ENEM EM FASCÍCULOS - 2012 CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS 14 CARO ALUNO, Neste fascículo, estudaremos um fenômeno físico muito presente em nossa vida cotidiana: a Eletricidade, detalhando sobre a Eletrostática e Eletrodinâmica. Acompanharemos o trabalho de dois grandes cientistas da humanidade: James Maxwell, que determinou a relação entre a eletricidade e o magnetismo, desenvolvendo a Teoria do Eletromagnetismo, e Albert Einstein, com sua teoria do efeito fotoelétrico, que lhe rendeu o Prêmio Nobel de Física. Ainda neste fascículo, buscaremos explicações científicas para as chuvas ácidas, o efeito estufa, o buraco na camada de ozônio por meio das funções e reações inogânicas. Para finalizar, veremos o que são e como são transmitidas as doenças contagiosas (programa de saúde), por meio de vírus, bactérias, protozoários, fungos e vermes. Chegamos a este último fascículo de Ciências da Natureza e suas Tecnologias certos de que trabalhamos grandes temas com os quais você irá se deparar na prova do Enem 2012. Sucesso em seus estudos! INTRODUÇÃO Com o objetivo de deixá-los inteirados no que tange ao conhecimento das tecnologias ligadas ao ramo da eletricidade e do magnetismo, apresentamos, neste fascículo, situações e fenômenos envolvendo este tão empolgante conteúdo da Física. O que seria de nossas vidas sem os aparelhos eletrodomésticos? Eles são efeitos diretos da eletricidade e do magnetismo. A tecnologia moderna avança fugazmente depois do domínio dos fenômenos eletromagnéticos, por isso sua importância em todos os exames de vestibulares. Tenham, todos, um ótimo proveito. OBJETO DO CONHECIMENTO Eletricidade e Magnetismo Eletricidade Há dois tipos de cargas elétricas: positivas e negativas. As cargas de nome igual (mesmo sinal) se repelem e as de nomes distintos (sinais diferentes) se atraem. A eletricidade se origina da interação de certos tipos de partículas subatômicas. A partícula mais leve que leva carga elétrica é o elétron, que, assim como a partícula de carga elétrica inversa à do elétron, o próton, transporta a unidade fundamental de carga (1,60217646 × 10−19 C). Cargas elétricas de valor menor são tidas como existentes em subpartículas atômicas, como os quarks. Os átomos, em circunstâncias normais, contêm elétrons, e, frequentemente, os que estão mais afastados do núcleo se desprendem com muita facilidade. Em algumas substâncias, como os metais, proliferam-se os elétrons livres. Dessa maneira, um corpo fica carregado eletricamente graças à reordenação dos elétrons. Um átomo neutro tem quantidades iguais de carga elétrica positiva e negativa. A quantidade de carga elétrica transportada por todos os elétrons do átomo, que, por convenção, é negativa, está equilibrada pela carga positiva localizada no núcleo. Se um corpo contiver um excesso de elétrons, ficará carregado negativamente. Ao contrário, com a ausência de elétrons, um corpo fica carregado positivamente, devido ao fato de que há mais cargas elétricas positivas no núcleo. Bons condutores são, na grande maioria, da família dos metais: ouro, prata e alumínio, assim como alguns novos materiais, de propriedades físicas alteradas, que conduzem energia com perda mínima, denominados supercondutores. Já a porcelana, o plástico, o vidro e a borracha são bons isolantes. Isolantes são materiais que não permitem o fluxo da eletricidade. Eletrostática Disponível em: http://www.jornaldoalgarve.pt A eletricidade é um fenômeno físico originado por cargas elétricas estáticas ou em movimento e por sua interação. Quando uma carga se encontra em repouso, produz forças sobre outras situadas à sua volta. Se a carga se desloca, produz também campos magnéticos. Disponível em: http://www.brasilescola.com Fascículo Enem em fascículos 2012 Eletrostática é o ramo da eletricidade que estuda as propriedades e o comportamento de cargas elétricas em repouso, ou que estuda os fenômenos do equilíbrio da eletricidade nos corpos que, de alguma forma, tornam-se carregados de carga elétrica, ou eletrizados. Histórico O estudo científico da eletrostática não é dividido em três partes como muita gente pensa: atrito, contato e indução. O fenômeno eletrostático mais antigo conhecido é o que ocorre com o âmbar amarelo no momento em que recebe o atrito e atrai corpos leves. Tales de Mileto, no século VI a.C., já conhecia o fenômeno e procurava descrever o efeito da eletrostática no âmbar. Também os indianos da Antiguidade aqueciam certos cristais que atraíam cinzas quentes atribuindo ao fenômeno causas sobrenaturais. O fenômeno, porém, permaneceu através dos tempos apenas como curiosidade. Benjamin Franklin, com sua experiência sobre as descargas atmosféricas, demonstrou o poder das pontas inventando o para-raios. Porém, foi Coulomb quem executou o primeiro estudo sistemático e quantitativo da estática, demonstrando que as repulsões e atrações elétricas são inversamente proporcionais ao quadrado da distância, em 1785. Descobriu ainda o cientista que a eletrização ocorrida nos condutores é superficial. Os resultados obtidos por Coulomb foram retomados e estudados por Laplace, Poisson, Biot, Gauss e Faraday. Princípios da eletrostática Segundo o Princípio da Conservação da Carga Elétrica, num sistema eletricamente isolado, é constante a soma algébrica das cargas elétricas. Já segundo o Princípio da Atração e Repulsão de Cargas, cargas de mesmos sinais se repelem e cargas de sinais opostos se atraem. Eletrodinâmica Eletrodinâmica é o ramo da eletricidade que estuda as propriedades e o comportamento das cargas elétricas em movimento. Sentido da corrente No início da história da eletricidade, definiu-se o sentido da corrente elétrica como sendo o sentido do fluxo de cargas positivas, ou seja, as cargas que se movimentam do polo positivo para o polo negativo. Naquele tempo, nada se conhecia sobre a estrutura dos átomos. Não se imaginava que em condutores sólidos as cargas positivas estão fortemente ligadas aos núcleos dos átomos e, portanto, não pode haver fluxo macroscópico de cargas positivas em condutores sólidos. No entanto, quando a física subatômica estabeleceu esse fato, o conceito anterior já estava arraigado e era amplamente utilizado em cálculos e representações para análise de circuitos. Esse sentido continua a ser utilizado até os dias de hoje e é chamado sentido convencional da corrente. Em qualquer tipo de condutor, esse é o sentido contrário ao fluxo líquido das cargas negativas ou o sentido do campo elétrico estabelecido no condutor. Na prática, qualquer corrente elétrica pode ser representada por um fluxo de portadores positivos sem que disso decorram erros de cálculo ou quaisquer problemas práticos. O sentido real da corrente elétrica depende da natureza do condutor. Nos sólidos, as cargas cujo fluxo constitui a corrente real são os elétrons livres; nos líquidos, os portadores de corrente são íons positivos e íons negativos; enquanto que nos gases são íons positivos, íons negativos e elétrons livres. O sentido real é o sentido do movimento de deriva das cargas elétricas livres (portadores). Esse movimento se dá no sentido contrário ao campo elétrico se os portadores forem negativos, caso dos condutores metálicos, e, no mesmo sentido do campo, se os portadores forem positivos. Mas existem casos onde verificamos cargas se movimentando nos dois sentidos. Isso acontece quando o condutor apresenta os dois tipos de cargas livres, condutores iônicos por exemplo. É interessante notar que, nesses casos, onde portadores de carga dos dois tipos estão presentes, ambos contribuem para variações de carga com mesmo sinal em qualquer volume limitado do condutor, porque cargas positivas entrando no volume escolhido, ou cargas negativas saindo do volume escolhido, significam um aumento da quantidade de cargas positivas. Essa é a razão para ser necessário introduzir uma convenção de sentido para a corrente. Eletromagnetismo Corrente elétrica A corrente elétrica é o fluxo ordenado de partículas portadoras de carga elétrica. Sabe-se que, microscopicamente, Elétrons atravessando a seção reta de um fio as cargas livres estão em Disponível em: http://www.novafisica.net movimento aleatório devido à agitação térmica. Apesar desse movimento desordenado, ao estabelecermos um campo elétrico na região das cargas, verificase um movimento ordenado que se apresenta superposto ao primeiro. Esse movimento recebe o nome de movimento de deriva das cargas livres. Raios são exemplos de corrente elétrica, bem como o vento solar, porém a mais conhecida, provavelmente, é a do fluxo de elétrons através de um condutor elétrico, geralmente metálico. A unidade padrão no SI para medida de intensidade de corrente é o ampère (A). 