Unidades de Medida

As unidades são parte integrante de qualquer medida. Por exemplo, ao se dizer que uma reação química foi aquecida por um intervalo de “três”, isto é, completamente sem sentido, a menos que uma unidade (segundos, minutos, horas) esteja associada com o número. Vários sistemas de unidades métricas foram empregados no passado, mas a tendência atual é a do uso de um sistema universal de unidades. As unidades SI são as unidades do Sistema Internacional de Unidades, que é o sistema métrico unificado usado hoje em dia. SI é a abreviação do francês para Le Systeme International d’Unités, adotada em todos os idiomas.
O fundamento das unidades SI compreende o conjunto de sete unidades, conhecidas por unidades básicas, dadas na Tabela 1.2. Todas as outras unidades necessárias para medidas são derivadas destas unidades básicas por combinações apropriadas que dependem das dimensões da quantidade medida.
Tabela 1. 2. As sete unidades básicas do SI

Grandeza física
Nome da unidade
Símbolo
Massa
Quilograma
kg
Comprimento
Metro
m
Tempo
Segundo
s
Corrente elétrica
Ampère
A
Temperatura
Kelvin
K
Intensidade luminosa
Candela
cd
Quantidade de substância
Mol
mol

Outros exemplos de unidades derivadas são: metro cúbico (m3), que é unidade de volume; metro por segundo (m/s ou m s-1), que é unidade de velocidade; quilograma por metro cúbico (kg/m3 ou kg m-3), que é unidade de densidade. Algumas das unidades derivadas têm nomes especiais, como a unidade de força denominada newton (N). Um newton é a força exercida à massa de um quilograma (1 kg) a aceleração (aumento de velocidade) de um metro por segundo a cada segundo (1 m/s2):   


A Tabela 1.3 mostra algumas destas unidades derivadas do SI.

Tabela 1. 3. Algumas unidades derivadas do SI

Grandeza física
Nome da unidade
Símbolo
Área
Metro quadrado
m2
Volume
Metro cúbico
m3
Velocidade
Metro por segundo
m/s
Aceleração
Metro por segundo ao quadrado
m/s2
Força
Newton
N (= kg m/s2)
Energia
Joule
J (= N m)
Pressão
Pascal
Pa (= N/m2)

Frequentemente, as unidades básicas ou as derivadas são de um tamanho que as tornam inconvenientes para certas medidas. O uso da unidade de volume (m3) em laboratório é muitas vezes desagradável, já que um copo de água comum, por exemplo, possui cerca de 0,00025 m3. O SI resolve este problema modificando as unidades com fatores decimais e prefixos, para obter múltiplos e submúltiplos de suas unidades. Uma lista com os prefixos mais comuns no sistema métrico está na Tabela 1.4.
Em química as unidades SI são usadas na maioria dos casos, entretanto, algumas outras unidades são comuns. É o caso do litro (L), a antiga e ainda usada unidade de volume, sendo este definido como sendo igual a 1 dm3. Analogamente, realizamos a definição de 1 mililitro (1 mL) como sendo igual a 1 cm3.
1 L = 1 dm3
1 mL = 1 cm3

Tabela 1. 4. Prefixos comuns no sistema métrico

Prefixo
Abreviação
Fator
Exemplos
Quilo
k
103
1 kg (quilograma) = 103 g
Deci
d
10-1
1 dm (decímetro) = 10-1 m
Centi
c
10-2
1 cm (centímetro) = 10-2 m
Mili
m
10-3
1 mg (miligrama) = 10-3 g
Micro
m
10-6
m (micrograma) = 10-6 g
Nano
n
10-9
1 nm (nanômetro) = 10-9 m


Quando expressamos as medidas numa determinada unidade é frequente encontrarmos números muito grandes ou muito pequenos. Para evitarmos escrever uma grande quantidade de zeros, podemos expressar estas quantidades como o produto de um número entre 1 e 10 multiplicado por 10 elevado a alguma potência. A este tipo de representação chamamos notação científica ou notação exponencial.

