Ficha de Trabalho - Digestão Química

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Conteúdo - Tectónica de Placas 2

Em termos geológicos, uma placa é uma "grande laje", formada por rochas rígidas. O termo tectónica vem da raiz grega " construir." Unindo estas duas palavras, passamos a ter tectónica de placas, o que quer dizer que a superfície da terra é construída por placas. A teoria da tectónica de placas diz-nos que a camada superficial da terra (litosfera) (Ver Tema Estrutura da Terra) está fragmentada numa meia dúzia de placas maiores, e algumas outras menores, que estão em movimento relativo umas em conexão com as outras, enquanto assentam sobre uma camada estrutural mais quente, menos rígida e mais móvel (astenosfera). A tectónica de placas é um conceito científico relativamente recente, introduzido há cerca de 40 anos, que revolucionou a nossa compreensão do planeta dinâmico ("Vivo")em cima do qual nós vivemos. A teoria globaliza o estudo da terra recorrendo a muitos dos domínios das Ciências da Terra, desde a Paleontologia (o estudo dos fósseis) á Sismologia (o estudo dos terramotos). Forneceu explicações às perguntas sobre as quais os cientistas especularam durante séculos, tais como: porque é que os terramotos e as erupções vulcânicas ocorrem em áreas muito específicas do globo terrestre, e como é que as grandes montanhas como os Alpes e os Himalaias se formaram? A Tectónica de Placas é aceite actualmente de forma quase universal, os seus mecanismos são plausíveis e com bastantes demonstrações. Entretanto, muitos detalhes dos mecanismos terão ainda que serem comprovados, e algumas teorias que envolvem vários detalhes da tectónica de placas são bastante questionáveis. Vamos tentar definir alguns dos princípios básicos do mecanismo global, e examinar seu efeito na criação das terras continentais. O que se segue não é um sumário do pensamento actual sobre a tectónica de placas e os seus mecanismos; frequentemente, novas, e provavelmente controversas, idéias são apresentadas à consideração dos cientistas. O que vamos apresentar é uma exposição simples dos princípios básicos que devem reger os movimentos das placas, algumas hipóteses sobre os mecanismos de convexão, o transporte dos continentes e a sua "reciclagem", bem como alguns cenários previstos para os eventos passados e futuros da tectónica de placas. Aproximadamente dois terços da superfície da terra encontram-se abaixo dos oceanos. Antes do século 19, as profundidades dos oceanos eram matéria de pura especulação, e a maioria das pessoas pensavam que o fundo dos oceanos era relativamente liso e sem quaisquer aspectos relevantes. A exploração oceânica, durante os tempos seguintes, melhorou profundamente o nosso conhecimento sobre os fundos dos oceanos e a sua expansão. Nós sabemos agora que a maioria dos processos geológicos que ocorrem na terra estão ligados, diretamente ou indiretamente, à dinâmica dos fundos oceânicos. Em 1947, os sismologistas que se encontravam no navio de pesquisa Atlantis dos E. U. A. descobriram que a camada de sedimento no fundo do Oceano Atlântico era muito mais fina do que pensavam inicialmente. Os cientistas acreditavam que os oceanos existiam, pelo menos, há 4 bilhões de anos, logo a camada de sedimento deveria de ser muito espessa. Porque é que havia tão pouca acumulação de sedimento e de restos e fragmentos sedimentares no fundo do oceano? A resposta a esta e outras perguntas, que surgiram após uma exploração mais pormenorizada e avançada, provaria ser vital para o surgimento do conceito de tectónica de placas.No início dos anos de 1950, os cientistas, usando instrumentos de medida do magnetismo (magnetômetros), começaram a reconhecer variações magnéticas impares através do fundo dos oceanos. Esta descoberta, embora inesperada, não foi inteiramente surpreendente porque se sabia que o basalto -- uma rocha vulcânica rica em ferro e que faz parte dos fundos dos oceanos -- contêm um mineral fortemente magnético (magnetite), que pode localmente obrigar à distorção das leituras da bússola. Sabendo que a presença da magnetite dá ao basalto propriedades magnéticas mensuráveis, estas variações magnéticas, recentemente descobertas, forneceram novos meios para o estudo dos fundos dos oceanos profundos.

Um modelo teórico da formação da banda de anomalias magnéticas. A nova crosta oceânicaque resulta da consolidação do magma que sai, de forma praticamente contínua, da crista médio-oceânica, esfria e torna-se cada vez mais mais velha enquanto se move (sentido dado pelas setas - bandas de cor laranja e creme) afastando-se da crista médio-oceânica originando a expansão do fundo oceânico (veja o texto): a. a crista médio-oceânica e a banda magnética há, aproximadamente, 5 milhões de anos; b. há, aproximadamente, 2 a 3 milhões de anos; e c. actualmente. Modelo do relevo do fundo oceânico, ao longo de uma crista médio-oceânica (vermelho acastanhado). O azul corresponde às regiões mais baixas (vales), enquanto, do verde passando pelo amarelo até ao castanho-avermelhado, corresponde às regiões elevadas (montanhas).