2 Disponível em: http://www.ifi.unicamp.br O eletromagnetismo é o nome da teoria unificada desenvolvida por James Maxwell para explicar a relação entre a eletricidade e o magnetismo. Essa teoria baseia-se no conceito de campo eletromagnético. O campo magnético é resultado do movimento de cargas elétricas, ou seja, é resultado de corrente elétrica. O campo magnético pode resultar em uma força eletromagnética quando associada a ímãs. Ciências da Natureza e suas Tecnologias Enem em fascículos 2012 A variação do fluxo magnético resulta em um campo elétrico (fenômeno conhecido por indução eletromagnética, mecanismo utilizado em geradores elétricos, motores e transformadores de tensão). Semelhantemente, a variação de um campo elétrico gera um campo magnético. Devido a essa interdependência entre campo elétrico e campo magnético, faz sentido falar em uma única entidade chamada campo eletromagnético. A Teoria do Eletromagnetismo foi o que permitiu o desenvolvimento da Teoria da Relatividade Especial por Albert Einstein em 1905. A força eletromagnética A força que um campo eletromagnético exerce sobre cargas elétricas, chamada força eletromagnética, é uma das quatro forças fundamentais. As outras são: a força nuclear forte (que mantém o núcleo atômico coeso), a força nuclear fraca (que causa certas formas de decaimento radioativo) e a força gravitacional. Quaisquer outras forças provêm necessariamente dessas quatro forças fundamentais. A força eletromagnética tem a ver com praticamente todos os fenômenos físicos que se encontram no cotidiano, com exceção da gravidade. Isso porque as interações entre os átomos são regidas pelo eletromagnetismo, já que são compostos por prótons, elétrons, ou seja, por cargas elétricas. Do mesmo modo, as forças eletromagnéticas interferem nas relações intermoleculares, ou seja, entre nós e quaisquer outros objetos. Assim, podem-se incluir fenômenos químicos e biológicos como consequência do eletromagnetismo. Cabe ressaltar que, conforme a eletrodinâmica quântica, a força eletromagnética é resultado da interação de cargas elétricas com fótons. O eletromagnetismo clássico A Te o r i a do Eletromagnetismo foi desenvolvida por vários físicos durante o século XIX, culminando finalmente no trabalho de James Clerk Maxwell, o qual unificou a s p e s q u i s a s a n t e r i o re s em uma única teoria e descobriu a natureza eletromagnética da luz. No eletromagnetismo clássico, o campo eletromagnético obedece a uma série de equações conhecidas como equações de Maxwell, e a força eletromagnética, pela Lei de Lorentz. Disponível em: http://2.bp.blogspot.com já era, há muito tempo, base da mecânica clássica. Em 1905, Albert Einstein resolveu o problema com a Teoria da Relatividade Especial, a qual abandonava as antigas leis da cinemática para seguir as transformações de Lorentz, as quais eram compatíveis com o eletromagnetismo clássico. A Teoria da Relatividade mostrou também que, adotando-se um referencial em movimento em relação a um campo magnético, tem-se, então, um campo elétrico gerado. Assim como também o contrário era válido, então, de fato, foi confirmada a relação entre eletricidade e magnetismo. Portanto, o termo eletromagnetismo estava consolidado. O efeito fotoelétrico Metal Luz – Electrão Disponível em: http://www.infopedia.pt Em outra publicação sua no mesmo ano, Einstein pôs em dúvida vários princípios do eletromagnetismo clássico. Sua Teoria do Efeito Fotoelétrico (pela qual ganhou o Prêmio Nobel em Física) afirmava que a luz tinha, em certo momento, um comportamento corpuscular, isso porque a luz demonstrava carregar corpos com quantidades discretas de energia. Esses corpos, posteriormente, passaram a ser chamados de fótons. Através de sua pesquisa, Max Planck mostrou que qualquer objeto emite radiação eletromagnética discretamente em pacotes, ideia que leva à Teoria de Radiação de Corpo Negro. Todos esses resultados estavam em contradição com a Teoria Clássica da Luz como uma mera onda contínua. As teorias de Planck e Einstein foram as causadoras da Teoria da Mecânica Quântica, a qual, quando formulada em 1925, necessitava ainda de uma Teoria Quântica para o Eletromagnetismo. Essa teoria só veio a aparecer em 1940, conhecida hoje como Eletrodinâmica Quântica; essa é uma das teorias mais precisas da Física nos dias de hoje. Resumo teórico Disponível em: http://www.icms.org Uma das características do eletromagnetismo clássico é a dificuldade em associar com a mecânica clássica, compatível, porém, com a relatividade especial. Conforme as equações de Maxwell, a velocidade da luz é uma constante, depende apenas da permissividade elétrica e permeabilidade magnética do vácuo. Isso, porém, viola a invariância de Galileu, a qual Eletricidade e Magnetismo • Correte elétrica (i) ∆q i= ∆t • Lei de Ohm U i= R Potência elétrica e energia elétrica Todos os aparelhos elétricos necessitam de energia elétrica para funcionar. Quando recebem essa energia, eles a transformam em outra forma de energia. Assim, um ventilador transforma energia elétrica em energia mecânica e energia térmica; uma lâmpada de filamento transforma energia elétrica em luminosa e térmica; um chuveiro elétrico transforma energia elétrica em térmica etc. Ciências da Natureza e suas Tecnologias 3 Enem em fascículos 2012 Regra da mão direita ( sobre partículas eletrizadas ) F B Quanto maior for a quantidade de energia transformada numa dada unidade de tempo, maior será a potência do aparelho. Portanto, potência elétrica é uma grandeza que mede a rapidez com que a energia elétrica é transformada em outra (ou outras) forma de energia, numa dada unidade de tempo. Define-se potência elétrica (Po) como a razão entre a energia elétrica transformada ou transferida (W) e o intervalo de tempo (∆t) dessa transformação. Po = Po → potência – medida em watt ( W ) no SI W W → energia – medida em joule ( J) no SI ∆t ∆t → intervalo de tempo – medido em segundos (S ) no SI v Q (–) Regra da mão direita ( sobre fios condutores ) Observe na expressão acima que, quanto maior for a potência de um aparelho, maior será a quantidade de energia por ele dissipada. Quando uma dada quantidade de carga elétrica Q é transportada pela força elétrica de um ponto a outro, cuja diferença de potencial é U, a energia transferida W (trabalho da força elétrica) é fornecido pela expressão →W=Q · U → Po=W/∆t → i=Q/∆t → Po=Q · U/∆t → Po=i · U Sendo o joule (J) uma unidade de energia elétrica muito pequena, para medir o consumo de energia elétrica de residências, prédios, fábricas, etc , essa medida, em joules (J) é expressa por um número muito grande e, assim, na prática usa-se o quilowatt-hora (kWh), cuja relação com o joule é a seguinte: W=Po · ∆t. Força Magnética Corrente Elétrica QUESTÃO COMENTADA C-6 H-22 Compreendendo a Habilidade Po → potência – medida em watt ( W ) no SI Po = i · U i → intensidade da corrente elétrica – medida em ampère ( A ) no SI U → diferença de potencial ( t ensão ) – medida em volt ( V ) no SI Transmissão de energia elétrica Campo Magnético – Compreender fenômenos decorrentes da interação entre a radiação e a matéria em suas manifestações em processos naturais ou tecnológicos, ou em suas implicações biológicas, sociais, econômicas ou ambientais. • Uma das aplicações dos raios X é na observação dos ossos do corpo humano. A GERAÇÃO Transformador B TRANSMISSÃO Usina Hidroelétrica Subestação Transmissora Subestação Distribuidora E CONSUMIDORES COMERCIAIS E INDUSTRIAIS C DISTRIBUIÇÃO D DISPOSITIVOS DE AUTOMAÇÃO DA DISTRIBUIÇÃO F CONSUMIDORES RESIDENCIAIS Força magnética (Fm) 1. Sobre partículas eletrizadas em movimento dentro de um campo magnético Fm = q · v · B · senθ Os raios X são obtidos quando elétrons emitidos por um filamento aquecido são acelerados por um campo elétrico e atingem um alvo metálico com velocidade muito grande. Se 1,0.1018 elétrons (e=1,6.10–19C) atingem o alvo por segundo, a corrente elétrica no tubo, em A, é de: b) 0,08 a) 8.10–38 c) 0,16 d) 0,32 e) 3,20 Comentário Cálculo da carga transportada no tubo Q = n · e = 1018 · 1,6 · 10–19 Cálculo da intensidade da corrente elétrica no tubo: 2. Sobre fios condutores Fm = B · i · l · senθ Q = 1,6 · 10–1C i = Q/∆t = 0,16/1 → i = 0,16 A Resposta correta: c Fm: módulo da força magnética 4 Ciências da Natureza e suas Tecnologias Enem em fascículos 2012 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO C-6 H-21 Compreendendo a Habilidade – Utilizar leis físicas e/ou químicas para interpretar processos naturais ou tecnológicos inseridos no contexto da termodinâmica e/ou do eletromagnetismo. 