CONTEÚDO DE QUÍMICA DO PSS UFPB

EIXO TEMÁTICO GERAL: O ESTUDO DA MATÉRIA
PSS 1
COMPETÊNCIAS
TEMAS
CONTEÚDOS
Conhecimento dos conceitos de matéria, corpo, objeto e energia.
Conhecimento das formas de quantificar uma porção de matéria, das unidades de medidas para especificar massa, volume, temperatura, pressão e densidade, adotadas pelo Sistema Internacional, bem como o conhecimento da instrumentação básica e de como utilizá-la para realizar essas operações.
Capacidade de:
• Operar, em situações-problema, com os conceitos das propriedades gerais e específicas (densidade, condutividade, solubilidade, temperatura de fusão, temperatura de ebulição, calor específico), conhecendo a sua importância.
• Conceituar substância pura e mistura, bem como distinguir esses diferentes tipos de matéria por meio de propriedades específicas.
• Conceituar e distinguir misturas homogêneas e heterogêneas.
• Identificar as diferentes terminologias para água tais como água destilada, água bidestilada e água deionizada.
• Identificar e utilizar os processos mais comuns de separação de misturas, bem como a instrumentação básica para realizar essas operações.
Conhecimento dos conceitos de substâncias simples e compostas, do significado de alotropia, e capacidade de relacionar elemento químico, substância simples e substância composta.
Conhecimento dos estados físicos em que a matéria pode ser encontrada e distinção entre os significados de processo físico e processo químico.
Matéria – ocorrência e propriedades
Conceitos Fundamentais e Propriedades da Matéria
• Conceitos Fundamentais
• Propriedades da Matéria: propriedades Gerais e Específicas.
• Classificação da Matéria.
• Estados Físicos e Mudanças de Fases da Matéria.
• Fenômenos Físicos e Químicos.
Conhecimento das diversas teorias (modelos) sobre a estrutura eletrônica do átomo, desde as contribuições de Dalton até a teoria de Bohr.
Capacidade de:
• Compreender as diferentes espécies de matéria (substâncias) e a sua constituição em unidades básicas denominadas de átomos.
• Compreender os átomos e a sua composição em partículas fundamentais: prótons, elétrons e nêutrons.
Conhecimento dos significados de número atômico e número de massa, bem como a importância do fenômeno da isotopia.
Capacidade de:
• Localizar as partículas fundamentais no interior do átomo e de utilizar o modelo atômico de Bohr para representar a configuração eletrônica de um átomo e de um íon monoatômico (cátion e ânion).
Matéria e sua constituição
O átomo
• As idéias de Dalton sobre a constituição da matéria
• As partículas fundamentais do átomo
• Modelos atômicos: evolução histórica.
• Número atômico e número de massa. Isótopos.
• Modelo atômico de Bohr.
COMPETÊNCIAS TEMAS CONTEÚDOS
Conhecimento da relação entre um átomo e um elemento químico.
Capacidade de:
• Identificar a necessidade de organizar os elementos na tabela periódica com base em suas propriedades.
• Localizar os elementos nos respectivos grupos (famílias) e períodos (séries).
• Classificar os elementos de acordo com o caráter metálico e de acordo com a configuração eletrônica em camadas.
• Conceituar e entender o significado de raio atômico, raio iônico, energia de ionização, afinidade eletrônica e eletronegatividade, bem como entender a variação dessas propriedades de acordo com a posição do elemento na tabela periódica.
• Relacionar a configuração eletrônica da camada de valência do elemento com a sua estabilidade.
Matéria e sua constituição
Tabela Periódica
• A organização periódica dos elementos químicos – breve histórico.
• A tabela periódica atual – a disposição dos elementos.
• Propriedades periódicas dos elementos.
Capacidade de:
• Conceituar e entender o significado de ligação química.
• Compreender as necessidades dos átomos se combinarem, bem como as diversas possibilidades de formarem ligações.
• Identificar e utilizar as diversas Teorias (modelos) sobre ligações químicas.
• Construir as estruturas de Lewis das diversas espécies químicas (íons poliatômicos e moléculas) e entender a sua contribuição para a geometria molecular.
• Usar o Modelo da Repulsão dos Pares de Elétrons da Camada de Valência (RPEV) para prever a geometria molecular nos elementos dos blocos s e p.
• Relacionar a geometria molecular com a polaridade da molécula, e esta com a solubilidade em água.
