ENEM EM FASCÍCULOS - 2012
CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS
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CARO ALUNO
Neste penúltimo fascículo de Ciências da Natureza e suas Tecnologias, trataremos de três objetos do conhecimento
abordados significativamente no Exame Nacional do Ensino Médio – Enem. Vamos estudar a Mecânica e o Movimento dos
Corpos Celestes, sob a perspectiva de grandes cientistas da humanidade, como Aristóteles, Ptolomeu, Copérnico, Galileu e
Newton, e compreender, de forma objetiva, como a Cinética das Transformações está presente em nosso cotidiano. Finalmente,
abordaremos a Biotecnologia, explorando temas como a utilização de células-tronco embrionárias, os organismos transgênicos
e o Projeto Genoma Humano.
Bom estudo para você!
INTRODUÇÃO
Olá, querido estudante,
Neste fascículo, vamos dar ênfase ao estudo da mecânica
e suas relações com o funcionamento do universo. Em um
primeiro momento, observando a lista de conteúdos propostos
pelo Exame Nacional do Ensino Médio (Enem), pode-se pensar que
abordaremos apenas o tocante à gravitação; contudo, Isaac
Newton propôs que as leis da mecânica que regem todo o universo
são as mesmas observadas aqui na superfície da Terra. Esperamos
que, durante nosso “passeio” por esse mundo do conhecimento,
você seja capaz de compreender o significado das leis de Newton
e suas relações com o funcionamento do universo.
A Matriz do Enem sugere que é preciso “compreender
as ciências naturais e as tecnologias a elas associadas como
construções humanas, percebendo seus papéis nos processos
de produção e no desenvolvimento econômico e social da
humanidade”. Nesse sentido, vamos refletir acerca de como o
conhecimento científico foi construído no contexto da mecânica
e do funcionamento do universo.
OBJETO DO CONHECIMENTO
A Mecânica e o Funcionamento
do Universo
Aristóteles e a mecânica
O auge da filosofia grega ocorreu com Aristóteles,
nascido em 384 a.C. Estudou durante 20 anos com Platão,
sendo o primeiro filósofo a apresentar um sistema compreensível
do mundo. Aristóteles buscou, a partir de poucas suposições,
explicar racionalmente todos os fenômenos físicos conhecidos
até então. Para ele, toda a matéria era constituída de
combinações dos quatro elementos propostos por Empédocles:
terra, água, ar e fogo.
“Para ele cada um dos elementos era, por sua vez,
constituído de forma e matéria. Como a matéria é capaz de
assumir várias formas, os elementos podem se transformar uns
nos outros. As formas instrumentais para produzir os elementos
eram aquelas associadas com as quatro quantidades primárias:
quente, frio, úmido e seco. Temos as combinações: frio e seco =
terra; frio e úmido = água; quente e úmido = ar; quente e seco =
fogo. O céu, por sua vez, era composto de um único elemento: o
éter, um elemento imutável [...].”
PIRES, Antonio S. T. Evolução das ideias da física.
São Paulo: Livraria da Física, 2008.
Para nós, o mais importante é notar como Aristóteles
explicava o movimento. Por outro lado, esse filósofo concebia
dois “mundos” separados, regidos por diferentes leis.
“Ele considerava o cosmos dividido em duas regiões
qualitativamente diferentes, governadas por leis diferentes. Para
ele o Universo era uma grande esfera, dividida em uma região
superior e uma região inferior. A região inferior, chamada de
terrestre, ou sublunar, ia até a Lua. Essa região era caracterizada
por nascimento, morte e mudanças de todos os tipos. Além da
Lua estava a região celeste. A física celeste e a física terrestre
eram ambas parte da filosofia natural, mas eram regidas por
leis diferentes. A região terrestre, por sua vez, era constituída
de quatro esferas concêntricas, cada uma associada a um dos
elementos (terra, água, ar e fogo). A terra, o mais pesado
dos elementos, estava no centro, a água sobre a terra, o ar
em volta da água e finalmente o fogo. O equilíbrio final no
universo aristotélico, caso os elementos não se misturassem,
seria uma Terra esférica circundada por camadas esféricas
concêntricas de água, ar e fogo. Este seria, no entanto, um
universo estático, onde não haveria movimento. As locomoções
típicas dos elementos (por exemplo, o fogo ou a terra) mostram
não somente que lugar é algo, mas que exerce também uma
influência. Cada objeto se move para seu próprio lugar, se não
é impedido de assim o fazer.
Como cada elemento tinha um lugar natural, Aristóteles
associou a cada um deles as noções de pesado e leve,
relacionadas, por sua vez, com as direções de ‘para cima’ e
‘para baixo’. A natureza de tais elementos exigia, assim, que
eles se movessem em linhas retas: a terra para baixo, o fogo
para cima. A terra é pesada, o fogo, leve, os outros elementos
são intermediários. Um objeto composto é pesado ou leve
dependendo da proporção dos diferentes elementos que o
constituem. O movimento natural desse corpo será o movimento
natural do elemento dominante.”
PIRES, Antonio S. T. Evolução das ideias da física.
São Paulo: Livraria da Física, 2008.
Fascículo
Enem em fascículos 2012
Para Aristóteles, todo elemento tinha um lugar natural,
de forma que a terra deve ficar naturalmente abaixo da água,
que deve ficar abaixo do ar, que deve ficar abaixo do fogo.
Assim, os objetos se movimentam naturalmente, buscando o
seu devido lugar. Por exemplo, se tentar posicionar um objeto
do elemento terra, uma pedra, sobre o elemento ar, ele tenderá
a cair, buscando seu lugar natural. Já a presença de uma bolha
de ar no interior de um líquido, segundo Aristóteles, teria sua
ascensão explicada pelo fato de o ar buscar seu lugar natural
acima do elemento água.
ESFERA
ES
SFERA
S
ERA DAS
DA
AS EST
A
ESTRELAS
TRE
ELA
AS
SATURNO
EPIC
E
EPICICLO DE
JÚPITER
DEFERENTE
DE MARTE
MARTE
SOL
JÚPITER
VÊNUS
Assim, a gravidade de Aristóteles era descrita a partir
da “busca” pelo lugar natural dos elementos.
MERCÚRIO
TERRA
LUA
Por outro lado, o movimento era chamado “violento”
quando ocorria no sentido contrário ao natural. Por exemplo,
quando arremessamos uma pedra para cima. Em relação ao
“movimento violento”, para Aristóteles, tudo que está em
movimento deve ser movido por alguma outra coisa, porque, caso
o próprio objeto não tenha em si a causa do movimento, deve ser
movido por algo que não seja ele mesmo.
Fazendo uma analogia com o que conhecemos
hoje, um corpo só se moveria se sobre ele atuasse uma força
que superasse a resistência do meio ao movimento. Sem
a existência de uma força, para Aristóteles, não haveria
movimento, ou ele cessaria devido à resistência (que não era
entendida como força).
Disponível em: <http://www.oba.org.br
Copérnico e o movimento dos corpos
celestes
Nicolau Copérnico nasceu em 1473, em Torum, na
Prússia Oriental (Polônia). Segundo alguns historiadores da
ciência, Copérnico apenas encontrou uma maneira superior de
explicar os fenômenos já conhecidos, indicando que o sistema
ficaria mais simples se o Sol estivesse no centro.
Note-se, finalmente, que esse filósofo se preocupou
mais com uma descrição qualitativa dos movimentos do que
com relações matemáticas os envolvendo. Tal preocupação
foi mostrada com maior ênfase nos estudos de Galileu Galilei.
É importante deixar claro que o modelo aristotélico de
explicação dos fenômenos naturais é um modelo superado,
uma vez que não explica corretamente tudo o que podemos
observar hoje.
Ptolomeu e o movimento dos corpos
celestes
Ptolomeu, em sua obra Almagesto (O Grande) foi
reintroduzida na Europa no século XII. O objetivo principal nessa
obra foi a descrição dos movimentos planetários, tendo como
referência um observador na superfície terrestre. Uma vez que
a Terra foi utilizada como referencial, nosso planeta estaria em
repouso nessas observações. Por outro lado, afirmou que a
Astronomia deveria renunciar todas as tentativas de explicar
a realidade física, devido ao fato de os corpos celestes terem
natureza divina, obedecendo a leis diferentes das encontradas
na Terra.
Por motivo de a Terra não estar em repouso e de possuir
aceleração, as observações de Ptolomeu traziam fatos curiosos,
como um planeta executar um movimento em torno de um
ponto imaginário e este ponto executar um movimento em
torno da Terra.
2
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Tycho Brahe, Kepler e o movimento dos
corpos celestes
Tycho Brahe nasceu em 1546. Aos 13 anos, foi enviado
à Universidade de Copenhagen a fim de se preparar para a carreira
de estadista. Em 1563, decidiu devotar sua vida à observação
dos astros e à correção das tabelas de Copérnico e de Ptolomeu.
