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Atividades Experimentais de Química no Ensino Médio
reflexões e propostas
Grupo de Pesquisa em Educação Química Instituto de Química Universidade de São Paulo Secretaria de Estado da Educação Coordenadoria de Estudos e Normas Pedagógica
i
Atividades Experimentais de Química no Ensino Médio
reflexões e propostas
ii
Governo do Estado de São Paulo Governador José Serra Vice-Governador Alberto Goldman Secretário da Educação Paulo Renato Souza Secretário-Adjunto Guilherme Bueno de Camargo Chefe de Gabinete Fernando Padula Coordenadora de Estudos e Normas Pedagógicas Valéria de Souza Coordenador de Ensino da Região Metropolitana da Grande São Paulo José Benedito de Oliveira Coordenador de Ensino do Interior Rubens Antônio Mandetta de Souza Equipe técnica de Química da CENP Dayse Pereira da Silva João Batista dos Santos Júnior Universidade de São Paulo Reitora Suely Vilela Instituto de Química USP Diretor Hans Viertler GEPEQ – IQUSP Coordenação Gera Maria Eunice Ribeiro Marcondes Coordenação do Curso de Formação Continuada Fabio Luiz de Souza e Luciane Hiromi Akahoshi
iii
Atividades Experimentais de Química no Ensino Médio
reflexões e propostas
GEPEQ - Grupo de Pesquisa em Educação Química
Instituto de Química
Universidade de São Paulo
São Paulo, 2009
iv
Ficha catalográfica
v
Autores
Anderson Melo Gaia
Fabio Luiz de Souza
Luciane Hiromi Akahoshi
Maria do Carmo de Almeida Santos
Maria Eunice Ribeiro Marcondes
Maria Gislaine Pinheiro Sales
Milton Machado de Oliveira Jr.
Miriam Possar do Carmo
Rita de Cássia Suart
Simone Alves de Assis Martorano
Este livro foi produzido pelo GEPEQ a partir de um curso de formação
continuada para professores de Química da Rede Estadual de Ensino, em
parceria com a Coordenadoria de Estudos e Normas Pedagógicas SEE-SP
vi
Dedicamos este livro aos professores
que compartilham uma visão do ensino de Química como um instrumento de formação humana,
contribuindo para o desenvolvimento da autonomia e o exercício da cidadania de nossos estudantes
vii
Prezado educador (a) Esta é uma publicação especial produzida pelo Grupo de Pesquisas em Educação
Química – GEPEQ- IQUSP, a partir de um curso de formação continuada para
professores de Química da Rede Estadual de Ensino, resultado de uma parceria entre o
Instituto de Química da Universidade São Paulo e a Coordenadoria de Estudos e Normas
Pedagógicas – CENP da Secretaria de Educação de São Paulo.
É apresentado um conjunto de atividades experimentais investigativas, que discute
concepções, e aponta caminhos para superar dificuldades que o professor enfrenta ao
desenvolver experimentos com seus alunos.
Nossa expectativa é de que esse material seja um importante subsídio na tarefa
dignificante de formar pessoas, propiciando ao professor uma atuação de autonomia
proficiente.
Valorizar esse tipo de atividade favorece ao estudante a elaboração de seu próprio
conhecimento, a partir de fatos, observações e análises.
Nesse contexto, é tarefa de todos nós, educadores, buscar mecanismos capazes
de instigar nossos educandos para que desenvolvam habilidades de alta ordem cognitiva.
A escola educa e socializa por meio das práticas que efetivamente nela ocorrem. 0
conjunto dessas práticas constitui a expressão de seu projeto pedagógico, que, por sua
vez, assegura o desenvolvimento pessoal dos estudantes e a ampliação e consolidação
de seus saberes e valores.
As práticas selecionadas e organizadas pela equipe escolar devem responder às
necessidades e expectativas dos estudantes e, ao mesmo tempo, atender às demandas
formativas que a sociedade contemporânea vem impondo. Aos órgãos normativos, como
a CENP, cabe oferecer instrumentos para que os educadores possam realizar as
melhores escolhas e fundamentar suas decisões.
Ao enfrentar essas questões, a CENP acredita que a equipe escolar poderá
transformar a escola em um verdadeiro espaço de cultura e de experiências estimulantes
e prazerosas, capazes de suscitar em seus alunos o desejo de aprender cada vez mais.
Valéria de Souza Coordenadora da CENP
1
Sumário
Capítulo I - A experimentação no ensino de ciências: mitos e crenças institucionalizados.............. 2
Fundamentação teórica e documentos legais: objetivos das aulas experimentais ...................... 2
Concepções de ciência e ensino de ciências ............................................................................... 5
Dificuldades, potencialidades e limitações das atividades experimentais .................................... 9
Capítulo II – Atividades experimentais investigativas ..................................................................... 13
Atividade experimental investigativa de nível 1 .......................................................................... 15
Atividade experimental investigativa nível 2 ............................................................................... 18
Atividade experimental investigativa nível 3 ............................................................................... 20
Atividades experimentais tradicional e investigativa: comparando diferentes abordagens ........ 21
Capítulo III – Sugestões de atividades experimentais investigativas ............................................. 27
Corrosão de metais (orientação para o professor) ..................................................................... 27
Experimento 1: Enferrujamento de palha de aço .................................................................... 30
Experimento 2: Reação de metais com ácido ......................................................................... 31
Experimento 3: Reação de metais com soluções contendo íons de metais ........................... 32
Experimento 4: Enferrujamento de pregos ............................................................................. 34
Transformações químicas em alimentos (orientação para o professor) ..................................... 37
Experimento 5: Teste de açúcar e amido em bananas verde e madura ................................ 39
Ação das enzimas digestivas (Orientação para o professor) ...................................................... 41
Experimento 6: Ação da bromelina ......................................................................................... 44
Salinidade da água do mar (orientação para o professor) .......................................................... 47
Experimento 7: Salinidade da água do mar. ........................................................................... 49
Densidade e solubilidade (orientação para o professor) ............................................................. 51
Experimento 8: Solubilidade e densidade ............................................................................... 53
Dureza da água (orientação para o professor) ........................................................................... 54
Experimento 9: Água dura ...................................................................................................... 56
Dissolução de gás em água (orientação para o professor) ........................................................ 58
Experimento 10: Dissolução de gás em água ......................................................................... 60
Eletrólise da Salmoura e Condutividade Elétrica (orientação para o professor) ......................... 62
Experimento 11: Condutibilidade Elétrica de Materiais ........................................................... 65
Experimento 12: Eletrólise da salmoura ................................................................................. 67
Capítulo IV - SEGURANÇA NO LABORATÓRIO – ALGUMAS REGRAS BÁSICAS ..................... 71
Manuais sobre organização e segurança no laboratório ............................................................ 71
Regras básicas de segurança .................................................................................................... 72
Referências bibliográficas ............................................................................................................... 74
2
Capítulo I - A experimentação no ensino de ciências: mitos e crenças institucionalizados
Fundamentação teórica e documentos legais: objetivos das aulas experimentais
A experimentação é considerada, por professores como por pesquisadores, uma atividade
pedagógica importante no ensino de Química. Essa importância pode ser evidenciada, ao longo
do tempo, pela presença do tema experimentação nos diversos documentos legais produzidos no
Brasil. A Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional, promulgada em 1961, foi a primeira lei
brasileira a estabelecer diretrizes da educação em todos os níveis de ensino, do pré-primário ao
superior. Alguns dos objetivos da educação estabelecidos pela lei de número 4024/61 eram:
“o desenvolvimento integral da personalidade humana e a sua participação na
obra do bem comum, o preparo do indivíduo e da sociedade para o domínio dos
recursos científicos e tecnológicos que lhes permitem utilizar as possibilidades e
vencer as dificuldades do meio”, entre outros (Lei 4024, 20 de dezembro de 1961,
Título I, Dos fins da Educação)1.
Nesse período a escola tinha maior liberdade para elaborar os seus próprios programas.
Em algumas delas ocorreu a introdução de projetos de ensino americanos2 elaborados no final da
década de 60. No ensino de Química, esses projetos começaram a adotar uma abordagem
metodológica voltada para a experimentação, ocorrendo, assim, uma maior valorização desse tipo
de atividade no ensino de química brasileiro, que pode ser observada em livros didáticos que
foram publicados nos anos seguintes. Entretanto, nesses projetos, as atividades experimentais
eram propostas para que o aluno redescobrisse leis e princípios da Química, a partir de fatos e
observações, o aluno deveria chegar às generalizações (Sicca, 1990).
Com a proposta curricular de Química formulada pela CENP/SE/SP3, em 1977, para o
Estado de São Paulo, são valorizadas as atividades experimentais realizadas pelos próprios
alunos, como é apontado pelos autores da proposta:
“o trabalho de laboratório é essencial para o desenvolvimento do hábito de
investigar e deve fazer parte integrante do planejamento do professor com a
participação ativa dos alunos”. (São Paulo, 1977).
Embora possa se considerar um avanço a inserção de atividades experimentais no ensino,
as atividades propostas nessa década possuem ainda viés empírico-indutivista, em que se 1 Essa LDB pode ser encontrada em http://www6.senado.gov.br/legislacao/ListaPublicacoes.action?id=102346, acesso em 25/9/2009. 2 Na área da Química foram traduzidos os projetos “Chemical Educational Material Study “ (Chem Study) e o “Chemical Bond Approach” (CBA) . Vide, por exemplo: Química. Uma ciência experimental. Volume 1. Texto organizado pelo Chemical Educational Material Study. EDART- São Paulo- Livraria Editora LTDA.1967. 3 Coordenadoria de Estudos e Normas Pedagógicas, Secretaria de Estado da Educação, São Paulo.
3
pretende que o aluno aprenda determinados procedimentos que são característicos de um
“método científico”, baseado na observação, na generalização e na formulação de uma teoria.
Pode-se observar esse caráter empírico-indutivista, na sugestão de atividade presente na
proposta curricular para o 1º. ano do ensino médio:
“de inicio o professor preocupar-se-á em desenvolver a capacidade de observar e
coletar dados; à medida que o aluno for se familiarizando com a natureza da
atividade cientifica, poderá chegar a conclusões e generalizações”. (São Paulo,
1977, p. 9).
Assim, pode-se entender que o objetivo do ensino de química seria o de formar cientistas e
técnicos.
Deve-se considerar que esta visão de ciência e de método científico é bastante criticada
atualmente, pois não considera as teorias e crenças que o pesquisador já possuiu ao fazer suas
observações experimentais. Sabemos que as observações não são imparciais, que dependem de
quem as faz, ou seja, de seus conhecimentos prévios, suas crenças, suas vivências.
Em 1988, é lançada a “Proposta Curricular para o Ensino de Química” pela CENP/SE/SP
(São Paulo, 1988), tendo a experimentação como um de seus eixos, ao lado do cotidiano e da
história. Nesse documento, o papel das atividades experimentais é revisto, e apresentado em
bases muito diferentes da Proposta de 1977.
“Quando propomos a experimentação, não pretendemos apenas que os alunos
utilizem materiais do laboratório, tampouco redescubram os conceitos criados
pelos cientistas, (..), O que se prioriza é que o aluno entre em contato com
fenômenos químicos e que tenha possibilidade de criar modelos explicativos para
eles, através de suas observações, de seu sistema lógico, de sua linguagem,”
(São Paulo, 1988, p 12).
Como se pode perceber, as atividades experimentais têm a finalidade de permitir
explorações conceituais, valorizando conhecimentos que os alunos possam ter desenvolvido
previamente.
Na Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional de 1996, as finalidades do ensino
médio são revistas, e assim definidas:
“... a consolidação e o aprofundamento dos conhecimentos adquiridos no ensino
fundamental, possibilitando o prosseguimento de estudos; a preparação básica
para o trabalho e a cidadania do educando, para continuar aprendendo, de modo
a ser capaz de se adaptar com flexibilidade a novas condições de ocupação ou
aperfeiçoamento posteriores; o aprimoramento do educando como pessoa
humana, incluindo a formação ética e o desenvolvimento da autonomia intelectual
e do pensamento crítico, entre outras.” (LDB 9394/96)4.
4 Essa lei pode ser encontrada em: http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/LEIS/l9394.htm, acesso em 29/09/2009.
4
Assim, segundo essa visão, o ensino médio não tem como finalidade a formação de mini-
cientistas, nem a preparação para a universidade. Há que se repensar o ensino de Química, não
apenas nos aspectos de conteúdo, mas também seus objetivos e metodologias de ensino.
Os Parâmetros Curriculares Nacionais, lançados pelo MEC em 1999 como uma resposta à
nova Lei de Diretrizes e Bases (LDB/96), têm a finalidade de proporcionar orientações para o
professor. Assim como na Lei de Diretrizes de 1996, os Parâmetros Curriculares Nacionais (Brasil,
1999) evidenciam que o objetivo do ensino não é somente proporcionar ao aluno do ensino médio
uma formação específica, técnica, mas sim proporcionar uma formação geral, contextualizada, de
forma a permitir que estes alunos exerçam de forma consciente as suas escolhas na comunidade
em que vivem.
O documento específico sobre o ensino de Química (Brasil, 1999) ressalta o papel
pedagógico das atividades experimentais:
“Deve ficar claro aqui que a experimentação na escola média tem função
pedagógica, diferentemente da experiência conduzida pelo cientista. A
experimentação formal em laboratórios didáticos, por si só, não soluciona o
problema de ensino-aprendizagem em Química.
[...] Qualquer que seja a atividade a ser desenvolvida, deve-se ter clara a
necessidade de períodos pré e pós atividade, visando à construção dos conceitos.
Dessa forma, não se desvinculam “teoria” e “laboratório” (Brasil, 1999, p.36).
O documento propõe, também, diferentes modalidades de atividades experimentais, como
o experimento de laboratório, as demonstrações em sala de aula e estudos do meio. Sua escolha
depende de objetivos específicos do problema em estudo, das competências que se quer
desenvolver e dos recursos materiais disponíveis. Entretanto, qualquer que seja o tipo de
atividade proposta, os PCNs – Química, evidenciam a importância de planejá-la de maneira a
contribuir para o desenvolvimento de habilidades cognitivas e afetivas:
“Ainda na elaboração das atividades, deve-se considerar também o
desenvolvimento de habilidades cognitivas, tais como controle de variáveis,
tradução da informação de uma forma de comunicação para outra, como gráficos,
tabelas, equações químicas, a elaboração de estratégias para a resolução de
problemas, tomadas de decisão baseadas em análises de dados e valores, como
integridade na comunicação dos dados, respeito às idéias dos colegas e às suas
próprias e colaboração no trabalho coletivo”. (Brasil, 1999, p. 37).
Fica evidente que o sentido de se realizar uma aula experimental não é a de reproduzir o
trabalho do cientista, tampouco o de seguir um método para desvendar a ciência. Como bem
apontam os PCNs, a experimentação é importante no ensino das ciências quando elaborada de
maneira a permitir ao estudante “diferentes e concomitantes formas de percepção qualitativa e
quantitativa, de manuseio, observação, confronto, dúvida e de construção conceitual” (Brasil,
2002).
5
A atual proposta curricular do Estado de São Paulo (São Paulo, 2008) para o ensino de
química, também valoriza as atividades experimentais na perspectiva do desenvolvimento de
competências e construção de conhecimentos. De acordo com esse documento:
“as estratégias de ensino e de aprendizagem devem permitir que os alunos
participem ativamente das aulas, por meio de atividades que os desafiem a
pensar, a analisar situações usando conhecimentos químicos, a propor
explicações, soluções e a criticar decisões construtivamente. Devem, enfim,
favorecer a formação de indivíduos que saibam interagir de forma mais consciente
e ética com o mundo em que vivem, ou seja, com a natureza e a sociedade.” (São
Paulo, 2008, p.44).
Podemos perceber uma evolução no papel atribuído às atividades experimentais no ensino
de Química nos documentos oficiais que orientam a nossa educação no nível do ensino médio de
Química. Estamos assim, frente a um desafio de saber planejar atividades que superem a simples
ilustração de conteúdos dados em sala de aula, que proporcionem a elaboração de conceitos
químicos, que sejam instrumentos de desenvolvimento de habilidades de pensamento e de um
processo coletivo de construção de conhecimentos.
Concepções de ciência e ensino de ciências Muitas vezes não nos damos conta que, ao ensinar Ciências, estamos transmitindo uma
maneira de concebê-la. Alguns pesquisadores sugerem que grande parte dos professores de
Ciências, embora tenha tido uma formação científica específica, ainda transmite em suas aulas
uma visão deformada do trabalho científico (Hodson, 1994; Matthews, 1991). Como discutido
anteriormente, o desenvolvimento de atividades experimentais como proposto em alguns
materiais didáticos, pode veicular uma visão indutivista da Ciência, pouco aceita hoje em dia.
A escola hoje, em suas aulas de Ciências, quer seja Física, Biologia ou Química, muitas
vezes acaba mostrando um único “método científico” para os alunos, como se a atividade
cientifica fosse uma seqüência rígida de passos a serem seguidos pelos cientistas para encontrar
a “verdade”; dando-se demasiada ênfase às observações, as quais são apresentadas como
neutras, imparciais e não influenciadas por teorias e conhecimentos prévios. Ainda, se veicula no
ensino uma imagem estereotipada do cientista, como um gênio, alheio ao convívio social,
descobridor de conhecimentos que, via de regra, não precisam ser validados pela comunidade
científica. Essas visões empobrecidas podem desencorajar ou desestimular os estudantes no
processo de aprendizagem das ciências. A apresentação da Ciência como método infalível,
individualista, enraizada em concepções positivistas e empíricas, pode gerar nos alunos visões
distorcidas sobre o que é a investigação científica e o trabalho dos pesquisadores, distanciando os
alunos do processo de construção e da evolução dos conhecimentos científicos. Algumas visões
deformadas da ciência mais comuns, segundo Cachapuz et al (2005) são:
6
• Concepção empírico-indutivista: que defende o papel da observação e da experimentação
“neutra”, esquecendo o papel essencial das hipóteses como norteadoras das investigações
e dos corpos de conhecimento;
• Visão descontextualizada e neutra: parece não haver interesses e influências da sociedade,
esquecendo-se dimensões essenciais das atividades científica e tecnológica;
• Concepção individualista e elitista: os conhecimentos científicos aparecem como obra de
gênios isolados, ignorando-se o papel do trabalho coletivo, dos intercâmbios entre equipes,
essenciais para favorecer a criatividade necessária para abordar situações abertas;
• Visão rígida, algorítmica e infalível: o método científico é apresentado como uma seqüência
de etapas definidas, em que as “observações” e as “experiências rigorosas” desempenham
um papel destacado, contribuindo com a “exatidão e objetividade” dos resultados obtidos;
• Visão aproblemática e a-histórica: transmissão de conhecimentos já elaborados, ignorando
quais foram os problemas que se pretendiam resolver, a evolução dos conhecimentos, as
dificuldades encontradas e as perspectivas.
