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Medium 9788521625797

16 Espectroscopia de emissão atômica

VOGEL, Arthur Israel; MENDHAM, J.; DENNEY, R.C.; BARNES, J.D.; THOMAS, M. Grupo Gen ePub Criptografado

Este capítulo descreve os princípios teóricos e experimentais da espectroscopia de emissão atômica. Após uma discussão geral da técnica, a primeira parte do capítulo descreve a espectroscopia de emissão de chama. As Seções 16.6 a 16.11 tratam predominantemente da espectroscopia de emissão baseada em fontes de plasma, atualmente o modo mais importante de excitação.

Quando certos metais, na forma de sais, são colocados na chama do bico de Bunsen, surgem cores características. Este procedimento é usado há muito tempo na determinação qualitativa de elementos. Se a luz produzida pela chama passar por um espectroscópio, várias linhas de cor característica são resolvidas. As do cálcio têm cores vermelha, verde e azul, sendo que o vermelho é dominante e típico da chama deste elemento. A emissão de cada elemento tem comprimentos de onda definidos e fixos no espectro eletromagnético. Ainda que as cores da chama de cálcio, estrôncio e lítio, por exemplo, sejam muito semelhantes, é possível identificar os elementos pela análise dos espectros, um na presença dos outros. A ampliação dos princípios da análise qualitativa com o teste da chama levou ao desenvolvimento das aplicações analíticas da espectrografia de emissão. Depois da excitação com uma centelha elétrica ou um arco elétrico, registra-se fotograficamente os espectros com um espectrógrafo. Como os espectros característicos de muitos elementos ocorrem na região do ultravioleta, o sistema óptico usado na dispersão da radiação é geralmente feito de quartzo. Estas técnicas, entretanto, foram praticamente substituídas pela emissão de plasma (Seção 16.6).

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9 Cromatografia com fase gasosa

VOGEL, Arthur Israel; MENDHAM, J.; DENNEY, R.C.; BARNES, J.D.; THOMAS, M. Grupo Gen ePub Criptografado

Na cromatografia com fase gasosa, separa-se uma mistura em seus componentes fazendo-se mover um gás sobre um adsorvente estacionário. O método é semelhante à cromatografia líquido–líquido, exceto que a fase líquida móvel é substituída por uma fase gasosa móvel. Somente duas possibilidades existem. Ou a fase estacionária é um sólido ou um líquido. Isto limita os mecanismos de separação à adsorção e à partição, ambos os quais são muito usados na cromatografia com fase gasosa. Originalmente se distinguiam dois tipos de cromatografia com fase gasosa, a cromatografia gás/líquido e a cromatografia gás/sólido. Hoje, não se faz a distinção e esta terminologia foi substituída pelo termo cromatografia com fase gasosa (CG), mais simples e mais satisfatório.

Os primeiros experimentos que podem ser classificados como CG foram feitos por Martin e James em 1951 para a separação de ácidos graxos de baixo peso molecular [1]. O mecanismo de separação usado era a partição e o procedimento foi descrito por Martin e colaboradores como cromatografia de partição gás–líquido (GLPC). O desenvolvimento rápido da técnica deveu-se ao fato de que a maior parte da teoria já havia sido desenvolvida uma década antes por Martin e Synge para descrever a cromatografia de partição em fase líquida [2]. Muitos cientistas perceberam logo o potencial da partição em fase gasosa para resolver problemas de separação de sistemas complexos e o desenvolvimento do trabalho nesta direção foi rápido nos laboratórios da ICI, da British Petroleum e da Shell. O primeiro cromatógrafo comercial chegou ao mercado em 1955 e, hoje, a cromatografia com fase gasosa é uma das técnicas de separação mais utilizadas nos laboratórios analíticos.

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2 Reações em solução: teoria fundamental

VOGEL, Arthur Israel; MENDHAM, J.; DENNEY, R.C.; BARNES, J.D.; THOMAS, M. Grupo Gen ePub Criptografado

Muitas das reações da análise química qualitativa e quantitativa ocorrem em solução. O solvente é usualmente a água, mas outros líquidos podem ser usados. Por isso, o conhecimento fundamental das condições em que as reações de interesse da química analítica são feitas e dos fatores que as influenciam é essencial.

