| DISCIPLINA; QUÍMICA/FÍSICA – 1° SÉRIE. |
| TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS NA NATUREZA E NO SISTEMA PRODUTIVO. |
| Evidências de reação 1. INTRODUÇÃO Reações químicas ocorrem quando substâncias sofrem transformações se comparadas com seu estado inicial. Para que uma reação química ocorra, é necessário que as ligações entre átomos e moléculas sejam desfeitas e novamente refeitas com uma diferente organização (arranjo) de antes. Para desfazer o arranjo inicial e propiciar a ocorrência de reação, pode ser que seja preciso fornecer energia na forma de calor ao sistema. Uma reação química pode ser identificada pelo aparecimento de novas substâncias (produtos), sendo estas diferentes das anteriores (reagentes). Quando isso acontece, ocorrem fatos visíveis que confirmam a existência de reação e alguns deles são: |
| 1. Separação de Materiais Projeto de Química Experimental (Parte 1 – Introdução) Uma atividade que realizamos com frequência é separar. Assim, um caixa de banco separa notas de valores diferentes, uma granja seleciona ovos de tamanhos diversos, etc. Nesses casos, a técnica consiste numa “escolha ou catação”. Entretanto, nem sempre o processo é tão simples, embora trabalhoso. Por exemplo, como separar indivíduos mentirosos de não mentirosos? Em Ciências, frequentemente, também há necessidade de separar materiais e as técnicas empregadas dependem dos tipos de materiais que serão separados. No presente conjunto de experimentos procuramos desenvolver várias técnicas de separação de materiais (filtração em papel-filtro, adsorção por carvão ativo, evaporação, destilação, etc.), indicando inclusive se o processo é adequado ou não a um tipo de mistura, além de explicações sobre o mecanismo de cada processo. Na purificação da água, o aluno realizará em pequena escala parte do procedimento executado nas estações de tratamento, ocasião em que são separados da água os materiais indesejáveis. Algumas técnicas, como, por exemplo, a da cromatografia, embora possa parecer sem interesse prático, constitui, na verdade, um precioso método de pesquisa científica, hoje largamente utilizado, o que torna aconselhável sua divulgação e emprego. Os alunos poderão efetuar toda a série de experimentos aqui propostos ou o professor selecionará os que julgarem mais convenientes. Objetivos Familiarizar os alunos com várias técnicas de separação dos constituintes de diferentes misturas. Adquirir habilidade manual na execução dessas técnicas. Preparação Prévia Os experimentos da parte 2 até a parte 6 do título Separação de Materiais serão realizados com uma solução de azul-de-metileno, a qual deverá ser preparada pelo professor de acordo com as seguintes instruções: Material 25 ml de álcool 10 mg de azul-de-metileno (pó) 1 bastão de vidro (18 cm x 0,5 cm) 1 funil de plástico (7 cm de diâmetro) 1 colher-medida de plástico 1 copo de vidro 1 frasco com tampa de rosca e rótulo (100 ml) Preparação Coloque o azul-de-metileno no copo (amostra do tamanho de uma cabeça de fósforo) e adicione o álcool. Agite com o bastão para ajudar a dissolução. Em seguida, acrescente água até encher o copo quase por completo e misture novamente. Esta é a solução-estoque, a partir da qual serão feitos os experimentos. Guarde-a no frasco tampado e rotulado. Seguem os experimentos: Parte 1 – Separação de materiais Parte 2 – Filtração em papel-filtro Parte 3 – Separação por adsorção em carvão Parte 4 – Evaporação Parte 5 – Destilação Parte 6 – A destilação e a separação de líquidos Parte 7 – Cromatografia em papel Separação de Materiais Projeto de Química Experimental (Parte 4 – Evaporação) Material 5 cm3 de solução azul-de-metileno 1 copo de vidro 1 funil de plástico (7 cm de diâmetro) 1 bastão de vidro (18 cm x 0,5 cm) 1 pinça de madeira 1 tubo de ensaio (15 mm x 150 mm) 1 estante para tubos de ensaio 1 lamparina a álcool Álcool para queimar Procedimento a. Coloque o tubo de ensaio na estante. b. Coloque a solução de azul-de-metileno no copo limpo e passe-a deste para o tubo de ensaio com o auxílio do funil e do bastão. c. Acenda a lamparina. d. Segure o tubo de ensaio com a pinça de madeira e leve-o sobre a chama da lamparina. e. Espere a solução entrar em ebulição e deixe praticamente todo o líquido evaporar-se. f. Observe o resíduo que fica no fundo do tubo de ensaio. Resultado Esperado Após a evaporação sobra um resíduo azul-escuro no fundo do tubo de ensaio. (Parte 5 – Destilação) Material 10 cm3 de solução de azul-de-metileno cubo de gelo 2 tubos de ensaio (15 mm x 150 mm) 1 rolha de borracha (#16) com 1 furo de 4 mm de diâmetro 1 tubo flexível de plástico (50 cm de comprimento e 4 mm de diâmetro externo) 1 copo de vidro 1 suporte vertical metálico com base pesada 1 presilha 1 pinça