Estequiometria – Balanceamento de Equações Químicas

Estequiometria – Balanceamento de Equações Químicas

A Estequiometria é o termo usado para se referir a todos os aspectos quantitativos de composição e reação química. Veremos agora, como se utilizam as equações químicas no cálculo das quantidades exatas de reagentes que se devem misturar para que ocorra uma reação completa, onde não há excesso de nenhum reagente.
A palavra estequiometria vem das palavras gregas stoicheon, significando elemento e metron, significando medida. Atualmente, é definida como o estudo das quantidades de substâncias consumidas e formadas em reações químicas.
Assim como os símbolos químicos e as fórmulas representam elementos e compostos, as equações químicas representam as reações. Assim, uma equação química é uma descrição abreviada das modificações que ocorrem durante uma reação química, como um tipo de descrição do que ocorre olhando-se para o que se tem antes e depois. Umas das propriedades mais úteis de uma equação química é que ela nos permite determinar as relações quantitativas existentes entre os reagentes e os produtos. No entanto, para ser útil neste aspecto, a equação deve estar balanceada; isto é, deve obedecer à lei da conservação da massa, tendo o mesmo número de átomos de cada espécie em ambos os lados da seta. Uma equação balanceada é consistente com o fato de que, nas reações químicas, átomos não são criados ou destruídos.


Balanceamento de Equações Químicas

O balanceamento de equações pode ser feito calculando-se as quantidades de átomos dos reagentes e dos produtos e determinando-se os coeficientes, de forma a igualar o número de átomos nos reagentes e produtos, para cada elemento químico. Deve-se processar a contagem dos átomos, elemento por elemento, começando pelos que tiverem maior índice e que aparecerem apenas em uma substância de cada lado.

Esse balanceamento pode ser feito seguindo-se diferentes caminhos, mas para facilitar recomendam-se os passos subsequentes:

1° PASSO
Representar a equação química em estudo. Sempre que possível devese indicar o estado de agregação das substancias envolvidas – sólido (s), líquido (l), gás (g) – e, quando se tratar de uma solução aquosa (substância dissolvida em água), usa-se a sigla (aq).

H2(g) + O2(g) → H2O(l)
2° PASSO
Escolher um elemento químico que só apareça em um dos reagentes e em um dos produtos e acertar os coeficientes das substâncias nas quais aparece, usando o índice do elemento nos reagentes como coeficiente nos produtos e vice-versa.
No caso da reação da água, podemos escolher o oxigênio.


3° PASSO
Acertar os demais coeficientes considerando os indicados. O objetivo é que se tenha, para cada tipo de átomo, a mesma quantidade nos reagentes e nos produtos (veja abaixo).

2 H2(g) + 1 O2(g) → 2 H2O(l)

Nas equações em que estejam representados vários elementos químicos, recomenda-se iniciar o balanceamento selecionando a substância que contenha o elemento químico com maiores índices.

Lembramos não ser possível, em hipótese alguma, a alteração dos índices das fórmulas das substâncias. Se alterarmos os índices de uma substância, estaremos alterando os constituintes, e a equação representará uma reação química diferente da fornecida inicialmente.


Vejamos outros exemplos:


1. Balanceie a equação química em que o alumínio metálico (Al) reage com o gás oxigênio (O2) produzindo o óxido de alumínio (Al2O3), substância branca sólida.

1° PASSO Al(s) + O2(g) → Al2O3(s)

2° PASSO Al(s) + 3 O2(g) → Al2O3(s)

3° PASSO Considerando que nos produtos já foi identificado o coeficiente do dióxido de alumínio, podemos agora determinar o coeficiente do alumínio nos reagentes, 4 Al(s) + 3 O2(g) → 2 Al2O3(s)

Vejamos outros exemplos:

2. Balanceie a equação de combustão do gás metano (CH4), que produz gás carbônico (CO2) e água.

1° PASSO CH4(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(l)


2° PASSO Tendo em conta que o oxigênio está presente em duas substâncias (CO2 e H2O) e que o hidrogênio possui maior índice, deve-se escolher o hidrogênio como primeiro elemento a ser balanceado.