É preciso deixar claro para os alunos que não existe um único método científico e que a
atividade não ocorre de forma isolada, padronizada, neutra de valores e pré-concepções, mas que
o desenvolvimento da ciência é conseqüência de um processo histórico da construção do
conhecimento. Uma abordagem histórica contextualizada pode promover reflexões e não apenas
a transferência de conceitos já elaborados. De acordo com os PCNEM (Brasil, 1999):
“A consciência de que o conhecimento científico é assim dinâmico e mutável,
ajudará o estudante e o professor a terem necessária visão critica da ciência. Não
se pode simplesmente aceitar a ciência como pronta e acabada e os conceitos
atualmente aceitos pelos cientistas e ensinados nas escolas como verdade
absoluta”. (Brasil, 1999, p. 31)
Podem-se observar tais concepções equivocadas da Ciência em alguns livros didáticos de
Química que apresentam um único método científico, não valorizando as hipóteses e as teorias
prévias norteadoras das atividades cientificas. Muitas vezes é dada a idéia de que o cientista vai
ao laboratório “descobrir” algo, e não que este realiza investigações baseados em conhecimento
prévios, hipóteses e proposições. Além disso, muitos livros apresentam uma visão estereotipada
dos cientistas, apresentando-o mal vestido, isento de valores, despojado, isolado da sociedade,
de uma inteligência atípica e sempre realizando experimentos que soltam fumaça, aparecem
cores ou explodem.
Uma visão contemporânea sobre a ciência admite que o conhecimento é construído com
base em teorias que orientam a observação, ou seja, uma observação depende da teoria; o
conhecimento científico é visto como um conjunto de hipóteses que são modificáveis e que
tendem a fazer uma descrição da realidade e o método científico não é entendido como uma
7
sucessão linear de etapas, mas antes um processo conducente à elaboração de idéias
sucessivamente mais complexas (Martorano, 2007).
Assim, parece conveniente que nós professores reflitamos sobre nossas concepções sobre
a ciência e o método científico, de forma a evitar que nossos alunos construam visões distorcidas
da ciência e da construção do conhecimento científico. Segundo Cachapuz et al. (2005)
“As concepções docentes sobre a natureza da ciência e a construção do
conhecimento científico seriam, pois, expressões dessa visão comum, que nós os
professores de ciências aceitaríamos implicitamente devido à falta de reflexão
crítica e a uma educação científica que se limita, com freqüência, a uma simples
transmissão de conhecimentos já elaborados”. (Cachapuz et al., 2005, p.53)
Essas concepções, ainda muito disseminada nas escolas, podem ser percebidas nas
atividades laboratoriais, pois, muitas vezes, são apresentados experimentos com a pretensão de
criar a ilusão de que seguindo o método científico obtêm-se resultados análogos aos dos
cientistas. Hodson (1988) alerta para os cuidados com relação à maneira como as atividades
experimentais são conduzidas. O autor argumenta que é criado um mito de que a observação e o
experimento fornecem dados objetivos, confiáveis e independentes de teorias, dos quais surgem
as generalizações e por fim as explicações teóricas. Dessa forma, o aluno atribui uma importância
excessiva aos dados experimentais, como se esses dados pudessem isoladamente conduzir a
uma teoria e serem facilmente validados. O autor ainda argumenta que os experimentos na
ciência são muito mais que simples observações e coleta de dados, mas sim, um processo onde
as hipóteses geradas serão rigorosamente testadas e avaliadas, contribuindo para a construção e
reconstrução de teorias. Assim, devemos atentar para os diferentes significados que têm a
experimentação conduzida pelos cientistas e a experimentação, com finalidade pedagógica,
proposta em sala de aula aos nossos alunos. Não se pode querer equiparar o trabalho científico à
experimentação em sala de aula. Corroborando essa idéia, Hodson (1988, p. 62)5 argumenta:
“Por exemplo, muitos experimentos em classe não “funcionam”, ou dão resultados
inesperados. Ainda assim se sugere que os alunos aceitem uma teoria com a qual
esses experimentos manifestamente não estão de acordo, atribuindo-se quaisquer
anomalias a técnicas inadequadas ou à falta de sorte. Isto ocorre porque a função
pedagógica de muitos “experimentos” no ensino da ciência é ilustrar um ponto de
vista teórico em particular, ao passo que na ciência o propósito é auxiliar o
desenvolvimento de teorias. A intenção de promover uma visão particular,
enquanto se mantém uma fachada de investigação aberta, cria enormes
dificuldades e é a principal responsável pelas visões distorcidas que os alunos têm
a respeito dos experimentos e da metodologia científica”. (Hodson, 1988, p. 62)
5 Tradução nossa.
8
Tendo em vista favorecer a construção dos conhecimentos científicos em sala de aula, Gil-
Perez e Valdéz Castro (1996) apontam os seguintes aspectos que devem ser considerados na
proposição de uma atividade:
1) Apresentar situações problemáticas.
2) Favorecer a reflexão dos estudantes sobre a relevância e o possível interesse das situações
propostas.
3) Potencializar análises qualitativas, significativa, que ajudem a compreender e acatar as
situações planejadas e a formular perguntas operativas sobre o que se busca.
4) Considerar a elaboração de hipóteses como atividade central de investigação científica,
sendo este processo capaz de orientar o tratamento das situações e de fazer explícitas as
pré-concepções dos estudantes.
5) Considerar as análises, com atenção para os resultados (interpretação física,
confiabilidade), a partir dos conhecimentos disponíveis, das hipóteses manejadas e dos
resultados das demais equipes de estudantes.
6) Análise detalhada dos resultados.
7) Considerar possíveis perspectivas do estudo com outros níveis de complexidade,
relacionando possíveis aplicações e repercussões negativas.
8) Esforços de integração do estudo realizado com outros campos do conhecimento.
9) Conceder uma importância especial a memória científica que reflita o trabalho realizado e
possa ressaltar o papel da comunicação e do debate na atividade científica.
10) Ressaltar a dimensão coletiva do trabalho científico, por intermédio de grupos de trabalho,
que interajam entre si.
O papel das hipóteses é de fundamental importância nas atividades experimentais, pois
pode exigir capacidade criativa e elaboração conceitual por parte dos alunos. A elaboração de
hipóteses exerce um papel essencial para a construção do conhecimento científico, pois está
vinculada à elaboração de estratégias para a coleta e análise de dados e, conseqüentemente, à
resolução de uma situação problema. É preciso haver previsões plausíveis de serem investigadas
à luz do quadro teórico para se analisar os dados.
Ainda, devemos considerar que abordagens como a proposta por Gil-Pérez e Valdéz
Castro podem auxiliar na construção de uma idéia mais adequada da ciência. Em uma
perspectiva empirista-indutivista da atividade experimental, as hipóteses são desconsideradas ou
até desprezadas e os dados são coletados para que o aluno descubra ou verifique uma dada
regularidade, enquanto que numa perspectiva racionalista-construtivista, as experiências são
precedidas da formulação de problemas e os alunos são incentivados a selecionar dados e
observações que corroboram ou não as hipóteses (Campos e Cachapuz, 1997).
9
Dificuldades, potencialidades e limitações das atividades experimentais Como vimos discutindo, as atividades de natureza experimental, embora possam ser
significativas para a aprendizagem, são pouco utilizadas pelos professores. Mesmo considerando
a possibilidade de realização de tais atividades por demonstração em sala de aula, a
experimentação não faz parte, de maneira geral, do processo de ensino-aprendizagem em muitas
escolas.
O planejamento e a preparação de atividades experimentais requerem conhecimento,
disponibilidade de tempo por parte do professor e materiais de laboratório. Mesmo que se possam
utilizar materiais alternativos à vidraria convencional, nem sempre podemos substituir os
reagentes necessários para uma dada aula experimental. Também, organizar os alunos no
laboratório ou na sala de aula para a realização da atividade exige esforço do professor em
promover o desenvolvimento de comportamentos e atitudes nos estudantes de compromisso com
o trabalho, de atenção, seriedade e respeito. Nesse sentido, o professor deve evitar
improvisações que possam comprometer sua própria segurança e a dos alunos, e exibir
comportamentos, ao manusear os materiais, que possam servir de exemplos.
Selecionar experimentos que, ao mesmo tempo, atendam objetivos formativos e sejam de
fácil realização, pode exigir a busca de informações e eventuais testes e adaptações para a
realidade que se tem na escola. Este é um trabalho importante e, muitas vezes, a experiência
adquirida nesse processo não é compartilhada com outros colegas, pois são poucas as
oportunidades que os professores de Química têm de se encontrarem para trocar informações e
discutir questões pertinentes ao ensino. Meios de comunicação, como revistas de ensino como a
Química Nova na Escola ou a Revista Brasileira de Ensino de Química entre outras, poderiam ser
mais bem exploradas para a divulgação de experiências pedagógicas exitosas.
Considerando o potencial formativo que as atividades experimentais podem apresentar,
devemos considerar os diferentes tipos de abordagem que a experimentação possibilita, tendo em
vista privilegiar a aprendizagem significativa dos conteúdos. Afinal, com tantas situações poucos
favoráveis para a implementação de uma aula experimental, devemos nos preocupar em
aproveitá-la da melhor maneira possível para promover o desenvolvimento de habilidades
cognitivas nos nossos alunos.
Muitas vezes, são propostas aulas de laboratório cujo principal objetivo é ilustrar a teoria
dada em sala de aula. Nessas atividades, não raramente, são valorizados principalmente
aspectos como a manipulação de materiais e a comprovação de teorias. Os alunos seguem um
procedimento já pronto, como uma receita, sem entenderem, muitas vezes, o que estão fazendo.
Assim, pode-se transmitir aos alunos uma visão equivocada da ciência, como se fosse uma
verdade definitiva, como se a experimentação não fizesse parte da construção dos
conhecimentos. A atividade experimental, realizada dessa maneira, parece ser empregada no
sentido motivador, no qual se cria um ambiente diferente do de costume, não se valorizando a
10
reflexão sobre os resultados do experimento, e o aluno parece realizá-lo sem saber o porquê e
para quê.
Realizar um experimento apenas como uma mera atividade física dos alunos, na
comprovação de uma teoria, não desenvolve potencialidade cognitiva dos mesmos e muito menos
os oportunizam a se posicionarem de forma crítica diante de um problema, seja este de ordem
social ou não. Também, como já vimos, pode reforçar uma visão não adequada da ciência e da
atividade científica.
Assim, quando planejamos uma aula experimental, devemos considerar não que o aluno
obtenha dados para confirmar uma teoria ou ilustrar um conteúdo, mas sim que tenha a
oportunidade de refletir sobre os dados coletados. Dessa maneira, as aulas experimentais devem
ser planejadas para promover a aprendizagem significativa dos alunos, o que envolve “considerar
o desenvolvimento de habilidades cognitivas, tais como controle de variáveis, tradução da
informação de uma forma de comunicação para a outra, como gráficos, tabelas, equações, a
elaboração de estratégias para a resolução de problemas, tomadas de decisões baseadas em
análise de dados e valores, como integridade na comunicação dos dados, respeito às idéias dos
colegas e às suas próprias e colaboração no trabalho coletivo” (Brasil, 1999).
Segundo DOMIN (1999), a experimentação deve favorecer objetivos educacionais do
processo cognitivo que incluem: conhecer, compreender, analisar, sintetizar e avaliar.
Segundo Rosito (2003):
“Um verdadeiro experimento é aquele que permite ao aluno decidir como proceder
nas investigações, que variáveis manipular, que medidas realizar, como analisar e
explorar os dados obtidos e como organizar seus relatórios” (Rosito, 2003, p. 199)
Podemos considerar diferentes estilos de atividades experimentais tendo em vista o
favorecimento do desenvolvimento cognitivo dos alunos. Um desses estilos, como aponta Domin
(1999), é conhecido como descoberta ou investigação guiada, em que o conteúdo não é
apresentado ao aluno de maneira acabada, mas sim por meio de um problema, cuja solução pode
ser buscada pela realização de um experimento em que, a partir de um procedimento conhecido,
dados são obtidos pelos estudantes e analisados seguindo certa direção, apresentada pelo
professor.
Por exemplo, conhecendo a interação entre ácido sulfúrico (chuva ácida) e papel de
tornassol (ou outro indicador adequado disponível) e entre o ácido e carbonato de cálcio
(mármore), dado um conjunto de materiais (que se dissolvam em água), o aluno pode investigar
quais são ácidos, básicos ou neutros, elaborando um conceito para definir essas propriedades
(vide Interações e Transformações I, GEPEQ, 2005). O problema é dado pelo professor (p. ex., há
outros materiais que possuem comportamento análogo ao ácido sulfúrico?), bem como o
procedimento. Compete ao aluno coletar e analisar os dados, elaborando sua própria classificação
e conclusões, orientado, evidentemente, pelo professor. O aluno, assim, poderia descobrir
relações, conceitos, leis etc. que o professor quer que ele aprenda. Pode, ainda, receber do
11
professor uma amostra de um material para que identifique se trata-se ou não de um ácido, por
exemplo.
A aula experimental no estilo descoberta pode apresentar algumas limitações no que se
refere ao desenvolvimento de certas habilidades de pensamento, uma vez que o aluno é
direcionado a um tipo de análise previamente determinada pelo professor. É claro que este tipo de
abordagem muito pode contribuir para a aprendizagem de conteúdos e de raciocínios e sua
utilização é recomendada, mas não como a única estratégia de se propor aulas experimentais. Há
outras abordagens que podem permitir o desenvolvimento de outras competências.
O estilo de aula experimental que se baseia em problemas, em que um problema aberto é
apresentado pelo professor aos alunos, que devem aplicar seus conhecimentos para propor
caminhos para sua resolução é uma dessas abordagens que facilitam o desenvolvimento de
habilidades de raciocínio. Os próprios alunos desenvolvem procedimentos experimentais na
tentativa de buscar as respostas. Por exemplo, pode-se problematizar a formação da ferrugem em
materiais de ferro, como portões, latarias de automóveis, vergalhões, etc. e os alunos elaborariam
procedimentos para verificar qual seria o papel da água, do ar atmosférico, de ambientes
marinhos no enferrujamento. Dessa maneira, poderiam propor roteiros de maneira a controlar
variáveis como a água, o oxigênio, sais dissolvidos em água, etc. Questões do tipo: como eliminar
o oxigênio dissolvido na água, como eliminar a umidade do ar, como impedir o contato do material
com o ar atmosférico, certamente apareceriam, ou o professor as introduziria, auxiliando o aluno
na busca de informações que os ajudassem a respondê-las e propor um procedimento.
Experimentos que abordam de que depende o enferrujamento e como evitá-lo, podem ser
encontrados no Projeto Interações e Transformações – Química para o ensino médio (GEPEQ,
2005, p. 157; 2002, p. 80), e podem auxiliar o professor a propor uma atividade de resolução de
problemas.
A aula experimental no estilo de resolução de problemas pode ser um instrumento de
aprendizagem muito poderoso, pois, além de conhecimentos específicos, estão envolvidas
habilidades de raciocinar logicamente sobre a situação, controlar variáveis, apresentar conclusões
plausíveis, entre outras. Como limitação, poder-se-ia argumentar que as habilidades
desenvolvidas poderiam ficar restritas à situação problema estudada. Também, tem-se o desafio
de propor problemas que possam interessar os alunos e cuja busca de soluções esteja ao alcance
deles.
Ainda, a aula experimental pode ser organizada no estilo investigativo, que requer que o
estudante formule o problema, crie hipóteses, faça previsões sobre os possíveis resultados,
execute a investigação, analise os dados e tire suas próprias conclusões, mediado pelo professor.
Para isso o professor deve tornar-se orientador na sala de aula e conduzir seus alunos para a
resolução do problema apresentado. O aluno deixa de ser um agente passivo da aula e passa a
agir sobre o processo de pensamento, questionando, elaborando e participando da construção
das idéias. O professor deixa de ser o transmissor de conhecimentos e passa a questionar seus
12
alunos, conduzindo-os na elaboração de respostas condizentes com a visão científica, gerando
questões e problemas que serão discutidos e refletidos, num processo de envolvimento, de forma
a respeitar as idéias e opiniões que surgirem.
Por exemplo, pode-se desenvolver uma atividade experimental investigativa a partir do
estudo sobre a temperatura de ebulição da água. Os alunos podem ser questionados sobre o que
acontece com a temperatura de ebulição da água quando uma dada amostra é aquecida. Pode
ser que apenas mencionem que a temperatura vai subir até que entre em ebulição, mas, é
provável, ou o professor pode encaminhar a discussão, que apontem que o aquecimento da água
depende de certos fatores. Assim, explorando tal situação, o professor pede aos alunos que
apresentem suas hipóteses e elaborem roteiros experimentais que lhes permita testá-las. É
comum os alunos sugerirem que a temperatura de ebulição depende da intensidade da fonte de
calor, da quantidade de água, da procedência da água, do tempo de aquecimento, do material do
recipiente, da temperatura inicial em que a água se encontra. Os alunos elaboram seus roteiros,
supervisionados pelo professor, e os executam, podendo, pela análise dos dados obtidos, validar
ou não suas idéias iniciais.
Atividades assim elaboradas, em que os alunos participam ativamente da formulação de
hipóteses, elaboração do planejamento, coleta e análise dos dados e de formulação de
conclusões, podem contribuir para o desenvolvimento de autonomia e responsabilidade, além dos
conhecimentos específicos referentes ao tema tratado. Uma análise de uma atividade
investigativa aplicada em uma escola de ensino médio mostrou que os estudantes participaram
ativamente, manifestando habilidades cognitivas de alta ordem (Suart e Marcondes, 2008).
É claro que elaborar atividades dessa natureza é um desafio para o professor, pois exige
que ele, de alguma maneira, selecione as hipóteses que os alunos apresentaram ou que faça
questões para que hipóteses importantes sejam formuladas. Também, é preciso auxiliar os alunos
na elaboração de seus procedimentos, para que percebam a necessidade de controlar variáveis,
escolham materiais adequados, etc. Ainda, o professor poderá ter de lidar com diferentes
procedimentos sendo executados em uma mesma aula. Há maneiras de propor uma atividade
investigativa mais simples, como por exemplo, os alunos apresentam suas hipóteses e apenas
uma ou duas são escolhidas para serem testadas. As demais podem ser exploradas em
discussões com a classe, em que o professor vai construindo o procedimento com os alunos e
fornece resultados típicos para que os alunos possam analisar e elaborar suas conclusões.
Desta forma, uma atividade experimental elaborada de forma a privilegiar o envolvimento
do aluno nas etapas de investigação, ou seja, permitindo que a sua participação na resolução de
um problema, elaborando hipóteses, analisando dados e propondo soluções, tem-se demonstrado
promotora de habilidades cognitivas e da aprendizagem de conceitos científicos escolares.
13
Capítulo II – Atividades experimentais investigativas
Como abordado no capítulo anterior, é indiscutível a importância da experimentação no
ensino de Ciências. Devemos reconhecer, entretanto, que existem diferentes abordagens de
atividades experimentais relacionadas às competências que se pretende desenvolver no aluno.