metálica com cabo para prender o tubo de ensaio 1 funil de plástico (7 cm de diâmetro) 1 bastão de vidro (18 cm x 0,5 cm) 1 estante para tubos de ensaio 3 cacos de porcelana (pedrinhas de ebulição) 1 lamparina a álcool Álcool para queimar Procedimento a. Introduza o tubo de plástico na rolha, ultrapassando-a aproximadamente 1 cm. b. Coloque o tubo de ensaio na estante, passe a solução de azul-de-metileno para o copo e, deste, para o tubo de ensaio, usando a técnica já descrita. O líquido não deverá ultrapassar 1/3 da altura do tubo. c. Acrescente ao tubo as pedrinhas de ebulição. d. Monte o conjunto indicado na ilustração acima. e. Aqueça cuidadosamente e observe o que acontece nos dois tubos de ensaio. f. Quando o líquido azul no tubo de ensaio da esquerda estiver reduzido à metade ou menos, retire a extremidade do tubo de plástico de dentro do tubo de ensaio da direita e, só então, apague a lamparina. Observação Se a lamparina for apagada antes de se retirar o tubo plástico do tubo de ensaio onde está o líquido destilado, este será sugado de volta para o tubo da esquerda (refluxo). Resultado Esperado A mistura entra em ebulição. Os vapores formados percorrem o tubo de plástico e, ao atingirem uma região mais fria, condensam-se. O líquido condensado é incolor, diferente, portanto,da solução inicial. (Parte 6 – A destilação e a separação de líquidos) Objetivo Compreender que a destilação pode ser usada para separar líquidos que tenham pontos de ebulição diferentes. Material 10 ml de álcool em frasco de vidro com tampa de rosca 1 béquer (100 ml) 1 tubo de ensaio (15 mm x 150 mm) 1 termômetro (de -10°C a +110°C) 1 funil de plástico (7 cm de diâmetro) 1 estante para tubos de ensaio 1 lamparina a álcool 1 tripé (10 cm de altura x 8 cm de lado) 1 tela de amianto (10 cm de lado) Álcool para queimar Procedimento a. Coloque o tubo de ensaio na estante e a haste do funil dentro do tubo de ensaio. Ao lado da estante, coloque o frasco com 10 ml de álcool tampado. b. Sobre a mesma mesa, mas afastada do frasco com álcool, coloque a lamparina e o tripé com a tela. c. Sobre a tela, coloque o béquer com água até a metade e o termômetro, como indica a ilustração (a). d. Acenda a lamparina e aqueça a água até a ebulição. Observe a temperatura da água e anote a temperatura em que ela entra em ebulição. Observação Para ler a temperatura, erga um pouco o termômetro de modo a mantê-lo no meio do líquido e não encostado ao fundo do recipiente. Movimente-o cuidadosamente para misturar o líquido, uniformizando assim a temperatura. e. Apague o fogo, retire a lamparina e, somente depois disso, coloque o álcool no tubo de ensaio, rapidamente, através do funil. Retire o funil. f. Retire o termômetro do béquer, enxugue-o rapidamente e mergulhe-o no tubo de ensaio com álcool. g. Coloque o conjunto tubo-termômetro na água que acabou de ser aquecida, agite o tubo dentro da água e observe o que acontece com o álcool. Anote a temperatura indicada pelo termômetro; siga ilustração (b). Resultados Esperados e Discussão • A água ferve a 100°C ou um pouco abaixo dessa temperatura, dependendo da altitude do local e do grau de pureza da água. • É possível que os diferentes grupos encontrem temperaturas diferentes para a ebulição da água. Isto pode ser explicado em termos de ligeiras diferenças entre os termômetros, imperfeições nas leituras feitas, transferência do calor das mãos para o termômetro, etc. • O álcool, por sua vez, ferve a 78°C ao nível do mar, desde que seja puro. Os alunos deverão encontrar temperatura em torno desse valor, de acordo com as razões já expostas para a água. • A destilação pode ser empregada para separar misturas quando as substâncias que dela fazem parte tenham, como a água e o álcool, pontos de ebulição convenientemente afastados. No caso particular da mistura álcool-água, o destilado ainda contém pequena porcentagem de água (mistura azeotrópica). • Se o experimento da Parte 5 – destilação – fosse realizado utilizando-se, no tubo da esquerda, uma solução de água e álcool, a ebulição teria início aproximadamente a 78°C. (Parte 7 – Cromatografia em papel) Introdução Neste experimento será usada a técnica da cromatografia em papel (do grego Khroma, cor). A origem desta denominação prende-se ao fato de que, inicialmente, esta técnica era empregada apenas na separação dos componentes de materiais coloridos. Preparação Prévia Peça aos alunos, com antecedência, que levem canetas esferográficas no dia da realização do experimento. Será interessante que cada aluno (ou grupo de alunos) disponha de duas canetas de cores diferentes. É interessante também que algum grupo use tinta Parker (sem Solvex). Material 20 ml de álcool 2 copos de vidro 2 tiras de papel-filtro (6 cm x 15 cm) 2 