2 CH4(g) + O2(g) → CO2(g) + 4 H2O(l)


3° PASSO Considerando que já foram acertados os coeficientes do CH4 e da água, deve-se acertar o coeficiente do CO2 e finalmente do O2. Este é determinado a partir do total de átomos de oxigênio nos produtos [(2 . 2) + (4 . 1)], dividido pelo índice do O2.

2 CH4(g) + 4 O2(g) → 2 CO2(g) + 4 H2O(l)
O que implica: CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(l)





Referência: Química cidadã: materiais, substâncias, constituintes, química ambiental e suas aplicações sociais, volume 1: ensino médio / Wildson Luiz Pereira dos Santos, Gerson de Souza Mól, (coords.). – 1 ed.– São Paulo: Nova Geração, 2010. (Coleção química para a nova geração)






O Caminho das sensações e o Controle do Movimento (SNC e SNP)

No caminho das sensações



Nos organismos pluricelulares, os órgãos dos sentidos captam as informações do ambiente e respondem a situações de perigo, busca do alimento, procura do parceiro para a copulação, sensações de prazer, manutenção da temperatura, entre outros.
Os órgãos sensitivos são encontrados na superfície do corpo dos animais sésseis e, em maiores proporções, nas espécies bilateralmente simétricas. Estas estruturas, denominadas de receptores, podem ser separadas conforme o estímulo que o sensibiliza: os quimiorreceptores são sensíveis a modificações químicas; os mecanorreceptores ao estímulo mecânico; os fotorreceptores a ondas luminosas; os temorreceptores a temperatura; e os eletrorreceptores percebem sinais elétricos. Os diferentes sentidos foram se aperfeiçoando à medida que animais começaram a invadir os diferentes ambientes. A invasão do ambiente terrestre, por exemplo, aprimorou sentidos como a audição, olfato e visão.


Até mesmo, organismos simples como os protozoários respondem a estímulos químicos. No entanto, estes animais não possuem órgãos sensoriais distintos para a sensibilização química, os quais irão estar mais desenvolvidos nos artrópodes e vertebrados. Os sentidos químicos são muito eficientes como sentido de alerta ou advertência, direcionando a atividade dos outros sentidos. O olfato e o paladar, por exemplo, são estímulos muito utilizados para direcionar os insetos na procura do alimento.
Os insetos possuem um sistema sensorial extremamente aguçado, seus receptores gustativos, geralmente, estão localizados nas antenas. Um único pelo gustativo possui na sua base cinco neurônios sensoriais, constituído por um mecanorreceptor e quatro quimiorreceptores. Na mosca-varejeira, a probóscide possui um grande número de pelos sensoriais gustativos capazes de perceber as substâncias químicas. Na base do pelo existem vários neurônios sensoriais, cada um com certo grau de especialização aos compostos pelos quais eles respondem. A identificação do alimento pelos insetos ocorre com a identificação de uma trilha odorífera. A localização final do local almejado é realizada pelo gradiente de concentração da substância sinal. A molécula utilizada como sinal químico deve ser duradoura e estável; por outro lado, uma molécula utilizada como sinal de alarme deve ser instável e de rápida dissipação, a fim de evitar falsos sinais de alerta.



O uso do termo paladar é convenientemente utilizado para substâncias que estimulem os quimiorreceptores pelo contato, particularmente pela boca, mas no bagre estes quimiorreceptores gustativos estão localizados na superfície do corpo. Nesses animais, a localização do alimento ocorre por meio da sensibilização das papilas gustativas pelos aminoácidos. A sensibilidade química gerada por substâncias irritantes ocorre em toda a superfície do corpo de anfíbios, peixes e outros animais aquáticos, assim como na boca e cavidade nasal do homem.
A audição é um sentido captado por um órgão especializado chamado vestíbulo-coclear (ouvido). Trata-se de um órgão sensível que percebe as ondas regulares de compressão transmitidas pelo ar (som). Entretanto, o som também pode ser transmitido por ondas de compressão formadas pela água ou elementos sólidos.
Os peixes cartilaginosos e peixes ósseos possuem nas laterais do corpo estruturas sensoriais que detectam a vibração da água, denominada de linha lateral. A linha lateral é constituída por mecanorreceptores que controlam a velocidade da natação e curso de direção dos peixes, principalmente em relação aos peixes vizinhos. As ondas da superfície são utilizadas para estabelecer a direção e a distância dos peixes em relação às presas. No entanto, os peixes também podem detectar as vibrações da água por meio da estrutura auditiva localizado no interior da cabeça, homóloga aos animais terrestres.