Dessa maneira, é muito importante que saibamos propor experimentos que sejam potencialmente
significativos para a aprendizagem.
Podemos comparar dois tipos de atividades experimentais, a conhecida como tradicional,
na qual estão incluídas demonstrações, ilustrações, verificações e comprovação de teorias, e um
segundo tipo, chamada de experimentação investigativa, que envolve a participação do aluno na
resolução de um problema.
Na atividade experimental com enfoque tradicional o aluno faz o que o professor
determina, seguindo um roteiro tipo receita culinária (Tamir, 1977; Domin, 1999) e geralmente
conhece de antemão os resultados que serão obtidos. Não é apresentada uma problematização, a
qual pode motivar e estimular o aluno a pensar, e a interagir com seus pares, tampouco o envolve
na formulação de hipóteses e na elaboração de conclusões. A solicitação ao aluno se limita ao
relato dos dados e o professor, como detentor do saber, fornece explicações, utilizando o
resultado do experimento para comprovar teorias ou conceitos já anteriormente apresentados ao
aluno.
Essa maneira de organizar a atividade experimental é muito diferente do enfoque
investigativo, o qual tem como base o envolvimento do aluno na resolução de um problema. Como
apontam Zanon e Freitas (2007, p. 95), nesse tipo de atividade o professor “suscita o interesse
dos alunos a partir de uma situação problematizadora em que a tentativa de resposta dessa
questão leva à elaboração de suas hipóteses”. O experimento não se resume à simples
manipulação de materiais e coleta de dados, pois é planejado para que o aluno reflita, tomando
consciência de suas ações e propondo explicações (Carvalho, 1999). Ainda, os alunos com a
mediação do professor, poderiam elaborar seus próprios experimentos, na tentativa de testar suas
próprias hipóteses para a resolução do problema.
O aluno desempenharia, portanto um papel ativo na construção do seu conhecimento, o
que lhe permite maior autonomia e responsabilidade (Suart e Marcondes, 2009; Zuliani, 2000;
Carvalho et al., 1999).
Os papéis desempenhados pelo professor e pelos alunos nas diversas etapas envolvidas
em uma atividade com características investigativas podem definir diferentes graus de liberdade
conferidos ao aluno (Pella, 1961).
Considerando as seguintes etapas: proposição de um problema, elaboração de hipóteses,
elaboração de um procedimento experimental, coleta e análise dos dados e elaboração das
conclusões, cada uma delas pode ser, em princípio, realizada pelo professor ou pelo aluno, o que
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significa maior ou menor envolvimento intelectual e afetivo dos estudantes na realização da
atividade. Quanto maior é a solicitação feita ao aluno, maior é o nível de abertura do experimento
e, conseqüentemente, maior grau de liberdade ele terá para tomar decisões no sentido de resolver
o problema.
No quadro a seguir são apresentadas diferentes possibilidades de realização de cada
etapa pelo professor ou pelo aluno, considerando 3 níveis de abertura (ou graus de liberdade).
Para efeito de comparação incluímos a experimentação tradicional.
TRADICIONAL INVESTIGATIVA
NIVEL 1 NIVEL 2 NIVEL 3
Elaboração do
Problema
Não há Professor Professor Aluno
Elaboração de
hipótese
Não há Não há, ou
professor
Aluno Aluno
Elaboração
dos
procedimentos
Professor Professor Aluno Aluno
Coleta de
dados
Aluno Aluno Aluno Aluno
Análise dos
dados
Professor Aluno Aluno Aluno
Elaboração da
conclusão
Aluno/ Professor Aluno Aluno Aluno
Níveis de abertura de atividades experimentais (Pella, 1961)
O problema a ser investigado, em qualquer uma dessas abordagens não tradicionais,
precisa ser elaborado de forma que os alunos sintam interesse pela investigação, ou seja, deve
ser relacionado à realidade do aluno, ao contexto em que está inserida a escola, ou aos conceitos
estudados em sala de aula. Ainda, o problema deve ser proposto em um nível de dificuldade
adequado para que os alunos não se sintam desmotivados e desistam da atividade.
Devemos enfatizar, também, a importância do papel do professor, qualquer que seja o
nível de abertura com que um experimento investigativo é proposto, pois cabe a nós professores a
mediação do processo, provendo condições para que os alunos compreendam o que estão
fazendo e possam construir relações conceituais que justifiquem o problema que estão
resolvendo.
Como o experimento pressupõe um problema a ser resolvido, é necessário que haja
atividades pré e pós-laboratório. É importante, do ponto de vista do envolvimento cognitivo do
aluno, introduzir inicialmente a situação problematizadora, discutir as idéias principais e dar
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oportunidades para que os alunos pensem sobre o problema e proponham suas hipóteses. A aula
pós-laboratório pode ajudar os estudantes a pensar sobre os dados obtidos, como os analisar e
como conectar esses dados com os conceitos estudados. As discussões, realizadas durante o pré
e o pós-laboratório, podem permitir que os estudantes façam conexões significativas entre o
fenômeno observado e os dados e os conceitos desenvolvidos nas aulas.
Para que possamos evidenciar com mais clareza os níveis de abertura em uma atividade
experimental do tipo investigativa, em termos das possibilidades de formação de conceito e
desenvolvimento de habilidades de raciocínio, vamos apresentar e discutir, alguns pontos
essenciais.
Atividade experimental investigativa de nível 1 Na abordagem investigativa nível 1 cabe ao professor propor uma situação problema e
também fornecer o procedimento dos experimentos. Ao aluno cabe coletar e analisar os dados,
elaborar uma conclusão e também propor soluções para o problema em questão.
A seguir, apresenta-se um exemplo de atividade com essas características.
Atividade 1: Utilizando a densidade para identificar materiais.
A identificação de substâncias se baseia, de maneira geral, na determinação de
propriedades características. Assim, é comum verificar a temperatura de fusão, de ebulição, a
densidade, a reatividade frente certas substâncias, as propriedades relativas à absorção ou
emissão de radiações (espectros), a análise elementar, etc.
No experimento proposto a seguir, a idéia de identificar um metal será utilizada para
introduzir o conceito de densidade de sólidos como uma propriedade característica.
Situação problema Na perspectiva de introduzir o conceito de densidade e aplicá-lo na identificação de um
material, podem ser apresentadas várias situações problemas. Um exemplo é dado a seguir.
A falsificação de jóias é uma prática ilegal realizada com fins de lucratividade. Vendem-se
peças supostamente de ouro, que na verdade contêm outros metais menos nobres, de menor
valor comercial, pelo preço de uma legítima.
Ao comprar uma jóia de ouro, seu comprador desconfiou que pudesse ter sido enganado.
Como saber se a jóia comprada é verdadeira, sem danificá-la?
Atividade pré-laboratório Para suscitar a apresentação de hipóteses pelos alunos, tendo em vista a resolução do
problema, o professor pode propor questões que despertem idéias a respeito da utilização de
16
propriedades características das substâncias para sua identificação e sugerir, caso os alunos não
o façam, uma consideração sobre a verificação da densidade e, a partir daí, propor conhecer mais
sobre esta propriedade.
Laboratório Procedimento 1
O objetivo dessa primeira parte é construir o conceito de densidade. Para tal,
podem ser medidas massas e volumes de amostras de um mesmo metal, como por exemplo,
pedaços de alumínio, cobre, pregos de ferro, etc, conforme descrito no procedimento a seguir. É
importante que todos os alunos façam com o mesmo metal, para que possam pesquisar a relação
procurada, válida para cada metal.
Materiais e Reagentes
• balança
• amostras de metal
• proveta de 100 mL (ou de volume adequado ao tamanho das amostras)
Procedimento
• Construa uma tabela semelhante à fornecida para registrar dados obtidos por todas as
equipes.
• Determine a massa da amostra recebida pela equipe e anote na tabela. (O professor pode,
se achar conveniente, fornecer a amostra juntamente com o valor de sua massa. Dessa
forma, não é necessário pesá-la).
• Coloque certa quantidade de água numa proveta de 100 mL, de maneira que sua amostra
fique imersa completamente. Determine o volume da amostra do metal mergulhando-o,
cuidadosamente na água contida na proveta e medindo o aumento de volume causado.
Equipe Massa (g) Volume (cm3) Relação entre massa e volume
(g/cm3)
Análise dos dados
Tendo em vista que o aluno perceba a constância da razão m/v, podem-se analisar os
dados por meio da questão apresentada a seguir.
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1. Muitas relações matemáticas podem ser estabelecidas entre os valores de massa e
volume de amostra do mesmo metal, porém apenas uma assume valor numérico constante.
Considere as relações:
M + V =
M – V =
M x V =
M : V =
Qual delas assume valor numérico constante quando aplicada aos dados obtidos?
2. A relação encontrada representa a densidade de um material, que pode ser expressa
pela equação: d= m/v.
A densidade de um material depende de sua massa?
Procedimento 2
O objetivo dessa segunda parte é o de aplicar o conceito de densidade a outros metais, de
maneira a perceber que é possível identificá-los por esta propriedade. Assim, o aluno deve
determinar a densidade de dois ou três outros metais e compará-la com outros dados
apresentados pelo professor. Podem ser utilizados: alumínio, ferro, cobre, estanho, chumbo.
Você está recebendo duas amostras de metais diferentes. Determine a massa e o volume
de cada amostra, calcule a densidade e procure identificá-los utilizando a tabela de densidade de
metais fornecida. Apresente os dados coletados em uma tabela.
Amostra de metal Massa (gramas) Volume (cm3) Densidade (g/cm3)
temperatura (ºC)
A
B
C
Metal Densidade (g/cm3) a
25ºC
Metal Densidade (g/cm3) a
25ºC
Alumínio 2,7 Mercúrio 13,5
Chumbo 11,3 Ouro 19,3
Cobre 8,9 Platina 21,4
Ferro 7,8 Prata 10,5
Magnésio 1,7 Titânio 4,5
Densidade de vários metais a 25ºC
Analisando a tabela de densidade de metais, é possível identificar quais são os metais das
amostras recebidas?
18
Atividade pós Laboratório O objetivo dessa etapa é a de que o aluno conclua que a densidade pode ser utilizada na
identificação de materiais e que aplique os conhecimentos construídos para responder a questão
inicial.
Dessa maneira, o professor pode pedir que os grupos apresentem seus resultados e que
expliquem como chegaram à conclusão de qual metal haviam recebido. Como se tratam de dados
experimentais é provável que os alunos não encontrem valores idênticos aos dados da literatura
(fornecidos na tabela), o que pode gerar dúvidas. Essa é uma oportunidade para o professor
discutir com os alunos as possíveis incertezas nas medidas experimentais, provenientes dos
instrumentos de medida e da acuidade com que as leituras dos dados foram feitas. Assim,
comparações entre diferentes valores que os alunos obtiveram e entre estes e os valores
apresentados na literatura, além de contribuir para que os alunos entendam um pouco mais sobre
a natureza da ciência, são importantes para que se possa decidir sobre a identificação do metal.
Para retomar o problema inicial, os alunos podem ser convidados a propor um
procedimento para identificar se uma jóia de ouro é verdadeira, sem danificá-la. Conhecendo o
valor da densidade do ouro empregado em joalheria (em geral, uma liga metálica, conhecida
como ouro 18 quilates, cuja densidade é 16,5 g/cm3), eles podem fazer suposições sobre o valor
da densidade, maior, menor ou igual, e relacionar com a jóia ser verdadeira ou não.
Algumas considerações
A atividade, apresentada dessa maneira, possibilita aos alunos a construção do
conceito de densidade, bem como sua aplicação em outras situações. A coleta de dados e o
estabelecimento de uma relação entre eles, além de lhes dar uma vivência, possibilita o
desenvolvimento de habilidades relacionadas à conservação e à proporção. Também, ao
compararem os dados que obtiveram com os da literatura, os alunos poderão desenvolver
competências que os permitam avaliar possíveis diferenças, reconhecendo variáveis que podem
justificá-las (medidas da massa e do volume), comparar, inferir e tirar conclusões a respeito dos
metais que constituem as amostras. A apresentação de possíveis soluções e a elaboração de
previsões que a atividade propicia são habilidades de alta ordem cognitiva, importantes no
desenvolvimento do aluno. Um experimento de determinação de densidade realizado de maneira
tradicional dificilmente permitiría que habilidades dessa ordem cognitiva fossem alcançadas.
Atividade experimental investigativa nível 2 Na abordagem investigativa de nível 2 de abertura, o professor propõe uma
situação problema e ao aluno cabe a elaboração de hipóteses, escolha dos procedimentos
experimentais,a coleta e análise dos dados, a elaboração de conclusões e a proposta de soluções
para o problema em questão.
19
Atividade 2 – Como determinar e corrigir o “pH de solos”
Vamos considerar, por exemplo, uma situação problema relativa ao controle do pH do solo,
ou seja, porque certos cultivos que são favorecidos em solos que apresentam determinados
valores de pH. O controle do “pH do solo” em que ocorrerá a plantação é importante, tendo em
vista o melhor desenvolvimento da cultura. Devemos lembrar que não é correto do ponto de vista
químico se referir a pH de um material sólido, pois tal conceito é definido para soluções aquosas,
mas como esse é o termo geralmente encontrado, estamos adotando-o.
No experimento proposto a seguir, a idéia de identificar o pH de amostras de solos e
propor sua adequação para um dado cultivo será explorada.
Situação problema Um exemplo de situação problema, tendo em vista que os próprios alunos apresentem
sugestões e elaborem procedimentos é dado a seguir.
A mandioca é um alimento muito apreciada pelos brasileiros. Seu cultivo se dá em todo o
país, necessitando de solos não compactados (soltos) e se adapta melhor em meio ácido.
O cultivo de mandioca se adapta melhor em solos ácidos, cujo pH varia de 5,5 a 6,5. Antes
de se iniciar uma plantação, deve-se conhecer as características do solo, determinando-se, entre
outras propriedades, o pH e, se for necessário, fazer uma correção de maneira a adequá-lo ao
cultivo pretendido.
Como você verificaria a acidez de um dado solo e como procederia para corrigí-lo, caso
necessário?
Atividade pré-laboratório Os alunos são convidados a apresentar sugestões para a resolução do problema. O
professor pode suscitar algumas idéias, questionando-os a respeito do que já sabem sobre ácidos
e bases, sobre transformações químicas, etc. Os alunos podem sugerir verificar a acidez pela
utilização de indicadores,como papel de tornassol, fenolftaleína, ou ainda repolho roxo, ou feijão
preto. Podem ocorrer idéias sobre a correção da acidez por meio de uma reação ácido-base, ou
sugestões de lavagem do solo com água, aquecimento, etc.
A seguir, os alunos, em grupos, devem elaborar um plano de trabalho para investigar
algumas das sugestões. O professor pode orientá-los a apresentar os materiais que
necessitariam, o procedimento e as previsões a respeito dos resultados esperados. Cada plano de
trabalho deve ser analisado pelo professor, tanto no aspecto da segurança, quanto no da
viabilidade experimental. É importante que o professor discuta com os alunos o controle de
possíveis variáveis, como, por exemplo, quantidade de água a ser empregada, temperatura,
toxicidade dos reagentes para o cultivo, relação custo-benefício, etc
20
Laboratório Aprovados os procedimentos pelo professor, os grupos, então, realizam seus experimentos
e são convidados a apresentar suas conclusões.
Dadas as diferentes demandas que poderiam acontecer com a realização de vários
procedimentos experimentais, o professor, juntamente com os alunos, pode selecionar duas ou
três das sugestões apresentadas e direcionar as atividades para elas.
Atividade pós laboratório: O período pós-laboratório é muito importante na construção do conhecimento, pois os
alunos terão oportunidade de expor suas conclusões à classe e avaliar as conclusões de outros
grupos. Deve ser considerado que a atividade demanda dos alunos, para sua resolução,
habilidades cognitivas de altas ordens, como: identificar e estabelecer processos de controle de
variáveis, analisar relações causais, elaborar hipóteses, etc.
Outras sugestões Um outro exemplo de atividade com esse grau de abertura pode ser dado no estudo de
cinética química. O controle da rapidez com que uma reação ocorre é muito importante no sistema
produtivo e em muitos aspectos de nossa vida diária. Por exemplo, é desejável que se retarde o
processo de corrosão de portões de ferro, assim como é desejável que a polimerização de uma
resina aplicada em tratamentos dentários ocorra em tempo curto. Nesse contexto, os alunos
podem ser questionados sobre de que depende a velocidade de uma transformação química, ou
que fatores podem influenciar a rapidez com que uma transformação química ocorre.
Na atividade pré-laboratório, os alunos são convidados a apresentar suas hipóteses. Idéias
como: temperatura, quantidade dos reagentes, tempo de contato, tipo de recipiente, recipiente
aberto ou fechado, etc., podem surgir. Caso os alunos não proponham hipóteses relevantes, o
professor pode sugerí-las, pedindo que as avaliem. Como no exemplo anterior, os alunos
selecionam uma variável para estudar e propõem um procedimento, bem como hipóteses sobre
possíveis resultados. Na atividade pós-laboratório os alunos, analisando seus dados e os dos
colegas, terão oportunidade de construir conceitos sobre cinética química, bem como de
desenvolver competências de altas ordens cognitivas.
Atividade experimental investigativa nível 3 Diferentemente das abordagens investigativas Nível 1 e Nível 2, nas quais o
professor propunha o problema a ser investigado, na abordagem investigativa de nível 3 de
abertura cabe ao aluno a proposição de uma situação problema, bem como a elaboração de
hipóteses, a escolha dos procedimentos experimentais, além de coletar e analisar os dados,
21
elaborar uma conclusão e também propor soluções para resolver ou minimizar o problema em
questão. Este tipo de abordagem ocorre, com mais freqüência, quando os alunos desenvolvem
projetos ou atividades em feiras de ciências.
Atividades experimentais tradicional e investigativa: comparando diferentes abordagens
Uma atividade experimental pode ser elaborada na abordagem tradicional ou investigativa,
cabe ao professor analisar as possibilidades, dificuldades, pontos positivos e negativos de cada
uma. Dessa forma, apresentamos abaixo uma discussão sobre os principais aspectos das duas
abordagens, comparando a elaboração de duas atividades com os mesmos objetivos conceituais,
entretanto executadas de maneira distinta uma da outra, e
Podemos comparar dois tipos de atividades experimentais, uma tradicional e uma
investigativa de nível 1 de abertura, utilizando o mesmo roteiro experimental, mas desencadeadas
de forma distinta, o que pode levar a diferentes resultados de aprendizagem.
Abordagem tradicional
Atividade Experimental
Objetivos: Identificar soluções ácidas, básicas e neutras
Materiais e Reagentes:
• Estante para tubo de ensaio
• 10 tubos de ensaio vidro de relógio
• conta-gotas
• espátulas
• 2 vidros de relógio
• água
• ácido clorídrico
• vinagre
• suco de limão
• hidróxido de sódio
• sabão em pó
• leite de magnésia
• sal
• açúcar
• papel de tornassol azul e vermelho
• fenolftaleína
22
Procedimento:
• Coloque em 1 tubo de ensaio aproximadamente 2 cm de água e adicione 5 gotas de ácido
clorídrico.