O rei Frederico II, da Dinamarca, ofereceu a Tycho a ilha de Huen
e todo o suporte financeiro que proporcionou a construção de
um grande observatório, com equipamentos suficientes, para
que fossem feitas observações astronômicas. Para Brahe, o
universo era geocêntrico:
Ciências da Natureza e suas Tecnologias
Enem em fascículos 2012
JAN 1
SATURNO
JAN 31
SOL
JÚPITER
MARTE
VÊNUS
RAIO
VETOR
LUA
TERRA
MAIO 1
MAIO 31
Disponível em: <http://www.oba.org.br
Contudo, foi a partir das observações de Tycho que
Kepler pôde elaborar suas leis, que levaram Newton à Lei
da Gravitação Universal. Houve, para isso, uma mudança
de referencial, colocando o Sol no centro do sistema, em
conformidade com o modelo de Copérnico.
Kepler nasceu em 1571. Filho de pai mercenário
e de mãe acusada de bruxaria, foi bebê prematuro e
criança doente, com miopia, visão múltipla, problemas
estomacais e furúnculos. Porém, sua inteligência superior
foi reconhecida desde a infância.
A partir das observações de Tycho, Kepler chegou
a três conclusões:
1ª Os planetas descrevem órbitas elípticas em torno do
Sol, que ocupa um dos focos dessa elipse.
SOL
PLANETA
3ª O quadrado do período de translação de cada planeta é
proporcional ao cubo do raio médio da órbita descrita em
torno do Sol.
Galileu e a mecânica
Galileu Galilei nasceu em 1564, foi para o mosteiro aos
12 anos e, aos 17, foi à universidade estudar Medicina, tendo
abandonado o curso antes de obter o grau de doutor, por falta
de dinheiro. Contudo, ao contrário do que esperava seu pai,
Galileu dedicou-se aos estudos matemáticos das observações
dos fenômenos físicos.
A busca fundamental de Galileu, em seus estudos,
foi explicar como os fenômenos ocorrem, descrevendo-os
quantitativamente, investigando relações matemáticas entre
as medidas observadas.
Um dos primeiros passos dados por ele foi afastar-se da
ideia do lugar natural de Aristóteles, uma vez que observou um
barco, de elementos pesados, cujo lugar natural seria o centro
da Terra, flutuando sobre a água, que é um elemento mais leve.
Galileu foi o responsável pelo estudo matemático das
quedas dos corpos com aceleração constante, nas proximidades
da superfície terrestre, independentemente do peso deles.
Além disso, indicou que a constituição do mundo celeste não
é diferente do mundo terrestre, após suas observações através
do telescópio.
Por defender o sistema heliocêntrico de Copérnico,
foi condenado pela Inquisição, sendo obrigado a abjurar
publicamente suas teorias, inclusive a de que a Terra se move.
Portanto, hoje se sabe que todos os corpos caem com
a mesma aceleração, independentemente do peso, em um
determinado lugar da superfície terrestre, graças a Galileu.
Newton e a mecânica
2ª O raio vetor que liga o Sol ao planeta varre áreas iguais para
intervalos de tempos iguais.
Isaac Newton nasceu em 1643, filho de fazendeiro,
falecido antes do seu nascimento. Foi criado pela avó, devido
ao segundo casamento de sua mãe, cujo novo marido se
recusou a criá-lo.
Ciências da Natureza e suas Tecnologias
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Enem em fascículos 2012
Newton acreditava que o objetivo da ciência era entender
como a Natureza funciona e não como ela é. Segundo Alexandre
Koyré, a grandeza singular da mente e do trabalho newtoniano
consistiu na combinação de um supremo talento experimental
com um supremo talento matemático.
Através dos estudos de Newton, embasados nas
observações de Galileu Galilei, foi possível definir o que
ainda hoje é um modelo eficaz de ciência física: a Mecânica
Clássica. Os princípios fundamentais da dinâmica, ou as “leis
de Newton”, ainda são o modelo básico utilizado quando
as velocidades envolvidas são bem inferiores à da luz
(300 000 km/s).
Os conceitos básicos para compreender esses princípios
são: força, massa e aceleração.
A mecânica de Newton define força como sendo o
agente físico capaz de produzir aceleração em um sistema, a qual
representa a rapidez com que o corpo modifica sua velocidade
(em módulo, em direção e em sentido). Portanto, para acelerar
um corpo, é necessário que sobre ele atue uma força.
O Princípio da Inércia, ou a Primeira Lei de Newton,
infere que “todo corpo continua em seu estado de repouso,
ou de movimento uniforme em linha reta, a menos que seja
compelido a mudar esse estado por forças aplicadas sobre ele”.
Sendo assim, um corpo livre da ação de forças não
apresentaria aceleração (mudança de velocidade); se estiver com
velocidade nula (em repouso), permanecerá assim; se estiver
com velocidade não nula (em movimento), permanecerá com
a mesma velocidade em módulo, direção e sentido.
Note-se aqui a principal diferença entre a Teoria
de Aristóteles e a Teoria de Newton. Para Aristóteles,
o movimento existe devido à aplicação de uma força;
para Newton, a alteração no movimento (aceleração) é a
consequência da aplicação da força: ausência de força não
significa ausência de movimento.
O Princípio Fundamental da Dinâmica, ou a Segunda
Lei de Newton, infere que “a mudança do movimento é
proporcional à força motriz impressa e ocorre na direção da
linha reta em que essa força é impressa”. Matematicamente,
escrevemos:
FR
FR = m ⋅ a ou a =
m
onde FR representa a resultante das forças que atuam no corpo
em estudo, m representa a massa desse corpo, e a , a aceleração
adquirida por ele.
Dessa forma, o valor da aceleração adquirida pelo corpo
será tão maior quanto mais intensa a resultante das forças
atuantes sobre ele e tão menor quanto maior o valor da massa
desse corpo. Por isso, é difícil acelerar corpos com muita massa.
Por exemplo, quanto maior a massa de um carro, mais difícil
será para o motor acelerá-lo e para os freios pará-lo. Então, é
bom ser mais cauteloso ao dirigir o veículo muito carregado (de
pessoas e de bagagem).
O Princípio da Ação-Reação, ou a Terceira Lei de Newton,
infere que “para cada ação, existe sempre uma reação igual e
contrária, ou seja, as ações recíprocas de dois corpos, um sobre
o outro, são sempre iguais e dirigidas para partes contrárias”.
Por conta dessa constatação, hoje, é comum utilizar o termo
interação para se referir à força, porque essa palavra traz
o significado “ação entre” dois corpos. Nesse sentido, é
importante recordar que ação e reação sempre atuam em
corpos diferentes.
4
Newton e o movimento dos corpos
celestes
Ao observar os movimentos curvilíneos dos planetas
em torno do Sol, Newton concluiu que isso ocorria devido à
ação de alguma força, uma vez que, livre da ação de forças,
os corpos ou permanecem em repouso ou em movimento
retilíneo e uniforme.
Com essa observação e os resultados matemáticos das
leis de Kepler, Newton pôde encontrar uma explicação para a
causa dessa curvatura dos movimentos:
Massa atrai massa com uma força de intensidade
proporcional ao produto dessas massas e inversamente
proporcional ao quadrado da distância entre elas.
No século XVIII, Laplace escreveu a equação da forma
como a conhecemos:
F=
GMm
d2
onde F representa o valor da intensidade da força gravitacional,
M e m representam as massas que se atraem, e d, a distância
entre os centros dessas massas. G representa a constante de
proporcionalidade, cujo valor foi calculado em 1798 por Henry
Cavendish, usando uma balança de torção.
Portanto, hoje, graças aos estudos de Newton, dizemos
que os corpos caem com movimento acelerado, porque há uma
força que os atrai: a força gravitacional. Desprezando os efeitos
dos referenciais não inerciais, podemos chamar essa força de
“força-peso”.
Então, quando se faz referência à palavra peso em física,
trata-se de uma força, tendo módulo, direção e sentido, sendo
medida, no sistema internacional, em “newtons”.
QUESTÃO COMENTADA
C-1
H-3
Compreendendo a Habilidade
– Confrontar interpretações científicas com interpretações baseadas no
senso comum, ao longo do tempo ou em diferentes culturas.
•
A respeito do conceito da inércia, assinale a frase correta.
a) Um ponto material tende a manter sua aceleração por
inércia.
b) Uma partícula pode ter movimento circular e uniforme,
por inércia.
c) O único estado cinemático que pode ser mantido por
inércia é o repouso.
d) Não pode existir movimento perpétuo, sem a presença
de uma força.
e) A velocidade vetorial de uma partícula tende a se manter
por inércia; a força é usada para alterar a velocidade e
não para mantê-la.
Ciências da Natureza e suas Tecnologias
Enem em fascículos 2012
Comentário
De acordo com o Princípio da inércia de Isaac Newton,
o vetor velocidade de uma partícula, num referencial inercial,
permanece constante, a menos que essa partícula venha a interagir
com sua vizinhança de forma que haja uma força resultante.
Sendo assim, no contexto newtoniano, a resultante das
forças que atuam sobre uma partícula é responsável pela variação
do vetor velocidade, haja vista que na ausência dessa resultante
o vetor permaneça inalterado: ou em repouso ou em movimento
retilíneo uniforme (MRU). Portanto, a resposta correta é o item e.