Guldberg e Waage (1867) enunciaram a lei da ação das massas (às vezes chamada de “lei do equilíbrio químico”) nos seguintes termos: “A velocidade de uma reação química é proporcional ao produto das massas ativas das substâncias que participam da reação”. A expressão “massa ativa” era interpretada como a concentração da substância expressa em moles por litro. Quando se aplica essa lei a sistemas homogêneos, isto é, a sistemas em que todos os reagentes participam de uma só fase como, por exemplo, uma reação em solução, chega-se a uma expressão matemática que estabelece a condição de equilíbrio em uma reação reversível.

Considere, inicialmente, uma reação reversível que ocorre em uma temperatura constante:

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Medium 9788527735100

Capítulo 8 Biossegurança | Conceitos Básicos para as Ciências da Saúde

VERMELHO, Alane Beatriz Et Al. Grupo Gen ePub Criptografado

Na prática da microbiologia, é importante conhecer conceitos básicos de biossegurança necessários ao trabalho diário em salas de aulas práticas e laboratórios microbiológicos. A biossegurança compreende um conjunto de medidas para tornar o ambiente de trabalho seguro para si mesmo, para os colegas de laboratório e para a comunidade em geral. Ele deve ser física, biológica e quimicamente seguro, de modo a evitar contaminações biológicas com agentes patogênicos, doenças ocupacionais e manipulação inadequada de agentes químicos. Existem também normas específicas para manipulação com animais e microrganismos geneticamente modificados.

Segundo Teixeira e Valle (1996), biossegurança é o conjunto de procedimentos, ações, técnicas, metodologias, equipamentos e dispositivos capazes de eliminar ou minimizar riscos inerentes às atividades de pesquisa, produção, ensino, desenvolvimento tecnológico e prestação de serviços, que podem comprometer a saúde do homem, dos animais e do meio ambiente. As normas de biossegurança no Brasil foram estabelecidas pela Comissão Técnica Nacional de Biossegurança (CTNBio) e regulamentadas pela Lei no 8.974, de 5 de janeiro de 1995, devido à necessidade de se estabelecerem normas de segurança voltadas para os laboratórios em geral, em razão da exposição a agentes químicos e biológicos, além dos agentes físicos. Questões importantes relativas à prática e à pesquisa de organismos geneticamente modificados e células-tronco são regidas no Brasil pela Lei de Biossegurança (no 11.105, de 24 de março de 2005).

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Medium 9788527735100

Capítulo 6 Testes Bioquímicos para Identificação de Bactérias

VERMELHO, Alane Beatriz Et Al. Grupo Gen ePub Criptografado

As colorações simples, diferenciais ou estruturais, mesmo se combinadas com diferentes tipos de cultivo e observação das características das colônias, não são, em muitas das vezes, suficientes para a identificação de bactérias isoladas. Desta forma, devemos lançar mão de outras técnicas ou metodologias que, combinadas com as outras características descritas anteriormente, possibilitem determinar com precisão qual a bactéria com que se está trabalhando e/ou pesquisando.

Os testes bioquímicos (também conhecidos como provas bioquímicas) são amplamente utilizados em associação com os resultados obtidos por meio da coloração e cultivos, servindo como prova definitiva na identificação das bactérias isoladas, visto que as propriedades metabólicas são únicas para cada espécie. Esta classificação das bactérias, em relação às suas características bioquímicas, se dá porque os microrganismos apresentam tipos diferentes de vias metabólicas para obtenção de energia (fermentação, respiração ou ambos), bem como podem possuir enzimas específicas utilizadas no processo de metabolização dos diferentes substratos contidos nos meios de cultivo. Mesmo bactérias com alto padrão de similaridade podem ser caracterizadas e isoladas por testes bioquímicos que avaliam a presença ou a ausência de enzimas envolvidas nos processos catabólicos.

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Medium 9788521636373

Capítulo 3 Espectroscopia de RMN de Hidrogênio

SILVERSTEIN, Robert M. Et Al. Grupo Gen ePub Criptografado

A ressonância magnética nuclear (RMN) é a ferramenta analítica mais importante para o químico orgânico. É impossível exagerar o impacto que a RMN, em todas as suas formas, tem para o avanço da química orgânica e os campos relacionados, como a bioquímica e a química de polímeros. A espectroscopia de RMN é basicamente outra forma de espectroscopia de absorção, semelhante à espectrometria de infravermelho e à de ultravioleta. Sob condições apropriadas em um campo magnético, uma amostra pode absorver radiação eletromagnética na região de radiofrequências (rf) em uma frequência regida pelas características estruturais da amostra. Entretanto, devido à maneira como experimento de RMN é feito, não discutiremos mais o conceito de absorção. Vamos nos referir a “picos” e “sinais” de RMN ou “ressonâncias”. O espectro de RMN é um gráfico da intensidade dos picos contra a frequência. Nossa abordagem será dar pouco peso à teoria e nos concentrar na interpretação. O leitor pode consultar Levitt (2008) para um tratamento mais teórico da base física da RMN. Este capítulo cobre a espectroscopia de ressonância magnética nuclear de hidrogênio (1H-RMN), além de alguns aspectos gerais da RMN.