• Coloque em um vidro de relógio um pedaço de papel de tornassol azul e em outro vidro de
relógio um pedaço de papel de tornassol vermelho. Com um conta-gotas pingue uma gota
da mistura água e ácido clorídrico em cada um dos papéis de tornassol. Anote na tabela 1
as cores observadas.
• Acrescente o tubo de ensaio que contém água e ácido clorídrico 2 gotas de fenolftaleína.
Anote na tabela 1 a cor observada.
• Lave os tubos de ensaio, os vidros de relógio e o conta-gotas para repetir os procedimentos
anteriores com os outros materiais. Para os sólidos, adicione aos tubos de ensaio uma
quantidade equivalente a um grão de arroz. Anote na tabela as cores observadas com o
papel de tornassol azul, o rosa e a fenolftaleína.
Reagente Papel
tornassol azul
Papel tornassol
vermelho
Fenolftaleína identificação da solução
(ácida, básica ou neutra)
Água
Água + ácido clorídrico
Água + vinagre
Água + suco de limão
Água + hidróxido de
sódio
Água + sabão em pó
Água + leite de
magnésia
Água + sal
Água + açúcar
Análise dos resultados
Classifique cada uma das soluções como ácida, básica ou neutra, utilizando as
informações apresentadas a seguir.
Solução Tornassol Azul Tornassol Vermelho Fenolftaleína
Ácida Vermelho Vermelho incolor
Básica Azul Azul rosa
No contexto do experimento Tradicional: Supõe-se que os conceitos de ácido e base já tenham sido introduzidos em aula. Assim, os
alunos já têm informações sobre mudanças de cor de indicadores na presença de soluções
23
aquosas ácidas, básicas e neutras. Mesmo que essas informações não tenham sido discutidas em
sala, basta ao aluno classificar as soluções utilizando as informações contidas na tabela. A
experimentação, nesse contexto, tem como objetivo a verificação de fatos, ou a comprovação de
conceitos já abordados.
Algumas considerações
O experimento apresentado dessa maneira possibilita aos alunos conhecer empiricamente
fatos da Química. São poucas as competências envolvidas. O aluno deve observar e comparar
suas observações com dados fornecidos. O aluno não é convidado a elaborar uma síntese ou
fazer previsões. O experimento parece subutilizado, ou seja, não é explorado todo o potencial
pedagógico.
Abordagem Investigativa (nível 1) – ácidos e bases Nessa atividade, diferentemente da tradicional, os alunos construirão os conceitos de
soluções ácidas, básicas e neutras, em nível operacional, ou seja, por meio do fenômeno
mudança de cor do indicador. Além disso, procurarão responder a questão apresentada,
aplicando os conceitos construídos. Vamos retomar o exemplo do controle do pH do solo,
explorando-o, agora, para introduzir o conceito, em nível operacional, de ácido e base.
Questão problema O feijão é um alimento muito apreciado pelos brasileiros. O Brasil é um dos maiores
produtores de feijão do mundo, sendo cultivado em todo o país. A cultura do feijão se adapta
melhor em meio ácido. Assim, os agricultores necessitam conhecer as características do solo
quanto à acidez, antes de iniciar a plantação.
Como você identificaria as características ácidas ou básicas do solo de um terreno antes
de iniciar a uma plantação de feijão?
Formação do conceito Para que o aluno elabore o conceito, será utilizado o mesmo procedimento experimental
descrito anteriormente sem constar, entretanto, a tabela com as informações sobre as cores dos
indicadores em solução ácida e básica. Também são propostas de questões para que os alunos
possam analisar os resultados.
Materiais e Reagentes:
• Estante para tubo de ensaio
• 10 tubos de ensaio vidro de relógio
• conta-gotas
• espátulas
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• 2 vidros de relógio
• água
• ácido clorídrico
• vinagre
• suco de limão
• hidróxido de sódio
• sabão em pó
• leite de magnésia
• sal
• açúcar
• papel de tornassol azul e vermelho
• fenolftaleína
Procedimento:
• Coloque em 1 tubo de ensaio aproximadamente 2 cm de água e adicione 5 gotas de ácido
clorídrico.
• Coloque em um vidro de relógio um pedaço de papel de tornassol azul e em outro vidro de
relógio um pedaço de papel de tornassol vermelho. Com um conta-gotas pingue uma gota
da mistura água e ácido clorídrico em cada um dos papéis de tornassol. Anote na tabela 1
as cores observadas.
• Acrescente o tubo de ensaio que contém água e ácido clorídrico 2 gotas de fenolftaleína.
Anote na tabela 1 a cor observada.
• Lave os tubos de ensaio, os vidros de relógio e o conta-gotas para repetir os procedimentos
anteriores com os outros materiais. Para os sólidos, adicione aos tubos de ensaio uma
quantidade equivalente a um grão de arroz. Anote na tabela as cores observadas com o
papel de tornassol azul, o rosa e a fenolftaleína.
Reagente Papel tornassol azul Papel tornassol vermelho Fenolftaleína
Água
Água + ácido clorídrico
Água + vinagre
Água + suco de limão
Água + hidróxido de sódio
Água + sabão em pó
Água + leite de magnésia
Água + sal
Água + açúcar
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Análise dos dados
Apresentamos sugestões de questões para serem discutidas em sala ou para os alunos
responderem (GEPEQ, 2007).
É possível classificar os materiais estudados em grupos diferentes? Em caso afirmativo,
quais critérios você utilizou ao propor essa classificação?
O ácido clorídrico, formado pela interação do cloreto de hidrogênio gasoso e água, torna a
água ácida, o que pode ser evidenciado pela mudança de cor do papel de tornassol azul. Entre os
materiais estudados, quais tornam a água ácida? Esses materiais apresentam outras
propriedades em comum?
Os materiais que, ao interagirem com água, fazem com que ela se torne ácida, são
chamados de ácidos. Considerando essa informação e suas respostas às questões anteriores,
defina o que é um ácido.
Além dos ácidos, há materiais que são classificados como neutros ou como básicos, tendo
como critério de classificação as propriedades que esses materiais conferem ou não à água após
interagirem com ela. Baseado em seus dados, defina material neutro e alcalino.
Aplicação do conceito para a resolução do problema proposto O aluno deve testar o comportamento do solo frente aos indicadores. Para tal, o professor
pode fornecer amostras de diferentes solos, ou sugerir que os alunos coletem amostras de solo na
escola ou tragam de suas casas. Para realizar o teste, deve ser adicionada água ao solo e agitar
por alguns minutos a mistura. Os alunos podem fazer a filtração ou esperar sedimentar e utilizar o
sobrenadante para os testes com os indicadores. Para exemplificar, um procedimento é
apresentado a seguir.
Materiais e Reagentes
• 2 copos plásticos ou béqueres
• 1 tubo de ensaio
• 1 conta-gotas (opcional)
• Indicadores ácido-base
• Amostra de solo
• Água
Procedimento
• Colocar em um copo plástico ou béquer cerca de duas colheres de uma amostra de solo.
26
• Colocar em outro recipiente cerca de 50 mL de água. Pode-se utilizar um copinho de café,
enchendo-o quase que completamente e transferi-los para o copo que contém o solo,
agitando por alguns minutos.
• Esperar algum tempo para que o sólido sedimente.
• Transfira, com cuidado, uma parte do líquido sobrenadante para um tubo de ensaio e
adicione algumas gotas de um indicador que você escolher. Repita para outros indicadores.
• Transferir a água sobre o solo.
No contexto do experimento Investigativo: Os alunos deverão construir os conceitos de soluções ácidas, básicas e neutras, em nível
operacional, ou seja, por meio do fenômeno mudança de cor do indicador e o aplicá-lo na
resolução do problema, ou seja, para reconhecer se um dado solo está ácido, neutro ou alcalino.
São apresentadas questões para ser discutidas em sala, cuja finalidade é dar certa direção
ao processo de análise dos dados obtidos, de maneira a que o aluno elabore algumas das
conclusões esperadas pelo professor.
Algumas considerações O experimento apresentado dessa maneira possibilita aos alunos elaborar
conhecimentos químicos, bem como desenvolver várias competências. O aluno, além de
observar, irá elaborar um critério de classificação e aplicá-lo na resolução do problema proposto.
O aluno pode elaborar uma síntese e fazer previsões a respeito da acidez ou basicidade de
materiais.
Comentários finais Qualquer que seja a atividade experimental proposta aos alunos, devemos considerar, em
seu planejamento, as possibilidades de explorações conceituais e de desenvolvimento de
habilidades cognitivas de alta ordem. Pode não ser tarefa das mais simples, transformar um
experimento apresentado nos moldes tradicionais, que atinge certos objetivos formativos, em um
investigativo, que pode promover competências mais complexas, mas parece valer a pena esse
esforço, se consideramos os ganhos que os alunos podem ter.
27
Capítulo III – Sugestões de atividades experimentais investigativas
Corrosão de metais (orientação para o professor)
As transformações químicas envolvendo metais constituem parte importante da Proposta
Curricular de Estado de São Paulo, sendo abordadas mais detidamente no 3º e 4º bimestres da
primeira série do ensino médio, ao tratar do tema produção e uso de metais, e no 4º bimestre da
segunda série, quando se discute a reatividade de metais e processos eletroquímicos. O tema
metais deve ser discutido em diferentes etapas do ensino, de modo a construir uma visão
abrangente com certo nível de aprofundamento dos diversos aspectos que envolvem sua
compreensão. Para estudantes que estão iniciando o estudo da química é importante a
compreensão das relações entre propriedades específicas dos metais e seus muitos usos em
nossa sociedade. Nesta mesma etapa, podem-se discutir as transformações químicas que dão
origem ao metais, quando estes não são obtidos em forma nativa, bem como os impactos
envolvidos neste processo. Em outros momentos da educação química os estudantes, já mais
maduros cognitivamente e detendo conhecimentos básicos sobre transformações químicas e
estrutura da matéria, podem se ater aos processos que envolvem transformações dos metais,
sobretudo, a corrosão, pilha e eletrólise. Nessa etapa, uma gama de conceitos próprios da
eletroquímica, tais como oxidação, redução, potenciais, pólos, eletrodos, dentre outros, são
introduzidos numa ampliação da linguagem científica e da compressão das transformações
químicas.
Nesta atividade, tem-se como foco a corrosão metálica e os fatores que a influenciam.
Espera-se que os estudantes, após a realização e discussão dos experimentos propostos,
possam compreender os processos de corrosão metálica como sendo transformações químicas
sofridas pelos metais em que estes sofrem oxidação ao interagirem com o oxigênio do ar, com a
umidade do ambiente, com materiais ácidos (ou básicos) ou com algumas soluções contendo íons
de metais menos reativos (Figura 1). Espera-se também que os estudantes possam compreender,
avaliar e propor formas de proteção contra corrosão metálica, aplicando, para tanto, conceitos
próprios da eletroquímica (Figura 2).
(a) (b) (c)
28
Figura 1[6], [23] e [37]: Diferentes formas de oxidação de metais: (a) Enferrujamento da palha de aço em presença de ar
e umidade (Experimento 1); (b) Reação de metais (cobre, zinco, ferro e magnésio) com ácido clorídrico (Experimento 2);
(c) reação de metais (ferro, cobre e magnésio) com soluções contendo os cátions Fe2+, Cu2+ e Mg2+ (Experimento 3).
Artigos da literatura científica apontam a existência de algumas concepções alternativas
que devem ser levadas em conta durante a discussão dos experimentos sobre corrosão metálica.
Dentre essas idéias, destaca-se a crença de alguns estudantes de que “a formação de ferrugem
está relacionada à ação de fungos ou outros seres vivos”. O fato de observarem que a formação
de ferrugem ocorre principalmente em locais úmidos e que estes locais também são propícios à
formação de bolor, leva alguns estudantes a explicarem a corrosão do ferro usando frases como
“A ferrugem comeu o ferro” ou similares. Além dessas idéias, outras concepções alternativas
podem se manifestar quando se solicita aos estudantes que proponham hipóteses sobre as
condições necessárias para a ocorrência de corrosão ou sobre as formas de preveni-la. Assim,
fica evidente a necessidade de conhecer as idéias iniciais dos estudantes sobre os fenômenos
que serão estudados, dando-lhes oportunidades de exporem suas hipóteses, explicações e
conjecturas. Espera-se que, desse modo, o professor possa preparar-se para melhor estruturar
suas intervenções e auxiliar os estudantes no processo superação de concepções não-científicas
sobre a corrosão dos metais.
Os quatro experimentos propostos para esta atividade são bons exemplos de como o
controle de variáveis na elaboração de um roteiro experimental pode auxiliar na compreensão dos
princípios científicos necessários à compreensão dos fenômenos observados. O primeiro
experimento (enferrujamento de palha de aço) tem como objetivo que os estudantes percebam
que para que ocorra a formação da ferrugem é necessário que o ferro esteja em contato com
oxigênio do ar e umidade. Assim, as variáveis controladas neste experimento são a presença de
ferro, ar e água nos sistemas. Já no quarto experimento (enferrujamento de pregos), que tem
como objetivo conhecer formas de minimizar a ocorrência da corrosão dos metais, além das
variáveis anteriores (presença de ar e umidade), analisa-se também se o contato com diferentes
metais pode diminuir a corrosão (Figura 2). Estes exemplos mostram que existe uma forte relação
entre as varáveis que são controladas e os objetivos pedagógicos de cada experimento, devendo,
portanto, ter essa discussão como um ponto a priorizar na condução da aula.
Figura 2[47]: Fatores que influenciam a corrosão do ferro (Experimento 4): (0) Fe, (1) Fe + CaCl2 (secante), (2) Fe +
água de torneira, (3) Fe + água fervida (sem O2), (4) Fe + água com NaCl, (5) Fe + Zn, (6) Fe + Sn, (7) Fe + Cu e (8) Fe
+ Mg
Os quatro experimentos propostos não apresentam grandes riscos à segurança dos
estudantes, podendo ser realizados pelos mesmos desde que orientações básicas de segurança
sejam fornecidas pelo professor. Deve-se também estar atento às instruções do roteiro do
29
experimento para evitar erros em sua realização, o que poderia provocar resultados inesperados e
dificultar a análise dos dados e elaboração das conclusões por parte dos estudantes.
Corrosão de metais
Basta uma rápida olhada ao nosso redor para percebermos quantos metais temos
presentes em nosso dia-a-dia. Panelas, parafusos, circuitos elétricos, motores e aviões; são
quase incontáveis os exemplos de objetos que apresentam metais em sua constituição.
Não tão grande é a diversidade de metais utilizados pelo ser humano para produção
desses objetos, não passando de algumas dezenas. Entretanto, dificilmente metais puros são
utilizados. Geralmente preferimos utilizar ligas metálicas, ou seja, misturas homogêneas formadas
por um metal e outra substância, que pode ser ou não metálica. Aço, ouro dezoito quilates e latão
são alguns exemplos de ligas muito utilizadas atualmente.
Alguns metais e ligas são conhecidos há alguns milhares de anos, como ferro, bronze,
ouro e cobre, ao passo que outros só foram descobertos graças ao desenvolvimento científico-
tecnológico ocorridos nos séculos XIX e XX, como é o caso, por exemplo, do alumínio e dos
metais alcalinos sódio e potássio. Isto porque alguns metais podem ser retirados diretamente da
natureza, enquanto que outros só são obtidos por meio de transformações químicas envolvendo
seus minérios e energia térmica ou elétrica.
Esses fatos estão relacionados à facilidade que alguns metais tem de sofrer reações
químicas quando expostos ao ambiente. Ferro, por exemplo, é um metal que dificilmente
encontramos na forma nativa. Pense por um instante: O que aconteceria se uma “pepita de ferro”
estivesse no fundo de um rio ou enterrada no solo de uma floresta? Possivelmente sofreria
corrosão completa em poucas semanas. O mesmo acontece com muitos dos objetos metálicos
que vemos em nosso dia-a-dia: sofrem corrosão.
Podemos então levantar os seguintes questionamentos: O que é a corrosão de metais?
Existem formas de evitá-la?
As respostas a estas questões – ou, pelo menos, algumas pistas – estão nos fenômenos
que observamos em nosso cotidiano, mas que muitas vezes não paramos para refletir.
Antes de prosseguirmos
1) Descreva um objeto de ferro antes e depois de enferrujar.
2) Se colocarmos 3 pregos em locais diferentes, um enterrado no jardim, um sobre a mesa da
cozinha e outro no banheiro, em qual desses casos ocorrerá maior enferrujamento?
Explique.
3) Se quisesse proteger da corrosão os pregos da questão anterior sem tirá-los de seus
respectivos locais, como faria?
30
Experimento 1: Enferrujamento de palha de aço6
Objetivo: reconhecer os materiais necessários à formação da ferrugem.
Materiais e Reagentes
• 3 tubos de ensaio iguais (diâmetro = 1 cm; comprimento = 10 cm)
• 1 bastão de vidro
• 3 placas de Petri
• esponja de aço
Procedimento
Ensaio I:
• Umedeça um tubo de ensaio e coloque dentro uma pequena mecha de esponja de aço.
Com o auxílio do bastão de vidro, distribua-a a te que ocupe cerca de 1/3 do cumprimento
do tubo.
• Coloque água em uma placa de Petri de maneira a quase preenchê-la.
• Inverta o tubo de ensaio e, mantendo-o nessa posição, coloque-o na placa de Petri.
Ensaio II:
• Coloque um tubo, vazio e invertido, numa placa de Petri contendo água.
Ensaio III:
• Repita o procedimento indicado para o ensaio I, agora com uma placa de Petri vazia.
Figura 3: Ensaio dos fatores que influenciam no enferrujamento da esponja de aço.
Registro de dados
Complete o quadro a seguir com uma descrição detalhada do estado inicial de cada
sistema (ensaio). Deixe o experimento guardado em um local seguro por 3 ou 4 dias e, após esse
período, faça novas observações, descrevendo o estado final dos sistemas (ensaios) na mesma
tabela. 6 GEPEQ/IQ - USP. Interações e Transformações I: Elaborando Conceitos sobre Transformações Químicas. 9ª ed. São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo (Edusp), p. 157-161. 2005.
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ENSAIO ESTADO INICIAL ESTADO FINAL
I
II
III
Questões Pós-laboratório
1. Quais as alterações observadas nos ensaios I, II e III?
2. O que aconteceu com o nível da água no interior dos tubos nos ensaios I e II? Proponha uma
explicação para essas observações.
3. Considerando as respostas dadas às questões anteriores, quais materiais teriam interagido na
formação da ferrugem?
4. Sabendo os materiais que participam da formação da ferrugem, explique como a pintura de um
portão de ferro com tinta óleo o protege da corrosão.
Experimento 2: Reação de metais com ácido7
Objetivo: conhecer a reatividade de diferentes metais.