canetas esferográficas (de cores diferentes) Procedimento a. Faça duas dobras em cada tira de papel-filtro, no sentido longitudinal, na distância de 2 cm uma da outra. Numere-as 1, 2 e 3 (veja ilustrações). b. Utilizando uma das canetas esferográficas, desenhe na dobra número 1 de cada tira, a 3 cm da extremidade, uma bolinha do tamanho de uma cabeça de fósforo. c. Faça o mesmo na dobra número 3 de ambas as tiras, utilizando agora a esferográfica de cor diferente. d. Na dobra número 2 desenhe também uma bolinha usando, desta vez, as duas canetas. Desenhe uma sobre a outra, mas não aumente o diâmetro da mesma. e. Escreva “álcool” na extremidade de uma das tiras de papel-filtro e “água” na extremidade da outra. f. Coloque água num dos copos e álcool no outro, até 1 cm de altura. g. Introduza em cada um deles a tira de papel previamente marcada, evitando que encoste nas paredes do recipiente (veja ilustração acima). h. Observe o que acontece durante 15 minutos e, em seguida, retire as tiras de papel. Resultados Esperados e Discussão No papel-filtro mergulhado em água, as marcas feitas com caneta esferográfica ficam praticamente inalteradas, porque a tinta dessas canetas é insolúvel em água. No papel-filtro mergulhado em álcool, as marcas feitas vão aumentando de tamanho e observa-se uma separação de cores. Isto ocorre porque a tinta é solúvel em álcool e seus diversos componentes, uma vez dissolvidos, espalham-se pelo papel-filtro, por capilaridade. Como cada componente percorre o papel com uma velocidade diferente, ocorre a separação dos diferentes materiais que constituem a tinta. Cada material é identificado por sua cor. Sugestões Se houver possibilidade, substitua os copos por frascos de boca larga, com tampa, para retardar a evaporação do álcool. Outra maneira de realizar a cromatografia é a indicada a seguir: Os alunos poderão realizar em casa esse mesmo tipo de experimento utilizando extratos alcoólicos de folhas ou pétalas coloridas. Neste caso, o professor fornecerá as tiras de papel-filtro e indicará como preparar os extratos: 1- Corte o material (folhas ou pétalas) em pedaços pequenos e triture-os numa xícara com o auxílio do cabo de uma faca ou qualquer outro instrumento adequado. 2- Acrescente um pouco de álcool e continue triturando, até obter um extrato bem colorido (bastante concentrado). 3- Em seguida, coloque uma gota de extrato a 3 cm da extremidade da tira de papel-filtro. 4- Espere até secar e, somente depois, introduza a tira no álcool. Será conveniente trabalhar com frasco de boca larga tampado. AS CORES ESCONDIDAS NAS CANETINHAS Você sabia que as cores, como o marrom e o preto, são feitas da combinação de outras cores? Para revelar as cores “escondidas”, você precisa apenas de álcool, filtro de café, um copo e canetinhas hidrocor. No copo, coloque um pouco de álcool. No filtro de café, faça um círculo ou um risco com a canetinha hidrocor. Coloque o filtro de café no copo, mas não deixe o álcool encostar na parte que você riscou com a canetinha. O filtro vai sugar o álcool, e aos poucos as cores escondidas na canetinha vão aparecer. Assista o vídeo para entender como fazer o experimento. Nesse link você pode conferir uma maneira diferente de fazer a mesma experiência, além de saber mais sobre a Uma das questões mais interessante na química são as mudanças de cores. No experimento proposto é um procedimento muito utilizado na volumetria de neutralização. Aqui os gases que exalamos durante a respiração é usado para mudar a cor da solução básica de fenolftaleína, ou seja o dióxido de carbono (CO2) produzido no nosso organismo por reação entre o oxigénio inspirado e a glucose. Ao entrar em contato com a solução de hidróxido de cálcio (conhecida também com água de cal) o dióxido de carbono reage da seguinte forma: CO2(g) + Ca(OH)2(aq) ——> CaCO3(s) + H20(l) Inicialmente, o dióxido de carbono, que é um gás incolor ligeiramente solúvel em água, torna a cor da solução ligeiramente rosea, com uma leve turvação. Com a continuação do sopro a solução muda completamente de cor; ela torna-se incolor. Daí o sopro mágico. Material necessário · Copo de vidro ou de béquer de 250 mL; · Copo de vidro ou erlenmeyer de 250 mL; · Canudo de refrigerante ou pipeta graduada; · Funil de plástico ou de vidro · Papel de filtro de café ou papel de filtro qualitativo · Hidróxido de cálcio; · Fenolftaleína; · Á de torneira ou agua destilada. Procedimento experimental 1. Coloque uma porção de hidróxido de cálcio e agite vigorosamente; 2. Espere alguns minutos até que boa parte do sólido que está em suspensão depositar. Neste ponto filtre a solução com auxílio de funil e papel de filtro, recolhendo o filtrado em um copo de vidro. 3. Coloque uma pitada muito pequena de fenolftaleína no copo contendo a solução de hidróxido de cálcio. Caso tenha a fenolftaleína preparada coloque no máximo três gotinhas no copo no lugar da pequena pitada de fenolftaleína. 4. Agora basta sopra com auxilio do canudo a solução contendo fenolftaleína para ver o que acontece. Agora tem que ter fôlego. Bastante fôlego. |