Contudo, as pessoas que marcam como correto o item
d não chegam a ter um pensamento absurdo, uma vez que,
para Aristóteles, não poderia haver movimento perpétuo sem a
presença de uma força. Hoje se sabe que essa “força” presente no
pensamento de Aristóteles deveria atuar para compensar as forças
de atrito (com o ar ou entre as superfícies irregulares, por exemplo),
ou seja, essa “força” não seria a resultante.
Resposta correta: e
EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO
C-2
H-6
Compreendendo a Habilidade
– Relacionar informações para compreender manuais de instalação ou
utilização de aparelhos, ou sistemas tecnológicos de uso comum.
01. (Unesp) As estatísticas indicam que o uso do cinto de
segurança deve ser obrigatório para prevenir lesões mais
graves em motoristas e passageiros no caso de acidentes.
Fisicamente, a função do cinto está relacionada com a:
a) Primeira Lei de Newton.
b) Lei de Snell.
c) Lei de Ampère.
d) Lei de Ohm.
e) Primeira Lei de Kepler.
C-5
A descrição feita pelo dramaturgo renascentista inglês se
aproxima da Teoria:
a) geocêntrica do grego Claudius Ptolomeu.
b) da reflexão da luz do árabe Alhazen.
c) heliocêntrica do polonês Nicolau Copérnico.
d) da rotação terrestre do italiano Galileu Galilei.
e) da gravitação universal do inglês Isaac Newton.
DE OLHO NO ENEM
O Enem tem como um de seus objetivos avaliar se
o estudante aprendeu sobre o processo de construção do
conhecimento científico, vendo a ciência não como a detentora
de uma verdade permanente, mas como um processo social
de contínua construção de conhecimentos que permitam ao
homem interagir, em grau crescente de complexidade, com a
natureza que o circunda. Um dos mais citados autores sobre o
desenvolvimento do pensamento científico é Thomas Kuhn. Para
esse pensador, a ciência busca um modelo – paradigma – que
explique o funcionamento da natureza. Esse modelo é submetido
a vários testes, através da experimentação, da observação. Um bom
modelo é capaz de resistir, permanecendo como “verdade
científica”. Contudo, muitas vezes, novas observações não
são capazes de ser explicadas por um determinado paradigma.
Quando isso ocorre, torna-se necessária “uma revolução
científica”, para que se estabeleça um novo paradigma, numa
nova tentativa de representação do universo natural.
Após a mecânica newtoniana, já se estabeleceram
novos paradigmas, tais como o da Teoria da Relatividade (de
Einstein) e o da Teoria Quântica. Porém, esses novos modelos
não invalidaram completamente a mecânica newtoniana, que
continua apropriada para corpos “grandes” e “lentos” (se
comparados ao átomo e à luz, respectivamente).
INTRODUÇÃO
Compreendendo a Habilidade
H-17
– 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. (Enem) O texto foi extraído da peça Tróilo e Créssida de William
Shakespeare, escrita, provavelmente, em 1601.
“Os próprios céus, os planetas, e este centro
reconhecem graus, prioridade, classe,
constância, marcha, distância, estação, forma,
função e regularidade, sempre iguais;
eis porque o glorioso astro Sol
está em nobre eminência entronizado
e centralizado no meio dos outros,
e o seu olhar benfazejo corrige
os maus aspectos dos planetas malfazejos,
e, qual rei que comanda, ordena
sem entraves aos bons e aos maus.”
(personagem Ulysses, Ato I, cena III)
SHAKESPEARE, W. Tróilo e Créssida: Porto: Lello & Irmão, 1948.
Olá, caro vestibulando,
Estamos nos encontrando mais uma vez para discutirmos
assuntos relacionados ao seu exame de acesso às principais
universidades do país. Hoje, será abordada a cinética das
transformações. Procuramos mostrar a relação entre o estudo
teórico da cinética química e suas velocidades de reações com
a nossa vida cotidiana.
Muitas vezes você já se deparou com um objeto
enferrujado e se perguntou: por que ele se corroeu tão rápido?
Realmente, se conhecêssemos os fundamentos que regem essa
reação de oxidação do metal, poderíamos tentar retardá-la para
que o objeto tivesse uma vida útil maior.
Da mesma forma, gostaríamos de que outras reações
fossem mais rápidas, como as reações que promovem a
formação de petróleo a partir de material orgânico, ou as
reações que controlam o crescimento e amadurecimento de
uma planta.
Para entendermos como a cinética química influencia
nosso dia a dia, precisamos inicialmente de um breve resumo
teórico.
Ciências da Natureza e suas Tecnologias
5
Enem em fascículos 2012
OBJETO DO CONHECIMENTO
Cinética das Transformações
Resumo teórico
Noções de velocidade de reação
Um aprimoramento da Teoria das colisões é a Teoria
do complexo ativado. Ela estabelece que os reagentes
colidem e, antes de formarem os produtos, passam por um
ponto de energia máxima e estabilidade mínima, em que
as ligações químicas das moléculas reagentes ainda não se
romperam por completo e as dos produtos ainda não se
formaram completamente. Essa região de transição é chamada
de complexo ativado ou estado de transição. A energia
necessária para que os reagentes consigam superar o complexo
ativado é a energia de ativação. Graficamente, para a reação
H2(g) + I2(g) → 2HI(g), temos:
Vamos começar pelo conceito de velocidade média de
reação (em relação a um componente). Para isso, seja a reação
genérica: pP + qQ → mM + nN, onde as letras maiúsculas
complexo ativado
Entalpia (kcal)
Energia de ativação
Eat = 40 kcal/mol
significam os componentes (reagentes ou produtos) e as
minúsculas representam os coeficientes.
Hreagentes
Então, a velocidade média será:
• (Em relação a P): νP = −
∆[P]
∆t
H2 + I2
∆H = –6 kcal/mol
2 HI
Hprodutos
Podemos realizar raciocínio semelhante em relação aos
outros componentes. Veja:
• (Em relação a Q): νQ = −
Caminho da reação
∆[Q]
∆t
• (Em relação a M): νM = +
• (Em relação a N): νN = +
Observe que, normalmente, reações mais rápidas são as
de menores valores em suas energias de ativação.
Catalisador é uma espécie utilizada para proporcionar
que reações ocorram em maiores velocidades. A função de um
catalisador é criar um novo caminho reacional de mais baixa
energia de ativação, sem ser consumido durante o processo e
sem alterar o valor de ∆H da reação.
∆[M]
∆t
∆[N]
∆t
Esses valores de velocidade média acima não
necessariamente coincidem, devido à proporção entre os
coeficientes.
Como ocorrem as reações químicas?
Vejamos a reação H2(g) + I2(g) → 2HI(g), ocorrendo em altas
temperaturas (em torno de 500 °C). A Teoria das colisões nos
mostra que só haverá reação quando as partículas reagentes
(moléculas, íons etc.) se chocarem. Mas não é qualquer colisão
que gera reação química. Para uma colisão ser efetiva ou eficaz
(conseguir realmente formar produtos), devemos ter:
• Geometria favorável: orientação espacial apropriada.
• Energia suficiente: choques com pouca energia não geram
reações químicas.
Outro fator que também deve influenciar na ocorrência e
na velocidade de uma reação é a frequência de colisões: quanto
Lei de velocidade
Sabe-se que, para haver reação química, é necessário
que ocorra a colisão entre as partículas reagentes, ou seja, a
velocidade de uma reação depende da frequência de colisões
entre as moléculas. Quanto maior a frequência de choques,
maior a probabilidade de uma colisão ser efetiva. Esse efeito
nos mostra que a velocidade depende da concentração das
espécies reagentes. Pensando dessa forma, ainda no século
passado, dois cientistas noruegueses, Guldberg e Waage,
enunciaram a lei da ação das massas, que procura explicar o
comportamento da velocidade de reações menos complexas
em função da concentração dos reagentes a cada instante. Eles
propuseram que, para cada temperatura dada, a velocidade
de uma reação deveria ser proporcional ao produto
das concentrações dos reagentes, estando cada um
elevado a um expoente determinado a partir de dados
experimentais.
Matematicamente, a exposição acima fica mais clara.
Observe a reação genérica:
maior o número de colisões na unidade de tempo, maior a
velocidade das reações.
6
Ciências da Natureza e suas Tecnologias
aA + bB → produtos
Enem em fascículos 2012
Nessa situação, a lei de velocidade poderia ser escrita
como:
v = k ⋅ [A]α⋅ [B]β
onde:
• k ⇒ constante de velocidade que só depende da temperatura.
• α e β ⇒ expoentes determinados experimentalmente.
Os expoentes α e β serão denominados de ordens de
reação em relação a cada reagente, e a soma dos expoentes será
chamada ordem global de reação. Assim, teremos reações
de 1ª ordem (quando o expoente for igual a 1), de 2ª ordem
(quando o expoente for igual a 2), de ordem zero etc. Resumindo,
usando o mesmo exemplo anterior, temos:
• α ⇒ ordem de reação em relação ao reagente A.
• β ⇒ ordem de reação em relação ao reagente B.
• (α + β) ⇒ ordem global de reação.