Materiais e Reagentes
• 4 tubos de ensaio
• 1 estante para tubos de ensaio
• 4 etiquetas ou caneta marcadora de vidro
• raspa de cobre metálico (Cu)
• raspa de zinco metálico (Zn)
• raspa de ferro metálico (Fe)
• raspa de magnésio metálico (Mg)
• ácido clorídrico 4 mol/L (HCl)
Figura 4[9]: Materiais e Reagentes necessários para a realização do Experimento 2.
7 GEPEQ; Interações e Transformações: Química para o Ensino Médio: Livro de Laboratório; coords. Luiz Roberto de Moraes Pitombo e Maria Eunice Ribeiro Marcondes; volume 1; São Paulo: EDUSP; p. 23; 1998.
32
Procedimento
• Numerar os tubos de ensaio de 1 a 4.
• Colocar cerca de 2 mL de ácido clorídrico em cada tubo.
• Contando com o auxílio dos colegas de grupo, colocar os metais, um em cada tubo, ao
mesmo tempo e observar o que ocorre.
Registro de dados
Número do
tubo
Metal Evidência de interação com
HCl (aq)
Classificação decrescente
quanto à rapidez da reação
Questões Pós-laboratório
1. A partir das observações feitas no experimento de reatividade de metais organize os metais
utilizados (Fe, Cu, Zn e Mg) em ordem decrescente de reatividade. Que critério você utilizou para
estabelecer esta classificação?
2. Sabe-se que o gás desprendido na reação do ácido clorídrico (HCl) com esses metais é o
hidrogênio (H2) e que nestas reações formam-se soluções contendo cloretos desses metais com
fórmulas gerais do tipo MCl2, em que M representa os cátions metálicos Fe2+, Zn2+ e Mg2+.
Escreva equações químicas balanceadas que representem as reações que ocorreram.
Exemplo: Fe(s) + 2HCl(aq) → FeCl2(aq) + H2(g)
3. Considere a equação química apresentada como exemplo na questão anterior. Ela representa a
corrosão sofrida pelo ferro ao interagir com ácido clorídrico.
a) Determine o número de oxidação de cada átomo presente nesta equação química e identifique
as espécies que sofreram redução (ganho de elétrons) e oxidação (perda de elétrons).
b) Faça o mesmo para as equações químicas que representam as reações entre Mg e HCl e entre
Zn e HCl.
Experimento 3: Reação de metais com soluções contendo íons de metais8
Objetivo: conhecer a reatividade de diferentes metais.
Materiais e Reagentes
• Ferro (pregos ou raspas)
• Cobre (em pedaços ou raspas) 8 SEE; Caderno do Professor: química; ensino médio 2° série 4° bimestre; Maria Fernanda Penteado Lamas e Isis Valença de Sousa Santos; São Paulo: SEE; 2009.
33
• Magnésio (em aspas)
• Solução de um sal de ferro II
• Solução de um sal de cobre II
• Solução de um sal de magnésio
• 9 tubos de ensaio
• 1 proveta de 10 mL
• 1 estante para tubos de ensaio
• Caneta para marcar tubos ou fita crepe e lápis
Figura 5[27]: Materiais e Reagentes necessários para a realização do Experimento 3.
Observação: as soluções podem ser de cloretos, sulfatos ou nitratos desses metais. O que de
fato importa são os cátions dos metais presentes nelas.
Procedimento
• Enumere os tubos de 1 a 9.
• Coloque 2 mL de solução de um sal de ferro II nos tubos 1, 2 e 3.
• Adicione um pedaço de ferro no tubo 1.
• Adicione um pedaço de cobre no tubo 2.
• Adicione um pedaço de magnésio no tubo 3.
• Observe os aspectos dos pedaços de metais e das soluções contidos nos tubos 1, 2 e 3 por
cerca de 1 minuto. Anote as observações na tabela a seguir em T1, T2 e T3.
• Coloque 2 mL de solução de um sal de cobre II nos tubos 4, 5 e 6.
• Adicione um pedaço de ferro no tubo 4.
• Adicione um pedaço de cobre no tubo 5.
• Adicione um pedaço de magnésio no tubo 6.
• Observe os aspectos dos pedaços de metais e das soluções contidos nos tubos 4, 5 e 6 por
cerca de 1 minuto. Anote as observações na tabela a seguir em T4, T5 e T6.
• Coloque 2 mL de solução de um sal de magnésio nos tubos 7, 8 e 9.
• Adicione um pedaço de ferro no tubo 7.
• Adicione um pedaço de cobre no tubo 8.
• Adicione um pedaço de magnésio no tubo 9.
• Observe os aspectos dos pedaços de metais e das soluções contidos nos tubos 7, 8 e 9 por
cerca de 1 minuto. Anote as observações na tabela a seguir em T7, T8 e T9.
34
Registro de dados
Metais Soluções contendo os íons de metais
Fe2+ Cu2+ Mg2+
Fe T1
T4 T7
Cu T2
T5 T8
Mg T3
T6 T9
Questões Pós-Laboratório
1. A partir da análise da tabela, coloque os metais em ordem crescente de reatividade. Qual é o
metal mais reativo? E o menos reativo?
2. Sabe-se que a metal cobre (Cu0) apresenta cor avermelhada (quando em lâminas, raspas ou
fios) ou marrom escura (quando na forma de um pó muito fino) e que os íons cobre II (Cu2+)
presentes no sal de cobre apresentam cor azul. Explique o que deve ter ocorrido na superfície do
pedaço de ferro mergulhado na solução de cobre II.
3. Sabendo que o íon Fe2+ tem cor amarelada, o que deve ocorrer com a cor da solução de
contendo íons Cu2+ em contato com Fe ao longo do tempo? Explique sua resposta.
4. Para que o cobre II sofra redução na superfície do ferro este deve sofrer oxidação. Represente
as semirreações de oxidação do ferro e redução dos íons cobre.
5. Para guardar uma solução de contendo íons Fe2+ poderia ser utilizado um recipiente de cobre?
E de zinco? Explique suas respostas.
Experimento 4: Enferrujamento de pregos9
Objetivo: conhecer os fatores que provocam o enferrujamento e aqueles que o impedem.
Materiais e Reagentes
• 9 pregos limpos e polidos
• 9 tubos de ensaio
• 1 estante para tubos de ensaio
• 1 béquer de 250 mL
• Raspas de magnésio
• Raspas de zinco
• Raspas de estanho
9 GEPEQ. Interações e Transformações I: Elaborando Conceitos sobre Transformações Químicas. 9ª ed. São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo (Edusp), p. 157-161. 2005.
35
• Raspas de cobre
• Cloreto de cálcio anidro
• Óleo ou vaselina
• Sal de cozinha
• Água fervida (para retirar o ar dissolvido na água, deve-se previamente fervê-la deixando
que permaneça em ebulição por cerca de 5 minutos)
• Algodão
• Caneta para marcar os tubos ou fita crepe e lápis
Figura 6[51]: Materiais e Reagentes necessários para a realização do Experimento 4.
Procedimento
• Numere os tubos de ensaio de 0 a 8 e coloque-os na estante.
• No tubo 0, coloque 1 prego (sempre coloque os pregos com a “cabeça do prego” para baixo
e com o tubo de ensaio inclinado para não quebrá-lo).
• No tubo 1, coloque alguns grãos de cloreto de cálcio anidro. Em seguida, coloque um prego
e tape o tubo com um pedaço de algodão.
• No tubo 2, coloque um prego e cubra-o com água da torneira.
• No tubo 3, coloque um prego e cubra-o com água fervida. Adicione um pouco de vaselina ou
óleo sobre a água fervida contida no tubo.
• No tubo 4, coloque um prego e cubra-o com água contendo um pouco de sal de cozinha
dissolvido.
• No tubo 5, enrole uma parte do prego com uma raspa de zinco. Coloque-o no tubo e
adicione água da torneira até cobrir.
• No tubo 6, enrole uma parte do prego com uma raspa de estanho. Coloque-o no tubo e
adicione água da torneira até cobrir.
• No tubo 7, enrole uma parte do prego com uma raspa de cobre. Coloque-o no tubo e
adicione água da torneira até cobrir.
• No tubo 8, enrole uma parte do prego com uma raspa de magnésio. Coloque-o no tubo e
adicione água da torneira até cobrir.
• Anote na tabela as observações relativas a cada sistema em seu estado inicial. Deixe o
experimento guardado em local seguro por 3 ou 4 dias e, após esse período, faça novas
observações, descrevendo o estado final dos sistemas na mesma tabela.
36
Registro de dados
Tubo Sistema Estado inicial Estado final
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Questões Pós-Laboratório
1. Em qual dos sistemas notou-se maior quantidade de ferrugem no estado final? Que materiais
constituíam esse sistema no estado inicial?
2. Em algum sistema não se observou formação de ferrugem? Que materiais constituíam esse
sistema no estado inicial?
3. Com base em suas observações em nas respostas às questões anteriores, que condições você
considera que favorecem o enferrujamento? E quais o evitam?
4. Compare as observações relativas aos tubos 2, 5, 6, 7 e 8 e responda as seguintes questões:
a) Em quais dos tubos observou-se formação de ferrugem?
b) Observou-se evidência de transformação nos sistemas em que não se formou ferrugem?
5. Quais metais utilizados interagem com água e ar mais facilmente do que o ferro nas condições
do experimento?
6. Quais metais utilizados neste experimento aumentam a corrosão do ferro? E quais evitam a
corrosão?
7. Ordene os metais Fe, Sn, Zn, Cu e Mg do mais reativo para o menos reativo.
8. Um procedimento utilizado para impedir o enferrujamento de navios é amarrar ao casco, que é
de ferro, blocos de magnésio metálico. Como você justifica esse procedimento?
9. Alguns alimentos são distribuídos para consumo em latas revestidas interna e externamente
com estanho. Entretanto, recomenda-se ao consumidor escolher latas que não estejam
amassadas ou arranhadas. Qual a razão desse cuidado?
10. Proponha e justifique alguns procedimentos que permitam retardar o enferrujamento.
37
Transformações químicas em alimentos (orientação para o professor)
A humanidade vem há cerca de 1,5 milhões de anos (idade da Pedra Lascada) retirando
materiais da natureza para possibilitar sua sobrevivência. Atualmente, acumulamos conhecimento
suficiente para transformar os recursos naturais e obter materiais cada vez mais úteis a nossa
espécie, embora muitas vezes o façamos sem refletir sobre os problemas ambientais que possam
surgir por conta desses processos.
A transformação química é um dos conceitos que esta no cerne do conhecimento químico,
pois este conhecimento nos permite compreender o mundo físico a nossa volta, evidencia a nossa
capacidade de pensar, acumular conhecimento e melhorar as nossas condições de vida.
“No início do estudo da Química, é importante apresentar aos alunos fatos
concretos, observáveis e mensuráveis acerca das transformações químicas,
considerando que sua visão do mundo físico é preponderantemente
macroscópica. Nessa fase inicial, a aprendizagem é facilitada quando se trabalha
com exemplos reais e perceptíveis.” (Brasil, 2002).
Neste experimento, a partir da identificação de açúcares (amido, glicose e frutose) em
frutos maduros e verdes, procura-se discutir as transformações químicas que ocorrem no
processo de amadurecimento (Figura 7). Busca-se, desta maneira, superar concepções
alternativas sobre as transformações que ocorrem em sistemas biológicos ao evidenciar a
formação de glicose e frutose a partir do amido no processo de amadurecimento da banana. A
dificuldade apresentada por alguns estudantes em reconhecer que processos que ocorrem
naturalmente em sistemas biológicos sejam transformações químicas é também mencionada na
Proposta Curricular de Química do Estado de São Paulo:
“Os estudantes podem não considerar fenômenos que ocorrem em organismos
vivos, por exemplo, animais e plantas, como sendo transformações químicas, pois,
segundo eles - são processos que ocorrem naturalmente.” (SEE, 2008).
(a) (b)
Figura 7[85] e [62]: Transformações em banana verde e madura: (a) Teste de açúcar e (b) teste de amido
Para mudar esta concepção é fundamental deixar claro que uma transformação química
ocorre quando há mudança na composição química de um material e que esta pode ser
acompanhada por alteração na cor, liberação de gases, formação de sólidos e absorção ou
liberação de energia.
38
Para a realização deste experimento devem-se tomar algumas precauções com relação à
segurança dos alunos, pois será necessário utilizar uma lamparina a álcool para aquecer a água
do banho-maria. É aconselhável que os alunos não manipulem a lamparina depois de acesa e que
o professor seja responsável por acendê-la e apagá-la.
Transformação química em alimentos
Uma das grandes preocupações de nossa sociedade é produzir alimentos em quantidade
e qualidade adequadas para toda a população, que vem aumentando continuamente. Neste
sentido, o papel do conhecimento científico e tecnológico para aprimorar os métodos de produção
de alimentos e fertilização do solo passa a ter grande importância para a sociedade. Entretanto,
mesmo sem a interferência do homem, a natureza nos fornece uma variedade imensa de
alimentos, tais como frutas, verduras e cereais, que contém nutrientes fundamentais para a nossa
sobrevivência.
O processo de produção de alimentos, em todas as suas etapas, é algo extraordinário. Se
pararmos para pensar que aos poucos aquele fruto, antes verde, duro e azedo, passa a crescer,
mudar de cor, tornar-se macio e exalar um cheiro maravilhoso, indicando que está pronto para o
consumo, podemos perceber a complexidade e riqueza desse fenômeno.
Mas o que tudo isso tem a ver com Química?
Uma transformação química ocorre quando comparamos o estado inicial e o estado final
de um sistema (porção do universo em estudo) e observamos mudanças na composição do
material, tais evidências são acompanhadas de mudança de cor, liberação de gases, mudança de
cheiro, absorção ou liberação de energia.
Quando deixamos um fruto amadurecer, estaríamos então observando um fenômeno
químico? Ou o fato disso ocorrer de maneira natural significaria que esse processo não é uma
transformação química?
Antes de prosseguirmos
1) Com o passar do tempo o homem adquiriu conhecimento para manipular os materiais
através de transformações químicas, mas você saberia citar uma transformação química?
Justifique.
2) A natureza nos presenteou com diversas frutas saborosas, coloridas e nutritivas que
aguçam nosso olfato, visão, tato e paladar. Naturalmente uma fruta como a banana
amadurece e pode ser consumida, este fato pode ser entendido como um processo
químico?
3) O que você entende por processos que ocorrem naturalmente? Eles podem ser físicos ou
químicos?
39
Experimento 5: Teste de açúcar e amido em bananas verde e madura10
Objetivo: Identificar a presença de açúcares em alimentos (banana) usando o reagente de
Benedict.
Materiais e Reagentes
• 4 tubos de ensaio pirex
• 1 estante para tubos de ensaio
• amostras de alimento (banana madura e verde)
• béquer de 250 mL
• bastão de vidro
• 1 vidro de relógio ou placa de Petri
• 3 espátulas plásticas pequenas
• tripé e tela de amianto
• bico de Bunsen ou lamparina com álcool
• caneta para marcar os tubos ou fita crepe e lápis
• fósforos
• 1 pinça de madeira
• solução de iodo ou lugol
• reagente de Benedict
• água destilada
• açúcar (frutose ou glicose)
• amido
• adoçante
(a) (b)
Figura 8[76] e [61]: Materiais e Reagentes necessários para a realização de (a) Teste de açúcar e (b) Teste de amido
em banana verde e banana madura.
10 FUNBEC; Laboratório Básico Polivalente de Ciências para o 1º grau: manual do professor; Rio de Janeiro: Editora FAE; 3ª edição; 1987. SÃO PAULO (Estado) Secretaria da Educação; Coordenadoria de Estudos e Normas Pedagógicas; Subsídios para implementação da proposta curricular de química para o 2º grau; volume II; coordenador Marcello de Moura Campos; São Paulo: SE/CENP/FUNBEC; 1979. NEWTON, D. E. ;Consumer chemistry – Projects for young scientists; United States: Franklin Watts Lib.; 1991.
40
Procedimento
Teste de Açúcar
• Colocar cerca de 100 mL de água no béquer e aquecer até a fervura para fazer um banho-
maria.
• Numerar os tubos de ensaio de 1 a 4 e adicionar 2 mL de água destilada em cada um deles.
• Adicionar uma ponta de espátula de açúcar (glicose e frutose) ao tubo 1 e agitar até a
dissolução dos cristais.
• Adicionar um pedaço da banana madura ao tubo 2.
• Adicionar um pedaço da banana verde ao tubo 3.
• Adicionar uma ponta de espátula de adoçante ao tubo 4 e agitar até a dissolução completa.
• Adicionar 10 gotas de reagente de Benedict em todos os 4 tubos.
• Colocar todos os tubos no banho-maria por cerca 5 minutos. Observar.
• Observação: o Reagente de Benedict não sofre alteração ao ser aquecido no banho-maria,
permanecendo azul (Figura 9).
Figura 9[92]: Aquecimento do Reagente de Benedict em banho-maria
Teste de Amido
• Colocar na placa de Petri ou vidro de relógio uma porção de amido, uma de banana verde e
uma de banana madura, separadas uma das outras.
• Adicionar 1 gota de solução de iodo ou lugol em cada uma das porções de alimento e
observar.
Registro de dados
Amostra de alimento Observações
Teste de açúcar Teste de amido
Tubo 1: açúcar ------------------------
Tubo 2: banana madura
Tubo 3: banana verde
Tubo 4: adoçante ------------------------
Amido ------------------------
41
Questões Pós-laboratório
1. Faça uma tabela relacionando as características observadas no experimento e seus
conhecimentos.
Composição Banana Verde Banana Madura
Quantidade de açúcar
Quantidade de amido
2. Com base nas observações experimentais podemos concluir que no amadurecimento da
banana ocorreu mudança de sua composição? Pode-se considerar que no amadurecimento da
banana ocorrem transformações químicas? Que outras evidências comprovam sua opinião?
3. Os adoçantes artificiais têm capacidade de adoçar os alimentos com maior intensidade do que
a sacarose (açúcar comum). Assim, para obtermos o mesmo efeito de uma colher de açúcar
precisaríamos de uma massa centenas de vezes menor de adoçante.
Adoçante Poder adoçante
Ciclamato 50 vezes maior do que a sacarose
Sacarina 200 vezes maior do que a sacarose
Aspartame 220 vezes maior do que a sacarose
Sucralose 600 vezes maior do que a sacarose
Quando você fez o teste com o adoçante percebeu a presença de açúcar? Como podemos
explicar a presença de açúcar nos adoçantes sólidos?
4. “Enquanto a fruta vai amadurecendo, vão se desenvolvendo também fatores internos que a
apodrecerão. São as enzimas que romperão as grandes moléculas. O calor, a umidade, a luz,
aceleram o amadurecimento da fruta e o posterior apodrecimento rápido. Ao contrário, o ar seco,
a baixa temperatura e a ausência de luz retardam o amadurecimento”. (Lutfi, M.; “A vida e a morte
de uma fruta”, apud GEPEQ, 1998)
O apodrecimento de um fruto pode ser caracterizado como um processo químico?
