Desenvolvimento e implementa����o de uma abordagem CTSA do conceito de acidez no ensino da f��sica e qu��mica

A emerg��ncia de quest��es tecnol��gicas, sociais e ambientais transformam o ensino das ci��ncias num enorme desafio. A escassez e a contamina����o da ��gua, resultante de actividades antropog��nicas, perspectiva-se hoje como um problema de futuro. Este tema, parte integrante do programa de Qu��mica do 11o Ano, inspirou uma interven����o did��ctica baseada numa metodologia de resolu����o problemas que se pode enquadrar numa abordagem do tipo CTSA. A interven����o proposta, a partir de uma sa��da de campo que se concretizou na Mina de S. Domingos, teve por objectivos melhorar as aprendizagens realizadas pelos alunos e promover a mudan��a de atitudes face ao Ambiente e ao consumo de ��gua em particular. Os dados recolhidos, analisados segundo m��todos qualitativos e quantitativos, revelaram melhores conhecimentos e atitudes mais favor��veis relativamente �� Ci��ncia e �� disciplina de F��sica e Qu��mica, e face ao Ambiente e ao consumo de ��gua, refor��ando a import��ncia deste tipo de abordagens. ABSTRACT; The emergent technology, social and environmental issues are making the science teaching a huge challenge. The shortage and the contamination of water, as result of anthropogenic activities, are faced today like a future problem. This theme is part of the Chemistry subject curriculum of the eleventh grade level and it inspired a didactic intervention based upon a problem solving methodology that can be framed in a STSE approach. The goals of the proposed intervention, taking Mina de S. Domingos for a field trip, meant to improve the students' learnings and to promote a change of attitudes in relation to the environment and to the water consumption, in particular. The collected data, analyzed according to qualitative and quantitative methods, showed better knowledge and more favorable attitudes towards Science and Physics and Chemistry, as well as regarding the environment and water consumption, enhancing the importance of this kind of approach.

Ácido asc��rbico, betala��nas, e fen��is totais em ec��tipos de Opuntia spp.

O g��nero Opuntia spp. pertence �� fam��lia Cactaceae, sendo a esp��cie Opuntia ficus-indica (OFI) a que tem maior import��ncia econ��mica. Em frutos de vinte popula����es provenientes de quatro esp��cies do g��nero Opuntia spp. (OFI, O. robusta, O. dillenii and O. elata), com origem em Portugal, foram estudadas as caracter��sticas crom��ticas, a acidez, o pH, o teor em s��lidos sol��veis totais (SST) e ainda os teores em ��cido asc��rbico (AA), betala��nas e fen��is totais (FT). As cultivares Italianas de OFI ���Bianca���, ���Gialla��� e ���Rossa��� foram inclu��das como termo de compara����o. Os valores mais elevados de acidez foram registados nos frutos de O. dillenii e O. elata e os menores em OFI. Os frutos de O. dillenii apresentaram os teores mais elevados de betala��nas e FT, ao passo que as concentra����es mais elevadas de AA foram registadas nos frutos de O. elata. Os ec��tipos de OFI mostraram varia����o na concentra����o de compostos bioativos. Em OFI, a cv. de polpa vermelha ���Rossa��� �� a que apresenta maior concentra����o de betala��nas, seguida pelos ec��tipos de polpa laranja e, finalmente, os ec��tipos de polpa branca. Os valores mais elevados de FT foram encontrados nos ec��tipos de polpa branca. O g��nero Opuntia spp. �� uma fonte de compostos bioativos, pelo que o consumo dos seus frutos representa uma boa forma de ingest��o de compostos de elevado valor nutricional.

Prepara����o, caracteriza����o e modifica����o de adsorventes para remo����o de pesticidas de ��guas