Fatores que influenciam na velocidade
Vários fatores podem exercer influência na velocidade
das reações. Alguns, no entanto, são mais importantes,
pois atuam em quase todos os tipos de reações. Esses serão
analisados com maior riqueza de detalhes.
• Influência da concentração dos reagentes
O aumento na concentração dos reagentes em reações
que ocorram em solução líquida ou gasosa gera o aumento
na possibilidade de colisões entre as partículas reagentes,
aumentando, portanto, a frequência de colisões. Assim, a
velocidade dessas reações também será aumentada.
Na verdade, é uma conclusão natural. Um pedaço de
ferro metálico será consumido mais rapidamente se colocado
em um ácido clorídrico 5M que se colocado no mesmo ácido
em concentração 1M.
• Influência da temperatura
O aumento na temperatura de ocorrência de uma
reação química aumenta a energia do sistema e provoca um
aumento na frequência de colisões. Esse fato já seria suficiente
para explicar por que o aumento da temperatura aumenta a
velocidade de uma reação química. No entanto, uma explicação
melhor pode ser colocada pela análise das curvas de distribuição
de Maxwell-Boltzmann, cujo perfil é mostrado a seguir:
• Influência da pressão (para reagentes em fase gasosa)
O aumento da pressão, quando se trata de reagentes
em fase gasosa, tem comportamento semelhante ao do
aumento da concentração. Aumentar a pressão de um gás
significa submetê-lo a um menor volume, e, portanto, com
maior possibilidade de colisões entre as partículas reagentes.
Isso gera um aumento na frequência de colisões, sem alterar
a energia envolvida nelas. Mesmo assim, há um consequente
aumento na velocidade das reações.
• Influência da superfície de contato (para reagentes em
fase sólida)
O aumento da área superficial de um sólido aumenta
o número de partículas em condições de sofrerem colisões,
possibilitando maior chance de ocorrência de colisões efetivas.
Assim, teremos maior frequência de colisões ao se aumentar a
superfície de contato de um sólido. Mais uma vez, tem-se uma
conclusão bem cotidiana: um comprimido efervescente reage
mais rapidamente quando pulverizado (em pó, com maior área
superficial) do que inteiro.
• Influência do catalisador
A presença de catalisadores aumenta a velocidade das
reações, pois o catalisador é uma espécie química que cria um
novo caminho reacional de mais baixa energia de ativação e,
consequentemente, de maior velocidade nas mesmas condições
operacionais.
Veja o gráfico de uma reação exotérmica, que ocorre em
uma única etapa, mostrando a influência do catalisador:
H (entalpia)
curva sem catalisador
Eat sem catalisador
T1 < T2
Eat
T1
Número de partículas
Primeiramente, perceba que a temperatura maior não é a
que sugere uma curva mais alta, e, sim, a que sugere uma curva
mais extensa, que cobre maior região ao longo do eixo x. Logo,
T2 > T1. Uma maior temperatura implica em maior agitação
de partículas e, portanto, maior energia cinética. Uma maior
energia cinética, por sua vez, implica em maior número de
partículas com energia superior à energia de ativação, gerando
mais colisões efetivas e, finalmente, possibilitando maior
velocidade de reação.
Eat com catalisador
curva com catalisador
reagentes
∆H < 0
T2
produtos
Eat
Energia
Ciências da Natureza e suas Tecnologias
Caminho da reação
7
Enem em fascículos 2012
a) As cinzas de cigarro atuam como um catalisador para
QUESTÃO COMENTADA
a reação de carbonização e aceleram a sua velocidade
C-5
H-17
tornando a reação perceptível na prática.
Compreendendo a Habilidade
b) As cinzas de cigarro reduzem a velocidade da reação
– 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.
• Os comprimidos de zinco são indicados para pessoas
que apresentam deficiências no crescimento. Quando
ingeridos, reagem com o ácido clorídrico (HC) do suco
gástrico produzindo um sal solúvel em água , que dissocia
ionicamente liberando íons Zn2+. Considerando que apenas
a superfície de contato desse metal afeta a sua velocidade
de dissolução em ácido clorídrico, por qual fator fica
multiplicada essa velocidade se, ao invés de ingeri-lo na
forma de um cubo de 1 cm de aresta, ele for dividido em
1 000 pequenos cubos de 1 mm de aresta?
a) 10
b) 100
c) 1 000
d) 10 000
e) 100 000
Comentário
Área do cubo maior = 1 cm2
Área de cada cubo menor = 1 mm2 = 10–2 cm2
Área total dos cubos menores = 103 × 10–2 cm2 = 10 cm2
Dessa forma, como a área aumentou 10 vezes, a
velocidade também aumentará 10 vezes.
de caramelização, atuando como inibidores para essa
reação.
c) O aquecimento de açúcar com a presença de cinzas de
cigarro provoca uma reação em que as cinzas atuam
como reagentes do processo em análise.
d) O aquecimento de açúcar sem a presença de cinzas de
cigarro mostra que a caramelização, nessas condições,
é mais lenta que a carbonização.
e) A reação de carbonização do açúcar só ocorre com a
presença das cinzas de cigarro.
C-7
H-24
Compreendendo a Habilidade
– Utilizar códigos e nomenclatura da química para caracterizar
materiais, substâncias ou transformações químicas.
04. Uma brincadeira comum e perigosa, que ocorre em época
junina, principalmente no interior do Brasil, consiste em
atear fogo a uma palha de aço amarrada na extremidade de
um cabo de madeira, e girá-lo rapidamente. Com a queima
do metal da palha de aço, a liberação de faíscas causa um
efeito muito bonito à noite. Contudo, se na extremidade do
Resposta correta: a
cabo de madeira há uma chapa de aço, ao invés da palha
de aço, não se observa o efeito esperado. Considerando
EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO
que a palha de aço e a chapa de aço são feitas do mesmo
material, assinale a alternativa que traz uma explicação
para esse fato.
C-7
H-24
Compreendendo a Habilidade
– Utilizar códigos e nomenclatura da química para caracterizar
materiais, substâncias ou transformações químicas.
a) A maior pressão exercida sobre a chapa de aço explica
o fato de a mesma não sofrer combustão enquanto a
palha de aço queima plenamente.
03. Algumas reações químicas assumem situações interessantes
dependendo das condições que são submetidas. Veja o caso
do aquecimento do açúcar: ao se aquecer um pouco de
açúcar em uma colher, verifica-se que o mesmo sofre uma
polimerização e assume o aspecto caramelizado. Contudo,
se for colocado um pouco de cinzas de cigarro junto do
açúcar, o aquecimento provoca a carbonização do açúcar
e não sua caramelização. Nota-se também que as cinzas
de cigarro não são consumidas ao final da carbonização
observada. Ambos os processos ocorrem espontaneamente
nas condições mencionadas. Assinale a alternativa que
explica o comportamento do açúcar ao ser aquecido sem
a presença e com a presença de cinzas de cigarro.
8
b) A queima da palha de aço é muito mais rápida que a da
chapa metálica devido à maior superfície de contato na
palha de aço.
c) A chapa de aço apresenta maior facilidade em sofrer
combustão devido à maior massa presente no material.
d) A velocidade da reação de combustão é maior na palha
de aço que na chapa metálica por causa da maior
concentração de reagentes na palha de aço.
e) A reação de combustão da chapa metálica é mais lenta
devido à presença de oxigênio como catalisador.
Ciências da Natureza e suas Tecnologias
Enem em fascículos 2012
DE OLHO NO ENEM
CONVERSORES CATALÍTICOS
A catálise heterogênea tem papel importante na luta
contra a poluição atmosférica. Dois componentes dos gases
de descarga dos motores dos automóveis são responsáveis
pela névoa fotoquímica – os óxidos de nitrogênio e os
hidrocarbonetos de diversos tipos, não queimados. Além disso,
os gases de descarga podem apresentar teor considerável de
monóxido de carbono. Mesmo com um motor projetado de
maneira mais avançada, é impossível, nas condições normais
de operação, reduzir as quantidades desses poluentes a níveis
aceitáveis. Por isso, é necessário removê-los da descarga antes
de os gases serem ventilados na atmosfera. A remoção se faz
num conversor catalítico.
O conversor catalítico é parte do sistema de descarga
que executa duas funções diferentes: (1) oxida o CO e os
hidrocarbonetos não queimados (CxHy) a dióxido de carbono
e água; (2) reduz os óxidos de nitrogênio a nitrogênio gasoso:
O2

→ CO2 + H2O
CO, CxHy 
NO, NO2 → N2
Essas duas funções operam com catalisadores diferentes,
e, por isso, o desenvolvimento de um sistema catalítico eficiente
é problema difícil. Os catalisadores devem ter ampla faixa de
temperatura operacional; devem continuar ativos apesar da
ação inibidora de diversos aditivos da gasolina presentes no gás
da descarga; devem ser robustos para suportar a turbulência do
gás e os choques mecânicos da operação continuada durante
milhares de quilômetros de movimentação do automóvel.