01. Resolver a questão com base nas informações a seguir. O músculo cardíaco sofre contrações periódicas, as quais geram pequenas diferenças de potencial, ou tensões elétricas, entre determinados pontos do corpo. A medida dessas tensões fornece importantes informações sobre o funcionamento do coração. Uma forma de realizar essas medidas é através de um instrumento denominado eletrocardiógrafo de fio. Miocárdio (Múculo cardíaco) Esse instrumento é constituído de um ímã que produz um campo magnético intenso por onde passa um fio delgado e flexível. Durante o exame, eletrodos são posicionados em pontos específicos do corpo e conectados ao fio. Quando o músculo cardíaco se contrai, uma tensão surge entre esses eletrodos e uma corrente elétrica percorre o fio. Utilizando um modelo simplificado, o posicionamento do fio retilíneo no campo magnético uniforme do ímã do eletrocardiógrafo pode ser representado como indica a figura a seguir, perpendicularmente ao plano da página, e com o sentido da corrente saindo do plano da página. i fio B corrente I. Em regiões de clima seco é relativamente comum um passageiro sentir um pequeno choque ao descer de um veículo e tocá-lo. Isto ocorre porque, sendo o ar seco, bom isolante elétrico, a eletricidade estática adquirida por atrito não se escoa para o ambiente, e o passageiro, ao descer, faz a ligação do veículo com o solo. II. Ao caminharmos sobre um tapete de lã, o atrito dos sapatos com o tapete pode gerar cargas que se acumulam em nosso corpo. Se tocarmos a maçaneta de uma porta, nessas condições, poderá saltar uma faísca, produzindo um leve choque. Esse processo é conhecido como eletrização por indução. III. É muito comum observar-se, em caminhões que transportam combustíveis, uma corrente pendurada na carroceria, que é arrastada no chão. Isso é necessário para garantir a descarga constante da carroceria que, sem isso, pode, devido ao atrito com o ar durante o movimento, apresentar diferenças de potencial, em relação ao solo, suficientemente altas para colocar em risco a carga inflamável. IV. Quando penteamos o cabelo num dia seco, podemos notar que os fios repelem-se uns aos outros. Isso ocorre porque os fios de cabelo, em atrito com o pente, eletrizam-se com carga de mesmo sinal. A partir da análise feita, assinale a alternativa correta. a) Apenas as proposições I e II são verdadeiras. b) Apenas as proposições I e III são verdadeiras. c) Apenas as proposições II e IV são verdadeiras. d) Apenas as proposições I, III e IV são verdadeiras. e) Todas as proposições são verdadeiras. DE OLHO NO ENEM Com base nessas informações, pode-se dizer que, quando o músculo cardíaco se contrai, o fio sofre uma deflexão: a) lateral e diretamente proporcional à corrente que o percorreu. b) lateral e inversamente proporcional à intensidade do campo magnético em que está colocado. c) vertical e inversamente proporcional à tensão entre os eletrodos. d) lateral e diretamente proporcional à resistência elétrica do fio. e) vertical e diretamente proporcional ao comprimento do fio. C-5 H-17 RESSONÂNCIA MAGNÉTICA Compreendendo a Habilidade – Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de linguagem e representação usadas nas ciências físicas, químicas ou biológicas, como texto discursivo, gráficos, tabelas, relações matemáticas ou linguagem simbólica. 02. O médico e cientista inglês William Gilbert (1544-1603), retomando as experiências pioneiras com os fenômenos elétricos, realizadas pelo filósofo grego Tales de Mileto, no século VI a.C. (experiências que marcaram o início da Ciência da Eletricidade, fundamental para o progresso de nossa civilização) verificou que vários corpos, ao serem atritados, se comportam como o âmbar e que a atração exercida por eles se manifestava sobre qualquer outro corpo, mesmo que este não fosse leve. Hoje, observa-se que a geração de eletricidade estática por atrito é mais comum do que se pode imaginar e com várias aplicações. A respeito dessas experiências, analise as proposições a seguir. Disponível em: http://3.bp.blogspot.com Ressonância magnética é uma técnica que permite determinar propriedades de uma substância através do correlacionamento da energia absorvida contra a frequência, na faixa de mega-hertz (MHz) do espectro magnético, caracterizando-se como sendo uma espectroscopia. Usa as transições entre níveis de energia rotacionais dos núcleos componentes das espécies (átomos ou íons) contidas na amostra. Isso se dá, necessariamente, sob a influência de um campo magnético e sob a concomitante irradiação de ondas de rádio na faixa de frequências acima citada. Ciências da Natureza e suas Tecnologias 5 Enem em fascículos 2012 Ácidos INTRODUÇÃO Nosso objetivo com este novo fascículo é mostrar mais uma relação da Química com o cotidiano. A grande maioria das substâncias químicas utilizadas no dia a dia apresenta propriedades bem definidas, caracterizando uma função química. Ácidos, bases, sais e óxidos representam algumas dessas funções. Quando usamos um comprimido efervescente para combater uma azia ou o excesso de acidez estomacal, estamos nos beneficiando da ação antiácida do bicarbonato de sódio (NaHCO3). Em relação aos fenômenos da chuva ácida, do efeito estufa, da degradação da camada de ozônio e do smog fotoquímico, temos a presença de diversas funções e reações inorgânicas. Esse tema apresenta uma riqueza teórica muito grande e será explanado a seguir. Disponível em: http://ibiubi.com.br. Segundo o conceito de Arrhenius, são substâncias que, em meio aquoso, sofrem ionização, gerando, como único cátion, o íon hidrônio (H3O+), representado, às vezes de forma simplificada, por H+. Equação geral: OBJETO DO CONHECIMENTO HX + H2O → H3O+ + X– Forma simplificada: Funções e Reações Inorgânicas O conjunto de substâncias que apresentam propriedades semelhantes é denominado função química. Na química inorgânica, podemos citar como mais importantes: ácidos, bases, sais e óxidos. Os membros dessas funções participam de diversas reações, denominadas reações inorgânicas. Algumas delas exigem condições específicas para ocorrerem. O detalhamento das funções e a classificação, bem como as condições de ocorrência, das reações inorgânicas serão mostradas a seguir. HX → H+ + X– Exemplos de ácidos no cotidiano a) Ácido sulfúrico H2SO4 O HO S OH O dióxido de enxofre óxidos de nitrogênio reações químicas no ar e nas nuvens óxidos de nitrogênio hidrocarbonetos É o ácido mais importante para a indústria química. É bom salientar que um dos indicadores econômicos de um país é a produção de ácido sulfúrico. Essa substância é obtida a partir das seguintes etapas: S(s) + O2(g) → SO2(g) 2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g) SO3(g) + H2O() → H2SO4(aq) É fixo, ou seja, pouco volátil, e apresenta dois hidrogênios ionizáveis (diácido). O ácido sulfúrico tem diversas aplicações: Reações envolvendo óxidos. Disponível em: http://guiadoestudante.abril.com.br. 6 • O maior consumo de ácido sulfúrico pela indústria química é na fabricação de fertilizantes, como os superfosfatos e o sulfato de amônio; Ciências da Natureza e suas Tecnologias Enem em fascículos 2012 É um monoácido forte e de alto poder oxidante. Sua obtenção, em escala industrial, pode ser feita a partir da oxidação da amônia: Pt 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O 800° 2NO + O2 → 2NO2 3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO ∆ Quando misturado com o ácido clorídrico concentrado na proporção de 3(HC) : 1(HNO3), dá origem a uma solução denominada de água régia, capaz de oxidar o ouro e a platina (metais nobres). Observação: • A principal aplicação do ácido nítrico é na produção de fertilizantes. • O ácido nítrico, em várias concentrações, é utilizado para fabricação de corantes e explosivos (destacadamente a nitroglicerina, a nitrocelulose, além do ácido píctrico). As chuvas ácidas em ambientes poluídos com dióxido de enxofre contêm H2SO4 e causam grande impacto ambiental. Ácido clorídrico H C É considerado um ácido volátil, monoácido e forte. Dos hidrácidos (ácidos sem oxigênio), somente HC, HBr e HI, nessa ordem, são fortes. É o principal componente do suco gástrico, responsável por algumas reações que ocorrem no nosso estômago. Comercialmente, é conhecido como ácido muriático (ácido clorídrico impuro). É vendido em uma concentração de 30% em massa, mas as soluções de ácido muriático contêm de 10 a 12% em massa de HC. Bases ou Hidróxidos Segundo a teoria de Arrhenius, são compostos que, em meio aquoso, sofrem dissociação, gerando, com o único ânion, o íon hidróxido (OH–). As bases de Arrhenius podem ser metálicas (NaOH, Ca(OH)2, A(OH)3 ...) ou não (NH3). A solubilidade dos hidróxidos varia de acordo com a tabela abaixo. c) LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 152 pm