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Medium 9788521636373

Capítulo 6 Espectroscopia de Ressonância Magnética Multinuclear

SILVERSTEIN, Robert M. Et Al. Grupo Gen ePub Criptografado

Os três capítulos anteriores mostraram que os experimentos de ressonância magnética nuclear com os núcleos de 1H e 13C são muito úteis para os químicos que trabalham com compostos orgânicos. Não há necessidade, entretanto, de nos limitarmos a esses dois núcleos importantes. Existem cerca de 130 núcleos diferentes cujo número de spin, I, é maior do que zero e que, por conseguinte, são, em princípio, observáveis em um experimento de RMN. Desses núcleos, 33 têm número quântico de spin igual a (I = ).

O Apêndice A lista todos os núcleos magneticamente ativos com algumas de suas propriedades. Vale a pena explorar um pouco o Apêndice A e comparar alguns dos núcleos listados com 1H e 13C (que foram também incluídos). Em primeiro lugar, pode-se notar que muitos elementos têm mais de um isótopo magneticamente ativo. Uma pequena parte do Apêndice A foi reproduzida na Tabela 6.1, com a adição de faixas de deslocamento. Em geral, a faixa de deslocamentos químicos observada para os vários elementos aumenta da esquerda para a direita e do alto para baixo na tabela periódica. (Embora uma discussão detalhada esteja além do escopo deste texto, o fator mais importante para a determinação das faixas típicas de deslocamentos químicos é a contribuição paramagnética para a blindagem magnética, que, por sua vez, depende do inverso do cubo da distância média elétron-núcleo.) Compare, por exemplo, as faixas para 1H (~10 ppm), 13C (~220 ppm) e 195Pt (acima de 10.000 ppm).

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Medium 9788521635604

Capítulo 11 Guias de Ondas

Oliveira, Nilson Antunes de Grupo Gen ePub Criptografado

No Capítulo 9 estudamos a propagação de ondas eletromagnéticas no vácuo e em meios materiais infinitos. Neste capítulo, estudaremos a propagação de ondas eletromagnéticas em regiões confinadas. Iniciaremos este estudo pela propagação de ondas eletromagnéticas entre placas paralelas condutoras e, em seguida, discutiremos os guias de ondas com geometria retangular e cilíndrica. No final do capítulo discutiremos a propagação de ondas eletromagnéticas em cavidades metálicas ressonantes.

Nesta seção, estudaremos a propagação de ondas eletromagnéticas em uma região delimitada por placas paralelas condutoras. Para isso, vamos considerar duas placas metálicas paralelas ao plano yz, localizadas em x = 0 e x = a, conforme mostra a Figura 11.1. Por simplicidade, vamos supor uma onda eletromagnética plana com campo elétrico oscilando ao longo do eixo y e que se propaga em uma direção que faz um ângulo α com o eixo x. Esta onda incide obliquamente sobre uma das placas condutoras com um ângulo θi, sendo refletida segundo um ângulo θr.

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Medium 9788521635604

Capítulo 5 Campo Magnético Gerado por Corrente Elétrica

Oliveira, Nilson Antunes de Grupo Gen ePub Criptografado

No Capítulo 2 estudamos os campos elétricos gerados por densidades de cargas eletrostáticas. Cargas elétricas em movimento, além do campo elétrico, também geram campo magnético. Em um material condutor, o movimento das cargas elétricas origina a corrente elétrica, que, por sua vez, gera o campo magnético. O campo magnético também pode ser gerado por ímãs ou por uma variação temporal do campo elétrico.

Neste capítulo, apresentaremos a formulação matemática para descrever o campo magnético gerado por corrente elétrica estacionária. O campo magnético gerado por ímãs será discutido no próximo capítulo.