• Relacionar propriedades como solubilidade, estado físico, condutividade elétrica, ponto de fusão, ponto de ebulição das substâncias com a natureza da ligação química.
• Conhecer as diferentes possibilidades de interações entre moléculas e entre moléculas e íons (dipolo-dipolo, íon-dipolo, ligações de hidrogênio, Forças de London), bem como relacionar essas interações com o estado físico da matéria.
Matéria e sua constituição
Ligação Química
• Interações interatômicas: ligações iônica, covalente e metálica.
• Estrutura atômica e geometria molecular; polaridade de ligações e de moléculas.
• Interações entre moléculas e entre moléculas e íons; relação entre a interação molecular e o estado físico da matéria.
Capacidade de:
• Conceituar e entender os significados de massa atômica, massa molecular e mol, bem como a importância da Constante de Avogadro para a Química.
• Relacionar os conceitos de massa atômica e massa molecular com massa molar, bem como de interpretar e determinar essas quantidades.
• Determinar, a partir de dados experimentais, a fórmula mínima ou empírica e a fórmula percentual ou centesimal de uma substância química.
Matéria e sua constituição
Cálculos Químicos
• Massa atômica e mol
• Massa molecular
• Massa molar
• Determinação de fórmulas: fórmula percentual ou centesimal, fórmula mínima ou empírica e a fórmula molecular.
COMPETÊNCIAS TEMAS CONTEÚDOS
Capacidade de:
• Reconhecer a classe do composto inorgânico pela fórmula molecular.
• Reconhecer se o composto é iônico ou covalente através da sua fórmula molecular.
• Nomear compostos inorgânicos a partir das fórmulas moleculares, bem como construir a fórmula a partir do respectivo nome.
• Conceituar compostos eletrolíticos e não-eletrolíticos.
• Relacionar a nomenclatura IUPAC com a usual de compostos inorgânicos como: amônia, hidróxido de sódio, carbonato de cálcio, ácido clorídrico, peróxido de hidrogênio.
• Conceituar compostos orgânicos e compreender o papel dessas substâncias nos processos que ocorrem nos seres vivos.
• Conceituar e classificar as cadeias carbônicas.
• Classificar os tipos de átomos de carbono numa cadeia carbônica (carbono primário, secundário, terciário e quaternário).
• Reconhecer os grupos funcionais dos compostos orgânicos.
• Conceituar os diversos tipos de compostos (funções) orgânicos incluindo aqueles de importância biológica.
• Classificar um determinado composto orgânico pela sua fórmula estrutural.
Diversidade da matéria
Compostos inorgânicos e compostos orgânicos
• Ácidos, Bases, Sais e Óxidos – definição, nomenclatura, montagem de fórmulas e a natureza das ligações nestes compostos.
• As funções orgânicas: classificação e formulação (Hidrocarbonetos, Álcoois, Fenóis, Éteres, Aldeídos, Cetonas, Ácidos carboxílicos, Ésteres, Aminas, Nitrocompostos, Compostos halogenados e compostos de funções mistas).
• Os compostos de importância biológica – definição de carboidratos, aminoácidos, proteínas e lipídios.
PSS 2
COMPETÊNCIAS
TEMAS
CONTEÚDOS
Capacidade de prever a acidez e a basidade em fenóis, ácidos carboxílicos e aminas.
Conhecimento da nomenclatura IUPAC dos compostos orgânicos.
Capacidade de prever, a partir da fórmula estrutural, as interações intermoleculares nos compostos orgânicos e de relacionar essas interações com propriedades tais como: ponto de fusão, ponto de ebulição, polaridade e solubilidade.
Conhecimento do conceito de isomeria.
Capacidade de conceituar e de reconhecer: isômeros planos de posição, de função e de cadeia; isômeros geométricos (cis/trans) em compostos alifáticos; isômeros ópticos em compostos alifáticos.
Diversidade da matéria
Compostos orgânicos
• Acidez e basicidade nos compostos orgânicos (Fenóis, ácidos carboxílicos e aminas)
• Nomenclatura dos compostos orgânicos (Hidrocarbonetos, Álcoois, Fenóis, Éteres, Aldeídos, Cetonas, Ácidos carboxílicos, Ésteres, Aminas, Nitrocompostos, Compostos halogenados e compostos de funções mistas).