As serpentes possuem um sistema auditivo pouco desenvolvido, que responde à vibração do ar e outro extremamente aguçado, o qual responde à vibração do substrato devido a sua sensibilidade pela vibração da cabeça. Nas aves, o sistema auditivo é mais desenvolvido que nos anfíbios e répteis, tendo capacidade de captar freqüência sonora de maior amplitude que o ouvido humano. As aves podem perceber diferentes notas sonoras em rápida seqüência. A capacidade para a captação do som varia para os diferentes animais, o ouvido humano é sensível a ondas regulares de compressão no ar com intervalo de 40 a 20.000 Hz, o cachorro de 30.000 a 40.000 Hz, e o morcego em até 100.000 Hz.
A visão é um sentido relacionado com a percepção da luz. A estrutura capaz de perceber a imagem através da captação da luz é a retina, dentro do globo ocular (olho), que evoluiu a partir de estruturas mais simples como as manchas ocelares dos cnidários e moluscos. Os olhos bem desenvolvidos estão distribuídos em cinco filos: celenterados, anelídeos, moluscos, artrópodes e vertebrados. Um olho formador de imagem pode ser multifacetado apresentando o mesmo ângulo de resolução para longe e perto, como nos insetos, ou semelhante a uma câmara com dispositivos para ajustar o foco da imagem, como nos vertebrados. Nos vertebrados, o olho é uma estrutura análoga a uma câmara escura, com uma lente biconvexa transparente (cristalino) que forma a imagem dos objetos na retina, onde existem os fotorreceptores: os cones, sensível às cores, e os bastonetes, sensíveis ao preto e branco.
Os receptores táteis são denominados mecanorreceptores porque são sensíveis à compressão mecânica. Este tipo de receptor é comumente encontrado nos tentáculos dos cnidários e anelídeos, nas antenas dos artrópodes e amplamente observado na superfície da pele dos vertebrados.



Neste contexto, os exteroceptores são os receptores que respondem às condições ambientais, localização do animal no tempo e espaço (fotorreceptores, mecanorreceptores, quimiorreceptores, etc.)
Mas há ainda os interoceptores, receptores que monitoram o ambiente interno do organismo, como os barroceptores que controlam o fluxo do sangue venoso e arterial, os quimiorreceptores sensíveis às alterações da PCO2 e PO2 e o pH, os osmorreceptores que controlam as concentrações iônicas de Na+do sangue e a concentração osmótica, e os receptores do hipotálamo que monitoram a temperatura do corpo, dentre outros.

No controle do movimento

O sistema nervoso é responsável pela integração do corpo com o ambiente interno ou externo, sendo capaz de elaborar finos ajustes para adequar o corpo às oscilações de temperatura ou mesmo identificar situações de perigo. Nesta aula, vamos entender como o sistema nervoso é capaz de manter a postura do corpo, ou até mesmo proporcionar os precisos movimentos das mãos.


Sistema Nervoso Central (SNC)


Sistema Nervoso Periférico (SNP)

O sistema nervoso central é formado pelo encéfalo e medula espinhal. O encéfalo humano é constituído pelo cérebro, tronco encefálico, e cerebelo. O tronco encefálico representa o conjunto formado pelo mesencéfalo, ponte e medula ablonga. O cérebro é a região que mais se desenvolveu no encéfalo humano, representando até 90% da massa encefálica. Este é amplamente pregueado, dividido por sulcos e depressões.



Uma fissura longitudinal mediana bem profunda separa o cérebro em hemisfério direito e esquerdo, sendo a conexão desses dois hemisférios realizada pelo corpo caloso. Alguns dos sulcos mais profundos delimitam as áreas conhecidas como lobos. Assim os hemisférios direito e esquerdo são divididos em lobo frontal, parietal, temporal, occipital e límbico. O córtex dos lobos frontais controlam os músculos esqueléticos, o pensamento e a fala e estão localizados na porção anterior de cada hemisfério.



