QUÍMICA

A Química exerce um relevante papel no desenvolvimento científico, tecnológico, econômico e social do mundo moderno. Neste sentido, é de fundamental importância que o estudante do Ensino Médio compreenda as transformações químicas que ocorrem no mundo físico, de maneira a poder avaliar criticamente fatos do cotidiano e informações recebidas por diversas fontes de divulgação do conhecimento, tornando-se capaz de tomar decisões enquanto indivíduo e cidadão.
Desse modo, considera-se importante que, em vez de memorização extensa, o candidato demonstre capacidade de observar e descrever fenômenos e de formular para eles modelos explicativos, relacionando os materiais e as transformações químicas ao sistema produtivo e ao meio ambiente.
Na seqüência, são apresentadas algumas considerações sobre o conteúdo programático que é detalhado a seguir.
Espera-se que o vestibulando tenha conhecimento de equações usuais e de nomes e fórmulas químicas das substâncias mais comuns.
Os modelos atômicos deverão restringir-se apenas aos clássicos, não incluindo os modelos quânticos (orbitais atômicos, moleculares e hibridização).
A Tabela Periódica deverá ser entendida como uma sistematização das propriedades físicas e químicas dos elementos e, assim, seu uso estará presente ao longo de todo o programa.
Quanto ao aspecto quantitativo, espera-se do candidato a capacidade de efetuar cálculos estequiométricos elementares, envolvendo grandezas como massa, volume, massa molar, quantidade de matéria, entalpia, etc. Será avaliada, também, a sua habilidade em cálculos que envolvam concentração, percentagens e constantes físico-químicas. Considera-se importante a capacidade de lidar com relações quantitativas, envolvendo as variáveis pressão, volume, temperatura e quantidade de matéria.
As relações de massa e de volume, assim como os cálculos estequiométricos, deverão ser encarados como conseqüências diretas da existência de átomos, que tomam parte em proporções definidas na constituição das substâncias.
No tocante à Química Orgânica, espera-se que o candidato tenha a capacidade de reconhecer grupos funcionais e de entender os principais tipos de reações, sabendo aplicá-los aos compostos mais simples. Considera-se importante o conhecimento das propriedades e dos usos de algumas substâncias relevantes para a atividade humana, em especial, das substâncias de importância industrial (petróleo, gás natural, álcoois, sabões e detergentes, macromoléculas naturais e sintéticas).
A experimentação, tanto a realizada em âmbito estrito de laboratório, quanto a realizada de maneira menos formal, mas sistematizada, no cotidiano, constitui aspecto fundamental do aprendizado da Química. Assim sendo, todos os itens do programa poderão envolver experimentação científica. Espera-se que o candidato tenha habilidades específicas, tais como registrar e analisar dados, organizá-los em tabelas e gráficos, reconhecer a finalidade de materiais de laboratório em montagens experimentais, propor materiais adequados para a realização de experimentos, bem como tenha conhecimento de aparelhagens de laboratório usadas em operações básicas como filtração, destilação e titulação.
As questões formuladas no vestibular conterão todos os dados necessários e avaliarão, principalmente, habilidades de compreensão, interpretação e análise das informações recebidas.

1. TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS
A existência de relações de massa fixas entre reagentes e produtos, permitindo os cálculos estequiométricos, deve ser reconhecida como conseqüência da descontinuidade da matéria, isto é, da presença de átomos e moléculas em sua constituição. O balanceamento de reações, inclusive de oxirredução, constitui requisito importante para a realização de cálculos estequiométricos. Para este fim, também o conhecimento das leis dos gases é fundamental, uma vez que muitas reações envolvem substâncias nesse estado físico.
1.1. Reconhecimento das transformações químicas: mudança de cor, formação/desaparecimento de sólidos numa solução, absorção/liberação de energia, desprendimento de gases.
1.2. Interpretação das transformações químicas
1.2.1. Evolução do modelo atômico: do modelo corpuscular de Dalton ao modelo de Rutherford-Bohr.
1.2.2. Átomos e moléculas: número atômico, número de massa, isótopos, massa molar e constante de Avogadro.