• Propriedades físicas (estado físico, ponto de ebulição, ponto de fusão, solubilidade) nas diversas funções orgânicas.
• Isomeria plana
• Isomeria geométrica
• Isomeria ótica
Capacidade de compreender o comportamento de um gás mediante parâmetros físicos como pressão, volume e temperatura.
Conhecimento das leis empíricas que explicam o comportamento dos gases e compreensão do Princípio de Avogadro.
Capacidade de:
• Desenvolver cálculos para determinação de pressão, volume e temperatura aplicando as leis empíricas.
• Conceituar gases ideais e saber aplicar a equação geral na resolução de situações-problema.
• Compreender a relação entre pressão parcial e pressão total de uma mistura de gases.
Transformações da matéria
Gases
• Propriedades dos gases
• Leis empíricas
• Princípios de Avogadro
• Gás Ideal: Equação Geral
• Mistura de Gases
Capacidade de:
• Conceituar soluções, soluto, solvente, bem como diferenciar esses tipos de misturas.
• Conceituar as propriedades coligativas das soluções – tonoscopia, ebulioscopia, crioscopia e pressão osmótica.
Conhecimento do conceito de concentração e dos modos de expressar o título de uma solução, bem como as respectivas unidades (Molaridade, Percentagem em massa, Percentagem em volume).
Transformações da matéria
Soluções
• Soluções
• Propriedades Coligativas – definições em sistemas iônicos e moleculares
• Concentração de uma solução: Unidades de concentração
• Soluções diluídas e concentradas, saturadas e insaturadas e cálculos pertinentes.
COMPETÊNCIAS TEMAS CONTEÚDOS
Capacidade de:
• Identificar a diferença entre equação e reação química.
• Reconhecer alguns indícios que sugerem a ocorrência de uma reação química (mudança de cor, variação de temperatura, liberação de gás, formação de sólido insolúvel).
• Ajustar os coeficientes de uma equação pelo método das tentativas e pelo método algébrico.
• Efetuar cálculos envolvendo quantidades de reagentes e produtos de uma reação.
• Determinar o rendimento de uma reação.
• Conceituar reações de síntese, decomposição, simples troca e dupla troca.
• Compreender o significado e reconhecer, através da equação química, uma reação ácido-base, de precipitação, de oxirredução, de combustão, de polimerização, exotérmica e endotérmica.
Conhecimento das principais reações envolvendo compostos orgânicos como hidrocarbonetos, álcoois, ácidos carboxílicos, aldeídos, ésteres e aminas.
Conhecimento dos métodos principais de obtenção do etanol, ácido acético, aldeído acético e aminas.
Conhecimento dos principais aminoácidos e da formação das proteínas.
Capacidade de:
• Identificar as principais contribuições dos ácidos, bases, sais e óxidos em nossa vida.
• Identificar os principais problemas ambientais associados ao descarte dos ácidos e bases no meio-ambiente.
• Identificar os problemas ambientais como efeito estufa e chuva ácida advindos da emissão de óxidos voláteis (CO2, CO, SO2, SO3, NO2, NO) na atmosfera.
• Reconhecer os principais componentes orgânicos obtidos a partir do petróleo, carvão mineral, gás natural e biomassa.
Conhecimento de(o, a):
• Processo de decomposição do lixo na obtenção do gás metano e do seu uso como combustível.
• Processo de obtenção do etanol a partir de açúcares (fermentação anaeróbica).
• Processo de obtenção do ácido acético (fermentação aeróbica).
• Algumas aplicações de compostos orgânicos como: etanol, metanol, ácido etanóico, metanal, propanona, éter etílico.
• Importância dos compostos orgânicos na síntese de polímeros como polietileno (PE), policloreto de vinila (PVC), politetrafluoroetileno (PTFE) ou Teflon, polipropileno (PP), poliestireno (PE), Poliacetato de vinila (PVA), Poliacrinonitrila (PAN), nylon e poliéster compreender os problemas ambientais associados ao uso desses compostos.