Justifique comparando as evidencias propostas no texto introdutório.
Ação das enzimas digestivas (Orientação para o professor)
Nesta atividade, propõe-se desenvolver o tema alimentação dando destaque ao processo
de digestão e, sobretudo, à ação das enzimas na digestão dos alimentos.
A opção em relação ao nível de profundidade conceitual em que esse assunto será
discutido deve ser tomada pelo professor considerando, entre outras coisas, o nível de
desenvolvimento cognitivo de seus alunos, o interesse da turma pelo assunto e a pertinência
desses conceitos dentro do planejamento e dos objetivos educacionais já estabelecidos. Assim,
pode-se desenvolver esta mesma atividade com abordagem em níveis mais elementares, tendo
como expectativa de aprendizagem que o estudante reconheça a importância das enzimas no
42
processo de digestão, até níveis de maior complexidade conceitual, em que se busque conhecer e
relacionar as estruturas das enzimas com os mecanismos do tipo “chave-fechadura” que
determinam suas especificidades, ou mesmo abordar os fatores que afetam a atividade das
enzimas (pH e temperatura), como é proposto nas questões finais dessa atividade.
O entendimento da ação das enzimas em transformações químicas, bem como de outros
fatores que afetam a rapidez desses processos, a saber, a concentração de reagentes, a
temperatura do meio e o estado de agregação ou superfície de contato dos reagentes, são
aspectos macroscópicos da cinética química de contribuem para um melhor entendimento de
muitos fenômenos do mundo físico presentes em nosso cotidiano, na natureza ou no sistema
produtivo. Estes conteúdos químicos são também previstos na Proposta Curricular do Estado de
São Paulo, sendo, portanto, configurado como obrigatório o seu estudo para as turmas da 3ª série
nas escolas de Ensino Médio.
Em termos práticos, um dos aspectos positivos desse experimento é o fato de se trabalhar
com materiais de fácil obtenção e que não oferecem riscos de segurança aos estudantes,
podendo ser desenvolvido tanto na escola, mesmo em sala de aula, quando não houver
laboratório disponível, quanto em casa. Entretanto, deve-se ter especial cuidado com o controle
das variáveis que se propõe discutir a partir desse experimento para que os estudantes possam
perceber como se dá a ação das enzimas na digestão e a influência da temperatura e acidez do
meio nesse processo.
A Figura 10 apresenta alguns resultados esperados para o experimento 6, que trata da
ação da bromelina, uma enzima que facilita a digestão de proteínas. Pode-se perceber pelo
aspecto das amostras de clara de ovo cozidas que a digestão ocorreu mais intensamente no copo
4 contendo suco de abacaxi em temperatura ambiente.
Figura 10[111]: Ação da bromelina na digestão de amostras de clara de ovo cozida. (1) clara de ovo cozida, (2) clara de
ovo cozida + água, (3) clara de ovo cozida + suco de limão, (4) clara de ovo cozida + suco de abacaxi em temperatura
ambiente e (5) clara de ovo cozida + suco de abacaxi na geladeira
É provável que durante a realização e discussão do experimento alguns estudantes
manifestem concepções alternativas a respeito da alimentação e do processo de digestão. Pode
ser que alguns ainda mantenham a idéia de que a digestão não envolve transformações químicas
por ser um processo natural ou que ela ocorre por causa do ácido contido no estômago. Estas
concepções podem ser superadas na medida em que os estudantes percebam como a
composição do alimento muda durante o processo de digestão, resultando na formação de
substâncias mais simples e que podem ser mais facilmente absorvidas e aproveitadas pelo
organismo, e que esse processo não está ligado apenas à acidez do meio (ver copo 3 do
43
experimento 6), pois a digestão de determinados nutrientes ocorre preferencialmente em meios
neutros ou alcalinos.
Ação das enzimas digestivas
Uma das etapas mais importantes do processo de alimentação é a digestão. Quando
ingerimos os alimentos, um conjunto complexo de transformações físicas e químicas passa a
ocorrer desde a boca até o momento em que os nutrientes são absorvidos pelo aparelho
digestório e, então, transportados para todos os locais do corpo. Este conjunto de transformações
pelas quais passam os alimentos é o que se chama de digestão.
No percurso que o alimento faz pelo aparelho digestório, substâncias com papéis bem
específicos passam a ser adicionadas ao bolo alimentar, atuando na transformação de grandes
moléculas tais como amido, proteínas e gorduras, que formam a maior parte dos alimentos, em
moléculas menores, mais simples e que possam ser facilmente absorvidas pelo corpo e
aproveitadas para a geração de energia, construção de células, tecidos e órgãos e regulação das
funções do organismo. As enzimas digestivas são o exemplo mais importante desse tipo de
substâncias responsáveis pela digestão dos nutrientes que ingerimos. Elas são proteínas, ou seja,
moléculas formadas pela associação de dezenas ou centenas de moléculas menores chamadas
de aminoácidos. As enzimas apresentam funções bem determinadas em nosso organismo. Por
exemplo, temos enzimas específicas para separar os aminoácidos que compõem as proteínas
(proteases) que ingerimos ou aquelas que auxiliam digestão das gorduras ou lipídios (lípases).
Nem todas as enzimas são ligadas diretamente a digestão. Muitas atuam em outros sistemas do
organismo, desempenhando uma infinidade de outras funções.
Você já reparou que alguns alimentos facilitam a digestão da comida? É comum, por
exemplo, comer abacaxi após um belo churrasco. Seria isso apenas uma tradição ou costume?
Ou haveria alguma explicação científica que justifique esse hábito dos brasileiros?
Sabe-se que o abacaxi é uma fruta rica em uma enzima digestiva chamada bromelina.
Surgem então algumas questões: Como agem as enzimas? Que fatores influenciam a ação
dessas proteínas especiais no processo de digestão dos alimentos?
Antes de prosseguirmos
1) Você sabe quais os principais componentes dos alimentos?
2) Você poderia dar exemplos de alimentos ricos em:
a) proteínas?
b) gorduras?
3) De que formas é possível modificar a rapidez com que uma reação química ocorre?
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Experimento 6: Ação da bromelina11
Objetivos: conhecer a ação da enzima bromelina e os fatores que a influenciam.
Materiais e Reagentes
• 5 copos plásticos descartáveis
• 5 pedaços pequenos (com cerca de 1 cm3) de clara de ovo cozida
• 100 mL de suco natural de abacaxi sem açúcar
• 50 mL de suco natural de limão sem açúcar
• 50 mL de água
• Caneta ou etiqueta para identificar os copos
• Filme plástico de PVC
Figura 11[97]: Materiais e Reagentes necessários para a realização do Experimento 6.
Procedimento
• Numere os seis copos plásticos de 1 a 5.
• Adicione os materiais a seguir em cada um dos copos, conforme o quadro:
Copo Materiais
1 Clara de ovo cozida
2 Clara de ovo cozida + 50 mL de água
3 Clara de ovo cozida + 50 mL de suco de limão
4 Clara de ovo cozida + 50 mL de suco de abacaxi
5 Clara de ovo cozida + 50 mL de suco de abacaxi
• Tampe os copos com filme plástico.
• Guarde os copos 1 a 4 em um lugar reservado, seguro e em temperatura ambiente.
• Guarde o copo 5 na geladeira (não no congelador).
• Observe e anote o aspecto do pedaço de clara de ovo em cada copo uma vez por dia,
durante 4 dias. Faça as observações, se possível, sempre no mesmo horário.
11 São Paulo (Estado) Secretaria da Educação; Coordenadoria de Estudos e Normas Pedagógicas; Subsídios para a implementação do guia curricular de Ciências; Caderno I; coordenadora Norma M. Cleffi; São Paulo: SE/CENP/CECISP; 1977.
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Registro de dados
Copo Observações sobre o aspecto da clara de ovo
1° dia 2° dia 3° dia 4º dia
1
2
3
4
5
Questões pós-laboratório
1. Compare o aspecto das amostras de clara de ovo cozido ao final do experimento. Em que caso
ocorreu maior digestão da clara de ovo?
2. Sabe-se que os sucos de abacaxi e limão são ácidos, apresentando valores de pH por volta de
4 e 2, respectivamente. Analisando os resultados obtidos na digestão das amostras 3 e 4,
comente a seguinte afirmação: O abacaxi facilita a digestão, pois seu suco é ácido.
3. Analise os resultados obtidos para as amostras 4 e 5.
a) Como a temperatura influencia a digestão da clara de ovo?
b) Analise o gráfico a seguir que mostra a variação da ação da bromelina em função da
temperatura. A que temperatura a ação da bromelina é maior?
Figura 12: Variação da atividade relativa da bromelina em função da temperatura
c) Analise o gráfico a seguir que mostra a variação da atividade da enzima bromelina, presente no
suco de abacaxi, em função do pH do meio. O termo “atividade da enzima” expressa a capacidade
que a enzima tem de transformar o substrato, ou seja, o material que sofre sua ação, em produto,
dentro de uma unidade de tempo (Riegel, 2002).
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Figura 13: Variação da atividade relativa da bromelina em função do pH do meio
A partir desse gráfico, em que meio (ácido, neutro ou básico) a ação da enzima bromelina
é maior?
4. Além das enzimas que podem ser ingeridas através da alimentação, existem diversas enzimas
no corpo humano.
a) A tabela a seguir apresenta três enzimas digestivas, suas funções e em que parte do sistema
digestivo atuam.
Enzima Função Local em que atua pH ótimo (maior
atividade da enzima)
Pepsina Digestão de proteínas Estômago
Ptialina Digestão de amido Boca
Tripsina Digestão de proteínas Intestino delgado
O gráfico a seguir mostra como varia a ação de cada uma dessas enzimas em função do
pH. Analise os gráficos e complete a última coluna da tabela.
Figura 14: Variação da velocidade de reação envolvendo as enzimas digestivas pepsina, ptialina (ou
amilase salivar) e tripsina em função do pH do meio.
b) Explique qual a função do ácido clorídrico presente no suco gástrico (líquido contido no
estômago que apresenta pH em torno de 2,5). Explique também porque a pepsina atua
principalmente no estômago.
c) Ao deglutirmos o alimento, ingerimos também grande quantidade de saliva contendo a enzima
ptialina (ou amilase salivar), uma das responsáveis por iniciar a digestão do amido. A digestão do
amido, que se iniciou na boca, prosseguirá no estômago? Explique.
47
5. O “leite” extraído da casca do mamão papaia é rico em papaína, uma enzima proteolítica, ou
seja, capaz de aumentar a rapidez da digestão de proteínas. A papaína é um dos componentes de
alguns amaciantes de carne. Explique o porquê do uso da papaína como amaciante de carnes.
Salinidade da água do mar (orientação para o professor)
A maior parcela da água existente no planeta (97,3%) encontra-se nos mares e oceanos,
sendo estes importantes fontes de materiais para a sociedade, dentre os quais se destacam o
cloreto de sódio (sal de cozinha), sais de magnésio e outros. Devido à grande importância desses
materiais para a sociedade, torna-se relevante a discussão do tema “Água do Mar” - e dos
conceitos a ele relacionados - no contexto do ensino médio.
Entretanto, para se alcançar uma compreensão ampla do tema, há que se ter uma
abordagem sistêmica em que conteúdos de outras áreas do conhecimento sejam contemplados.
Por exemplo, para entender a variação da salinidade em diferentes regiões devem-se dominar
alguns conteúdos da geografia física desses locais. A relação entre a temperatura da água sua
salinidade pode ser melhor compreendida quando discutida em termos de exemplos e dados reais
(Figuras 15 a e b). Assim, espera-se que os estudantes possam relacionar o fato de um rio
desaguar em determinada praia com a baixa salinidade da água do mar naquele local ou que
possa explicar a elevada salinidade nas regiões equatoriais.
(a) (b)
Figuras 15: (a) Variação da temperatura e (b) da salinidade das águas oceânicas superficiais (World Ocean
Atlas 2005)12
A salinidade é definida como a massa de sais, em gramas, dissolvidos em 1 kg de águas
naturais, sendo uma forma de expressar sua concentração salina. Por ser uma relação entre
massas, a salinidade pode também ser expressa em porcentagem. Para desenvolver este
conceito, sugere-se o experimento apresentado a seguir em que os alunos terão a oportunidade
de aprender uma maneira prática, embora não muito precisa, de determinar a salinidade de uma
amostra de água do mar (Figura 16). 12 Antonov, J.I., R.A. Locarnini, T.P. Boyer, A.V. Mishonov, and H.E. Garcia, 2006. World Ocean Atlas 2005, Volume 2: Salinity. S. Levitus, Ed. NOAA Atlas NESDIS 62, U.S. Government Printing Office, Washington, D.C., 182 pp. (disponível em http://www.nodc.noaa.gov/OC5/indprod.html)
48
Figura 16[124], [126] e [139]: Determinação da salinidade de uma amostra de água do mar (Experimento 7). (a) massa
do erlenmeyer seco e vazio, (b) massa do erlenmeyer com amostra de água do mar filtrada e (c) massa do erlenmeyer
com resíduo (sais) após evaporação da água do mar.
Para a realização desse experimento devem-se tomar algumas precauções com relação à
segurança dos alunos, pois será necessário utilizar uma lamparina a álcool para aquecer a água
do mar. É aconselhável que os alunos não manipulem a lamparina depois de acesa e que o
professor seja responsável por acendê-la e apagá-la. Cabelos compridos devem ser mantidos
presos e os estudantes não devem tocar nos vidros quentes. É importante também utilizar água
do mar filtrada no experimento, visto que a água do mar apresenta uma série de materiais (e
seres vivos) em suspensão que podem afetar significativamente o resultado experimental.
Com esse experimento pode-se desenvolver diversos conceitos químicos como separação
de misturas, soluções, solubilidade, densidade e cálculo de concentração. Além dos conceitos
químicos, é possível a abordagem de conteúdos relativos a outras áreas do conhecimento, como
a importância da água do mar para o ambiente e para a sociedade, a influência da salinidade na
manutenção da vida no mar e as correntes marítimas ou a hidrografia de algumas regiões. O nível
de abordagem conceitual dependerá do público alvo da atividade e também dos objetivos que o
professor deseja atingir com esta atividade.
Os resultados experimentais obtidos pelos alunos podem ser influenciados por alguns
fatores, tais como: perda de massa do sal por crepitação (o sal é projetado para fora do recipiente
durante o aquecimento), secagem incompleta do sal durante o aquecimento, precisão da balança
e erro de medidas.
O experimento pode ser complementado introduzindo uma etapa de filtração da água do
mar antes de sua realização e, desta forma, discutir a importância das técnicas de separação de
misturas no sistema produtivo.
Caso não haja balança no laboratório, é possível considerar que em 10,0 mL de água do
mar tem-se uma massa de 10,0 g, desde que esta aproximação seja discutida com os alunos.
Desta forma a ausência de balança não inviabiliza a realização do experimento.
Salinidade da água do mar
A maior parte da água do nosso planeta está nos oceanos, ou seja, na forma de água
salgada. Para compreensão de como o homem explora e depende dos recursos presentes nas
águas oceânicas é necessário conhecer sua composição, assim como algumas propriedades
físicas e químicas.
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A água do mar é uma importante fonte de sais, que podem ser obtidos em indústrias
chamadas salinas. Para a implantação de uma salina é necessário levar em consideração alguns
fatores importantes como o teor de sal contido nas águas, a taxa de evaporação do local, que está
relacionada com sua temperatura média e com a incidência de ventos, e o índice pluviométrico
(quantidade de chuva na região). Para expressar o teor de sal em uma amostra de água do mar
utiliza-se o conceito de salinidade, que é uma medida da quantidade de sais dissolvidos nas
águas naturais e pode ser adotado como parâmetro para comparar e classificar águas de diversos
locais.
Para avaliar a viabilidade da construção de uma salina, deve-se antes conhecer a
salinidade da água naquela região. Como podemos determinar a quantidade de sais contida em
uma amostra de água do mar?
Antes de prosseguirmos
1) Qual a composição química da água do mar?
2) Tente explicar a diferença entre água doce e água salgada.
3) Como é possível extrair os sais da água do mar?
4) Você acha que é possível determinar a quantidade de sais presentes na água do mar? Se
você acha que sim, como faria isso?
Experimento 7: Salinidade da água do mar13.
Objetivo: determinar a quantidade de sais dissolvidos em uma amostra de água do mar e
calcular sua salinidade.
Materiais e Reagentes
• 1 erlenmeyer de 125 mL
• água do mar filtrada
• 1 conta-gotas
• 1 balança com precisão de 0,01 g
• 1 lamparina à álcool ou bico de Bunsen
• 1 tripé (compatível com o sistema de aquecimento)
• 1 tela de amianto
13 GEPEQ – Grupo de Pesquisa em Educação Química. Projeto Laboratório Aberto. São Paulo: IQUSP, 2003.
50
Figura 17[115]: Materiais e Reagentes necessários para a realização do Experimento 7.
Procedimento
• Pesar o erlenmeyer vazio e seco. Anotar o valor da massa do erlenmeyer.
• Adicionar aproximadamente 9 g de água do mar filtrada ao erlenmeyer, depois adicionar
cuidadosamente, com o auxilio do conta-gotas, um pouco mais dessa água até atingir 10,00
g. Anotar o valor.
• Acender a lamparina ou bico de Bunsen sob o tripé com a tela de amianto e aquecer a água
do mar até a secura. Apagar a lamparina de acordo com as instruções do professor.
• Esperar o erlenmeyer esfriar e pesá-lo novamente. Anotar a massa novamente.
• Calcular a massa de sólido presente no erlenmeyer.
Registro de dados
Massa do erlenmeyer vazio e seco
Massa da amostra de água do mar
Massa do erlenmeyer após aquecimento
Massa de sais presente na amostra
Salinidade da água do mar (em g de
sais/kg de água do mar)
Questões Pós-laboratório
1. É possível separar os sais dissolvidos na água do mar utilizando o processo de filtração?
Explique sua resposta.
2. Descreva o processo utilizado neste experimento para realizar a obtenção de sais a partir da
água do mar filtrada. Em quais propriedades dos materiais essa técnica é baseada?
3. Qual a massa de sal obtida a partir da evaporação de 10,00 g de água do mar? Qual a massa
de sal presente em 1 kg de água do mar?
4. Sabemos que a salinidade das águas ao redor do planeta não é uniforme, por exemplo, a
salinidade do Mar Morto, que é uma das maiores do mundo, é de cerca de 300 g/kg de água e a
do Mar Báltico que é uma das menores é de cerca de 8 g/kg de água. Pesquise a localização e
outras características geográficas do Mar Morto e do Mar Báltico e proponha explicações para
essa diferença de salinidade.