Os catalisadores que promovem a oxidação do CO e dos
hidrocarbonetos são, em geral, óxidos de metais de transição
e metais nobres como a platina. Como exemplo se tem uma
mistura de dois óxidos metálicos, CuO e Cr2O3. Os óxidos
são suportados numa estrutura que proporciona contato
íntimo entre o gás da descarga e a superfície do catalisador.
São comuns pérolas ou favos porosos de alumina, A2O3,
impregnados com o catalisador. O material opera pela adsorção
inicial do oxigênio, que também está no gás de descarga. Esta
adsorção enfraquece a ligação O — O do O2, de modo que
se formam, efetivamente, átomos de oxigênio para a reação
com o CO adsorvido e formação do CO2. Os hidrocarbonetos,
possivelmente, sofrem o mesmo processo; a adsorção
enfraquece a ligação C — H e favorece a oxidação.
Os catalisadores mais eficientes para a redução do NO
a N2 e O2 são óxidos de metais de transição e metais nobres,
da mesma espécie dos que catalisam a oxidação do CO e dos
hidrocarbonetos. Os catalisadores que são eficazes numa reação
não o são na outra, pelo menos em geral. Por isso, os conversores
têm que ter pelo menos dois diferentes catalisadores.
Os conversores catalíticos são catalisadores heterogêneos
de eficiência notável. O gás de descarga fica em contato com o
catalisador por apenas 100 a 400 ms. Neste curto intervalo de
tempo, convertem-se 96% dos hidrocarbonetos e do CO a CO2
e H2O. A emissão de óxidos de nitrogênio é reduzida por 76%.
Há custos além dos benefícios associados aos conversores
catalíticos. Alguns metais dos conversores são bastante caros.
São os conversores que respondem, nos EUA, pelo uso de
35% da platina e de 73% do ródio produzidos. Os dois metais
são mais caros do que o ouro. Além disso, os catalisadores
são incompatíveis com os agentes antidetonantes, à base de
chumbo, adicionados à gasolina para melhoria de desempenho
do motor. Aditivos como o chumbo tetraetila, Pb(C 2H5)4,
envenenam o catalisador, ocupando e bloqueando os sítios
ativos. Em parte, em função deste efeito, os motores construídos
a partir de 1975 são projetados para operar com gasolina sem
aditivo de chumbo.
BROWN, LEMAY, BURSTEN. Química: ciência central. 7. ed.
OBJETO DO CONHECIMENTO
Biotecnologia
Segundo a Convenção sobre Diversidade Biológica da
ONU, podemos definir Biotecnologia como se segue:
“Biotecnologia define-se pelo uso de conhecimentos
sobre os processos biológicos e sobre as propriedades dos
seres vivos, com o fim de resolver problemas e criar produtos
de utilidade.”
Observe que o conhecimento dos processos biológicos
é o ponto de partida para o desenvolvimento e a aplicação
dessa ferramenta.
CONHECIMENTOS
AGENTES BIOLÓGICOS
Ciência e Tecnologia
Organismos, Células,
Organelas, Moléculas
BIOTECNOLOGIA
PRODUZIR BENS
ASSEGURAR SERVIÇOS
Disponível em: <http://www.google.com.br
O entendimento da definição faz-se imprescindível se
desejamos explorar todas as potencialidades do assunto.
O termo, hoje, está quase inexoravelmente associado a termos
como DNA, transgênicos, OGM (organismos geneticamente
modificados), mutações e terapia gênica.
Todavia, por definição, qualquer uso das propriedades
dos seres vivos com o fim de resolver problemas e criar produtos
de utilidade, outrossim deverá ser taxado como biotecnologia.
Somam-se aos termos supracitados:
• uso de bactérias na produção de iogurtes, queijos e
vinagre;
• uso de fungos na produção do álcool;
• uso de feromônios de insetos para evitar as pragas;
• criação de abelhas para a polinização;
• uso de sanguessugas em procedimentos médicos;
• obtenção de vitaminas a partir de plantas e algas;
• uso de minhocas para a produção de húmus;
• uso de micro-organismos para a redução de poluentes
(biorremediação);
• uso de células-tronco em terapias.
Ciências da Natureza e suas Tecnologias
9
Enem em fascículos 2012
Podemos resumi-la como na figura a seguir:
Tem como objetivo registrar cada um dos genes
dos cromossomos, determinar a ordem dos nucleotídios e
suas funções. As vantagens desse trabalho estão no fato da
identificação da cura e da causa de muitas doenças, como a
obesidade, o diabetes e a hipertensão.
Existem desvantagens (éticas e morais), pois o uso
indevido do Projeto pode fazer com que as pessoas percam sua
individualidade, tornem-se vulneráveis e propícias a preconceitos
por parte da sociedade.
Biologia
En
Bio gen
qu ha
ím ria
ica
ca
ími
qu
a
Bio ologi ar
Bi ecul
l
Mo
BIOTECNOLOGIA
Engenharia
Química
Química
Industrial
Projeto Genoma Humano (PGH)
Disponível em: <http://pt.wikipedia.org
QUESTÃO COMENTADA
No Brasil, o uso da biotecnologia vem se mostrando a
cada dia indispensável e atingindo diversos segmentos:
Compreendendo a Habilidade
-8
– Reconhecer mecanismos de transmissão da vida, prevendo ou C
explicando a manifestação de características dos seres vivos.
– Interpretar experimentos ou técnicas que utilizam seres vivos,
analisando implicações para o ambiente, a saúde, a produção de
alimentos, matérias-primas ou produtos industriais.
DISTRIBUIÇÃO DAS EMPRESAS DE BIOTECNOLOGIA POR SETOR DE ATUAÇÃO
2,8%
16,9%
22,6%
18,3%
14,1%
21,2%
4,2%
Agricultura
Bioenergia
Insumos
Meio ambiente
Saúde animal
Saúde humana
Misto
Contudo, apesar das notórias vantagens da utilização da
biotecnologia, uma profunda discussão ética faz-se necessária,
pois seu uso estendeu-se à genética e à utilização de embriões e
possui consequências que devem ser medidas.
Separamos aqui apenas alguns tópicos que permeiam
o assunto.
Uso de células-tronco embrionárias
As células-tronco dos embriões têm a capacidade
de se transformar, num processo também conhecido por
diferenciação celular, em outros tecidos do corpo, como ossos,
nervos, músculos e sangue. Devido a essa característica, as
células-tronco são importantes, principalmente na aplicação
terapêutica, sendo potencialmente úteis em terapias de
combate a doenças:
• cardiovasculares;
• neurodegenerativas;
• diabetes tipo-1;
• acidentes vasculares cerebrais (AVC);
• doenças hematológicas;
• traumas na medula espinhal;
• renais.
Organismos transgênicos
Transgênicos são organismos que, mediante técnicas de
engenharia genética, contenham material genético de outros
organismos.
A utilização de transgênicos é uma abordagem para a
produção de determinados compostos de interesse comercial,
medicinal ou agronômico, como, por exemplo, a utilização da
bactéria Escherichia coli, que foi modificada de modo a produzir
insulina humana no final da década de 1970.
No entanto, os casos mais mediáticos são os das plantas
transgênicas, que são modificadas de modo a serem mais
resistentes a pragas e doenças, por exemplo, ou a produzir
substâncias que lhes permitam resistir a insetos, nemátodes
ou vírus.
10
C-4
H-13
H-29
Texto
Dopping pode ser compreendido como a utilização de
substâncias ou método que possa melhorar o desempenho
esportivo e atente contra a ética esportiva em determinado
tempo e lugar, com ou sem prejuízo à saúde do esportista.
Em uma época em que as ciências do esporte aportam cada vez
mais decisivamente elementos para a melhoria do desempenho
esportivo dos praticantes de esporte de alto rendimento,
em particular, e de atividades físicas, em geral, ganham em
importância discussões acerca da utilização de metodologias
biomoleculares e substâncias em suas mais amplas aplicações.
Quer do ponto de vista sanitário ou ético, o dopping genético
tem suscitado debates tão intensos quanto questionáveis do
ponto de vista científico. A questão que se coloca consiste em
indagar se o recurso obtido com tecnologias biomoleculares se
choca com a ideia de espírito esportivo, essência do Olimpismo,
pautado pela busca do equilíbrio entre corpo, mente e espírito.
Adaptado de RAMIREZ, A; RIBEIRO, A. Dopping genético e esporte.
•
(UEL/2011) Com base no texto, na Teoria de Habermas e
considerando as implicações éticas envolvidas nas disputas
entre atletas, assinale a alternativa correta.
a) A utilização de terapias genéticas em atletas, por se
assemelhar a uma dotação genética, não intencional,
similar à de natureza, pode dispensar pressupostos éticos.
b) Por considerar a utilização de drogas químicas, o uso do
dopping genético é eticamente aceitável no esporte, já
que implica o aprimoramento genético da espécie.
c) O fato de um atleta ter sido submetido à terapia genética
rompe com as condições de simetria entre os competidores,
pressuposto ético básico das atividades esportivas.
d) A ideia de igualdade entre os atletas nas competições
representa uma ficção, já que a vitória e a demonstração
da real desigualdade entre eles, fator que legitimaria,
do ponto de vista ético, o dopping genético.
e) A igualdade dada pela indisponibilidade da natureza é
fator ético que proíbe novas possibilidades genéticas,
inviabilizando o grau de aperfeiçoamento moral que o
ser humano poderia alcançar.