| DESTILADOR ARTESANAL Objetivo Construir um destilador usando material alternativo e em seguida realizar a separação de uma mistura Descrição Como sabemos as condições de ensino e aprendizagem no Brasil, principalmente na maioria das escolas públicas, são extremamente precárias. Contudo, existe a esperança de que esse quadro mude, e tenhamos uma educação cidadã que e que privilegie o saber científico. Devido a essa precariedade, muitas escolas, apesar de alguns investimentos governamentais, ainda não dispõem de laboratórios de química capazes de oferecer ao estudante mecanismos necessários à experimentação. Pensando nisso, propomos a construção de um destilador de baixo custo, usando materiais descartáveis ou de preço acessível. O mesmo, dependendo da qualidade da confecção, poderá ser utilizado por um longo período. Daí a sua boa utilidade. Material Uma garrafa plástica de refrigerante (2 litros). Uma lamparina. Um bulbo de lâmpada incandescente. Cola “Durepox”. Cano metálico (desses usados em antenas de TV) de 10 cm. Um metro de liga de soro. Um metro de arame. Um copo de 200 ml. Funil. Uma rolha. Um litro de água. Cem gramas de sal de cozinha. Procedimento Parte 1: Inicie a construção do destilador retirando da lâmpada a haste que contém o filamento; para tanto utilize uma faca de mesa, contudo tome muito cuidado para evitar acidente. Por isso é mais prudente pedir o auxílio de um adulto. Feito isso, misture duas partes da cola, como sugerido nas instruções constantes na embalagem da mesma. Introduza o cano metálico no furo do bulbo e fixe aquele neste com a cola, tomando o cuidado de deixar o cano desobstruído. Em seguida, faça um furo na tampa e outro no fundo da garrafa; ambos compatíveis com o diâmetro da liga de soro. Faça dois furos diametralmente opostos e nos extremos da garrafa com diâmetro de dois cm. Pelos furos da tampa e do fundo da garrafa faça passar a extremidade da liga, deixado parte da mesma contorcida no interior da garrafa. Na lamparina ponha quantidade suficiente de álcool para preencher 2/3 do seu volume. Construa um tripé com o arame com a finalidade de fixar a bulbo da lâmpada. Parte 2: Prepare a mistura, dissolvendo uma colher de sal em 200 ml de água.Com a ajuda de um funil introduza a mistura no bulbo até à metade de seu volume. Conecte a extremidade da liga, como sugere e figura abaixo, no cano ligado ao bulbo. Acenda a chama da lamparina em baixo do bulbo. E introduza água fria na garrafa pelo suro superior, lembrando de tampar o furo inferior com a rolha. E não esqueça de trocar a água da garrafa periodicamente, a partir do instante em que a mistura contida no bulbo entre em ebulição. Análise A separação de mistura por destilação simples permite que obtenhamos os componentes dessa mistura após aquecimento e mudança de estado de agregação de um deles. No experimento sugerido, a mistura água + sal é uma mistura homogênea. Com o aquecimento, a água é vaporizada e ao passar pela garrafa (condensador), que tem água a uma temperatura bem menor que a sua temperatura de ebulição, volta ao estado líquido e é recolhida no copo. Com e vaporização de toda a água contida no bulbo, restará nele o sal antes misturado à água. Dicas Para obter a liga de soro procure em hospitais ou com vendedores de baladeiras (atiradeira). Se desejar monitorar melhor o experimento, use um termômetro. SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 4 A PRODUÇÃO DO ÁLCOOL COMBUSTÍVEL Nesta Situação de Aprendizagem, ampliaremos os conhecimentos sobre as transformações químicas, abordando dois importantes processos industriais – a fermentação alcoólica que levam à obtenção, respectivamente, do etanol Para isso, leia os textos a seguir. Leitura e análise de texto Texto 1 – Fermentação alcoólica na produção do etanol O Brasil é um dos poucos países do mundo que utilizam álcool (etanol) como combustível automotivo. Esse fato garante ao país não apenas a posição de um dos maiores produtores de etanol do mundo, mas também de detentor da melhor tecnologia de produção de álcool a partir da cana-de-açúcar. Mas você sabe como é produzido o álcool a partir da cana-de-açúcar? A cana-de-açúcar é a principal matéria-prima usada na produção de álcool no Brasil. A partir de 1 ha (um hectare, ou seja, 10 000 m2) de plantação, pode-se obter cerca de 3 mil litros de etanol. A cana-de-açúcar passa inicialmente pelo processo de moagem, em que o suco da cana, a