1.2.3. Reações químicas.
1.3. Representação das transformações químicas
1.3.1. Representação simbólica dos elementos e substâncias.
1.3.2. Equação química, balanceamento, número de oxidação.
1.4. Aspectos quantitativos das transformações químicas
1.4.1. Leis de Lavoisier, Proust e Gay-Lussac.
1.4.2. Leis dos gases, equação de estado do gás ideal.
1.4.3. Cálculos estequiométricos: massa, volume, mol, massa molar, volume molar dos gases.
2. PROPRIEDADES E UTILIZAÇÃO DOS MATERIAIS
Espera-se o conhecimento de algumas substâncias importantes na economia do País, em termos da ocorrência das matérias-primas, da produção industrial, das propriedades, da utilização e do descarte dessas substâncias. Conhecer as ligações químicas nos elementos e nos compostos que constituem tais substâncias é essencial. Interações intermoleculares precisam ser reconhecidas como determinantes de propriedades físicas de substâncias, tais como temperatura de ebulição e solubilidade.
2.1. Elementos e suas substâncias
2.1.1. A tabela periódica: reatividade dos metais alcalinos, metais alcalino-terrosos e halogênios.
2.1.2. Estados físicos da matéria – mudanças de estado.
2.1.3. Separação de componentes de mistura: filtração, decantação, destilação simples e fracionada, cristalização e cromatografia em papel.
2.2. Metais
2.2.1. Alumínio, cobre e ferro: ocorrência, obtenção industrial, propriedades e utilização.
2.2.2. Ligas: latão, bronze e aço.
2.2.3. Ligação metálica.
2.3. Substâncias iônicas
2.3.1. Principais compostos dos grupos cloreto, carbonato, sulfato, nitrato e fosfato e suas aplicações.
2.3.2. Ligação iônica.
2.4. Substâncias moleculares
2.4.1. Hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, cloro, amônia: propriedades e usos.
2.4.2. Ligação covalente.
2.4.3. Polaridade das ligações.
2.4.4. Interações intermoleculares: van der Waals e ligação de hidrogênio.
2.5. A indústria química
2.5.1. Obtenção e aplicações industriais de hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, cloro, hidróxido de sódio, amônia, óxido de cálcio, ácido clorídrico, ácido sulfúrico e ácido nítrico.
2.5.2. Implicações ambientais da produção e da utilização desses produtos industriais.
2.6. Ciclos de dióxido de carbono, enxofre e nitrogênio na natureza. Implicações ambientais.
3. A ÁGUA NA NATUREZA
É imprescindível notar que, apesar de a água ser abundante na Terra, sua disponibilidade na forma de água potável, ou mesmo para uso industrial, é extremamente limitada. O adensamento populacional e a expansão da atividade industrial vêm, de um lado, aumentando a demanda por água e, de outro, reduzindo sua oferta, este último fator ocorrendo em virtude da crescente poluição da água. Um tratamento mais sofisticado da água torna-se necessário e o tratamento de esgotos, imperativo. As propriedades da água, tais como sua capacidade de dissolver substâncias, seu calor de vaporização e seu calor específico, devem servir de base para o entendimento de sua importância na Terra e das medidas que podem ser tomadas para aumentar sua disponibilidade.
As propriedades de ácidos e bases precisam ser conhecidas para permitir distinguir essas substâncias entre si e de outras. A ação de ácidos, inclusive de ácidos oxidantes, sobre alguns metais, é de grande importância.
3.1. Estrutura da água, propriedades, importância para a vida e seu ciclo na natureza
3.2. Interações da água com outras substâncias
3.2.1. Processo de dissolução, curvas de solubilidade.
3.2.2. Concentrações (percentagem, ppm, g/L, mol/L).
3.2.3. Aspectos qualitativos dos efeitos do soluto nas seguintes propriedades da água: pressão de vapor, temperatura de congelamento, temperatura de ebulição e pressão osmótica
3.3. Estado coloidal
3.3.1. Caracterização e propriedades.
3.3.2. Aplicações práticas.
3.4. Ácidos, bases, sais e óxidos
3.4.1. Ácidos e bases (conceito de Arrhenius).
3.4.2. Principais propriedades dos ácidos e bases: indicadores, condutibilidade elétrica, reação com metais, reação de neutralização.
3.4.3. Usos de ácido clorídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico, amônia e hidróxido de sódio
3.4.4. Óxidos de carbono, nitrogênio, enxofre, metais alcalinos, metais alcalino-terrosos; interação com água; poluição atmosférica.
3.5. Poluição e tratamento da água
4. DINÂMICA DAS TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS
É importante reconhecer os fatores que influem na velocidade das reações químicas e ter familiaridade com gráficos de concentração de reagentes e produtos em função do tempo. É fundamental a caracterização de equilíbrios químicos, tanto em fase gasosa, quanto em solução, incluindo-se a dissociação de ácidos e a hidrólise de sais de ácidos fracos e bases fracas. O conhecimento da perturbação de equilíbrios e dos fatores que a desencadeiam é considerado essencial. Espera-se do candidato a capacidade de realização de cálculos simples envolvendo constantes de equilíbrio.