Conteúdo - Estrutura da Terra 2

A análise sismológica dos muitos sismos ( tremores de terra ) que ocorrem em todo o planeta Terra, em regiões, actualmente, bem conhecidas, foi um dos principais métodos que levou à concepção de um modelo para a estrutura da Terra. Para que possamos perceber, não só como foi concebido o referido modelo mas também o próprio modelo, teremos que ter em conta alguns conceitos básicos de sismologia. Bloco diagrama representando as principais componentes de um sismo. Representação gráfica das duas características fundamentais de uma onda: T-Período da onda e A-Amplitude da onda. Na figura do lado esquerdo está representado, de forma muito simplificada, um bloco diagrama representativo de um sismo.Sismos são abalos naturais da crosta terrestre que ocorrem num período de tempo restrito, em determinado local, e que se propagam em todas as direcções ( Ondas Sísmicas ), dentro e à superfície da crosta terrestre, sempre que a energia elástica ( movimento ao longo do plano de Falha) se liberta bruscamente nalgum ponto ( Foco ou Hipocentro ). Ao ponto que, na mesma vertical do hipocentro, se encontra à superfície terrestre dá-se o nome de Epicentro, quase sempre rodeado pela região macrossísmica, que abrange todos os pontos onde o abalo possa ser sentido pelo Homem. Representação esquemática da onda sísmica e raio sísmico.

A energia libertada no foco de um sismo propaga-se em todas as direcções sob a forma de ondas elásticas, designadas por ondas sísmicas, que se deslocam com uma velocidade determinada (velocidade de propagação),e segundo a direcção de propagação. Em meios de composição homogénea, que não é o caso da Terra, as ondas sísmicas são, em todos os pontos equidistantes, sendo um raio sísmico, por analogia com um raio luminoso, toda e qualquer normal à superfície da onda. Deste modo é possível admitir que a energia sísmica se propaga ao longo dos raios sísmicos. Na Terra, devido à sua composição heterogénea, o trajecto (raio sísmico) das ondas sísmicas é, regra geral, curvilíneo.As ondas sísmicas propagam-se através dos corpos por intermédio de movimentos ondulatórios, como qualquer onda, dependendo a sua propagação das características físico-químicas dos corpos atravessados. Esquema que mostra o movimento e a forma de propagação dos quatro tipos de ondas sísmicas: 1-ondas primárias (P); 2-ondas secundárias (S); 3-ondas de Love (L); 4-ondas de Rayleigh (R). A direcção do movimento das partículas está indicado por setas vermelhas. Sismograma mostrando o registo da chegada das ondas P, as de maior velocidade, chegada das ondas S, de menor velocidade que as ondas P, o intervalo de tempo decorrido entre a chegada das ondas P e S, e a seguir a amplitude das ondas L. A interpretação dos sismogramas permite aos especialistas em sismologia retirarem informações muito úteis sobre as características das zonas terrestres atravessadas pelas ondas sísmicas. Observando o esquema apresentado do lado esquerdo, podemos dizer que as ondas sísmicas classificam-se em dois tipos principais: as ondas que se geram nos focos sísmicos e se propagam no interior do globo, designadas ondas interiores, volumétricas ou profundas (1 e 2), e as que são geradas com a chegada das ondas interiores à superfície terrestre, designadas por ondas superficiais (3 e 4). As ondas interiores, são de dois tipos: 1) Ondas primárias, longitudinais, de compressão ou simplesmente ondas P - correspondem a um movimento vibratório em que as partículas dos materiais rochosos oscilam para a frente e para trás (1), na mesma direcção de propagação do raio sísmico, comprimindo e distendendo as rochas alternadamente; a direcção de vibração das particulas é a mesma da propagação da superfície de onda; são as mais rápidas e, portanto, as primeiras a atingir a superfície terrestre, daí também a designação de ondas primae. 2) Ondas transversais, de cisalhamento ou simplesmente ondas S - provocam vibrações nas partículas numa direcção perpendicular ao raio sísmico (2), isto é, as partículas que transmitem as ondas vibram perpendicularmente à direcção de propagação da onda; propagam-se com menos velocidade do que as ondas P, atingindo a superfície terrestre em segundo lugar, sendo, também, designadas por ondas secundae. As ondas P propagam-se nos meios sólidos, líquidos e gasosos, havendo variação de velocidade quando passam de um meio para o outro, enquanto as ondas S apenas se propagam nos meios sólidos. A velocidade das ondas P e S varia com as propriedades das rochas que atravessam, nomeadamente com a sua rigidez e com a sua densidade. Com a chegada das ondas interiores à superfície geram-se ondas superficiais que são, em geral, as causadoras das destruições provocadas pelos sismos de grande intensidade. Nas ondas superficiais distinguem-se dois tipos: 1) Ondas de Love ou ondas L, que são ondas de torsão, em que o movimento das partículas é horizontal e em ângulo recto (perpendicular) à direcção de propagação da onda (3); 2) Ondas de Rayleigh ou ondas R, que são ondas circulares em que o movimento das partículas se produz num plano vertical àquele em que se encontra a direcção de propagação da onda (4). As ondas superficiais propagam-se com menor velocidade que as ondas P e S. Os sismógrafos são aparelhos de precisão que registam, em sismogramas, as ondas sísmicas.