garapa, é separado do bagaço, que pode ser queimado como combustível ou usado na alimentação do gado. Em seguida, a garapa é aquecida até que boa parte da água evapore e se forme um líquido viscoso e rico em açúcares, chamado melaço. Esse material é acidificado para que esteja em condições ideais para o desenvolvimento das leveduras (micro-organismos que possuem substâncias denominadas enzimas, capazes de acelerar a transformação de açúcares em álcool etílico e gás carbônico). É na presença das leveduras que o melaço passará pelo processo de fermentação alcoólica, que dura cerca de 50 horas, ocorrendo a formação do etanol. A mistura obtida na fermentação apresenta cerca de 14% em volume de álcool, mas, após o processo de destilação, obtém-se álcool com 96° GL (4% de água e 96% de etanol). Para obter etanol puro (100%) pode-se adicionar cal viva ao álcool 96° GL. Nesse caso, haverá interação entre a cal e a água, formando um composto pouco solúvel em água e em etanol, o hidróxido de cálcio ou cal extinta, conforme as representações a seguir: sacarose + água glicose + frutose C12H22O11(aq) + H2O(l) àC6H12O6(aq) + C6H12O6(aq) glicose ou frutose etanol + gás carbônico + energia C6H12O6(aq) 2 à C2H5OH(aq) + 2 CO2(g) + energia térmica óxido de cálcio + água A hidróxido de cálcio + energia CaO(s) + H2O(l) à Ca(OH)2(s) + energia térmica Embora tenhamos tratado aqui da produção do álcool a partir da cana-de-açúcar, essa não é a única matéria-prima da qual se pode obtê-lo. Além disso, o uso do álcool etanol não se restringe ao mercado de combustíveis, pois ele apresenta inúmeras outras aplicações na indústria e no dia a dia. |
| Como construir um destilador Materiais 1 lâmpada incandescente queimada de vidro transparente; 1 metro de tubo plástico de 0,5cm de diâmetro; 1 garrafa de plástico de 1,5 litro; 1 borracha escolar; arame; pedaços de madeira; cola ou massa epóxi. Procedimentos 1) Com um ferro quente (uma chave de fenda), faça um furo na garrafa, do diâmetro da mangueira (tubo plástico); 2) Por esse furo, passe a mangueira e vede o furo com massa epóxi; 3) Torça a mangueira de maneira que fique enrolada como no desenho; 4) Você construiu um condensador!; 5) Para obter um balão de vidro, segure a lâmpada incandescente com um pano grosso e, com ajuda de uma chave de fenda, quebre o fundo da lâmpada e retire o filamento de metal (tungstênio) e o seu suporte de vidro; 6) Corte uma borracha escolar de modo que sirva de tampa para o balão; 7) Faça um furo nesta tampa, com diâmetro igual ao da mangueira; 8) Com madeira e arame, monte o suporte para o destilador. Funcionamento – Retire a tampa do balão destilador e coloque o líquido a ser destilado até a metade da altura do balão. – Encha o condensador (garrafa) de água fria. – Acenda a lamparina e aqueça o balão. – Regule a distância da lamparina ao balão. |
| EVIDÊNCIAS DE TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS Atividade 2 – Como reconhecer a ocorrência de transformações químicas? MATERIAIS 5 tubos de ensaio; 2 béqueres de 100 mL ou de 250 mL, ou copos de vidro; 1 canudinho de refrigerante; 1 bastão de vidro ou colher de plástico; 1 espátula ou palito de sorvete; 1 pisseta com água; REAGENTES sulfato de cobre pentaidratado; hidróxido de sódio; água de cal ou solução de hidróxido de cálcio filtrada (preparada antecipadamente); raspa de magnésio ou zinco; palha de aço (1⁄2 esponja); solução de ácido clorídrico (aproximadamente 1 mol L-1) ou vinagre; carbonato de cálcio (ou mármore triturado ou qualquer carbonato ou bicarbonato). Preparo da água de cal: adicione 1 colher (café) de cal em 100 mL de água, agite a mistura e filtre-a. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL As observações deverão ser anotadas na tabela que se encontra no final do roteiro. Na coluna “Estado inicial”, descreva os aspectos gerais das substâncias presentes no sistema antes da interação; na coluna “Estado final”, descreva os aspectos gerais das substâncias depois da interação; em “Evidências de transformações químicas”, descreva os sinais observados nas transformações. 1ª parte – Solução de ácido clorídrico (ou vinagre) e carbonato de cálcio 1. Coloque cerca de 2 mL da solução de ácido clorídrico (HCl(aq)) em um tubo de ensaio. 2. Adicione uma quantidade de carbonato de cálcio (CaCO3) equivalente a um grão de feijão (uma ponta de espátula) no tubo contendo a solução ácida. 3. Observe e anote o que está sendo solicitado na tabela que se encontra no final deste roteiro. 2ª parte – Solução de sulfato de cobre e solução de hidróxido de sódio 1. Coloque uma ponta de espátula de sulfato de cobre pentaidratado (CuSO4.5H2O) em um tubo de ensaio. 2. Adicione cerca de 4 mL de água no tubo de ensaio contendo o sulfato de cobre. Agite-o até dissolver completamente o sólido. 