O objectivo principal deste trabalho de mestrado consistiu em avaliar a potencial utiliza����o de materiais adsorventes, nomeadamente, de carv��es activados (AC) preparados por activa����o qu��mica com KOH, a partir de PET reciclado, e de materiais com estrutura mesoporosa ordenada, do tipo MCM-41 e SBA-15, na remo����o de ��cido 4 - cloro - 2 - metilfenoxiac��tico (MCPA) e de azul de metileno (MB), presentes nas ��guas. Nesta tese apresentam-se estudos de prepara����o e caracteriza����o de materiais micro e mesoporosos e tamb��m estudos de avalia����o da capacidade adsortiva em fase l��quida. Prepararam-se tr��s materiais microporosos, nomeadamente, PET-2-700, PET-2-700ox (AC oxidado) e PET-2-700red (AC reduzido), dois materiais constitu��dos exclusivamente por mesoporos, Si-MCM-41 e Ti-MCM-41-50 e dois materiais contendo maioritariamente mesoporos, mas que tamb��m possuem alguma microporosidade, tais corno, Si-SBA-15 e Ti-SBA-15-50. A caracteriza����o textural dos adsorventes foi inferida por adsor����o de azoto a 77K e por de difrac����o de raios X. Recorreu-se a tr��s m��todos de an��lise das isot��rmicas, nomeadamente, Dubinin-Radushkevich, Brunauer-Ernrnett-Teller e alfa-s (as). A caracteriza����o qu��mica dos AC foi realizada recorrendo-se a t��cnicas de an��lise elementar (AE) e espectroscopia de infravermelho com transformadas de Fourier (FTIR) e �� determina����o do ponto de carga zero. Os tr��s carv��es activados possuem valores de ��rea superficial externa id��nticos, o PET-2-700 possui o maior volume microporoso e o PET-2-700ox exibe o maior di��metro de poros. Por outro lado, o PET-2-700ox possui um car��cter fortemente ��cido, o PET-2-700 exibe car��cter ligeiramente ��cido e o PET-2-700red apresenta propriedades ligeiramente alcalinas. Com base na AE, todas as amostras possuem percentagens de carbono elevadas, sendo que o PET-2-700red apresenta o valor mais elevado. Os resultados obtidos para a caracteriza����o estrutural dos revelaram a obten����o de materiais mesoporosos de alta qualidade, definida pela elevada regularidade e uniformidade da estrutura porosa. A an��lise dos par��metros de caracteriza����o textura! permitiu inferir que os quatro materiais mesoporosos possuem valores de ��rea superficial elevados, e que os materiais SBA-15 apresentam valores de volume poroso total e de tamanho de poros superiores aos manifestados pelos MCM-41. A incorpora����o de tit��nio n��o conduziu a uma perda significativa de qualidade dos materiais substitu��dos em rela����o ��s correspondentes amostras de s��lica. Efectuaram-se estudos de adsor����o em fase l��quida de forma a avaliar a poss��vel aplica����o dos v��rios adsorventes na remo����o de MCPA e de MB de efluentes l��quidos. concluiu-se que o tempo de equil��brio de 72 horas seria adequado e que a capacidade de adsor����o dos v��rios AC era superior em meio ��cido. Com base nas isot��rmicas de adsor����o do MCPA e do MB e na aplica����o da representa����o de Langmuir e de Freundlich, foi poss��vel concluir que o PET-2-700 possui a maior capacidade de adsor����o do MCPA, 1.42 mmol/g, enquanto que o PET-2-700ox revelou a maior capacidade de adsor����o do MB, 1.43 mmol/g. Na realidade, os materiais microporosos estudados apresentaram percentagens de remo����o elevadas, tanto do MCPA como do MB. Relativamente aos materiais mesoporosos ordenados preparados neste trabalho, a percentagem de remo����o de para os poluentes em estudo foi relativamente baixa, constatando-se que nesta fase dos estudos n��o constituem uma alternativa vi��vel �� utiliza����o dos AC. No entanto, uma funcionaliza����o criteriosa dos mesmos pode eventualmente proporcionar um aumento da capacidade adsortiva. ABSTRACT: The work presented in this master thesis, consisted of evaluating the potential use of different adsorbents materials, like activated carbon (AC) prepared by chemical activation with KOH, from recycled poly (ethylene terephthalate) (PET) and materials with ordered mesoporous structure such as MCM-41 and SBA-15, for removing acid 4-chlorine-2-metilfenoxiac��tic and methylene blue from aqueous phase. We had prepared three microporous materials, PET-200-700, PET-2-700ox (AC oxidized) and PET-2-700red (reduced AC), two materials consisting exclusively of mesopores, Si-MCM-41 and Ti-MCM-41-50 and two materials containing mainly mesopores, but also having some microporosity, such as Si-SBA-15 and Ti-SBA-15-50. The textural characterization of the adsorbents was inferred by nitrogen adsorption at 77K and X-ray diffraction. Three methods were used to analyse the isotherms, namely, Dubinin-Radushkevich, Brunauer-Emmett-Teller and alpha-s (as). The chemical characterization of AC was performed using the elementary analysis, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and determination of the point of zero charge. Concerning the AC, the three present almost the same externa! surface area, PET-2-700 has a high micropore volume and PET-2-700ox shows the largest pore size diameter. On the other hand, PET-2-700ox had a strong acid character, PET-2-700 exhibits just a slightly acid character and PET-2-700red presents alkaline properties. The AE analysis allows confirming the high carbon content of theses AC, with PET-2-700red exhibiting the highest carbon proportion. The results from the structural characterization of the mesoporous materials, had disclosed the attainment of materials with high quality, defined by the raised regularity and uniformity of the porous structure. The analysis of the textural parameters allowed inferring that the four studied mesoporous materials possess high superficial area. The SBA-15 type materials present higher values of total porous volume and pores size diameter as the MCM-41. Also, the titanium incorporation did not lead to a significant loss of quality of the materials substituted in relation to the corresponding silica samples. The adsorption studies in liquid phase allow evaluating the possibility of using the different adsorbents for the MCPA and the MB removal. The kinetic studies had allowed to state the equilibrium time as 72 hours and a higher adsorption capacity was achieved in an acid medium. The influence of the pH of the medium, on the MCPA adsorption was evaluated. The MCPA and MB isotherms were analysed based on the Langmuir and Freundlich equation, the representations presented an excellent linearity, indicating the applicability of these equations to these systems. Also, it allows concluded that PET-2-700 had a higher adsorption capacity for MCPA, 1.42 mmol/g, and PET-2-700ox had a higher adsorption capacity for MB, 1.43 mmol/g. The AC used presented high removal percentages for MCPA and MB. Concerning the mesoporous materials prepared in this work, the percentage removal for the pollutants in study was relatively low, and evidencing that at the moment these mesoporous materials do not constitute a viable alternative to the AC. However, an astute funcionalisation of the same ones can, eventually provide an increase of the adsorption capacity.