Transformações da matéria
Reações químicas – aspectos conceituais
• Conceitos de equações e reações químicas
• Reagentes e produtos
• Equilibrio de coeficientes
• Cálculos estequiométricos
• Rendimento em uma reacão quimica
• Pureza
• Reações de síntese, decomposição, simples troca e dupla troca
• Reações ácido-base, de precipitação, de oxirredução, de combustão, exotérmica e endotérmica
• Reações principais de ácidos, bases, sais e óxidos
• Reações principais de Hidrocarbonetos (combustão e polimerização), Álcoois (combustão, oxidação ), Aldeídos, Ácidos carboxílicos, Ésteres e Aminas
• Obtenção de polímeros e biopolímeros (proteínas e polissacarídeos)
COMPETÊNCIAS TEMAS CONTEÚDOS
Capacidade de:
• Entender a problemática do uso dos compostos CFC.
• Reconhecer uma reação de trans-esterificação.
• Reconhecer a reação de saponificação, entendendo a síntese de sabões e detergentes e o processo de limpeza.
• Reconhecer a problemática associada ao uso dos detergentes não degradáveis.
PSS 3
COMPETÊNCIAS
TEMAS
CONTEÚDOS
Capacidade de:
• Distinguir entre energia e sua manifestações.
• Diferenciar calor e temperatura.
• Diferenciar energia interna e entalpia.
• Caracterizar e interpretar graficamente os aspectos energéticos das transformações físicas e químicas.
• Compreender e escrever o significado de uma equação termoquímica.
• Expressar matematicamente as variações de entalpia e energia livre de uma transformação química ou física através da Lei de Hess utilizando dados de reações de formação e de combustão no estado padrão.
• Interpretar o significado da variação de entalpia em uma transformação.
• Interpretar a variação de energia livre como critério de espontaneidade das transformações químicas.
• Reconhecer a problemática associada à utilização dos principais combustíveis como fonte de energia.
• Reconhecer as diferentes contribuições energéticas da ingestão de carbohidratos, lipídios e proteínas.
Transformações da matéria
Reações químicas – aspectos energéticos (Termoquímica)
• Conceitos fundamentais - Calor e temperatura (conceito e diferenciação).
• Processos que alteram a temperatura das substâncias sem envolver fluxo de calor – trabalho
• Energia interna e a primeira Lei da termodinâmica
• Efeitos energéticos em reações químicas. Calor de reação e variação de entalpia. Reações exotérmicas e endotérmicas: conceito e representação.
• Energia livre e espontaneidade das reações.
• A obtenção de entalpia de reação por combinação de reações químicas (lei de Hess). Cálculos.
• Aplicações da termoquímica e suas implicações ambientais – fontes primárias de energia para nossa sociedade (queima de combustíveis: carvão, álcool e hidrocarbonetos) e para o nosso organismo (alimentação).
Capacidade de:
• Definir o campo de estudo da cinética química
• Definir e exprimir matematicamente a velocidade de uma transformação química.
• Definir energia de ativação.
• Identificar os fatores que influenciam a velocidade das transformações químicas.
• Reconhecer a importância desses fatores em sistemas biológicos e industriais.
Conhecimento sobre o uso de conversor catalítico em automóveis.
Conhecimento da importância do paládio, ródio e molibdênio como catalisadores na produção de combustíveis.
Transformações da matéria
Reações químicas - aspectos cinéticos
• Velocidade de reação química
• Energia de ativação
• Fatores que influenciam a velocidade das transformações químicas
• Aplicações (ênfase no uso dos catalisadores e enzimas)
COMPETÊNCIAS TEMAS CONTEÚDOS
Capacidade de:
• Caracterizar o aspecto dinâmico do equilíbrio químico.
• Exprimir matematicamente a constante de equilíbrio de uma transformação química.
• Analisar um equilíbrio químico por meio da constante de equilíbrio (Kc e Kp).
• Reconhecer os fatores que afetam o estado de equilíbrio.
• Interpretar e aplicar o principio de Lê Chatelier.
• Relacionar a constante de ionização e força do acido ou da base (ácidos fortes e fracos ou bases fortes e fracas).
• Caracterizar o equilíbrio iônico aplicando os conceitos de Ka, Kb e Kw.
• Definir pH e pOH.
• Relacionar os dados de pH e pOH com as propriedades acidas, básicas ou neutras de um sistema.
• Determinar pH e pOH de soluções derivadas de ácidos e bases fortes e fracos.
• Reconhecer o funcionamento de uma solução tampão.
• Reconhecer as reações de hidrólise qualitativamente.
• Conceituar solubilidade e constante do produto de solubilidade (Kps).
• Relacionar solubilidade com Kps.
• Reconhecer a importância do equilíbrio em transformações químicas envolvendo situações ambientais, cotidianas e biológicas.