4.1. Velocidade das transformações químicas
4.1.1. Fatores que influenciam a velocidade da reação.
4.1.2. Colisões moleculares. Energia de ativação.
4.2. Equilíbrio em transformações químicas
4.2.1. Caracterização macroscópica e microscópica (dinâmica) do estado de equilíbrio.
4.2.2. Constante de equilíbrio.
4.2.3. Perturbação do equilíbrio.
4.2.4. Produto iônico da água, pH.
4.2.5. Equilíbrios em solução envolvendo ácidos, bases e sais.
5. ENERGIA NAS TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS
A compreensão das manifestações de calor que acompanham transformações químicas, incluindo-se a fusão, a vaporização e a dissolução, é essencial. Assim, é importante saber calcular a variação de entalpia numa transformação química a partir de entalpias de formação, entalpias de combustão ou de variações de entalpia em outras reações, bem como a partir de energias de ligação. Espera-se do candidato o reconhecimento dos componentes de pilhas e cubas eletrolíticas e a compreensão dos fenômenos que ocorrem nesses processos. Os potenciais padrão de redução devem ser entendidos como uma quantificação da série eletroquímica.
5.1. Transformações químicas e energia térmica
5.1.1. Calor nas transformações químicas. Entalpia.
5.1.2. Princípio da conservação da energia, energia de ligação.
5.2. Transformações químicas e energia elétrica
5.2.1. Produção de energia elétrica: pilha.
5.2.2. Consumo de energia elétrica: eletrólise.
5.2.3. Representação das transformações que ocorrem na pilha e no processo de eletrólise por meio de equações químicas balanceadas.
5.2.4. Interpretação e aplicação de potenciais padrão de redução.
6. TRANSFORMAÇÕES NUCLEARES NATURAIS E ARTIFICIAIS
Neste item são importantes o conhecimento das propriedades e da origem de raios alfa, beta e gama, a representação de reações nucleares e o conceito de meia-vida e sua aplicação.
6.1. Conceitos fundamentais da radioatividade: emissões alfa, beta e gama; propriedades.
6.2. Reações nucleares: fissão e fusão nucleares.
6.3. Radioisótopos e meia-vida
6.4. Usos da energia nuclear e implicações ambientais
7. COMPOSTOS ORGÂNICOS
Os compostos orgânicos ocupam posição privilegiada na Química, não só pelo fato de constituírem a maioria dos compostos conhecidos, mas também por sua importância para a vida e presença em nosso cotidiano, na forma de uma variedade de materiais com que temos contacto. Assim sendo, o conhecimento das principais funções orgânicas é essencial, bem como de alguns compostos mais comuns, sendo, nesse caso, desejável conhecer nomes oficiais e usuais e fórmulas estruturais. Noções sobre alguns tipos de compostos, tais como gorduras, detergentes e polímeros são necessárias, devido à presença marcante deles em nosso dia-a-dia.
7.1. Características gerais
7.1.1. Fórmulas estruturais; reconhecimento das principais classes de compostos (hidrocarbonetos, álcoois, éteres, haletos de alquila, aminas, aldeídos, cetonas, ácidos carboxílicos, ésteres e amidas). Isomeria.
7.1.2. Propriedades físicas dos compostos orgânicos.
7.1.3. Fórmulas estruturais e nomes oficiais de compostos orgânicos simples contendo apenas um grupo funcional. Nomes usuais: etileno, acetileno, álcool metílico, álcool etílico, formaldeído, acetona; ácido acético, tolueno.
7.2. Reações em química orgânica: Principais tipos de reação: substituição, adição, eliminação, oxidação, redução, esterificação e hidrólise ácida e básica.
7.3. Química orgânica no cotidiano
7.3.1. Hidrocarbonetos. Petróleo e gás natural: origem, ocorrência e composição; destilação do petróleo (principais frações: propriedades e usos); combustão; implicações ambientais. Etileno, acetileno, benzeno, tolueno e naftaleno; propriedades e usos.
7.3.2. Álcoois: produção de etanol: fermentação alcoólica; álcoois como combustíveis: metanol e etanol; implicações ambientais.
7.3.3. Triglicerídeos (gorduras e óleos), sabões e detergentes. Obtenção, propriedades e usos.
7.3.4. Macromoléculas. Polímeros naturais: carboidratos e proteínas; estrutura e propriedades. Polímeros sintéticos: polímeros de adição (polietileno, poliestireno, PVC e teflon) e polímeros de condensação (poliéster e poliamida); estrutura, propriedades, produção e uso, reciclagem e implicações ambientais.

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