Os lobos parietais estão relacionados com as sensações provenientes da pele, músculos, juntas e tendões, localizando-se nas laterais superiores da cabeça. Os lobos temporais estão localizados na região das têmporas e são relacionados com a audição. A região responsável pela visão está na parte posterior do cérebro, denominada de lobos occipitais, e os lobos olfativos na parte inferior do cérebro, associado ao olfato.



A maior parte do controle dos movimentos do corpo está associada às áreas encefálicas do mesencéfalo, tronco cerebral (ponte), cerebelo e medula espinhal. O mesencéfalo coordena a intensidade da contração muscular e as informações sobre a postura. A ponte liga o córtex cerebral ao cerebelo, que participa na manutenção da postura, no equilíbrio do corpo e no tônus muscular. O cerebelo é uma região extremamente importante na manutenção do equilíbrio e postura. Localizado entre a parte posterior do cérebro e a ponte, o cerebelo se conecta com o córtex cerebral, tronco encefálico e medula espinhal por meio de uma rede de fibras nervosas. Ele recebe informação do encéfalo sobre o grau de estiramento muscular, a posição das articulações, orientações auditivas e visuais que possibilita coordenar os movimentos, direcionar a postura corporal e realizar ajustes precisos na atividade muscular. É devido à complexidade da organização do cerebelo que é possível desenvolver atividades musculares rápidas como nadar, correr, andar de bicicleta e dançar. 



Os nervos estabelecem conexão das diversas regiões do corpo com o sistema nervoso central. Estas células nervosas podem ser classificadas como sensitivas (aferente) ou motoras (eferentes). Os nervos aferentes recebem o estimulo das células sensoriais (receptores químicos, mecânicos) e as conduzem até o sistema nervoso central. Os nervos motores, por sua vez, conduzem o impulso do sistema nervoso central para os órgãos efetores, sejam eles um músculo ou uma glândula.



A medula espinhal também participa no controle motor, mas em ajustes mais simples, estabelecendo respostas imediatas, desencadeadas pelo reflexo simples. Um exemplo de resposta medular rápida é o reflexo patelar estimulado pela leve pressão do martelo no joelho. Neste caso, somente dois tipos de neurônios são envolvidos, o sensitivo e o motor. O impulso nervoso é transmitido pelo nervo sensitivo até a medula espinhal, e o nervo motor conduz a resposta até o músculo, estimulando a contração e desencadeando o movimento.



Respostas um pouco mais complexas podem ser elaboradas pela medula, mas, nesse caso, outro neurônio é envolvido no sistema, o neurônio associativo (Fig. Tipos de Neurônio). Localizado no interior da medula espinhal, o neurônio associativo faz conexão com o neurônio sensitivo e o motor. Após receber a informação do neurônio sensitivo, o neurônio associativo estimula o neurônio motor e ao mesmo tempo conduz impulsos para o encéfalo, para tomar consciência do ocorrido. 
Assim, a manutenção da postura e os movimentos do corpo estão relacionados com a contração dos músculos que operam, principalmente, em torno das regiões de articulação. A coordenação das contrações musculares depende da quantidade e do momento das descargas dos neurônios motores nos músculos apropriados e da ausência de descargas dos neurônios para os músculos inadequados. 
O controle da postura e dos movimentos é realizado em todos os animais que apresentam organização neural adequada. O que varia entre um grupo e outro é a complexidade da rede de conexões nervosa. Os peixes, por exemplo, precisam sincronizar seus movimentos para capturar o alimento ou fugir do predador, ajustando a atividade dos diferentes músculos que constituem seu corpo. Assim como as contrações espasmódicas dos músculos são realizadas para aumentar a temperatura do corpo de um vertebrado endotérmico (homeotérmico), quando a temperatura ambiente está baixa.

JOGOS PEDAGÓGICOS COMO ESTRATÉGIA NO ENSINO DE MORFOLOGIA VEGETAL

JOGOS PEDAGÓGICOS COMO ESTRATÉGIA NO ENSINO DE MORFOLOGIA VEGETAL