3. Coloque duas pontas de espátula de hidróxido de sódio (NaOH) em outro tubo de ensaio. Tenha cuidado ao manusear o hidróxido de sódio, pois é extremamente perigoso se entrar em contato com a pele e os olhos ou se ingerido. 4. Adicione cerca de 4 mL de água no tubo de ensaio contendo o hidróxido de sódio. Agite-o até dissolver completamente o hidróxido. Envolva o fundo do tubo de ensaio com uma das mãos e observe. 5. Transfira a solução de sulfato de cobre para o tubo de ensaio contendo a solução de hidróxido de sódio. 6. Observe e anote o que está sendo solicitado na tabela que se encontra no final deste roteiro. 3aparte – Solução de sulfato de cobre e palha de aço 1. Coloque uma quantidade equivalente a 1⁄2 colher (café) de sulfato de cobre pentaidratado em um béquer. 2. Adicione água até a metade da capacidade do béquer. Agite-o até dissolver completamente o sulfato. 3. Coloque a palha de aço na solução de sulfato de cobre contida no béquer. Agite levemente por alguns minutos (o aço é, na verdade, uma liga formada principalmente por ferro e carbono). 4. Observe e anote o que está sendo solicitado na tabela que se encontra no final deste roteiro. 4ª parte – Solução de ácido clorídrico e magnésio ou zinco 1. Coloque cerca de 2 mL da solução de ácido clorídrico em um tubo de ensaio. 2. Adicione uma raspa de metal – magnésio (Mg) ou zinco (Zn) – na solução ácida do tubo de ensaio. Agite levemente. 3. Observe e anote o que está sendo solicitado na tabela que se encontra no final deste roteiro. 5aparte – Solução de ácido clorídrico e hidróxido de sódio 1. Coloque cerca de 2 mL da solução de ácido clorídrico em um tubo de ensaio. 2. Adicione cuidadosamente uma ponta de espátula de hidróxido de sódio no tubo de ensaio contendo o ácido. Agite com cuidado. 3. Envolva o tubo de ensaio com uma das mãos. 4. Observe e anote o que está sendo solicitado na tabela que se encontra no final deste roteiro. 6aparte – Gás carbônico e água de cal 1. Coloque água de cal filtrada no outro béquer até metade de sua capacidade. 2. Com o canudinho, sopre vigorosamente na água de cal de modo a fazer bolhas de ar. Faça isso por cerca de um minuto. 3. Observe e anote o que está sendo solicitado na tabela a seguir. Sistema – Estado inicial – Estado final – Evidências de transformações |
| SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 8 RELAÇÕES EM MASSA NAS TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS: CONSERVAÇÃO E PROPORÇÃO EM MASSA Registre os dados nas tabelas apresentadas no final de cada experimento. Procedimento experimental Interação entre ácido clorídrico e hidrogenocarbonato de sódio 1. Coloque cuidadosamente 50 mL da solução de ácido clorídrico na garrafa. 2. Usando a espátula, adicione cerca de 2 g de hidrogenocarbonato de sódio ou de carbonato de cálcio ao tubo de ensaio pequeno. 3. Transfira com cuidado o tubo de ensaio para dentro da garrafa, conforme a figura a seguir. Não deixe que a solução de ácido entre em contato com o hidrogenocarbonato de sódio nesse momento. 4. Pese todo o conjunto na balança: a garrafa com a solução de ácido, o tubo de ensaio contendo hidrogenocarbonato ou carbonato e a tampa da garrafa (não se esqueça de pesar a tampa). Anote a massa de todo o sistema. 5. Assegure-se de que a garrafa esteja bem fechada. 6. Vire a garrafa para que o ácido entre em contato com o hidrogeno carbonato ou o carbonato. Deixe ocorrer a reação até cessar a efervescência. 7. Com a garrafa ainda tampada, meça a massa do conjunto novamente. Anote o valor. Montagem do experimento usando garrafa de plástico ou frasco de boca larga. 8. Destampe a garrafa e meça a massa do conjunto sem se esquecer de medir também a massa da tampa da garrafa. Anote o valor. Sistema no estado inicial – Sistema no estado final – Descrição(aspecto visual) Massa Descrição (aspecto visual) Massa Fechado Aberto Interação entre sulfato de cobre II e hidróxido de sódio 1. Coloque cerca de 5 mL de solução aquosa de sulfato de cobre II em um dos tubos de ensaio maiores e cerca de 5 mL de solução aquosa de hidróxido de sódio no outro tubo. 2. Coloque os tubos com as soluções na estante para tubos de ensaio. Pese todo esse sistema (os tubos com as soluções e a estante). Anote o valor da massa na tabela a seguir. 3. Transfira a solução de sulfato de cobre II para o tubo de ensaio que contém a solução de hidróxido de sódio. Você acha que a massa do sistema vai variar? 4. Pese todo o sistema novamente, incluindo o tubo de ensaio que continha a solução de sulfato de cobre II. Anote na tabela o valor da massa. O valor de massa encontrado corresponde às suas previsões? Sistema no estado inicial Sistema no estado final Descrição (aspecto visual) Massa Descrição (aspecto visual) Massa Experimento adaptado de: GEPEQ – Grupo de Pesquisa em Educação Química (Org.). Interações e transformações. Química para o Ensino Médio. Livro do Aluno. Elaborando conceitos sobre transformações químicas. São Paulo: Edusp, 2005, v. I, pp. 47-50. SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 5 COMO RECONHECER QUE HOUVE UMA TRANSFORMAÇÃO QUÍMICA QUANDO NÃO HÁ EVIDÊNCIAS? Atividade 1 – Pode-se identificar uma substância por suas temperaturas de ebulição e de fusão? Atividade 2 – Densidade: pode-se identificar uma substância por sua densidade? Atividade 3 – Solubilidade: pode-se identificar uma substância por sua solubilidade? |