O 157 pm demais bases H Disponível em: http://agracadaquimica.com.br. O O H As bases mais usadas no cotidiano: Disponível em: http://knol.google.com. a) Hidróxido de sódio (comercialmente conhecida como soda cáustica) – NaOH • É a base mais importante no laboratório e na indústria; • Usado na fabricação de sabão e glicerina (reação de saponificação); • Usado na limpeza doméstica (exige muita cautela durante o manuseio, pois é muito corrosivo); • Usado na fabricação de papel. b) Hidróxido de cálcio – Ca(OH)2 • É conhecido como cal hidratada ou cal extinta; • É obtido a partir da reação da cal (CaO) com água; • É muito utilizado na caiação (pintura com tinta de água). c) Amônia – NH3 • Sua solução aquosa é muito conhecida como amoníaco; • É utilizada na fabricação do ácido nítrico; • É utilizada na fabricação de sais de amônio, que agem como fertilizantes; • É utilizada na fabricação de produtos de limpeza. É um triácido moderado e deliquescente (dissolve-se na própria água que absorve). Apresenta diversas aplicações no cotidiano: • Acidulante em refrigerantes, principalmente no tipo cola, geleias, doces e molhos para saladas; • Fabricação de fertilizantes para a agricultura; • Tratamento de efluentes; • Polimento de peças de alumínio. d) bases de metais alcalinoterrosos solubilidade em água diminui O P bases solúveis bases de metais alcalinos e amônia Ácido fosfórico H 2 Be(OH)2 pouco solúvel Mg(OH)2 pouco solúvel Ca(OH)2 Sr(OH)2 parcialmente solúveis Ba(OH)2 solubilidade aumenta 1 As suas principais aplicações no cotidiano são: • Tratamento de metais ferrosos; • Na construção civil, é usado para remover respingos de cal (após a caiação) de pisos e azulejos. Neste caso, é mais conhecido como ácido muriático: agente de limpeza de alta potencialidade; • É um reagente muito usado na indústria e no laboratório. b) • É o ácido das baterias usadas nos automóveis; • É consumido em enormes quantidades, em inúmeros processos industriais, como processos da indústria petroquímica, fabricação de papel, corantes etc; • O ácido sulfúrico concentrado é um dos desidratantes mais enérgicos. Assim, ele carboniza os hidratos de carbono, como os açúcares, o amido e a celulose; a carbonização é devido à desidratação desses materiais; • O ácido sulfúrico concentrado tem ação corrosiva sobre os tecidos dos organismos vivos também devido à sua ação desidratante. Produz sérias queimaduras na pele. Por isso, é necessário extremo cuidado ao manusear esse ácido. Ácido nítrico HNO3 O HO N O Disponível em: http://windows2universe.org. Ciências da Natureza e suas Tecnologias 7 Enem em fascículos 2012 Sais QUESTÃO COMENTADA C-5 H-17 Compreendendo a Habilidade – Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de linguagem e representação usadas nas ciências físicas, químicas ou biológicas, como texto discursivo, gráficos, tabelas, relações matemáticas ou linguagem simbólica. • Leia o texto a seguir. CHUVA ÁCIDA Disponível em: http://terrabrasilonline.blogspot.com. São compostos iônicos obtidos pela neutralização parcial ou total de ácidos com bases. Quando colocados em meio aquoso, liberam pelo menos um cátion diferente do H3O+ e um ânion diferente do OH–. Exemplos de sais: a) Cloreto de sódio – NaC • É obtido pela evaporação da água do mar, nas salinas. É o principal componente do sal de cozinha, usado na nossa alimentação. No sal de cozinha, além do NaC, existem outros sais, como iodetos de sódio e potássio (Na e KI), cuja presença é obrigatória por lei. Sua falta pode acarretar a doença denominada bócio. b) Fluoreto de sódio – NaF • É um dos componentes dos cremes dentais, pois inibe a desmineralização dos dentes, tornando-os menos suscetíveis à cárie. c) Carbonato de sódio – Na2CO3 • É conhecido como barrilha ou soda e utilizado no tratamento de água de piscina, na fabricação de sabões, remédios, corantes, papel etc. Sua principal aplicação, no entanto, é na fabricação de vidro comum. d) Bicarbonato de sódio ou hidrogenocarbonato de sódio – NaHCO3 • É muito utilizado como antiácido estomacal (comprimidos efervescentes) e bucal (creme dental). • É utilizado como fermento de massas de bolos e pães. Em áreas geográficas não contaminadas por emissões antropogênicas o pH da chuva é aproximadamente 5,6. Isso é devido ao equilíbrio entre CO2(aq) e HCO3– na atmosfera. Quando o pH está abaixo desse valor a chuva é considerada ácida. H2CO3 → H+ + HCO3– Na Europa e Estados Unidos já foram observadas amostras de chuva com pH < 3. No Brasil, em medidas efetuadas em amostras de chuva, coletadas em Niterói e no Rio de Janeiro, foram encontrados valores de pH entre 4,3 e 5,3. Vários compostos químicos têm grande influência na acidez da chuva. Dentre eles destacam-se o SO2, os óxidos de nitrogênio e os ácidos inorgânicos voláteis. O SO2 atmosférico pode sofrer oxidação catalítica, através do H2O2, O3 e/ou radicais OH–, resultando na produção de ácido sulfúrico. A reação pode ocorrer em fase gasosa ou em fase líquida, quando o SO2 está dissolvido em microgotas de chuva, nuvens ou neblinas. Vários metais podem agir como catalisadores. OH-, H2O2 , O3 → H SO SO2 2 4 Fe, Mn, V ( 2) Os óxidos de nitrogênio (NO, NO2 e N2O5) participam de uma série de reações que produzem ácido nítrico. A presença ou não de radiação solar pode determinar a predominância de algumas reações: O3 hv − durante o dia NO → NO2 → HNO3 OH− Óxidos H2O − durante a noite N2O5 → HNO3 São compostos binários (2 elementos), dos quais o oxigênio é o elemento mais eletronegativo. Exemplos: Na2O, CaO, Fe2O3, ZnO, PbO2 ... Os óxidos são classificados de acordo com seu comportamento químico: CLASSIFICAÇÃO DOS ÓXIDOS Neutros Básicos Duplos Peróxidos Superóxidos Disponível em: http://profjoaoneto.com. ( 3) (4) Por outro lado, a amônia, que é produzida naturalmente por algas e bactérias através de processos biológicos, quando presente na atmosfera age como neutralizante dos ácidos fortes. 2 NH3 + H2SO4 → (NH4 )2 SO4 NH3 + HNO3 → NH4NO3 • Ácidos Anfóteros 8 (1) (5) (6 ) Sobre o texto e as reações citadas é correto afirmar que: a) a água da chuva coletada em Niterói e no Rio de Janeiro deve apresentar uma concentração hidrogeniônica entre 10–9,7 e 10–8,7 mol/L. b) a reação representada pela equação ( 2 ) não apresenta mudança de nox devido a presença de catalisadores . c) nas reações com os óxidos de nitrogênio que ocorrem durante o dia, o ácido produzido é considerado forte, monoácido, ternário e volátil . d) as reações ( 5 ) e ( 6 ) são neutralizações ácido-base . Os sais produzidos geram soluções com caráter básico. e) chuvas com pH em torno de 5,6 são consideradas não ácidas, ou seja, levemente alcalinas . Ciências da Natureza e suas Tecnologias Enem em fascículos 2012 Comentário As chuvas coletadas em Niterói e no Rio de Janeiro, apresentam concentração hidrogeniônica entre 10–5,3 e 10–4,3 mol/L. As reações ( 2 ) e ( 3 ) são redox. O HNO3 é um ácido forte , volátil , ternário e monoprótico. As reações ( 5 ) e ( 6 ) são de neutralização e geram sais cujas soluções são de caráter ácido. Dizer que a chuva tem pH em torno de 5,6 significa uma água de pouca acidez . Resposta correta: c 03. Em relação as substâncias citadas no texto e suas propriedades é possível inferir que: a) uma molécula diatômica possui mais tipos de movimento que uma triatômica, logo tende a ser mais estufa. b) em 1880, a concentração de CO2 era da ordem de 2,8% e passou a 3,5% nos dias atuais. c) os gases estufa redirecionam o infravermelho térmico através de movimentos moleculares. d) dos gases citados apenas o CO2 é apolar e o O3 possui geometria trigonal planar. e) o metano é um gás mais estufa que o dióxido de carbono por apresentar polaridade molecular. C-5 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO C-5 H-19 Compreendendo a Habilidade – Avaliar métodos, processos ou procedimentos das ciências naturais que contribuam para diagnosticar ou solucionar problemas de ordem social, econômica ou ambiental. EFEITO ESTUFA Quando a radiação solar indide sobre o nosso planeta, encontra em primeiro lugar a atmosfera. Esta é constituída principalmente de N2 (78%) e O2 (21%), além de outros gases (ex. CO2, H2O, O3, CH4, etc.) em percentagens mínimas (1%) que permitem a passagem de 70% da radiação solar incidente, refletindo de volta os outros 30%. Da radiação que atravessa a atmosfera parte será absorvida, aquecendo o solo, os oceanos e a própria atmosfera, provocando a evaporação (com formação de nuvens e chuvas), ventos e correntes oceânicas. Nesse processo deve ser estabelecido um equilíbrio e parte desse calor, sob forma de radiação infravermelha, deve ser reemitido para o espaço. Para sair da ação da Terra, essa radiação deve atravessar