral das mesmas, indicando como chegou até elas.
Uma sugestão bacana: inspire-se nos personagens Pesado e Medido criados pelo Montini e crie, em folha A4, a sua própria tirinha envolvedo o tema dos hidrocarbonetos.