Ciências da Natureza e suas Tecnologias
Enem em fascículos 2012
Comentário
H-8
C-3
A terapia gênica somática é o tipo de terapia gênica
que melhor pode ser aplicado em atletas. Consiste na adição
de genes exógenos em algumas células somáticas com a
C-8
H-29
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.
– Interpretar experimentos ou técnicas que utilizam seres vivos,
analisando implicações para o ambiente, a saúde, a produção de
alimentos, matérias-primas ou produtos industriais.
finalidade de alterar um determinado fenótipo. Esse tratamento
poderá melhorar o desempenho esportivo do atleta e pode ser
considerado um doping.
06. (Unesp/2012) Considere o cartum.
NO RESTAURANTE...
Resposta correta: c
TRADA O
DE ENDE PORC
AS
S!
ASINEH MPANADA
E PRA MIM,
COXINHAS DE
LAMBARI
FLAMBADAS!
EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO
H-29
C-8
C-3
H-11
Compreendendo a Habilidade
– Interpretar experimentos ou técnicas que utilizam seres vivos,
analisando implicações para o ambiente, a saúde, a produção de
alimentos, matérias-primas ou produtos industriais.
– Reconhecer benefícios, limitações e aspectos éticos da biotecnologia,
considerando estruturas e processos biológicos envolvidos em
produtos biotecnológicos.
05. (UFTM/2011) O esquema indica processos celulares que
podem ocorrer em camundongos.
X
Célula
muscular
Y
Osteoblasto
(célula do osso)
Célula-tronco
Adipócito
(célula de gordura)
(Scientific American, n.° 39, 2005. Adaptado.)
Considerando os processos celulares X e Y, é possível
afirmar que:
a) não poderiam levar à regeneração de órgãos no futuro,
De maneira bem-humorada e com certo exagero, a figura
faz referência aos:
a) organismos transgênicos, nos quais genes de uma
espécie são transferidos para outra espécie de modo
que esta última expresse características da primeira.
b) organismos geneticamente modificados, nos quais
técnicas de engenharia genética permitem que se
manipulem genes da própria espécie, fazendo-os
expressar características desejáveis.
c) animais híbridos, obtidos a partir do cruzamento entre
indivíduos de espécies diferentes, o que permite que
características de uma espécie sejam expressas por
espécies não aparentadas.
d) animais obtidos por seleção artificial, a partir da
variabilidade obtida por acasalamentos direcionados,
processo que permite ao homem desenvolver em
espécies domésticas características de interesse comercial.
e) animais resultantes de mutação gênica, mecanismo a
partir do qual os indivíduos da espécie produzem novas
características, em resposta às necessidades impostas
pelo ambiente.
tais como o osso ou o músculo.
DE OLHO NO ENEM
b) o sucesso do processo X não atenuaria os dilemas éticos
decorrentes do uso de células-tronco embrionárias.
c) salamandras e lagartixas conseguem realizar o processo
A seguir, transcrevemos as disposições gerais da Lei nº 11.105,
de 24 de março de 2005 (Lei de biossegurança).
X com menos êxito que os mamíferos.
d) os “sinais ambientais” de determinadas substâncias
podem ativar genes que conduziriam a X.
e) não há plausibilidade na afirmação: é possível que se
descubra que a célula-tronco não é tanto uma entidade,
mas um estado.
LEI DE BIOSSEGURANÇA
LEI Nº 11.105, DE 24 DE MARÇO DE 2005.
Regulamenta os incisos II, IV e V do § 1º do art. 225
da Constituição Federal, estabelece normas de segurança
e mecanismos de fiscalização de atividades que envolvam
organismos geneticamente modificados – OGM e seus
Ciências da Natureza e suas Tecnologias
11
Enem em fascículos 2012
derivados, cria o Conselho Nacional de Biossegurança – CNBS,
reestrutura a Comissão Técnica Nacional de Biossegurança
– CTNBio, dispõe sobre a Política Nacional de Biossegurança –
PNB, revoga a Lei nº 8.974, de 5 de janeiro de 1995, e a Medida
Provisória nº 2.191-9, de 23 de agosto de 2001, e os arts. 5º,
6º, 7º, 8º, 9º, 10 e 16 da Lei nº 10.814, de 15 de dezembro de
2003, e dá outras providências.
O PRESIDENTE DA REPÚBLICA Faço saber que o
Congresso Nacional decreta e eu sanciono a seguinte Lei:
CAPÍTULO I
DISPOSIÇÕES PRELIMINARES E GERAIS
Art. 1º Esta Lei estabelece normas de segurança e mecanismos
de fiscalização sobre a construção, o cultivo, a produção, a
manipulação, o transporte, a transferência, a importação, a
exportação, o armazenamento, a pesquisa, a comercialização,
o consumo, a liberação no meio ambiente e o descarte
de organismos geneticamente modificados – OGM e seus
derivados, tendo como diretrizes o estímulo ao avanço científico
na área de biossegurança e biotecnologia, a proteção à vida e à
saúde humana, animal e vegetal, e a observância do princípio
da precaução para a proteção do meio ambiente.
§ 1º Para os fins desta Lei, considera-se atividade de pesquisa
a realizada em laboratório, regime de contenção ou campo,
como parte do processo de obtenção de OGM e seus derivados
ou de avaliação da biossegurança de OGM e seus derivados, o
que engloba, no âmbito experimental, a construção, o cultivo,
a manipulação, o transporte, a transferência, a importação, a
exportação, o armazenamento, a liberação no meio ambiente
e o descarte de OGM e seus derivados.
§ 2º Para os fins desta Lei, considera-se atividade de uso
comercial de OGM e seus derivados a que não se enquadra
como atividade de pesquisa, e que trata do cultivo, da
produção, da manipulação, do transporte, da transferência,
da comercialização, da importação, da exportação, do
armazenamento, do consumo, da liberação e do descarte de
OGM e seus derivados para fins comerciais.
Art. 2º As atividades e projetos que envolvam OGM e seus
derivados, relacionados ao ensino com manipulação de
organismos vivos, à pesquisa científica, ao desenvolvimento
tecnológico e à produção industrial ficam restritos ao âmbito de
entidades de direito público ou privado, que serão responsáveis
pela obediência aos preceitos desta Lei e de sua regulamentação,
bem como pelas eventuais consequências ou efeitos advindos
de seu descumprimento.
§ 1º Para os fins desta Lei, consideram-se atividades e projetos
no âmbito de entidade os conduzidos em instalações próprias
ou sob a responsabilidade administrativa, técnica ou científica
da entidade.
§ 2º As atividades e projetos de que trata este artigo são vedados
a pessoas físicas em atuação autônoma e independente, ainda
que mantenham vínculo empregatício ou qualquer outro com
pessoas jurídicas.
§ 3º Os interessados em realizar atividade prevista nesta Lei
deverão requerer autorização à Comissão Técnica Nacional de
Biossegurança – CTNBio, que se manifestará no prazo fixado
em regulamento.
12
§ 4º As organizações públicas e privadas, nacionais, estrangeiras
ou internacionais, financiadoras ou patrocinadoras de atividades
ou de projetos referidos no caput deste artigo devem exigir a
apresentação de Certificado de Qualidade em Biossegurança,
emitido pela CTNBio, sob pena de se tornarem corresponsáveis
pelos eventuais efeitos decorrentes do descumprimento desta
Lei ou de sua regulamentação.
Art. 3º Para os efeitos desta Lei, considera-se:
I – organismo: toda entidade biológica capaz de reproduzir ou
transferir material genético, inclusive vírus e outras classes que
venham a ser conhecidas;
II – ácido desoxirribonucleico – ADN, ácido ribonucleico – ARN:
material genético que contém informações determinantes dos
caracteres hereditários transmissíveis à descendência;
III – moléculas de ADN/ARN recombinante: as moléculas
manipuladas fora das células vivas mediante a modificação
de segmentos de ADN/ARN natural ou sintético e que possam
multiplicar-se em uma célula viva, ou ainda as moléculas de
ADN/ARN resultantes dessa multiplicação; consideram-se
também os segmentos de ADN/ARN sintéticos equivalentes
aos de ADN/ARN natural;
IV – engenharia genética: atividade de produção e manipulação
de moléculas de ADN/ARN recombinante;
V – organismo geneticamente modificado – OGM: organismo
cujo material genético – ADN/ARN tenha sido modificado por
qualquer técnica de engenharia genética;
VI – derivado de OGM: produto obtido de OGM e que não
possua capacidade autônoma de replicação ou que não
contenha forma viável de OGM;
VII – célula germinal humana: célula-mãe responsável pela
formação de gametas presentes nas glândulas sexuais femininas
e masculinas e suas descendentes diretas em qualquer grau
de ploidia;
VIII – clonagem: processo de reprodução assexuada, produzida
artificialmente, baseada em um único patrimônio genético, com
ou sem utilização de técnicas de engenharia genética;
IX – clonagem para fins reprodutivos: clonagem com a finalidade
de obtenção de um indivíduo;
X – clonagem terapêutica: clonagem com a finalidade
de produção de células-tronco embrionárias para utilização
terapêutica;
XI – células-tronco embrionárias: células de embrião que
apresentam a capacidade de se transformar em células de
qualquer tecido de um organismo.