Antes de iniciar o estudo sobre campo magnético, vamos fazer uma introdução sobre corrente elétrica. Ao aplicar um campo elétrico estático em um material condutor, os elétrons ficam sujeitos à força elétrica, , e se movem em um sentido contrário ao campo aplicado. Esse movimento ordenado das cargas elétricas no interior de um condutor gera uma corrente elétrica.1

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Medium 9788521635604

Capítulo 6 Campo Magnético Gerado por Ímãs

Oliveira, Nilson Antunes de Grupo Gen ePub Criptografado

No capítulo anterior, discutimos o campo magnético gerado por correntes elétricas fluindo por fios condutores. Neste capítulo, o foco será o campo magnético gerado por materiais magnetizados, usualmente chamados de ímãs ou magnetos. Nesses materiais, a fonte do campo magnético não é uma corrente elétrica, produzida por uma fonte externa, mas a magnetização que aparece devido ao ordenamento dos momentos magnéticos atômicos.

Para fazer a formulação teórica capaz de descrever o campo magnético gerado por ímãs, é necessário uma discussão inicial sobre a formação dos momentos magnéticos atômicos e da magnetização. Nas duas próximas seções, será feita uma descrição dessas grandezas sob o ponto de vista da física clássica. Para o leitor interessado em uma descrição quântica, que não está no escopo deste livro, recomendamos a leitura de referências específicas sobre magnetismo. Algumas sugestões estão citadas na bibliografia.

O momento de dipolo magnético eletrônico tem duas contribuições: uma devido ao movimento orbital dos elétrons e a outra devido ao seu spin. Fazendo uma analogia entre uma órbita eletrônica e uma espira circular percorrida por uma corrente elétrica, podemos associar à orbita do elétron uma corrente dada por I = Δq / Δt, em que Δq = –e representa a carga do elétron e Δt = 2π/ω é o período de revolução, sendo ω a frequência angular. Logo, podemos escrever que I = –eω/2π. Usando a definição de momento de dipolo magnético podemos associar ao movimento orbital do elétron um momento de dipolo magnético dado por:

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Medium 9788521635604

Apêndice B Sistemas de Coordenadas

Oliveira, Nilson Antunes de Grupo Gen ePub Criptografado

Constantes Físicas

Nome

Símbolo

Valor (SI)

Carga do elétron

e

−1,602×10−19 C

Carga do próton

e

1,602×10−19 C

Constante de Boltzmann

kB

1,381×10−23 J/K

Constante gravitacional

G

6,673×10−11 Nm2/kg2

Constante de Planck

h

6,026×10−34 Js

Constante de Rydberg

R

1,097×107 m–1

Constante de Stefan-Boltzmann

σ

5,670×10−8 W/(m2K4)

Constante universal dos gases

R

8,314 J/(mol K)

Magneton de Bohr

μB

9,274×10−24 J/T

Massa do elétron

me

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Medium 9788584291885

Capítulo 7. Relato de experiência sobre a implementação do projeto robótica educacional em uma escola rural

Rodrigo Barbosa e Silva; Paulo Blikstein Grupo A ePub Criptografado

Anderson Szeuczuk

Este capítulo aborda o processo de implementação do projeto Robótica Educacional em uma escola rural no município de Guarapuava (PR). Relatarei a seguir a prática que realizei como orientador do projeto. Serão descritas impressões acerca do projeto e as dificuldades e desafios encontrados pelos estudantes durante o trabalho.

No primeiro semestre de 2009, as atividades com o projeto Robótica Educacional foram iniciadas em uma escola localizada a mais de 30 quilômetros do centro de Guarapuava. Grande parte dos alunos não residia no entorno da escola e dependia exclusivamente do transporte escolar para chegar a seu destino.

A escola municipal dividia seu espaço físico, inclusive o laboratório de informática, com uma escola estadual. As aulas de robótica educacional eram ministradas uma vez por semana nas turmas da 3ª série (atual 4º ano) e da 4ª série (atual 5º ano) do ensino fundamental. Cada aula tinha aproximadamente duas horas, divididas entre o trabalho conceitual em sala de aula e a prática no laboratório de informática, com a programação em linguagem Logo.