Conteúdo - Exemplos de Minerais

Malaquite (Cu,Zn)2[(OH)2CO3]	A história da utilização dos minerais resulta da observação dos achados arqueológicos. O homem pré-histórico, para cobrir as suas necessidades, fez uso do sílex e outras variedades de quartzo. Nas sociedades neolíticas, o homem usou gemas ( minerais utilizados em joalharia e ourivesaria ) como moeda de troca. Quando descobriu os metais ( ouro, cobre, estanho, ferro ) passou a fazer uso deles. O conhecimento dos metais e a sua utilização caracterizou alguns períodos da antiguidade, como a Idade do bronze ou a Idade do ferro. Actualmente, o homem faz uso directo ou indirecto de quase todos os minerais conhecidos, mais de 2.600 espécies minerais. As características fundamentais de espécie mineral são a ordem geométrica, aperiodicidade no arranjo da matéria, bem como a natureza dos átomos que entram nacomposição química da espécie mineral. No contexto do Terra Planeta "Vivo", estamos preocupados em dar a conhecer alguns aspectos dos minerais, porque eles são os constituintes das rochas que por sua vez fazem parte da composição superficial da Terra. O domínio da Geologia que estuda os minerais chama-se Mineralogia, sendo um domínio com vários subdomínios, um dos quais é a Cristalografia que se ocupa do estudo dos cristais. O conceito de mineral é complexo e de difícil definição, de resto como todas as definições. Contudo, atendendo aos nossos objectivos, podemos considerá-los como substâncias naturais, inorgânicas, caracterizados por propriedades físicas e químicas determinadas. De modo controverso, podemos estender aquela definição aos líquidos e gases encontrados na natureza (água, gases atmosféricos), bem como aos materiais orgânicos fósseis (petróleo – óleos minerais, carvões, resinas, asfaltos e betumes). Porém, quase todos os minerais se encontram no estado sólido e sob a forma cristalina. De acordo com a definição, os minerais são elementos ou compostos químicos, podendo-se expressar por meio de fórmulas químicas que admitem uma pequena variação, mas conservam fixa a estrutura. Deste modo, os minerais são constituídos por átomos dispostos segundo um modelo regular tridimensional característico para cada mineral. A maior parte dos minerais aparece na forma de cristais, apenas visíveis ao microscópio de luz polarizada. Os cristais são sólidos geométricos limitados por faces planas (poliedros) e de composição química definida. As faces planas de um cristal são paralelas aos planos da sua malha elementar. A malha elementar delimita uma porção de espaço dotado de uma certa quantidade de átomos. A malha elementar repetindo-se periodicamente em três direcções do espaço define uma rede de três dimensões que será o suporte geométrico das estruturas atómicas dos cristais. As propriedades geométricas de um cristal, tais como as arestas, ângulos e planos das faces, estão directamente ligadas à sua malha elementar, podendo ser descritas a partir de um certo número de operações de simetria.Os elementos de simetria de um cristal são fundamentalmente o plano de simetria, o eixo de simetria e o centro de simetria. A combinação de todos os elementos de simetria origina 32 classes de simetria, pelas quais se repartem todos os cristais. De acordo com certas características comuns ou parecidas, podem-se distribuir estas 32 classes por sete grandes grupos, os chamadossistemas cristalinos (cúbico, romboédrico, hexagonal, tetragonal, ortorrômbico, monoclínico e triclínico). A germinação e o crescimento de um cristal estão sempre dependentes das condições físico-químicas do meio. As condições físico-químicas que determinam a génese dos minerais são, a maioria das vezes, muito complexas e, actualmente, impossíveis de reproduzir em laboratório. Os principais factores condicionantes são a temperatura, a pressão e a concentração dos elementos químicos. Estes factores não são independentes: numa solução, a solubilidade de um composto cresce com a temperatura, salvo raras excepções. Um cristal germinado a partir de uma solução sobressaturada cresce fixando as moléculas (unidades de crescimento) à sua superfície. As propriedades químicas dos minerais estão estreitamente relacionadas, como é óbvio, com a sua composição química, com a natureza dos átomos e iões que os constituem. Mas dependem também, tal como as propriedades físicas, da sua estrutura, isto é, do arranjo das partículas