§ 1º Não se inclui na categoria de OGM o resultante de técnicas
que impliquem a introdução direta, num organismo, de material
hereditário, desde que não envolvam a utilização de moléculas
de ADN/ARN recombinante ou OGM, inclusive fecundação
in vitro, conjugação, transdução, transformação, indução
poliploide e qualquer outro processo natural.
§ 2º Não se inclui na categoria de derivado de OGM a substância
pura, quimicamente definida, obtida por meio de processos
biológicos e que não contenha OGM, proteína heteróloga ou
ADN recombinante.
Art. 4º Esta Lei não se aplica quando a modificação genética
for obtida por meio das seguintes técnicas, desde que não
impliquem a utilização de OGM como receptor ou doador:
I – mutagênese;
II – formação e utilização de células somáticas de hibridoma
animal;
Ciências da Natureza e suas Tecnologias
Enem em fascículos 2012
III – fusão celular, inclusive a de protoplasma, de células vegetais,
que possa ser produzida mediante métodos tradicionais de
cultivo;
IV – autoclonagem de organismos não patogênicos que se
processe de maneira natural.
Art. 5º É permitida, para fins de pesquisa e terapia, a utilização
de células-tronco embrionárias obtidas de embriões humanos
produzidos por fertilização in vitro e não utilizados no respectivo
procedimento, atendidas as seguintes condições:
I – sejam embriões inviáveis; ou
II – sejam embriões congelados há 3 (três) anos ou mais, na
data da publicação desta Lei, ou que, já congelados na data
da publicação desta Lei, depois de completarem 3 (três) anos,
contados a partir da data de congelamento.
§ 1º Em qualquer caso, é necessário o consentimento dos
genitores.
§ 2º Instituições de pesquisa e serviços de saúde que realizem
pesquisa ou terapia com células-tronco embrionárias humanas
deverão submeter seus projetos à apreciação e aprovação dos
respectivos comitês de ética em pesquisa.
§ 3º É vedada a comercialização do material biológico a que
se refere este artigo e sua prática implica o crime tipificado no
art. 15 da Lei nº 9.434, de 4 de fevereiro de 1997.
Art. 6º Fica proibido:
I – implementação de projeto relativo a OGM sem a manutenção
de registro de seu acompanhamento individual;
II – engenharia genética em organismo vivo ou o manejo in vitro
de ADN/ARN natural ou recombinante, realizado em desacordo
com as normas previstas nesta Lei;
III – engenharia genética em célula germinal humana, zigoto
humano e embrião humano;
IV – clonagem humana;
V – destruição ou descarte no meio ambiente de OGM e seus
derivados em desacordo com as normas estabelecidas pela
CTNBio, pelos órgãos e entidades de registro e fiscalização,
referidos no art. 16 desta Lei, e as constantes desta Lei e de
sua regulamentação;
VI – liberação no meio ambiente de OGM ou seus derivados,
no âmbito de atividades de pesquisa, sem a decisão técnica
favorável da CTNBio e, nos casos de liberação comercial, sem
o parecer técnico favorável da CTNBio, ou sem o licenciamento
do órgão ou entidade ambiental responsável, quando a
CTNBio considerar a atividade como potencialmente causadora
de degradação ambiental, ou sem a aprovação do Conselho
Nacional de Biossegurança – CNBS, quando o processo tenha sido
por ele avocado, na forma desta Lei e de sua regulamentação;
VII – a utilização, a comercialização, o registro, o patenteamento
e o licenciamento de tecnologias genéticas de restrição do uso.
Parágrafo único. Para os efeitos desta Lei, entende-se por
tecnologias genéticas de restrição do uso qualquer processo
de intervenção humana para geração ou multiplicação de plantas
geneticamente modificadas para produzir estruturas reprodutivas
estéreis, bem como qualquer forma de manipulação genética
que vise à ativação ou desativação de genes relacionados à
fertilidade das plantas por indutores químicos externos.
Art. 7º São obrigatórias:
I – a investigação de acidentes ocorridos no curso de pesquisas
e projetos na área de engenharia genética e o envio de relatório
respectivo à autoridade competente no prazo máximo de 5
(cinco) dias a contar da data do evento;
II – a notificação imediata à CTNBio e às autoridades da saúde
pública, da defesa agropecuária e do meio ambiente sobre
acidente que possa provocar a disseminação de OGM e seus
derivados;
III – a adoção de meios necessários para plenamente informar à
CTNBio, às autoridades da saúde pública, do meio ambiente, da
defesa agropecuária, à coletividade e aos demais empregados
da instituição ou empresa sobre os riscos a que possam estar
submetidos, bem como os procedimentos a serem tomados no
caso de acidentes com OGM.
Disponível em: <http://www.ctnbio.gov.br
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
C-6
H-20
Compreendendo a Habilidade
– Caracterizar causas ou efeitos dos movimentos de partículas,
substâncias, objetos ou corpos celetes.
01. (UFRN – adaptada) O turismo chegou ao espaço! No
dia 30/04/2001, o primeiro turista espacial da história,
o norte-americano Denis Tito, a um custo de 20 milhões
de dólares, chegou à Estação Espacial Internacional, que
está se movendo ao redor da Terra. Ao mostrar o turista
flutuando dentro da estação, um repórter erroneamente
disse: “O turista flutua devido à ausência de gravidade”.
A explicação correta para a flutuação do turista é:
a) a força centrípeta anula a força gravitacional exercida
pela Terra.
b) na órbita da estação espacial, a força gravitacional
exercida pela Terra é nula.
c) a estação espacial e o turista estão ambos em queda
livre com a mesma aceleração em relação à Terra.
d) na órbita da estação espacial, a massa inercial do turista
é nula.
e) a explicação dada pelo repórter é de fato correta.
C-6
H-20
Compreendendo a Habilidade
– Caracterizar causas ou efeitos dos movimentos de partículas,
substâncias, objetos ou corpos celestes.
02. (UFPI)
B
A
Sol
C
Um planeta gira, em órbita elíptica, em torno do Sol.
Considere as afirmações.
I. Na posição A, a velocidade do planeta tem módulo
máximo;
II. Na posição C, a energia potencial do sistema (Sol+planeta)
é máxima;
III. Na posição B, a energia total do sistema (Sol+planeta) tem
um valor intermediário, situado entre os correspondentes
valores em A e C.
Ciências da Natureza e suas Tecnologias
13
Enem em fascículos 2012
Assinale a alternativa correta.
Em função da análise do gráfico e de conhecimentos em
cinética química, assinale a alternativa correta.
a) O aumento da temperatura facilita a conservação da
água oxigenada comercial.
b) Em 40 horas, a concentração de peróxido de hidrogênio
mantido a 50 oC se reduz à metade do valor inicial.
c) Em 20 horas, a concentração de peróxido de hidrogênio
mantido a 20 oC se reduz à 60% do valor inicial.
d) O tempo de meia-vida varia com a temperatura a que
a reação está submetida.
e) Sob temperatura de 35 oC, a velocidade de decomposição
do peróxido de hidrogênio é constante com a
concentração.
a) I e III são verdadeiras.
b) I e II são verdadeiras.
c) II e III são verdadeiras.
d) Apenas II é verdadeira.
e) Apenas I é verdadeira.
C-1
H-3
Compreendendo a Habilidade
– Confrontar interpretações científicas com interpretações baseadas no
senso comum, ao longo do tempo ou em diferentes culturas.
03. (UFPI) Depois de analisar as afirmativas abaixo, indique a
opção correta.
C-5
H-18
I. Massa e peso representam uma mesma quantidade física
expressa em unidades diferentes;
II. A massa é uma propriedade dos corpos enquanto o
peso é o resultado da interação entre dois corpos;
a) apenas a afirmativa I é correta.
b) apenas a afirmativa II é correta.
c) apenas a afirmativa III é correta.
d) as afirmativas I e III são corretas.
e) as afirmativas II e III são corretas.
H-17
– Relacionar propriedades físicas, químicas e biológicas de produtos,
sistemas ou procedimentos tecnológicos às finalidades a que se
destinam.
• Texto sobre uma conversão catalítica de gases poluentes
“No entendimento tradicional da reação química
que acontece no interior de um catalisador, o monóxido de
carbono e o gás oxigênio são retidos na superfície (1) do
catalisador automotivo, fazendo com que a molécula de
oxigênio quebre em dois átomos separados (2). A seguir,
o átomo de oxigênio e a molécula de monóxido de carbono
se juntam na superfície , resultando na produção de dióxido
de carbono “
III. O peso de um corpo é proporcional à sua massa.
C-5
Compreendendo a Habilidade
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 decomposição do peróxido de hidrogênio, H2O2, princípio
ativo da solução aquosa conhecida como água oxigenada,
05. O tipo de catálise relatada no texto e os fenômenos
representados por (1) e (2) são, respectivamente:
a) heterogênea, absorção e cisão heterolítica.
b) homogênea, adsorção e cisão homolítica.
c) heterogênea, adsorção e cisão homolítica.
d) autocatálise, absorção e dissociação iônica.
e) autocatálise, adsorção e dissociação iônica.