| RELATÓRIO SOPRO MAGICO Uma das questões mais interessante na química são as mudanças de cores. No experimento proposto é um procedimento muito utilizado na volumetria de neutralização. Aqui os gases que exalamos durante a respiração é usado para mudar a cor da solução básica de fenolftaleína, ou seja o dióxido de carbono (CO2) produzido no nosso organismo por reação entre o oxigénio inspirado e a glucose. Ao entrar em contato com a solução de hidróxido de cálcio (conhecida também com água de cal) o dióxido de carbono reage da seguinte forma: CO2(g) + Ca(OH)2(aq) ——> CaCO3(s) + H20(l) Inicialmente, o dióxido de carbono, que é um gás incolor ligeiramente solúvel em água, torna a cor da solução ligeiramente rosea, com uma leve turvação. Com a continuação do sopro a solução muda completamente de cor; ela torna-se incolor. Daí o sopro mágico. Material necessário · Copo de vidro ou de béquer de 250 mL; · Copo de vidro ou erlenmeyer de 250 mL; · Canudo de referigerente ou pipeta graduada; · Funil de plástico ou de vidro · Papel de filtro de café ou papel de filtro qualitativo · Hidróxido de cálcio; · Fenolftaleína; · Água de torneira ou agua destilada. Procedimento experimental 5. Coloque uma porção de hidróxido de cálcio e agite vigorosamente; 6. Espere alguns minutos até que boa parte do sólido que está em suspensão depositar. Neste ponto filtre a solução com auxílio de funil e papel de filtro, recolhendo o filtrado em um copo de vidro. 7. Coloque uma pitada muito pequena de fenolftaleína no copo contendo a solução de hidróxido de cálcio. Caso tenha a fenolftaleína preparada coloque no máximo três gotinhas no copo no lugar da pequena pitada de fenolftaleína. 8. Agora basta sopra com auxilio do canudo a solução contendo fenolftaleína para ver o que acontece. Agora tem que ter fôlego. Bastante fôlego. |
| LUVA INFLÁVEL Introdução O bicarbonato de sódio (NaHCO3) também é conhecido como carbonato de monossódio. Do ponto de vista químico é definido como um sal de sódio do ácido carbônico. O bicarbonato de sódio que encontramos comumente para venda é indicado como adequado para o uso alimentar. A indústria o utiliza como um aditivo na preparação de alimentos embalados. A presença dele nos alimentos é identificável na embalagem devido à sigla E500. Além da culinária, é muito usado também na produção de bebidas gasosas (refrigerantes), como reagente de laboratório, na eletrodeposição de ouro e platina, em curtumes, no tratamento da lã e da seda, na nutrição de animais, na cerâmica, para a preservação da manteiga e da madeira e é um dos componentes dos talcos e desodorantes. Tudo graças à sua capacidade de libertar dióxido de carbono gasoso (CO2). Assim, é possível explorar essa características com algumas experiências insanas que podem ser muito divertidas. Objetivo Mostrar que o bicarbonato de sódio (NaHCO3(s)) na presença de água reage com ácido liberando CO2(g) no estômago. Descrição É bastante conhecida de todos a efervescência característica de antiácidos estomacais, quando são postos em um copo com água. Certamente é frequente a interrogação quanto ao gás desprendido em tal situação. O experimento consistirá no procedimento corriqueiro de dissolver o antiácido, porém o gás desprendido será aprisionado em uma luva cirúrgica, inflando-a, ganhando a forma de uma mão. Material Comprimido efervescente. Luva cirúrgica. Béquer de 300 ml. 200 ml de água. Procedimento Para iniciar o experimento, introduza o comprimido na luva. Em seguida, encaixe a abertura da mesma nas bordas do béquer com água, de modo que fique vedado, tomando o cuidado de evitar que o comprimido caia durante o encaixe. Finalmente, faça com que o mesmo entre em contato com a água, o que dará início à efervescência; fazendo a luva assumir a forma de uma mão espalmada. Análise Os antiácidos estomacais, que neutralizam o excesso de ácido clorídrico (HCl(aq)) do suco gástrico, têm em sua constituição, entre outros compostos, bicarbonato de sódio ( NaHCO3(s)), que em meio aquoso reage com ácidos liberando CO2(g), provocando a efervescência: NaHCO3(s) + H2O(aq) –> NaOH(aq)+ +H2O(l) + CO2(g) Além dessa importante aplicação, o bicarbonato de sódio faz parte da constituição de fermentos para a fabricação de pães, já que libera CO2(g), sob aquecimento, provocando o inchaço da massa. Também é usado no fabrico de extintores, pelos mesmos motivos expostos anteriormente, liberação de CO2(g). ENCHIMENTO DE BALÕES Reagentes e material necessário Garrafa de gargalo estreito ou erlenmeyer. Funil. Balão. Vinagre. Bicarbonato de sódio. Procedimento experimental Deitar vinagre para dentro de uma garrafa de gargalo estreito até encher cerca de um quarto da mesma. Com o funil, deitar no balão um pouco de bicarbonato de sódio. Enfiar o gargalo do balão no gargalo da garrafa. Levantar o balão de modo a que o bicarbonato de sódio caia para dentro da garrafa. O vinagre começa a fazer bolhas e o balão começa a encher devagarinho. Explicação O ácido acético do vinagre reage com o bicarbonato de sódio libertando dióxido de carbono. À medida que se forma mais gás, a pressão dentro da garrafa aumenta e o balão enche. A reação química que explica este processo, escreve-se assim: H+ (aq) + HCO3– (aq) —› CO2 (g) + H2O (l) VULCÃO EM ERUPÇÃO Simples e de efeito! Coloque em um recipiente um pouco de vinagre com anilina para colorir o líquido. Cubra o recipiente com terra e molde em formato de montanha, deixando o recipiente descoberto. Para fazer o “vulcão” entrar em erupção, jogue bicarbonato de sódio e voilá! Experiência – Como fazer um vulcão em casa Material necessário Bicarbonato de sódio (ou fermento) Detergente da roupa (de qualquer marca) Corante amarelo Garrafa de vidro transparente Espátula Tabuleiro de madeira Modelo de cone vulcânico (de gesso ou argila), não muito inclinado Procedimento experimental 1. Para preparar a lava juntar, num copo, pequenas proporções de: bicarbonato de sódio (ou fermento); detergente da roupa; corante amarelo; corante vermelho. 2. Para completar esta “mistura vulcânica”, colocar vinagre no modelo de cone vulcânico, até um quarto da sua altura. Juntar a mistura do copo com o vinagre, para desencadear a mini-erupção vulcânica. Observar o resultado. Explicação Quando se adiciona a mistura ao vinagre, coloca-se em contacto o bicarbonato de sódio, que é uma substância alcalina, com o vinagre, uma substância ácida. A reação química que acontece pode escrever-se da seguinte forma: H+ (aq) + HCO3– (aq) —› CO2 (g) + H2O (l) A reacção entre eles origina milhões de bolhinhas de dióxido de carbono que arrastam consigo a “lava” do vulcão… Existe outra experiência para simular um vulcão. Podes encontrá-la aqui. Experiência – Uma verdadeira simulação de um vulcão Material necessário Almofariz de porcelana ou molde de um vulcão em gesso. Fósforos. Dicromato de amónio. Aparas de fita de magnésio. Álcool etílico (opcional). Procedimento experimental Para fazer um vulcão: Prepara uma estrutura metálica (em arame) com a forma de um vulcão, ou então utiliza folhas de papel, amarrotadas em forma de bola, para fazer o monte que dará origem ao vulcão. Seguidamente coloca um pano velho por cima. Prepara o gesso e vai cobrindo o teu molde, dando-lhe a forma que desejares. Não te esqueças de fazer uma cavidade em cima, em forma de tigela, onde irás posteriormente fazer a reação química. A experiência: Coloca três ou quatro espátulas cheias de dicromato de amónio no vulcão ou almofariz. Adiciona algumas aparas de fita de magnésio. Adiciona algumas gotas de álcool etílico, se o desejares. Poderá também colocar algumas “cabeças de fósforo” para ajudar a iniciar a reação, em vez do álcool. Cuidado com o álcool pois é muito inflamável. De seguida, fornece-lhe energia, chegando um fósforo ao centro. Espera que a reação ocorra. Explicação Pretende-se simular um vulcão em erupção. A reação é iniciada com uma chama (algumas gotas de álcool facilitam a ignição) e progride com uma libertação considerável de energia (luz, calor, movimento). O dicromato de amónio transforma-se em óxido de crómio (III) (substância sólida de cor verde escura). Simultaneamente, formam-se azoto e vapor de água que projetam os flocos do óxido de crómio. A reação é traduzida pela seguinte equação química: (NH4)2Cr2O7(s) —› Cr2O3(s) + N2(g) + 4 H2O (g) + ENERGIA O óxido de crómio é responsável pela cor verde do resíduo sólido. GRANADA DE BICARBONATO E VINAGRE É bem simples! Basta pegar uma garrafa de refrigerante 2 litros e colocar vinagre até a metade. Depois, enrole um pedaço de papel toalha e feche rapidamente a tampa. Jogue a garrafa para o alto e… pernas para que te quero! Muito cuidado para não assustar ninguém. |
TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS NA NATUREZA E NO SISTEMA PRODUTIVO.
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