Transformações da matéria
Reações químicas - Aspectos do equilíbrio químico
• Aspectos macroscópicos e a natureza dinâmica do equilíbrio nas transformações físicas e químicas
• Fatores que influenciam o equilíbrio químico
• Lei de ação das massas
• Constantes de equilíbrio
• Princípio de Le Chatelier
• Aplicação dos conceitos de equilíbrio químico em sistemas homogêneos do tipo ácido-básicos, constante de equilíbrio de ácidos e bases, produto iônico da água. Conceito de pH
• Solução tampão – descrição qualitativa
• Hidrólise de sais – descrição qualitativa
• Aplicação dos conceitos de equilíbrio químico em sistemas heterogêneos envolvendo soluções saturadas (produto de solubilidade)
Capacidade de:
• Definir o campo de estudo da eletroquímica.
• Compreender os conceitos de oxidação, redução, agente oxidante e agente redutor.
• Equilibrar reações de óxido-redução determinando o total de elétrons cedidos e recebidos.
• Identificar e caracterizar fenômenos espontâneos (pilhas) e não-espontâneos (eletrólise em meio fundido e meio aquoso) de transferência de elétrons.
• Conceituar o potencial padrão de redução, bem como entender a importância desse parâmetro para previsão do caminho de uma reação de oxi-redução.
• Efetuar cálculos utilizando o potencial padrão de redução de uma pilha a partir do potencial das semi-reações.
• Efetuar cálculos aplicando as Leis de Faraday.
• Reconhecer a importância industrial de processos de óxido-redução.
• Entender o processo de eletrólise da água.
• Entender a composição metálica nas baterias.
• Reconhecer as reações de corrosão com ênfase na ferrugem e a problemática ambiental, principalmente em áreas litorâneas.
• Reconhecer o processo de produção do ferro e do alumínio como processos de oxi-redução e a importância destas substâncias em nossa vida.
• Entender o uso de materiais protetores da corrosão.
• Avaliar os efeitos ambientais associados ao descarte de pilhas e baterias.
Transformações da matéria
Reações químicas - Aspectos eletroquímicos
• Conceitos fundamentais – reações de oxidação e redução
• Pilhas - aspectos qualitativo e quantitativo (Potencial padrão e equação de Nerst)
• Eletrólise – aspectos qualitativos e quantitativos (Leis de Faraday)
• Aplicações tecnológicas dos fenômenos eletroquímicos e suas implicações ambientais
COMPETÊNCIAS TEMAS CONTEÚDOS
Capacidade de:
• Entender a teoria quântica para o átomo (modelo atual).
• Relacionar os números quânticos com a posição do elétron no átomo (níveis e subníveis. de energia, orbitais atômicos).
• Usar a Regra de Hund, o Princípio da Exclusão de Pauli e o diagrama de Linus Pauling para representar a configuração eletrônica de um átomo ou íon (cátion e ânion).
• Relacionar os números quânticos na identificação dos elétrons em um átomo.
• Relacionar a configuração eletrônica de um átomo ou íon com a sua estabilidade e com propriedades como energia de ionização, eletronegatividade e afinidade eletrônica.
• Relacionar a configuração eletrônica com a localização do elemento na tabela periódica.
• Classificar os elementos de acordo com a configuração eletrônica.
Tratamento quântico da matéria
O átomo
• O modelo atômico atual: números quânticos e orbitais atômicos
• Configuração eletrônica de átomos e íons: Regra de Hund, Princípio da Exclusão de Pauli. O Diagrama de Linus Pauling
• A Tabela periódica, tendências periódicas e a sua relação com a estrutura eletrônica dos átomos..
Capacidade de:
• Usar o modelo de hibridização de orbitais atômicos na formação de moléculas covalentes nos elementos dos blocos s e p.
• Relacionar a hibridização do átomo central, a partir da geometria da molécula (derivadas dos elementos dos blocos s e p).
• Relacionar a natureza dos orbitais dos átomos ligantes com o tipo de ligação covalente (ligação sigma e ligação pi).
• Conhecer os principais tipos de hibridização presentes nos compostos orgânicos e inorgânicos dos elementos dos blocos s e p.
Tratamento quântico da matéria
Ligação Química
• Teoria de ligação de valência (TLV) – fundamentos
• Ligação sigma e pi
• A hibridização de orbitais atômicos