C-7
H-24
Compreendendo a Habilidade
– Utilizar códigos e nomenclatura da química para caracterizar
materiais, substâncias ou transformações químicas.
ocorre, sem a presença de catalisadores, de acordo com o
gráfico a seguir:
0,10
50°C
35°C
20°C
[H2O2] (mol/L)
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
0
20
40
60
tempo (horas)
14
80
100
06. Os dois alcoóis mais conhecidos são o metanol e o etanol.
O metanol, por exemplo, é um líquido inflamável e perigoso, pois
apresenta efeito tóxico no sistema nervoso, particularmente
no nervo óptico. Essa substância pode ser preparada através
de hidrogenação controlada do monóxido de carbono, em
uma reação que se processa sob pressão e em presença
de um catalisador metálico. A equação balanceada do
processo de produção desse álcool e o papel do catalisador
metálico são, respectivamente:
a) CO + 4H → CH4O / diminuir o ∆H da reação.
b) CO + 2H2 → CH3OH / aumentar a energia de ativação.
1
c) 2C +
O2 + 3H2 → C2H6O / reduzir a energia de
2
ativação.
d) CO + 2H2 → CH3OH / diminuir o tempo da reação.
e) CO + 4H → CH3OH / não permitir que o sistema entre
em equilíbrio.
Ciências da Natureza e suas Tecnologias
Enem em fascículos 2012
H-11
C-3
C-4
b) modificar um organismo geneticamente significa cruzar
espécies diferentes.
c) a modificação genética dos mosquitos pode ser feita
pelo cruzamento dos mosquitos da malária com outros
tipos de insetos, gerando novas combinações.
d) os ambientalistas defendem o uso da engenharia
genética, pois os seus efeitos são totalmente previstos
e controlados, não trazendo perigo para a humanidade.
e) transgenia significa a inserção de um gene de uma
espécie diferente em outra espécie.
Compreendendo a Habilidade
– Reconhecer benefícios, limitações e aspectos éticos da biotecnologia,
considerando estruturas e processos biológicos envolvidos em
H-13
produtos biotecnológicos.
– Reconhecer mecanismos de transmissão de vida, prevendo ou
explicando a manifestação de características dos seres vivos.
07. (UFRGS/2011) Uma das técnicas atualmente utilizadas
para analisar casos de paternidade civil é o emprego
de marcadores de microssatélites. Os microssatélites
são repetições de trechos de DNA que ocorrem em
número variável na população. O número de repetições é
transmitido geneticamente.
A análise de microssatélites foi utilizada em um teste de
paternidade. A tabela abaixo apresenta os resultados
relativos ao número de repetições encontradas para a mãe,
para o suposto pai e para o filho, em diferentes locos.
Amostra de
acordo com
o número de
repetições
Mãe
Suposto
pai
Filho
1
12; 13
9; 14
13; 14
2
32; 35
29; 32
35; 35
3
8 ; 10
10; 12
10 ; 10
4
7;9
6; 9
7; 7
5
12; 14
11; 12
12; 14
6
15; 17
15; 15
15; 15
7
18; 22
17; 19
21; 22
Locos
C-5
C-4
H-11
Compreendendo a Habilidade
– Reconhecer benefícios, limitações e aspectos éticos da biotecnologia,
considerando estruturas e processos biológicos envolvidos em
H-13
produtos biotecnológicos.
– Reconhecer mecanismos de transmissão da vida, prevendo ou
explicando a manifestação de características dos seres vivos.
08. (UFRM/2011) Bioma é uma região com o mesmo tipo de
clima, possui plantas e animais característicos (Planeta Terra:
Ecossistema, 2008). Mas, como a interferência do homem
na natureza é constante, os cientistas criaram uma nova
espécie de mosquito da malária modificado geneticamente
para não transmitir essa doença e o introduziram na
Amazônia. Então, é correto afirmar que:
a) modificar geneticamente um mosquito não significa
alterar o seu DNA.
H-19
– Reconhecer benefícios, limitações e aspectos éticos da biotecnologia,
considerando estruturas e processos biológicos envolvidos em
produtos biotecnológicos.
– Avaliar métodos, processos ou procedimentos das ciências naturais
que contribuam para diagnosticar ou solucionar problemas de ordem
social, econômica ou ambiental.
09. (Enem/2011) Um instituto de pesquisa norte-americano
divulgou recentemente ter criado uma “célula sintética”,
uma bactéria chamada de Mycoplasma mycoides.
Os pesquisadores montaram uma sequência de nucleotídeos,
que formam o único cromossomo dessa bactéria, o qual foi
introduzido em outra espécie de bactéria, a Mycoplasma
capricolum. Após a introdução, o cromossomo de M. capricolum
foi neutralizado e o cromossomo artificial da M. mycoides
começou a gerenciar a célula, produzindo suas proteínas.
GILBSON, et al. Creation of a Bacterial Celi Controlled by a
Chemically synthesized Genome. Science. v. 329. 2010 (adaptado).
A importância dessa inovação tecnológica para a comunidade
científica se deve à:
a) possibilidade de sequenciar os genomas de bactérias
para serem usados como receptoras de cromossomos
artificiais.
b) capacidade de criação, pela ciência, de novas formas de
vida, utilizando substâncias como carboidratos e lipídios.
c) possibilidade de produção em massa da bactéria
Mycoplasma capricolum para sua distribuição em
ambientes naturais.
d) possibilidade de programar geneticamente micro-organismos ou seres mais complexos para produzir
medicamentos, vacinas e biocombustíveis.
e) capacidade de bactéria Mycoplasma capricolum de
expressar suas proteínas na bactéria sintética e estas
serem usadas na indústria.
Com base nos dados apresentados na tabela, é correto
afirmar que:
a) apenas um indivíduo, pela análise, é homozigoto para
o loco 6.
b) os locos 2, 4 e 7 excluem a possibilidade de paternidade
do suposto pai.
c) o filho é heterozigoto para a maioria dos locos analisados.
d) a mãe referida não é mãe biológica deste filho.
e) os locos 1 e 3 excluem a possibilidade de paternidade
do suposto pai.
C-3
Compreendendo a Habilidade
H-11
C-3
C-3
C-8
H-11
H-30
Compreendendo a Habilidade
– Reconhecer benefícios, limitações e aspectos éticos da biotecnologia,
considerando estruturas e processos biológicos envolvidos em
produtos biotecnológicos.
– Avaliar propostas de alcance individual ou coletivo, identificando
aquelas que visam à preservação e à implementação da saúde
individual, coletiva ou do ambiente.
10. (Unesp/2011) Uma novidade dos cientistas: Combate à
dengue com a ajuda do próprio mosquito transmissor.
Para os animais, o ato sexual é o caminho para a
perpetuação da espécie. Um objetivo primordial que está se
invertendo – pelo menos para o Aedes aegypti, o mosquito
transmissor da dengue. Por meio de manipulação genética,
uma população de machos criada em laboratório recebeu
um gene modificado que codifica uma proteína letal à
prole.
Ciências da Natureza e suas Tecnologias
15
Enem em fascículos 2012
Quando esses machos cruzam com fêmeas normais
existentes em qualquer ambiente, transmitem o gene
à prole, que morre ainda no estágio larval. A primeira
liberação na natureza desses animais geneticamente
modificados no Brasil foi aprovada em dezembro de 2010
pela Comissão Técnica Nacional de Biossegurança (CTNBio).
A linhagem deverá ser liberada no município de Juazeiro,
no estado da Bahia.
Evanildo da Silveira, Pesquisa FAPESP, fevereiro de 2011. Adaptado.
Sobre a notícia, pode-se afirmar corretamente que os
mosquitos:
a) transgênicos liberados no ambiente irão se reproduzir
e aumentar em número, substituindo a população
original.
b) criados em laboratório, quando liberados no ambiente,
irão contribuir com a redução do tamanho populacional
das gerações seguintes.
c) geneticamente modificados são resistentes à infecção
pelo vírus causador da dengue, o que reduz a
probabilidade de transmissão de doença.
d) são portadores de uma mutação em um gene relacionado
à reprodução, tornando-os estéreis e incapazes de se
reproduzirem e transmitirem a dengue.
e) modificados produzem prole viável somente se cruzarem
com fêmeas, também modificadas, portadoras do
mesmo gene.
GABARITOS
EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO
01
02
03
04
05
06
a
c
a
b
d
a
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
01
02
03
04
05
c
b
e
d
c
06
07
08
09
10
d
b
e
d
b
ANOTAÇÕES
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
Coordenador Gráfico: Sebastião Pereira
Projeto Gráfico: Joel Rodrigues e Franklin Biovanni
Editoração Eletrônica: Estefania Morais
Ilustrações: João Lima
Revisão: Mikaele Nobre
OSG.: 61950/12
Ciências da Natureza e suas Tecnologias