51
5. A Lagoa de Araruama, localizada no Rio de Janeiro, é uma fonte natural para a extração de sal
por apresentar alta salinidade e clima favorável. Ao longo da lagoa existem instaladas diversas
salinas. Medições da salinidade da água foram realizadas em diversas regiões da lagoa e obteve-
se o resultado apresentado na tabela a seguir:
Local Região da lagoa Salinidade (%)
A Entrada do canal de Itujurú (comunicação com o mar) 3,5
B Extremidade interna do canal de Itujurú 4,7
C Em frente à ponta da Costa (enseada de Maracanã) 5,2
D Centro da lagoa na ponta de Massambaba 6,9
a) Considerando esses dados, em qual região da lagoa seria mais indicada a instalação de uma
salina? Justifique.
b) Calcule a massa total de sais que poderia ser obtida utilizando 200 kg da água do local A.
c) Calcule a massa de água do mar do local A que deve ser evaporada para obtenção de
1,0 kg de sal marinho. Faça o mesmo cálculo considerando a salinidade da água do local D.
Densidade e solubilidade (orientação para o professor)
A solubilidade e a densidade da água são propriedades muito importantes, pois devido a
essas a vida em nosso planeta foi capaz de surgir e se desenvolver. Levando em consideração a
importância dessas duas propriedades, mostra-se de extrema relevância sua discussão com os
alunos do Ensino Médio.
Para a abordagem desse assunto, é sugerido um experimento que consiga relacionar as
duas propriedades sendo a exploração de diversos conteúdos que auxiliam na compreensão de
fenômenos do cotidiano e do sistema produtivo. Com esse experimento é possível relacionar a
solubilidade dos sais com a alteração de propriedades da água, sendo que o foco dessa atividade
é a mudança da densidade. Espera-se que o aluno possa observar que a mudança da densidade
da água ocorre na medida em que o sal é dissolvido em água e que substâncias pouco solúveis
em água, como o óxido de cálcio, CaO, não causam alteração significativa na densidade da
mistura resultante (Figura 18).
Figura 18[154]: (1) água + rolha de silicone, (2) água + CaO + rolha de silicone e (3) água + NaCl + rolha de silicone
(Experimento 7). Perceba como a dissolução do cloreto de sódio no béquer 3 modifica a densidade do líquido
resultante.
Com o auxílio dessa atividade o aluno poderá compreender melhor o conceito de
solubilidade, também abordado no experimento 7 (Salinidade da água do mar). É importante que
52
se tenha em mente que os alunos já possuem algumas concepções sobre a densidade e que, na
maioria das vezes, estas são concepções alternativas ao conceito científico. Dentre as idéias
alternativas que os alunos possuem, a mais comum é confundir densidade com a massa ou peso,
o que pode ser evidenciado após a aplicação do questionário prévio sugerido antes da realização
do experimento.
O nível de abordagem conceitual dependerá dos objetivos que o professor tem em mente e
também do público alvo, sendo esta atividade indicada para turmas do 1º, 2º e 3º anos do ensino
médio. Em cada caso, entretanto, deve-se variar a complexidade conceitual, o estabelecimento de
diferentes relações com outros conceitos e a discussão de aplicações desses conhecimentos em
outras situações. Exemplo disso é a possibilidade de se desenvolver uma atividade de separação
de plásticos por diferença de densidade ao se discutir conteúdos da química orgânica. Procura-se
com isso ampliar a compreensão dos conceitos de solubilidade e densidade indo além da
abordagem meramente mecânica comumente encontrada em livros texto.
É possível que, na ânsia de tornar os com conceitos de solubilidade e densidade mais
acessíveis aos alunos, alguns deslizes na linguagem empregada possam ocorrer. Cabe então
ressaltar a importância do cuidado com a precisão conceitual por parte do professor, visto que
muitas das concepções alternativas discutidas neste texto e em experimentos anteriores por
vezes são reforçadas (senão geradas) nas aulas de ciências.
O questionário prévio proposto antes do experimento é somente uma sugestão, sendo de
livre escolha do professor a adição ou modificação das questões, mas é interessante que sua
aplicação seja realizada, pois trata-se de um instrumento importante para auxiliar o professor na
condução da atividade e também na identificação dos pontos ainda incompreendidos pelos
alunos.
Densidade e solubilidade
A água dos oceanos possui diversos sais dissolvidos e isso faz com que suas
propriedades sejam diferentes da água doce. Propriedades como temperatura de fusão e
temperatura de ebulição são alteradas quando encontramos substâncias solubilizadas em água.
Por exemplo, quando adicionamos sal de cozinha (cloreto de sódio, NaCl) a água observa-se que
seu ponto de ebulição é aumentado, ou seja, a água que antes chegava à ebulição a uma
determinada temperatura entrará em ebulição a uma temperatura maior. Observa-se que muitas
pessoas utilizam essa técnica em seu cotidiano e nem percebem isso. Por exemplo, ao cozinhar
um ovo algumas pessoas têm o costume de adicionar um pouco de sal de cozinha a água o que
acarreta no aumento do ponto de ebulição da água, então a água irá ferver a uma temperatura
maior que antes e o ovo será cozido mais rapidamente. Tendo em vista essas observações como
será que os sais dissolvidos podem alterar outras propriedades da água?
53
Antes de prosseguirmos:
1) O que ocorre quando colocamos uma colher de sal de cozinha (cloreto de sódio – NaCl) em
um copo com água? E se continuarmos adicionando outras colheres de sal o que ocorrerá
como tempo?
2) Quando adicionamos uma colher do sal carbonato de cálcio (CaCO3) em pó em um copo
com água e agitamos, observa-se que a mistura torna-se turva e que o sal após algum
tempo se deposita no fundo do copo. Explique essa observação.
3) Quando colocamos um cubo de gelo em um copo com água, observa-se que o cubo não
afunda ficando na superfície do líquido. Como você explicaria esse fato?
Experimento 8: Solubilidade e densidade14
Objetivo: comparar a dissolução de alguns sólidos em água e seu efeito sobre a densidade
da solução resultante.
Material e Reagentes
• 3 béqueres 250 mL
• cal (óxido de cálcio – CaO)
• 3 colheres de plástico (sobremesa)
• sal de cozinha (cloreto de sódio – NaCl)
• 3 rolhas de silicone (não pode ser rolha de cortiça!)
• 1 garrafa com água
• caneta marcadora de vidro ou fita crepe e lápis
Figura 19[144]: Materiais e Reagentes necessários para a realização do Experimento 8.
Procedimento
• Numerar os béqueres de 1 a 3.
• Colocar em cada béquer 150 mL de água.
• Colocar uma rolha de silicone em cada um dos béqueres numerados e observar o que
ocorre.
• No béquer 2 acrescentar uma colher cheia de cal, agitar com a colher por cerca de 1 minuto
e observar. 14 GEPEQ – Grupo de Pesquisa em Educação Química. Projeto Laboratório Aberto. São Paulo: IQUSP.
54
• No béquer 3 acrescentar, com outra colher, uma colher cheia de sal. Agitar bem por cerca
de 1 minuto e observar. Caso o sólido se dissolva completamente acrescentar mais sal
(agitando com a colher após cada adição) até observar alguma mudança com a rolha.
• Colocar os três béqueres lado a lado e compará-los. Anotar suas observações.
• Reserve a água com cal para utilização em outros experimentos.
Registro de dados
Faça uma descrição e um desenho de cada sistema (béquer) ao final do experimento.
Questões Pós-laboratório
1. Conforme foram adicionadas as colheres de sal (cloreto de sódio) ao béquer com água o que
ocorreu com a rolha de silicone?
2. Explique porque o que ocorreu no béquer contendo água e sal não foi observado no béquer
contendo água e cal?
3. O Mar Morto possui uma concentração de sal maior que a de outros mares. Com base na
afirmação anterior, explique porque uma pessoa não afunda no Mar Morto.
4. Ao colocarmos um pedaço de PET (politereftalato de etileno) e um de PP (polipropileno), ambos
de mesma massa, em um copo com água (d = 1,0 g/mL), um desses plásticos fica na superfície e
o outro afunda.
a) Como você explicaria esse fato?
b) Sabendo que a densidade do PET é 1,4 g/mL calcule o volume ocupado por um pedaço com
massa de 750 g.
c) Qual das amostras de plásticos apresenta maior volume?
d) Se adicionarmos álcool (d = 0,8 g/mL) à água contendo um pedaço de PP (d = 0,9 g/mL) é
possível que esse plástico afunde no líquido resultante? Explique.
Dureza da água (orientação para o professor)
A água que encontramos na natureza é uma solução que contém vários sais dissolvidos,
possuindo concentração variável dependendo da região onde é encontrada. Esses sais conferem
algumas características à água sendo uma delas a dureza. A água é classificada como dura
quando contém carbonatos (CO32-), bicarbonatos (HCO3
-) ou sulfatos (SO42-) de magnésio (Mg2+)
e de cálcio (Ca2+) dissolvidos. O desenvolvimento desse tema pode ser rico para abordar
conceitos químicos e também situações que fazem parte do cotidiano do aluno e para isso é
sugerido o experimento que está apresentado posteriormente. Nesse experimento aborda-se a
questão da dureza da água onde os alunos poderão observar os efeitos promovidos pela água
55
dura em determinadas situações e serão estimulados a pensar uma possível explicação para suas
observações.
A dureza é uma característica importante da água, pois pode causar uma série de
inconvenientes em diversas atividades humanas como conferir paladar desagradável a água,
provocar depósitos perigosos de sólidos em caldeiras e aquecedores, manchar louças e interferir
na ação do sabão em atividades de limpeza. A dureza das águas é medida com base na
concentração total de CaCO3 e é expressa em ppm (partes por milhão), que é equivalente a mg/L
para soluções aquosas diluídas. Não há uma convenção formal para a classificação das águas
baseada em sua dureza, existe somente uma portaria do Ministério da Saúde sobre o padrão de
potabilidade que estabelece o valor máximo de 500 ppm para a água ser considerada potável.
Com o experimento proposto é possível desenvolver conceitos químicos como solubilidade
e transformação química. Além disso, é possível discutir como a solubilidade dos sais pode
influenciar nas atividades humanas e também em fenômenos naturais tais como a formação de
corais e rochosas. O nível de abordagem conceitual dependerá do público alvo da atividade e
também do objetivo que o professor deseja atingir.
O foco do experimento será explorar o efeito do sabão sobre as amostras de águas
testadas (Figura 20), onde o aluno poderá observar que o sabão na água do mar formará pouca
ou nenhuma espuma, quando comparado com água da torneira. Espera-se que seja observado
também que na solução contendo sabão e íons cálcio e magnésio praticamente não haverá
formação de espuma. Essa dificuldade é observada porque os íons Ca2+ e Mg2+ presentes na
água reagem com os íons estearato e outros ânions orgânicos provenientes do sabão formando
sais insolúveis em solução aquosa.
Figura 20[151]: Interação entre sabão e diferentes soluções aquosas: (1) água + sabão, (2) água + sabão + água do
mar, (3) água + sabão + CaCl2, (4) água + sabão + MgCl2 e (5) água + sabão + NaCl. Perceba que há formação de
espuma apenas nos tubos 1 e 5.
São sugeridas algumas questões prévias para o conhecimento das concepções dos alunos
sobre alguns conceitos que poderão auxiliar o professor no desenvolvimento da atividade e
identificar possíveis concepções alternativas.
Dureza da água
A água que consumimos em nossas casas, nos estabelecimentos comerciais e nas
indústrias possui diversos materiais dissolvidos, os quais conferem características importantes
para a água. Existem normas do Ministério da Saúde que estabelecem algumas exigências para
que a água possa ser considerada apropriada para o consumo humano e a quantidade de sais
56
dissolvidos é um desses parâmetros. Para fins industriais esses parâmetros dependerão do
processo em que a água será utilizada. Assim, a composição da água utilizada para beber,
produzir cerveja, dissolver um medicamento ou resfriar uma caldeira não é a mesma.
Nas águas naturais estão dissolvidos gases atmosféricos, sais, compostos orgânicos e
outros materiais, sendo alguns desses necessários ao ser humano e outros indesejáveis,
dependendo do uso que se fará da água.
Como a alta concentração de determinados sais pode influenciar na utilização da água
tanto para fins domésticos e industriais?
Antes de Prosseguirmos
1) Explique por que não conseguimos enxergar o sal contido na água do mar.
2) Todos os sais são solúveis em água? Por quê?
3) Se uma pessoa quiser se lavar após um banho de mar é aconselhável que jogue no corpo
um pouco de água “doce” antes de utilizar o sabão. Como você explica essa
recomendação?
Experimento 9: Água dura15
Objetivo: identificar as causas e efeitos da dureza da água.
Materiais e Reagentes
• 5 tubos de ensaio pequenos
• 5 rolhas
• solução de sabão
• estante para tubos de ensaio
• água do mar filtrada
• solução aquosa de NaCl
• solução aquosa de MgCl2
• solução aquosa de CaCl2 (ou água de cal filtrada)
• caneta marcadora de vidro ou fita crepe e lápis
• água da torneira
15 São Paulo (Estado), Sec. Da Educação, Coordenadoria de Estudos e Normas Pedagógicas, Subsídios para a Implementação da Proposta Curricular de Biologia do 2° grau, São Paulo: SE/CENP, Vol. 2, 1980.
57
Figura 21[147]: Materiais e Reagentes necessários para a realização do Experimento 9.
Procedimento
• Numerar os tubos de ensaio de 1 a 5.
• Colocar no tubo 1 cerca de 2 mL de água da torneira.
• Colocar no tubo 2 cerca de 2 mL de água do mar filtrada.
• Colocar no tubo 3 cerca de 2 mL de solução aquosa de CaCl2.
• Colocar no tubo 4 cerca de 2 mL de solução aquosa de MgCl2.
• Colocar no tubo 5 cerca de 2 mL de solução aquosa de NaCl.
• Em cada um dos tubos, acrescentar 10 gotas de solução de sabão.
• Tampar cada tubo com sua rolha
• Agitar os cinco tubos com igual intensidade por alguns segundos e observar.
• Comparar a quantidade de espuma formada em cada um dos tubos.
Questões Pós-laboratório
1. Considerando as observações sobre o experimento o que ocorreu com os tubos 1 e 5? E com
os tubos 2, 3 e 4?
2. Proponha uma explicação para o que aconteceu com o mistura de água do amar e sabão após
a agitação.
3. O padrão de potabilidade proposto pelo Ministério da Saúde exige um limite em relação à
dureza da água para que seja considerada apropriada para o consumo humano, sendo que a
concentração máxima de CaCO3 (carbonato de cálcio) é de 500 ppm (mg/L). Já para a utilização
na fabricação de cervejas o limite máximo é de 79 ppm. Foram coletadas algumas amostras de
água em diferentes locais e realizadas medições da quantidade total de CaCO3 que estão na
tabela a seguir:
Local Volume de amostra (mL) Massa de CaCO3 (mg)
A 100 6,9
B 500 40,5
C 300 156,3
D 900 45,0
a) Considerando esses dados, em qual local seria mais indicada a instalação de uma indústria
cervejeira? Justifique.
b) Quais desses locais possuem água que pode ser considerada apropriada para consuma
humano, considerando apenas sua dureza? Justifique sua resposta.
c) Quantos miligramas de CaCO3 seriam encontrado em 1,4 L da água mais apropriada para a
fabricação de cerveja?
58
Dissolução de gás em água (orientação para o professor)
A água é uma substância muito importante, pois possui propriedades químicas e físicas
bem interessantes. Dentre essas propriedades destaca-se capacidade de dissolver inúmeras
substâncias. É de conhecimento geral que muitos sólidos e líquidos podem ser dissolvidos em
água, mas quando se fala em dissolução de gases há divergências a respeito do fenômeno. Esse
é um assunto que muitas vezes é negligenciado no ensino médio, mas é de extrema importância
para o entendimento de muitos fenômenos e processos observados na natureza e no sistema
produtivo. Por exemplo, como explicar o processo de formação da chuva ácida, o fato dos peixes
conseguirem respirar embaixo d’água, ou mesmo a liberação do gás presente num refrigerante?
Para o desenvolvimento desse assunto é sugerido o experimento de dissolução de gás em
água no qual os alunos poderão observar que o gás carbônico é solúvel em água e que esta
solubilidade depende da temperatura do líquido. Com auxílio da atividade será possível explorar
conceitos químicos como solubilidade, transformação química, pH, ácidos e bases. Além disso,
outros conteúdos poderão ser abordados, tais como a influência da temperatura na dissolução de
um gás, a importância da dissolução de gases em ambientes marinhos, a formação de corais e de
estalactites e a dissolução de gases em processos industriais.
Para a realização desse experimento é necessário tomar algumas precauções com relação
à segurança dos alunos, pois será necessário utilizar uma lamparina a álcool para aquecer a água
com indicador universal. Cabelos compridos devem ser mantidos presos e é aconselhável que os
alunos não manipulem a lamparina depois de acesa, sendo o professor responsável por acendê-la
e apagá-la.
Dependendo do nível de abordagem conceitual, ao realizar a discussão do experimento, é
possível apresentar as reações químicas que ocorrem durante o processo de dissolução do
CO2(g) nas amostras.
Com a amostra que possui água de cal filtrada (Figura 22) ocorre a reação dos íons cálcio
(Ca2+) com os íons carbonato (CO32-) formados pela dissolução do CO2 na água resultando na
formação de um precipitado de carbonato de cálcio (CaCO3):
CaO(s) + H2O(l) → Ca2+(aq) + 2OH-(aq)
Ca2+(aq) + CO32-(aq) → CaCO3(s)
Figura 22[173], [174] e [175]: Dissolução do CO2 na água de cal filtrada. Perceba que o líquido fica turvo devido à
formação do CaCO3(s).
Observação: A água de cal utilizada no Experimento 8 pode ser reaproveitada neste experimento,
mas é necessário filtrá-la para retirar o sólido que não se dissolveu.
59
Com a dissolução de CO2 na água do mar (Figura 23) observa-se a mudança mais lenta
do pH devido a presença de íons que provocam efeito tampão, o qual é responsável pela
resistência à variação de pH. O efeito tampão é caracterizado pela mistura de ácidos fracos e
suas bases conjugadas como, por exemplo, o sistema HCO3-/CO3
2- que é um dos responsáveis
pelo efeito tamponante da água do mar.
Figura 23[176], [177] e [178]: Dissolução do CO2 na água do mar filtrada. Perceba que variação na acidez é pequena
devido ao efeito tampão.
Com a amostra que contém água da torneira (Figura 24) ocorre a dissolução do gás
carbônico e formação do ácido carbônico:
CO2(g) + H2O(l) H2CO3 (aq)
H2CO3(aq) HCO3-(aq) + H+(aq) CO3
2-(aq) + 2H+(aq)
Figura 24[179], [180] e [182]: Dissolução do CO2 na água de torneira.
Devido à complexidade do assunto, é interessante conhecer as idéias que os alunos
possuem sobre os conceitos de solubilidade de sólidos, líquidos e gases, ácidos e bases e
equilíbrio químico. Para isso, são propostas algumas questões prévias que podem desempenhar
um importante papel na identificação de possíveis concepções alternativas dos estudantes sobre
a dissolução de gases em água.