a atmosfera. Entretanto, esta que era praticamente transparente à luz solar, retém a maior parte da radiação infravermelha, pois moléculas de CO2, H2O, O3 e CH4 entre outras, têm uma estrutura que permite a elas vibrarem nas frequências correspondentes à da radiação infravermelha. Isso provoca uma maior absorção de calor pela atmosfera e consequentemente maior reflexão de calor para o solo. Apesar destas moléculas existirem em número relativamente pequeno (< 1%), elas estão na concentração adequada para manterem o equilíbrio da temperatura terrestre. Na ausência destas, a radiação infravermelha emitida pelo solo retornaria para o espaço, provocando muito frio à noite. Um dos fatores que podem alterar o equilíbrio térmico do ambiente é a concentração dos gases responsáveis pelo efeito estufa. Desde meados do século passado, devido ao desenvolvimento tecnológico e à destruição de florestas, verificou-se um aumento na quantidade de dióxido de carbono, metano, óxido do nitroso, clorofluorcarbonetos (CFC), ozônio e outros gases de origem natural e antropogênica. Só a emissão de CO2 causada pela queima de combustíveis fósseis foi avaliada em 5 bilhões de toneladas anuais, em todo o mundo, e mais 0,4 a 2,5 bilhões provocados pelo desflorestamento. Em 1880 a concentração de CO2 na atmosfera era da ordem de 280 ppm, hoje os valores são cerca de 350 ppm e uma projeção para o ano 2050 prevê 500 a 700 ppm, caso nenhuma medida seja adotada. H-19 Compreendendo a Habilidade – Avaliar métodos, processos ou procedimentos das ciências naturais que contribuam para diagnosticar ou solucionar problemas de ordem social, econômica ou ambiental. 04. Em uma estação de tratamento de lixo é realizada a produção de gás combustível formado essencialmente por metano, a partir da biodegradação dos resíduos. Para tanto, os dejetos de natureza orgânica, contidos em um reator, sofrem uma transformação anaeróbica, por meio de bactérias específicas, em condições controladas. Uma dessas condições determinantes da eficiência de todo o processo é o pH, que deve ser mantido numa faixa entre 6,8 e 7,2. Constatado um valor de pH igual a 8,8 no reator e sabendo que sais de ácidos ou bases fracas alteram o pH do meio, para esse valor retornar à faixa ideal citada no texto, deve ser adicionado ao reator: a) NH4NO3 (aq) b) Na2CO3 (aq) c) NaC (aq) d) NaOH (aq) e) KNO3 (aq) DE OLHO NO ENEM GASES EMITIDOS PELO GADO ESTÃO ASSOCIADOS AO AQUECIMENTO DA SUPERFÍCIE TERRESTRE Quem ouve falar em efeito estufa imediatamente relaciona a carros, edifícios… poluição. Engana-se quem pensa que só nas cidades se formam os gases nocivos que contribuem para esse fenômeno. A agricultura e a pecuária, atividades típicas do campo, têm uma parcela na Disponível em: http://arteandre.com.br. emissão de tais gases, como metano (CH4), monóxido de carbono (CO), óxido nitroso (N2O) e outros óxidos de nitrogênio (NOx). De acordo com pesquisadores da Embrapa Meio Ambiente, as principais fontes de emissões no setor agropecuário são o cultivo de arroz irrigado por inundação, a queima de resíduos agrícolas, o processo de fermentação entérica da pecuária ruminante e seus dejetos e o uso agrícola dos solos. A eructação, arrotos dos bois, é responsável pela liberação de gás metano. O alimento consumido, gramíneas, forma um caldo onde estão presentes bactérias. “Quando o animal respira, o gás é liberado juntamente com o gás carbônico”, explica a pesquisadora Ciências da Natureza e suas Tecnologias 9 Enem em fascículos 2012 da Embrapa Meio Ambiente, Magda Aparecida Lima. Considerando cerca de 165 milhões de animais, somente no rebanho bovino brasileiro, produzindo anualmente uma média de 60 quilos de metano cada, pode-se imaginar as proporções mundiais da questão. Segundo ela, o metano possui um poder de aquecimento global vinte e uma vezes maior que o gás carbônico (CO2). Magda coordena a Rede Agrogases, fórum que reúne especialistas na discussão sobre temas relacionados às emissões. Um dos projetos integrantes da Rede, “Dinâmica de carbono e gases de efeito estufa em sistemas de produção agropecuária, florestal e agroflorestal brasileiros”, realiza pesquisas na agropecuária, para tentar quantificar os gases produzidos pelos rebanhos. Segundo a pesquisadora, os países em desenvolvimento realizam relatórios periódicos, a cada cinco anos aproximadamente, enquanto que os países desenvolvidos apresentam seus resultados anualmente. Em 2004, o Brasil apresentou seu primeiro relatório na COP-10, em Buenos Aires. Poucos conhecem os impactos ambientais causados pela criação de gado, o que dificulta ainda mais as ações para controle e redução dos gases emitidos. Magda diz que já estão sendo realizados alguns testes na alimentação dos animais. “Não é um cálculo simples, as pesquisas estão só começando”, diz ela, antecipando que, no próximo ano, deverão começar a ser quantificadas também as emissões de outros gases nocivos, como o óxido nitroso, presente nos dejetos dos animais. A etapa inicial da pesquisa tem o objetivo de inventariar os rebanhos. “Mas, primeiro, vamos aprofundar o conhecimento quanto ao potencial dos animais.” Diversos fatores podem influenciar as emissões, como o clima e o comportamento do rebanho, de modo a variar a quantidade de gás emitido. “O gado não pode ser visto como vilão, é preciso pensar em toda a cadeia produtiva”, alerta Magda, lembrando que outros processos também geram a emissão de gases. A Embrapa usa como referência nas pesquisas redes existentes em outros países, como as americanas CASMGS, Consortium for Agricultural Soils Mitigation of Greenhouse Gases, e a Gracenet. Danielle Jordan – Ambiente Brasil, 27 de julho de 2005. Disponível em: http://ambientebrasil.com.br. ANOTAÇÕES INTRODUÇÃO Abordaremos neste fascículo o tema programa de saúde, com ênfase em doenças contagiosas ou transmissíveis. O assunto em voga está presente nas áreas biológicas de microbiologia e parasitologia, encontrando-se no tópico “Principais doenças que afetam a população brasileira” do programa do Exame Nacional do Ensino Médio – Enem. Devido à sua grande importância, traremos questões reflexivas e contextualizadas sobre esse assunto. OBJETO DO CONHECIMENTO Programa de Saúde – Doenças Contagiosas O que são doenças contagiosas ou transmissíveis? Chamam-se doenças contagiosas ou transmissíveis aquelas causadas por agentes capazes de se transferir de um ser vivo para outro. Esses agentes são os vírus, as bactérias, os protozoários, os fungos e os vermes. As moléstias transmissíveis têm enorme importância dado o grande número de pessoas que afetam e as consequências de ordem médica, social e econômica que acarretam. Constituem, por isso, um sério problema de saúde pública, exigindo dos governos constante vigilância e a adoção de medidas eficazes no seu combate. Infelizmente, a ocorrência dessas enfermidades é tanto maior quanto menores forem os recursos econômicos, alimentares, habitacionais e educacionais de uma população. Condições de subdesenvolvimento, gerando organismos debilitados pela fome, e moradias de péssimas condições e sem saneamento básico abrem campo para a proliferação desses males, que constituem um verdadeiro flagelo da humanidade. No Brasil, dadas as disparidades de condições socioeconômicas verificadas nas várias regiões, as doenças contagiosas apresentam estatísticas desanimadoras. Podemos afirmar que uma respeitável parte da força de trabalho do país sofre dessas moléstias, estando os doentes incapacitados para o trabalho. Um dos resultados disso é uma grave crise social, gerada pelos dispêndios do Estado não só na manutenção dos enfermos como em campanhas de erradicação das doenças. Mesmo assim, nem todos os doentes chegam a receber a devida assistência, direito que possuem como cidadãos, dada a precariedade do sistema médico-hospitalar de nosso país, que se mantém em permanente crise por falta de recursos e de uma política de saúde compatível com as nossas reais necessidades. Taxa específica de mortalidade por doenças infecciosas segundo as regiões – Brasil, 2000 (por 100 mil habitantes) Região/ UF 2000 Brasil Norte Nordeste Sudeste 0a4 anos 60 a 69 anos 70 a 79 anos 80 anos e mais 90 e mais 41,7 52,0 61,0 29,0 58,2 49,0 50,5 62,2 108,6 120,5 90,6 117,0 230,2 232,3 196,6 248,4 95,6 92,1 85,0 101,7 Sul CentroOeste 27,9 46,0 80,0 195,3 73,4 38,7 103,7 213,9 406,0 167,3 SVS/MS. Disponível em: http://portal.saude.gov.br 10 Ciências da Natureza e suas Tecnologias Enem em fascículos 2012 Quais são os conceitos mais importantes no estudo das doenças contagiosas? • Agente infeccioso É todo organismo, micro ou macroscópico, capaz de provocar infecção. São agentes infecciosos: vírus, bactérias, fungos, protozoários e vermes. • Infecção e infestação A infecção representa a invasão do corpo por microparasitos (vírus, bactérias, fungos e protozoários). Note-se que infecção não quer dizer doença, pois nem sempre está acompanhada de manifestações clínicas. A infestação representa a invasão do organismo por macroparasitos (vermes e artrópodes, por exemplo). • Vetor biológico e vetor mecânico Vetores biológicos são organismos capazes de transmitir agentes infecciosos. Estes desenvolvem uma fase de seu ciclo biológico no interior do corpo do vetor. Vários artrópodes se comportam como vetores de agentes infecciosos. Como exemplo, temos o inseto barbeiro, vetor biológico da doença de Chagas. Quando um ser apenas transporta um agente infeccioso, sem que este durante o transporte se reproduza, não se fala em vetor biológico, mas em vetor mecânico, como exemplo, a barata transportando o vírus da hepatite A. • Hospedeiro e portador Hospedeiro é o ser em cujo corpo agentes infecciosos necessitam viver temporariamente. Distinguem-se dois tipos de hospedeiros: o definitivo e o intermediário. Os hospedeiros são ditos definitivos quando neles o parasito se reproduz sexuadamente. O homem é considerado o hospedeiro definitivo de muitos parasitos, como lombriga, tênia etc. São considerados intermediários quando neles o parasito ou não se reproduz ou o faz assexuadamente. O homem, por exemplo, é hospedeiro intermediário do sp, protozoário causador da malária. Dá-se o nome de portador ao homem ou animal que abriga um agente infeccioso, sem, contudo, evidenciar manifestações clínicas da moléstia provocada por ele, mas sendo capaz de transmiti-lo a outrem. • Períodos de incubação e transmissibilidade O período de transmissão representa o tempo decorrido entre a penetração do agente infeccioso no organismo e o aparecimento dos primeiros sintomas de doença. O período de transmissibilidade representa o intervalo de tempo durante o qual o agente infeccioso pode ser transmitido de um ser para outro. • Endemias, epidemias e pandemias Uma doença tem um número esperado de casos dentro de um determinado período de tempo. Quando o número verificado de casos corresponde estatisticamente ao número esperado, fala-se em endemia. Se o número observado de casos dentro de certo período de tempo for estatisticamente maior que o esperado, fala-se em epidemia. São muitas as doenças endêmicas no Brasil, podendose citar como exemplos a doença de Chagas, a malária, a hepatite viral, a esquistossomose e a tuberculose. Como exemplos de doenças que costumam apresentar epidemias, encontram-se a meningite meningocócica, a dengue e o sarampo. É útil lembrar que uma doença endêmica pode se tornar epidêmica, bastando para isso que haja um aumento do número de casos além do limite esperado. As pandemias são doenças contagiosas de caráter super alarmante que se alastram rapidamente por todo um país, por todo um continente ou, até mesmo, por todo o mundo. A história registra fatos dramáticos ocorridos com a propagação mundial da gripe espanhola, em 1918, quando morreram milhões de pessoas em todos os continentes, não havendo nem condição de sepultamento dos cadáveres. Também famoso ficou o surto da peste negra, denominação que celebrizou uma propagação pandêmica de peste bubônica na Ásia e na Europa, em meados do século XIV, e que, desastradamente, dizimou cerca de 1/3 de toda a população europeia. Mais recentes e menos calamitosos foram os surtos pandêmicos de variantes mais agressivas de gripe verificados dentro destes últimos 30 anos, quando a Medicina já contava com recursos terapêuticos mais adiantados, notadamente dos antivirais, específi cos para combaterem vírus, e dos antibióticos, que combatem bactérias e que, apesar de não atuarem sobre os vírus, pelo menos destroem as bactérias que se aproveitam do enfraquecimento orgânico provocado pelas infecções viróticas. A seguir, procuraremos mostrar as principais doenças que ocorrem em nosso meio e cujo conhecimento deve ser necessário e compulsório para a formação global dos nossos educandos, quaisquer que sejam os rumos profissionais que venham a tomar. Só assim, estaremos preparando o caminho para o desenvolvimento de uma nova geração, mais capaz de compreender os meios de se alcançar uma sociedade mais sadia e construtiva. Quais são as principais doenças contagiosas que acometem a população brasileira? Viroses: catapora, herpes simples labial e genital, rubéola, sarampo, varíola, poliomielite, raiva, dengue, febre amarela, mononucleose, gripe, resfriado comum, caxumba, hepatite, condiloma acuminado e Aids. Bacterioses: acne, erisipela, impetigo, botulismo, lepra, meningite, tétano, brucelose, febre maculosa, gangrena gasosa, peste bubônica, tifo, antraz, coqueluche, difteria, pneumonia, tuberculose, cárie, cólera, febre tifoide, salmonelose, cancro mole, leptospirose, gonorreia e sífilis. Protozooses: amebíase, giardíase, balantidiose, doença de Chagas, doença do sono, leishmaniose visceral, leishmaniose tegumentar, tricomoníase, malária e toxoplasmose. Micoses: tiníase, candidíase, blastomicose, histoplasmose, paracoccidioimicose, criptococose e aspergilose. Verminoses: teníase, cisticercose, hidatose, esquistossomose, ascaridíase, amarelão, oxiurose, estrongiloidíase, filariose, dracunculose e bicho geográfico. Ciências da Natureza e suas Tecnologias 11 Enem em fascículos 2012 Comentário QUESTÃO COMENTADA C-8 H-29 Compreendendo a Habilidade – Interpretar experimentos ou técnicas que utilizam seres vivos, analisando implicações para o ambiente, a saúde, a produção de alimentos, matériasprimas ou produtos industriais. • Leia o texto e analise os dados da tabela a seguir: A rubéola é uma doença causada por vírus, cuja transmissão se dá pelo contato direto, por secreções ou pelo ar e, ao atingir as mulheres grávidas, pode causar malformações nos fetos. Em 2003, a vacina tríplice viral contra sarampo, rubéola e caxumba passou a fazer parte do calendário de vacinação e suas coberturas vacinais mantiveram-se em 100% da meta estabelecida em todas as regiões até 2005. O número total de casos no Brasil passou de 749 em 2003 para 365 em 2005. A questão remete ao conhecimento das diferenças entre as macrorregiões brasileiras, sobretudo no tocante à distribuição da população e a composição das redes urbanas regionais. Em paralelo exige a leitura atenta do texto, em especial das indicações sobre as formas de contágio, e do gráfico que revela a distribuição regional do número de casos de rubéola no período 2003 – 2005. A maior concentração de casos ocorre nas regiões Sudeste e Nordeste e está relacionada ao fato de que são as duas macrorregiões mais populosas do país, com diversos pontos de elevada densidade demográfica e com intensa circulação de pessoas e mercadorias proporcionada pela composição e pela complexidade das redes urbanas intrarregionais. Esses fatores facilitam o contágio que ocorre pelo contato direto, por secreções ou pelo ar. Por sua vez, a região Norte, com a implantação da ampla cobertura vacinal se manteve relativamente estável nas últimas posições e a região Sul onde fatores geográficos semelhantes aos presentes no Sudeste e Nordeste também atuam, aumentou sua participação no número de casos da doença. Resposta correta: b Participação das macrorregiões geográficas nos casos de rubéola, 2003 a 2005 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO C-4 100% H-15 80% 60% 40% 20% 0% 2003 2004 2005 percentual de casos de rubéola por região (%) Norte Sul Centro-Oeste Nordeste Sudeste Rede informações para a saúde. (adaptado) www.ripsa.org.br, acesso em: setembro de 2009. Dentre os fatores geográficos que contribuem para explicar a distribuição dos casos de rubéola pelas grandes regiões do país está a: a) dificuldade de acesso às áreas de maior concentração populacional, o que reduz a cobertura vacinal nas regiões com menor incidência da doença. b) diferença na densidade demográfica, na circulação de pessoas e na composição da rede urbana de cada região. c) dispersão da população e as grandes distâncias entre os locais de vacinação e de residência da população alvo nas regiões com maior incidência da doença. d) prioridade dada às regiões com maior percentual de população rural nas campanhas de vacinação da tríplice viral. e) ausência, em determinadas regiões do país, de sistemas de transporte eficientes e capazes de viabilizar a ampla distribuição das vacinas. 12 Compreendendo a Habilidade – Interpretar modelos e experimentos para explicar fenômenos ou processos biológicos em qualquer nível de organização dos sistemas biológicos. 