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Medium 9788584291885

Capítulo 3. Uma experiência de implementação de robótica e computação física no Brasil

Rodrigo Barbosa e Silva; Paulo Blikstein Grupo A ePub Criptografado

João Vilhete Viegas d’Abreu, Josué J. G. Ramos, Anderson Pires Rocha, Guilherme Bezzon, Simone Xavier, José Luis de Souza

A robótica pedagógica (RP) é uma área de conhecimento que vem sendo desenvolvida em muitas instituições educacionais em diferentes países do mundo, sobretudo naqueles preo­cupados em inserir a tecnologia na educação (HIRSCH et al., 2009). No contexto brasileiro, com enfoque educacional, a RP é utilizada junto a escolas de ensino regular ou não, universidades, empresas, ambientes formais ou não de aprendizagem, entre outros espaços nos quais situações específicas de aprendizagem podem ser criadas a partir do uso de dispositivos robóticos integrados a outros recursos digitais. Nesses locais, a­ RP tem sido empregada como ferramenta auxiliar para enriquecer e diversificar a forma como se ensinam conceitos científicos tanto no contexto de sala de aula como no aprendizado interdisciplinar de conteúdos curriculares (D’ABREU; GARCIA, 2010).

A área de RP faz parte do campo de pesquisa e desenvolvimento de recursos educacionais em universidades ou instituições específicas de pesquisa e pode ser dividida em duas categorias. A primeira, mais antiga, preocupa-se em desenvolver ambientes de ensino e aprendizagem utilizando exclusivamente conjuntos de montar (kits) prontos, de padrão comercial. A segunda categoria tem como foco desenvolver ambientes de ensino e aprendizagem mesclando a utilização de kits de padrão comercial com materiais alternativos de padrão não comercial do tipo “sucata”.

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Capitulo 15 - A experiência do grupo acadêmico de robótica ITAndroids

Rodrigo Barbosa e Silva; Paulo Blikstein Grupo A ePub Criptografado

Felipe Celso Reis Pinheiro, Júlio César Ferreira Filho, Luckeciano Carvalho Melo, Marcos R. O. A. Maximo

Proveniente do latim competitione, a palavra competição é em geral associada a uma disputa entre duas ou mais pessoas na execução de uma atividade predeterminada, na qual os critérios de vitória estão associados a quão próximo da perfeição foi o desempenho dos competidores. No âmbito da robótica autônoma, foco da ITAndroids, esse conceito é utilizado para a execução das tarefas sem interferência humana no momento de sua realização, isto é, por protótipos robóticos programados. A Figura 15.1 apresenta os robôs humanoides desenvolvidos pelo time, denominados “Chape”, utilizados na categoria Humanoid KidSize na RoboCup 2018.

Figura 15.1 Robôs “Chape” – Categoria Humanoid KidSize na RoboCup 2018.

Diante disso, nota-se que competições de robótica, assim como olimpíadas científicas, envolvem diversas áreas do conhecimento técnico, como, por exemplo, mecânica, engenharia de software, eletrônica aplicada, processamento de sinais, controle e inteligência artificial (IA). Contudo, há dois aspectos diferenciais nas competições de robótica que as colocam em um paradigma totalmente distinto das olimpíadas científicas, além de caracterizá-las como atividade mais própria de engenheiros: gerenciamento de projetos e gestão de pessoas.

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Capítulo 16. Sobre experiências, críticas e potenciais: computação física educacional e altas habilidades

Rodrigo Barbosa e Silva; Paulo Blikstein Grupo A ePub Criptografado

computação física educacional e altas habilidades

Marília A. Amaral, Nicollas Mocelin Sdroievski, Leander Cordeiro de Oliveira, Pricila Castelini

As diferenças são construções sociais históricas situadas culturalmente, e cada indivíduo, com altas habilidades (AH) ou não, possui experiên­cias e formas distintas de aprender e compreender, bem como dificuldades e capacidades que precisam ser consideradas no processo de ensino e aprendizagem.

Este capítulo descreve uma parceria desenvolvida com o Instituto de Educação do Paraná Professor Erasmo Pilotto (IEPPEP) que partiu de uma demanda docente do IEPPEP por maneiras diferenciadas de trabalhar temáticas que vão além das concepções curriculares tradicionais. Por meio desse engajamento, docentes da instituição estabeleceram um contato com o grupo Programa de Educação Tutorial – Computando Culturas em Equidade (PET-CoCE).

O grupo PET-CoCE, da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), tem como proposta integrar a computação com outras áreas por meio do ensino, da pesquisa e da extensão. Esta última foi base para o desenvolvimento de atividades voltadas a estudantes com AH que participam da Sala de Recursos de Altas Habilidades (SRAH) do IEPPEP.

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