elementares. As características das ligações interatómicas nos minerais são tais que podemos considerar uma estrutura como uma associação de esferas cujas dimensões são definidas pelo raio iónico do átomo. Os catiões, as esferas mais pequenas, seriam cercadas por aniões, as esferas maiores. A associação catião mais anião forma, deste modo, um poliedro de coordenação (Ver a figura "Modelo da rede cristalina da halite NaCl"). Os poliedros de coordenação necessitam de uma neutralidade eléctrica. De acordo com este modelo, poderíamos pensar que a cada mineral corresponderia uma única estrutura e uma única composição química, expressa por uma fórmula química perfeitamente definida. Acontece que a maioria dos minerais de igual composição química pertence a uma única classe de simetria e a um único sistema cristalino. Porém, as excepções são muitas devido, fundamentalmente, às diferentes condições de pressão e temperatura em que se formam os minerais. Assim sendo e a título de exemplo vejamos o caso de um mineral chamado olivina. A sua composição química é (Fe, Mg)2(SiO4). Isto explica que o ferro (Fe) e o magnésio (Mg) são miscíveis em todas as proporções, logo a composição química da olivina não é definida. Quando se dá a substituição total do ferro pelo magnésio, passamos a ter a forsterite Mg2(SiO4) com composição química definida, no caso inverso temos a fayalite Fe2(SiO4). Entre estes dois pólos todas as composições intermédias podem existir, mantendo-se a estrutura. Estamos perante um caso de isomorfismo. Podemos, então, dizer que dois elementos são isomorfos, caso do Fe e do Mg, se podem substituir-se mutuamente dentro da mesma estrutura. Como a estrutura não se altera, as substâncias isomorfas apresentam forma cristalina muito semelhante, independentemente, da sua natureza química. Vejamos, ainda, outra situação de excepção, embora haja muitas mais. O diamante é constituído, quimicamente, só por átomos de carbono (C); outra espécie mineral, agrafite, é igualmente constituída só por átomos de carbono (C). Embora constituídos pela mesma substância química, o carbono, estas duas espécies minerais assumem, ao cristalizar em condições físico-químicas específicas, formas cristalinas muito diversas, com graus de simetria diferentes. Enquanto o diamante cristaliza no sistema cúbico, a grafite cristaliza no sistema hexagonal. Dizemos que estes dois compostos sãopolimorfos, porque sendo quimicamente idênticos têm simetria diferente. Entre as referidas condições físico-químicas específicas, a temperatura tem uma importância primacial. Por exemplo, se cristais de diamante forem aquecidos a uma temperatura superior a 1500o C, à pressão normal e no vazio, dar-se-á uma transformação lenta da sua rede cristalina na rede cristalina da grafite. A 1900o C, essa transformação duma rede cristalina na outra é rápida. Isto apenas tem interesse académico, já que não existe motivo algum para transformar uma pedra preciosa como o diamante num material muito mais barato e abundante como a grafite. A ocorrência de espécies minerais com formas cristalinas próprias de outras é um fenómeno relativamente vulgar na Natureza e tem o nome de pseudomorfismo. Neste caso os minerais apresentam falsas-formas. As pseudomorfoses podem ter géneses variadas. Os minerais apresentam propriedades físicas, químicas e ópticas que permitem fazer a sua caracterização e identificação. De entre as propriedades físicas destacamos a dureza, cor, cor da risca, transparência e o brilho. A dureza é, por definição, a resistência que um mineral oferece à risca provocada por uma acção mecânica externa. Na prática mineralógica utilizam-se escalas de dureza relativas, representadas por determinados minerais. A mais comum é a escala de Mohs, que contem 10 graus e é composta unicamente por minerais de risca branca. Os minerais estão ordenados segundo o seu grau de dureza, do menos ao mais duro e do seguinte modo: 1-talco, 2-gesso, 3-calcite, 4-fluorite, 5-apatite, 6-ortóclase, 7-quartzo, 8-topázio, 9-corindon, 10-diamante. Exemplificando, um mineral terá uma dureza aproximada de 8½ se risca o topázio mas é riscado pelo corindon.
Monazite Ce(PO4)
Halite NaCl
Modelo da rede cristalina da halite NaCl
Quartzo defumado SiO2
Quartzo leitoso SiO2
Xenotimo Y(PO4)
Arsenopirite FeAsS
Magnetite Fe3O4

Ficha de Trabalho - Sistema Circulatório

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