05. Uma pessoa pretende processar um hospital com o argumento de que a doença de Chagas, da qual é portadora, foi ali adquirida em uma transfusão de sangue. A acusação: a) não procede, pois a doença de Chagas é causada por um verme platelminto que se adquire em lagoas. b) não procede, pois a doença de Chagas é causada por um protozoário transmitido pela picada de mosquitos. c) não procede, pois a doença de Chagas resulta de uma malformação cardíaca congênita. d) procede, pois a doença de Chagas é causada por um protozoário que vive no sangue. e) procede, pois a doença de Chagas é causada por um vírus transmitido por contato sexual ou por transfusão sanguínea. C-5 H-17 Compreendendo a Habilidade – Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de linguagem e representação usadas nas ciências físicas, químicas ou biológicas, como texto discursivo, gráficos, tabelas, relações matemáticas ou linguagem simbólica. 06. Leia o texto a seguir. Ao noticiar o desenvolvimento de mecanismos de prevenção contra a esquistossomose, um texto jornalístico trouxe a seguinte informação: Proteína do parasita da doença “ensina” organismo a se defender dele. Folha de S. Paulo, 06/08/2010. Traduzindo a notícia em termos biológicos, é correto afirmar que uma proteína, presente: a) no platelminto causador da doença, ao ser introduzida no ser humano, estimula resposta imunológica que, depois, permite o reconhecimento do parasita no caso de uma infecção. Ciências da Natureza e suas Tecnologias Enem em fascículos 2012 b) no platelminto causador da doença, serve de modelo para a produção de cópias de si mesma no corpo do hospedeiro que, então, passa a produzir defesa imunológica contra esse parasita. c) no molusco causador da doença, estimula a produção de anticorpos no ser humano, imunizando-o contra uma possível infecção pelo parasita. d) no molusco causador da doença, atua como anticorpo, no ser humano, favorecendo a resposta imunológica contra o parasita. e) no nematelminto causador da doença, pode ser utilizada na produção de uma vacina capaz de imunizar o ser humano contra infecções por esses organismos. EXERCÍCIOS PROPOSTOS C-6 Compreendendo a Habilidade – Caracterizar causas ou efeitos dos movimentos de partículas, substâncias, objetos ou corpos celestes. 01. Nos choques elétricos, as correntes que fluem através do corpo humano podem causar danos biológicos que, de acordo com a intensidade da corrente, são classificados segundo a tabela a seguir. Corrente elétrica DE OLHO NO ENEM DENGUE A dengue é a enfermidade causada pelo vírus da dengue, um arbovírus da família Flaviviridae, gênero Flavivírus, que inclui quatro tipos imunológicos: DEN-1, DEN-2, DEN-3 e DEN-4. A infecção por um deles dá proteção permanente para o mesmo sorotipo e imunidade parcial e temporária contra os outros três. A transmissão se faz pela picada da fêmea contaminada do mosquito Aedes aegypti ou Aedes albopictus, pois o macho se alimenta apenas de seiva de plantas. No Brasil, ocorre, na maioria das vezes, por Aedes aegypti. Após um repasto de sangue infectado, o mosquito está apto a transmitir o vírus, depois de 8 a 12 dias de incubação. A transmissão mecânica também é possível, quando o repasto é interrompido e o mosquito, imediatamente, se alimenta num hospedeiro suscetível próximo. Um único mosquito desses, em toda a sua vida (45 dias, em média), pode contaminar até 300 pessoas. Não há transmissão por contato direto de um doente ou de suas secreções com uma pessoa sadia, nem de fontes de água ou alimento. Quando uma pessoa é infectada por um dos 4 sorotipos virais, torna-se imune a todos os tipos de vírus durante alguns meses e, posteriormente, mantém-se imune, pelo resto da vida, ao tipo pelo qual foi infectado. Se voltar a ter dengue, dessa vez um dos outros 3 tipos do vírus, há uma probabilidade maior que a doença seja mais grave que a anterior, mas não é obrigatório que aconteça. A classificação 1, 2, 3 ou 4 não tem qualquer relação com a gravidade da doença, diz respeito à ordem da descoberta dos vírus. Cerca de 90% dos casos de dengue hemorrágica ocorrem em pessoas anteriormente infectadas por um dos quatro tipos de vírus. Os sintomas iniciais são inespecíficos, como febre alta (normalmente entre 38° e 40 °C) de início abrupto, mal-estar, anorexia (pouco apetite), cefaleias, dores musculares e nos olhos. No caso da hemorrágica, após a febre baixar, pode provocar gengivorragias e epistáxis (sangramento do nariz), hemorragias internas e coagulação intravascular disseminada, com danos e enfartes em vários órgãos, que são potencialmente mortais. Ocorre frequentemente também hepatite e, por vezes, choque mortal devido às hemorragias abundantes para cavidades internas do corpo. Há ainda petéquias (manchas vermelhas na pele) e dores agudas das costas (origem do nome, doença “quebra-ossos”). H-20 Dano biológico I Até 10 mA Dor e contração muscular II De 10 mA até 20 mA Aumento das contrações musculares III De 20 mA até 100 mA Parada respiratória IV De 100 mA até 3 A Fibrilação ventricular que pode ser fatal V Acima de 3 A Para cardiáca, queimaduras graves Duran, J. E. R. Biofísica – fundamentos e aplicações. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2003, p. 178 (adaptado) Considerando que a resistência do corpo em situação normal e da ordem de 1500 Ω, em qual das faixas acima se enquadra uma pessoa sujeita a uma tensão elétrica de 220V? a) I b) II c) III d) IV e) V C-6 H-21 Compreendendo a Habilidade – Utilizar leis físicas e/ou químicas para interpretar processos naturais ou tecnológicos inseridos no contexto da termodinâmica e/ou do eletromagnetismo. 02. Em 2008, o maior acelerador de partículas já construído foi colocado em funcionamento. E, em julho de 2012 detectou pela primeira vez a partícula de Deus, Bóson de Higgs. Em seu primeiro teste, um feixe de prótons foi mantido em movimento circular dentro do grande anel, sendo gradativamente acelerado até a velocidade desejada. z x y Disponível em: http://pt.wikipedia.org Ciências da Natureza e suas Tecnologias 13 Enem em fascículos 2012 A figura mostra uma secção reta desse anel. Admita que um feixe de prótons esteja sendo conduzido de modo acelerado no sentido do eixo y. De acordo com as leis do eletromagnetismo, os campos elétrico e magnético, nessa ordem, na origem do sistema de eixos indicado, têm sentidos que apontam para o: a) positivo de y e negativo de z. b) positivo de y e positivo de z. c) positivo de y e positivo de x. d) negativo de y e positivo de z. e) negativo de y e negativo de x C-5 H-18 C-3 O processo requer cuidado ambiental para que, entre outras situações, não haja liberação de SO2 ou SO3 para o meio ambiente. Essa cautela se deve ao fato de que: a) esses óxidos apresentam características ácidas e, na atmosfera, podem provocar a formação de chuvas com pH inferior a 7. b) esses óxidos possuem características neutras mas são danosos ao ambiente devido à formação de hidróxidos insolúveis. c) esses óxidos apresentam características alcalinas e podem causar precipitações de pH ácido. d) esse óxidos possuem características ácidas e podem provocar no ambiente precipitações de pH superior a 7. e) esses óxidos possuem características básicas podendo causar alcalinação de solos contaminados. – Relacionar propriedades físicas, químicas ou biológicas de produtos, sistemas ou procedimentos tecnológicos às finalidades a que se destinam. C-3 H-17 Compreendendo a Habilidade – Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de linguagem e representação usadas nas ciências físicas, químicas ou biológicas, como texto discursivo, gráficos, tabelas, relações matemáticas ou linguagem simbólica. 04. A diarreia, citada no texto, é um dos sintomas mais comuns de parasitoses do trato digestivo humano. A maior incidência dessas doenças ocorre em regiões sem água tratada e sistema de esgoto sanitário. Assinale a alternativa correta que contém apenas doenças cuja medida preventiva está associada a instalações sanitárias adequadas. a) Ascaridíasse, difteria, doença de Chagas e teníase. b) Amarelão, dengue, esquistossomose e teníase. c) Amebíase, cólera, esquistossomose e giardíase. d) Ascaridíase, cisticercose, leishmaniose e oxiurose. e) Ancilostomose, cólera, febre tifoide e malária. 14 – Analisar perturbações ambientais, identificando fontes, transporte e/ou destino dos poluentes ou prevendo efeitos em sistemas naturais, produtivos ou sociais. 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 2SO2 + O2 → 2SO3 SO3 + H2O → H2SO4 03. De acordo com um fabricante, uma lâmpada fluorescente cujos valores nominais são 11 W / 127 V equivale a uma lâmpada incandescente de valores nominais 40 W / 127 V. Essa informação significa que: C-5 Compreendendo a Habilidade 05. O principal produto da indústria química é o ácido sulfúrico. Sua formação a partir de minérios de enxofre, como a pirita, FeS2, ocorre simplificadamente a partir das equações: Compreendendo a Habilidade a) ambas dissipam a mesma potência e produzem a mesma luminosidade. b) ambas dissipam a mesma potência, mas a luminosidade da lâmpada fluorescente é maior. c) ambas dissipam a mesma potência, mas a luminosidade da lâmpada incandescente é maior. d) a lâmpada incandescente produz a mesma luminosidade que a lâmpada fluorescente, dissipando menos potência. e) a lâmpada fluorescente produz a mesma luminosidade que a lâmpada incandescente, dissipando menos potência. H-10 H-8 Compreendendo a Habilidade – Identificar etapas em processos de obtenção, transformação, utilização ou reciclagem de recursos naturais, energéticos ou matérias-primas, considerando processos biológicos, químicos ou físicos neles envolvidos. 06. Uma aplicação do carbonato de sódio sólido (Na2CO3) ocorre em filtros de chaminés industriais para promover a conversão do SO2 produzido pela queima de combustíveis fósseis em sulfito de sódio sólido (Na2SO3) e outro composto. Sobre essa reação e o processo descrito, assinale a alternativa correta. a) Essa reação anula por completo os problemas ambientais causados por essas indústrias. b) A reação em questão ainda produz CO2, principal componente causador do efeito estufa. c) Combustíveis fósseis, segundo o enunciado, são ricos em SO2 em sua composição. d) O sal Na2CO3também pode ser utilizado para acidificação de solos alcalinos. e) A reação de formação do Na2SO3 forma o gás CO, que não provoca danos perceptíveis ao organismo humano. C-5 H-18 Compreendendo a Habilidade – Relacionar propriedades físicas, químicas ou biológicas de produtos, sistemas ou procedimentos tecnológicos às finalidades a que se destinam. 07. Um esquema geral para o tratamento da água em uma ETA (Estação de Tratamento de Água) poderia ser dado por: Filtração grosseira Filtração em areia Ciências da Natureza e suas Tecnologias Floculação pela produção de hidróxido de alumínio (A(OH)3) Cloração Decantação Fluoretação Enem em fascículos 2012 A respeito desse processo e das características das funções inorgânicas presentes direta ou indiretamente, assinale a alternativa correta. a) Na filtração grosseira há a realização de um procedimento que envolve reações químicas. b) Na filtração em areia são eliminados os sais dissolvidos na água a ser tratada. c) Na decantação há a redissolução de quase todos os sedimentos formados pela floculação. d) A floculação pode ser conseguida pela adição de sais de alumínio, como A2(SO4)3, e de óxido de cálcio (CaO) à água em tratamento. e) A desinfecção da água ocorre através do processo de fluoretação. C-5 C-8 H-17 H-29 Compreendendo a Habilidade – Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de linguagem e representação usadas nas ciências físicas, químicas ou biológicas, como texto discursivo, gráficos, tabelas, relações matemáticas ou linguagem simbólica. – Interpretar experimentos ou técnicas que utilizam seres vivos, analisando implicações para o ambiente, a saúde, a produção de alimentos, matérias-primas ou produtos industriais. 08. O tratamento de infecções bacterianas foi possível com a descoberta dos antibióticos, substâncias estas capazes de matar bactérias. Como exemplos de mecanismos de ação dos antibióticos, podemos citar: Ação I: inibe a enzima responsável pelo desemparelhamento das fitas do DNA. Ação II: inibe a ligação da RNA polimerase, DNAdependente. Ação III: ao ligar-se a subunidade ribossomal inibe a ligação do RNA transportador. Quanto à interferência direta dessas ações nas células bacterianas, é correto afirmar que a: a) ação I inibe a duplicação do DNA, impedindo a multiplicação da célula. b) ação II inibe a tradução, interferindo na síntese de DNA bacteriano. c) ação III inibe a transcrição do RNA mensageiro. d) ações I e III inibem a síntese de ácidos nucleicos. e) ações II e III inibem a síntese de proteínas bacterianas. C-5 H-17 Considerando as condições ambientais propícias para o desenvolvimento do Aedes aegypti, pode-se inferir que as áreas prioritárias para o combate à dengue no Brasil deverão ser as: a) regiões metropolitanas de São Paulo e Rio de Janeiro, pois combinam grande concentração populacional em área de clima tropical úmido, com chuvas e calor concentrados no verão. b) comunidades ribeirinhas da Amazônia, devido ao clima tropical alternadamente úmido e seco, com chuvas abundantes durante o verão, invernos secos e rios perenes. c) áreas litorâneas do Nordeste brasileiro, em que predominam o clima mediterrâneo e a formação de muitos manguezais, ambiente ideal para a proliferação do Aedes aegypti. d) regiões metropolitanas de Porto Alegre e Curitiba, pois combinam concentração populacional em área de clima subtropical, com chuvas bem distribuídas ao longo de todo o ano. e) comunidades ribeirinhas do Pantanal matogrossense, pois o clima tropical de monções, caracterizado pela concentração de chuvas no inverno, deixa a região permanentemente inundada. Compreendendo a Habilidade – Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de linguagem e representação usadas nas ciências físicas, químicas ou biológicas, como texto discursivo, gráficos, tabelas, relações matemáticas ou linguagem simbólica. 09. Leia o texto abaixo. SAIBA MAIS SOBRE A DENGUE O que é? Doença viral transmitida pela picada da fêmea do mosquito Aedes aegypti, que vive perto do homem em busca de sangue para o desenvolvimento dos ovos. Da eclosão dos ovos à fase adulta levam-se dez dias. Onde e quando é mais frequente? A infestação é mais intensa no verão, devido à combinação de umidade e temperatura altas com a grande incidência de chuvas, que forma ambiente propício à reprodução do mosquito. Áreas onde há concentração de pessoas são as mais sujeitas ao ataque do Aedes aegypti e, por isso, deposita ovos apenas em recipientes que estejam dentro ou próximo de residências e escritórios. C-5 H-17 Compreendendo a Habilidade – Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de linguagem e representação usadas nas ciências físicas, químicas ou biológicas, como texto discursivo, gráficos, tabelas, relações matemáticas ou linguagem simbólica. 10. O homem pré-histórico se locomovia a uma velocidade média de 5 quilômetros por hora, enquanto que depois de domesticar os cavalos sua velocidade média passou para 18 quilômetros por hora. Atualmente, com um carro, os seres humanos podem viajar tranquilamente a 80 quilômetros por hora e, se for de avião, percorrerão grandes distâncias em um intervalo de tempo pequeno, já que sua velocidade, em média, é de 900 quilômetros por hora. A diminuição do tempo e as facilidades de viagem provocaram uma grande mobilidade das pessoas, de modo que há uma maior circulação entre elas. Porém, há algumas desvantagens. Uma pessoa que se infecta ao entrar em contato com um agente causador de doença pode levar o causador da doença de um lugar a outro sem que os sintomas iniciais da doença se manifestem, uma vez que os sintomas de algumas doenças demoram a aparecer. Hoje, com a facilidade dos transportes, é muito grande a probabilidade de uma pessoa levar um agente patogênico de um lugar a outro sem que a doença tenha se manifestado. É o que ocorre no caso da Influenza A (H1N1) – antes chamada de gripe suína. Como base nas considerações acima mencionadas, podemos afirmar que: a) o aumento da velocidade de locomoção melhorou a qualidade de vida das pessoas e não trouxe nenhum risco a elas. b) a tecnologia é ruim, pois facilitou a disseminação de doenças entre os continentes. c) a tecnologia é boa, pois fez o homem viajar mais rapidamente, independentemente do risco. d) apesar do risco maior da disseminação das doenças houve aumento da população, pois a melhoria da qualidade de vida e dos medicamentos aumentou também a expectativa de vida. e) todo avanço tecnológico é positivo. revistagloborural.globo.com Ciências da Natureza e suas Tecnologias 15 Enem em fascículos 2012 ANOTAÇÕES GABARITOS EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 01 02 03 04 05 06 a d c a d a EXERCÍCIOS PROPOSTOS Expediente Diretor-Superintendente: Tales de Sá Cavalcante Diretora Pedagógica: Hilda Prisco Diretora Controller: Dayse Tavares Supervisão Pedagógica: Marcelo Pena Gerente do FBEscolas: Fernanda Denardin Gerente Gráfico: Andréa Menescal 16 01 02 03 04 05 d a e c a 06 07 08 09 10 b d a a d Coordenador Gráfico: Sebastião Pereira Projeto Gráfico: Joel Rodrigues e Franklin Biovanni Editoração Eletrônica: Erbínio Rodrigues Ilustrações: Gilberto e João Lima Revisão: Kelly Gurgel Ciências da Natureza e suas Tecnologias OSG.: 62038/12