Dissolução de gás em água
A água é uma substância que possui propriedades químicas e físicas bem interessantes,
dentre as quais se destaca a capacidade de dissolução de outras substâncias. A água do mar é
um exemplo desta propriedade, pois possui diversos sais dissolvidos. Além de promover a
dissolução de substâncias sólidas, a água também é capaz de dissolver outros líquidos como, por
exemplo, o álcool que possui alta solubilidade em água. Em virtude desta importante propriedade
a água é conhecida popularmente como o solvente universal, fato que não deve ser entendido
como totalmente verdadeiro, pois existem diversos sólidos e líquidos que não são solúveis em
água como, por exemplo, metais e muitos compostos orgânicos. Tendo em vista que a água pode
dissolver diversos sólidos e líquidos será que a água também seria capaz de dissolver gases?
60
Antes de prosseguirmos:
1) Ao abrir duas garrafas de refrigerante, uma gelada e outra em temperatura ambiente,
observa-se maior liberação de gás no refrigerante que está em temperatura ambiente. Como
você explicaria esse fato?
2) Você acha que gases se dissolvem em água? Explique.
3) Como os peixes respiram sob a água?
Experimento 10: Dissolução de gás em água16
Objetivo: observar se ocorre dissolução de gás em água.
Materiais e Reagente
• 3 erlenmeyer
• indicador universal verde com escala de pH
• água de cal filtrada
• água do mar filtrada
• 3 canudinhos de refresco
• água da torneira
• tripé e tela de amianto
• lamparina a álcool
• 3 copos (de café) descartáveis
• caneta marcadora de vidro ou fita crepe e lápis
• fósforos
Figura 25[161]: Materiais e Reagentes necessários para a realização do Experimento 10.
Procedimento
• Numerar os erlenmeyers de 1 a 3.
• Encher até a metade de um copo descartável com água de cal filtrada e transferir para o
erlenmeyer 1.
• Encher até a metade de outro copo descartável com água do mar filtrada e transferir para o
erlenmeyer 2.
16 GEPEQ. Livro de Laboratório: Módulos I e II: Interações e Transformações: Química para o Ensino Médio/GEPEQ. São Paulo: EDUSP, 1999.
61
• Encher até a metade de outro copo descartável com água da torneira e transferir para o
erlenmeyer 3.
• Acrescentar em cada erlenmeyer 10 gotas de indicador universal, agitar e observar.
• Comparar a coloração com a escala de pH para o indicador.
• Assoprar, vigorosamente, através dos canudinhos as três soluções contidas nos erlenmeyer
de modo a fazer bolhas de ar por pelo menos 1 minuto ou até que se observe alguma
mudança.
• Aquecer a água com indicador (erlenmeyer 3) e observar novamente o que ocorre.
Registro de dados
Observações Erlenmeyer
1 2 3
Líquido testado
Coloração com Indicador Universal Verde
pH do líquido
Classificação (ácido, básico ou neutro)
Observação após soprar com o canudinho
Modificações durante o aquecimento ----------------- -----------------
Questões pós-laboratório
1. Em qual amostra observou-se maior pH no início do experimento?
2. O que causou as mudanças de pH observadas nas três amostras de água?. Explique sua
resposta?
3. Quando se analisa o rótulo de uma água com gás observa-se que esta possui pH menor que a
água convencional (sem gás). A água com gás é mais ácida ou mais básica que a água sem gás?
Explique o fato do pH da água com gás ser diferente da sem gás.
4. Em uma aula, dois estudantes afirmaram as seguintes frases:
(Frase A) - Os peixes utilizam em sua respiração o oxigênio que está dissolvido na água.
(Frase B) – A molécula de água (H2O) fornece o oxigênio que os peixes respiram.
Em sua opinião, qual das frases está correta? Justifique.
5. Em indústrias que utilizam equipamentos que funcionam com circulação de água aquecida,
como caldeiras e aquecedores, há uma preocupação com a qualidade da água que abastecem
esses equipamentos, principalmente em relação à dureza da água. Explique a razão desse
cuidado.
62
Eletrólise da Salmoura e Condutividade Elétrica (orientação para o professor)
A água do mar é uma importante fonte de matérias-primas para a sociedade. Segundo as
orientações para o ensino médio apresentadas na Proposta Curricular do Estado de São Paulo,
faz parte dos conhecimentos necessários para a formação do cidadão compreender os processos
industriais pelos quais obtemos materiais de importância social a partir da hidrosfera.
O homem tem produzido materiais a partir dos recursos disponíveis na natureza desde
tempos imemoriais, e nesse processo vem modificando o ambiente e seu modo de vida. Portanto,
é importante que se conheçam os materiais extraídos da hidrosfera, atmosfera e biosfera e os
processos para sua obtenção. (São Paulo, 2008).
Nestes experimentos investigativos procura-se desenvolver o conceito de condutibilidade
elétrica em soluções aquosas e conhecer a produção de cloro e soda a partir da eletrólise da
salmoura. Estes assuntos são abordados na Proposta Curricular do Estado de São Paulo na 2ª e
3ª séries do Ensino Médio, respectivamente, e são importantes para a compreensão do tema
“Hidrosfera como fonte de materiais”.
A proposta apresentada para o ensino de Química [...] pretende que o aluno reconheça e
compreenda, de forma integrada e significativa, as transformações químicas que ocorrem nos
processos naturais e tecnológicos em diferentes contextos, encontrados na atmosfera, hidrosfera,
litosfera e biosfera, e suas relações com os sistemas produtivo, industrial e agrícola. (Brasil, 2002)
Cabe ao professor destacar a importância do contexto, pois os alunos devem perceber que
um dos produtos obtido através da água do mar é fundamental para o tratamento da água que
chega às nossas casas todos os dias, além de muitas outras aplicações.
O professor pode optar por desenvolver dois níveis de abordagem diferenciados, passando
da análise macroscópica das observações e descrições dos fatos experimentais para a
interpretação microscópica dos fenômenos.
Segundo Caramel (2006), os alunos do ensino médio apresentam diversas concepções
alternativas sobre os processos que envolvem condução elétrica em células eletroquímicas e
poucos são capazes de responder questões qualitativas que requerem conhecimentos mais
elaborados de eletroquímica. Portanto, na discussão dos experimentos “condutibilidade elétrica” e
“eletrolise da salmoura” devem ser levadas em consideração algumas concepções alternativas: a
energia elétrica é conduzida através de um condutor metálico e não pela solução; os elétrons
podem circular através da solução aquosa; o movimento de íons na solução não constitui uma
corrente elétrica. Outra idéia bastante difundida entre alguns alunos é que a água destilada não
conduz eletricidade. Na verdade a água destilada é apenas má condutora de eletricidade, pois as
baixas concentrações dos íons H+ e OH- provenientes de sua auto-ionização lhe conferem uma
condutividade elétrica pequena, mas observável (Figura 26).
63
Figura 26[215]: Condutibilidade elétrica da água destilada.
Na discussão da eletrólise da salmoura deve-se destacar o papel da ponte salina e a
representação das espécies químicas presentes em cada recipiente antes e após a reação
eletrolítica. O conhecimento das substâncias que compõem o sistema no início e no final da
transformação química possibilita a elaboração das equações química e a compreensão do
fenômeno estudado.
No experimento da eletrolise da salmoura (Figuras 27 e 28), os testes preliminares, ao
serem comparados com as observações da eletrólise, fornecem informação das espécies
químicas oxidadas (perdem elétrons) e a reduzidas (recebem elétrons), não sendo, portanto,
solicitado o conhecimento relativo à tabela de potenciais padrão de redução (E°) das espécies
químicas envolvidas.
Figura 27[232]: Tubo 1: teste com amido e KI para reconhecimento de cloro. Tubo 2: teste de pH para identificação da
hidróxido de sódio, ambos produzidos na eletrólise da salmoura (Experimento 12).
(a) (b)
Figura 28[238] e [243]: Eletrólise da salmoura (a) no início do processo (com indicador universal verde no béquer 1
indicando pH 7) e (b) no final do processo indicando formação de uma base (NaOH) no béquer 1 e de cloro no béquer 2
(teste com amido e KI no tubo 3).
Para a realização destes experimentos devem-se tomar algumas precauções em relação à
segurança dos alunos, principalmente quanto aos riscos de choque elétrico com o aparelho de
condutividade elétrica e de inalação de gás cloro produzido pela eletrólise da salmoura. O uso de
baterias de voltagem superior pode acarretar na produção de quantidades excessivas de cloro,
pondo em risco a integridade física dos estudantes.
Com esses experimentos podem-se desenvolver diversos conteúdos químicos como
ligações químicas, ácidos e bases, dissociação iônica e ionização, transformações químicas,
evidencias de transformações, estequiometria, oxidorredução, potenciais padrão de redução e
diferença de potencial. Entretanto, não se deve perder de vista o objetivo desta atividade
experimental investigativa que é auxiliar os estudantes na compreensão de uma situação
64
problema, a produção de cloro, que é um conhecimento químico tão importante quanto os
conceitos científicos citados. A abordagem de conceitos que não são pertinentes ao contexto
descaracteriza a atividade investigativa, recaindo num modelo de ensino mais calcado na
transmissão de conteúdos, fugindo aos objetivos dessa proposta.
Eletrólise da Salmoura e Condutividade Elétrica
A água do mar é uma importante fonte de matérias-primas para a sociedade. Na indústria,
um dos seus principais componentes, o cloreto de sódio, é utilizado na conservação e
condimentação de alimentos e como matéria-prima para produção de alvejantes, desinfetantes,
plásticos, praguicidas, indústria têxtil, fertilizantes, explosivos, medicamentos, ácidos e outros.
O homem desenvolveu formas de tratamento da água que lhes possibilitaram melhores
condições de vida e prevenção de doenças de veiculação hídrica, tais como amebíase,
ancilostomose ou amarelão, ascaridíase, febre tifóide, cólera, dengue, hepatites infecciosas,
poliomielite (paralisia infantil), leptospirose e esquistossomose. Estas conquistas só foram
possíveis graças à obtenção do cloro a partir do sal cloreto de sódio presente na água do mar.17
Considerando a importância de conhecer a forma de produção de substâncias tão
necessárias à nossa sociedade, surgem então algumas questões: Como podemos obter cloro a
partir do cloreto de sódio presente na água do mar? São formados outros materiais neste
processo?
Antes de prosseguirmos:
1) Qual a importância da água tratada para a vida do homem?
2) Para que serve a adição de cloro no tratamento de água?
3) Quais materiais você conhece que são obtidos a partir da água do mar?
4) Sabemos que a energia térmica é capaz de gerar transformações químicas em alguns
materiais. Observamos isso quando deixamos um alimento queimar na panela, por exemplo.
A energia elétrica também pode gerar transformações químicas? Explique.
5) Existem diferençam entre os íons cloreto presentes na água do mar e o gás cloro obtido na
eletrólise da salmoura?
17 Embora aqui se dê especial destaque ao uso de cloreto de sódio marinho no processo de eletrólise da salmoura, muitas vezes o sal utilizado neste processo não é retirado do mar, mas sim de minas de sal gema. No Brasil existem minas de sal gema apenas em algumas regiões do nordeste e sua produção é destinada exclusivamente à indústria cloro-álcalis (produção de cloro, soda cáustica e seus derivados). Em outros países o sal gema serve tanto a esse tipo de indústria quanto à indústria alimentícia.
65
Experimento 11: Condutibilidade Elétrica de Materiais18
Objetivo: conhecer os materiais que conduzem corrente elétrica.
Materiais e Reagentes
• 1 aparelho de condutibilidade elétrica com lâmpadas de 2,5W (neon), 5W, e 100W
• placas de ferro, cobre, zinco, chumbo e alumínio (ou outros metais)
• pedaços de madeira, plástico e borracha
• 6 potes plásticos de 100 mL
• 1 béquer de 100 mL
• 3 colheres (café) de plástico
• palha de aço
• cloreto de sódio (sal de cozinha)
• água de torneira
• água destilada
• açúcar
• vinagre
• água do mar filtrada
Figura 29[203] e [201]: Materiais necessários para realização do Experimento 11
Procedimento
Parte A
• Com o aparelho de condutibilidade elétrica DESLIGADO, limpar os terminais com palha de
aço.
• Unir os fios desencapados e ligar o aparelho na tomada. Observar.
• Desligar da tomada e separar os fios.
• Com os fios separados e o aparelho ligado, encostá-los nas amostras de madeira, cobre,
zinco, sal, plástico, ferro, borracha, alumínio e açúcar. Registrar as observações.
Parte B 18 SÃO PAULO (Estado) Sec. da Educação. Coordenadoria de Estudos e Normas Pedagógicas. Subsídios para a implementação da proposta curricular de química para o 2º grau; coord. Marcello de Moura Campos. São Paulo: SE/CENP/FUNBEC, 1979, v 1. SÃO PAULO (Estado) Sec. da Educação. Coordenadoria de Estudos e Normas Pedagógicas. Subsídios para a implementação da proposta curricular de Ciências; 1º grau - 5ª a 8ª séries. Coord. Norma Maria Cleffi. São Paulo: SE/CENP/FUNBEC, 1985. MELLO, F. A. F. Fertilidade do solo. São Paulo: Nobel, 1983.
66
• Numerar os potes de 1 a 6. Colocar água destilada nos potes de 1 a 3 até a metade de sua
capacidade.
• No pote 1, adicionar uma colher de cloreto de sódio e misturar.
• No pote 2, adicionar uma colher de açúcar e misturar.
• No pote 3, não adicionar nada.
• No pote 4, colocar água de torneira.
• No pote 5, colocar vinagre até a metade de sua capacidade.
• No pote 6 colocar água do mar filtrada até a metade de sua capacidade.
• Colocar cerca de 80 mL de água destilada no béquer.
• Com o aparelho de condutibilidade elétrica DESLIGADO, limpar os terminais com palha de aço.
• Mergulhar os terminais do aparelho de condutibilidade elétrica em uma das soluções e
observar a intensidade das lâmpadas.
• Lavar os terminais mergulhando-os no béquer com água destilada a cada teste realizado.
• Repetir o procedimento para as outras soluções.
• Desrosquear as duas lâmpadas maiores (100W e 5W) e testar novamente a água destilada.
Registro de dados
Preencha a tabela abaixo, a partir das observações experimentais de acende (sim) e não
acende (não) a lâmpada conectada ao aparelho de condutibilidade elétrica:
Material testado Observações sobre a intensidade das lâmpadas e a
condutibilidade elétrica do material
Madeira
Cobre
Zinco
Sal
Plástico
Ferro (ou aço)
Borracha
Alumínio
Açúcar
Água com sal
Água com açúcar
Água destilada
Água da torneira
Vinagre
Água do mar
67
Questões Pós-Laboratório
1. Classifique os materiais testados quanto à condutibilidade elétrica como bons condutores, maus
condutores ou isolantes.
2. Explique o fato de que alguns materiais que são maus condutores ou isolantes elétricos quando
puros (cloreto de sódio e água destilada, por exemplo), possam formar materiais condutores
quando misturados e dissolvidos (água com sal dissolvido)?
Experimento 12: Eletrólise da salmoura19
Objetivo: Conhecer o processo de eletrólise da salmoura.
Materiais e Reagentes
• 3 tubos de ensaio pequenos
• 1 estante para tubos de ensaio
• 1 caneta marcadora de vidro
• 2 béqueres de 50 mL
• 1 colher de plástico
• 1 suporte para 4 pilhas
• 4 pilhas
• tubo em “U” (ponte salina)
• 3 conta-gotas
• algodão
• 2 fios de aproximadamente 20 cm
• 2 bastões de grafite (ou pregos de aço inoxidável)
• cloreto de sódio ou sal de cozinha
• solução de amido ou amido sólido
• solução de iodeto de potássio 1,8% m/m
• solução indicador universal verde
• solução de água sanitária 10% em volume recém preparada
• solução de hidróxido de sódio 0,1 mol/L
• água destilada
Figura 30[246]: Materiais necessários para realização do Experimento 12
19 GEPEQ – Grupo de Pesquisa em Educação Química: Projeto Laboratório Aberto. São Paulo: IQUSP, 2003.
68
Procedimento
• Numerar os tubos de ensaio de 1 a 3.
Testes Preliminares
• Adicionar água destilada no tubo 1 até a altura de aproximadamente 2 cm.
• Adicionar cerca de 5 gotas de solução de amido ou uma ponta de espátula de amido sólido
no tubo 1 e agitar.
• Adicionar cerca de 5 gotas de solução de iodeto de potássio no tubo 1 e agitar.
• Adicionar 2 gotas de solução de água sanitária no tubo 1 e agitar. Anotar o resultado.
• Adicionar água destilada no tubo 2 até a altura de aproximadamente 2 cm.
• Adicionar cerca de 2 gotas de solução de indicador universal verde no tubo 2 e agitar.
Anotar o resultado.
• Adicionar cerca de 2 gotas de solução de hidróxido de sódio no tubo 2 e agitar.
Eletrólise da salmoura
• Numerar os dois béqueres e adicionar cerca de 30 mL de água destilada em cada um.
• Adicionar meia colher de sal de cozinha em cada um dos béqueres e agitar para preparar a
salmoura.
• Preparar a ponte salina enchendo o tubo em “U” com a salmoura, preparada em um dos
béqueres, usando um conta-gotas.
• Tampar as extremidades da ponte salina com bolinhas de algodão umedecidas na
salmoura.
• Adicionar cerca de 5 gotas de solução de indicador universal verde no béquer 1.
• Montar a aparelhagem conforme a figura a seguir:
Figura 31: Esquema para realização da eletrólise da salmoura.
• Deixar o sistema funcionando por cerca de 3 minutos e observar.
• Usando o conta-gotas, retire uma alíquota da salmoura do béquer 2 com cerca de 1 mL
próximo ao eletrodo de carbono grafite e transfira para o tubo 3.
• Adicionar 5 gotas de solução de amido ou uma ponta de espátula de amido sólido no tubo 3.
• Adicionar 5 gotas de solução de iodeto de potássio (KI) no tubo 3. Agitar e observar.
69
• Comparar os testes preliminares (tubos 1 e 2) com as observações feitas no béquer 1 e no
tubo 3.
Registro de dados
Conteúdo Observação
Tubo 1
Tubo 2
Tubo 3
Béquer 1
Questões Pós-laboratório
1. Os testes realizados nos tubos 1 e 3 indicam a formação de qual material no processo de
eletrólise da salmoura? Explique.
2. Os testes realizados no tubo 2 e a observação do béquer 1 indicam a formação de que tipo de
material na eletrólise da salmoura? Explique.
3. A semirreação de oxidação que ocorre na superfície do eletrodo de grafite que estava ligado ao
pólo positivo das pilhas (béquer 2) pode ser representada pela equação química 2Cl-(aq) Cl2(g)
+ 2e-.
a) Esta equação química indica a formação de qual substância no pólo positivo?
b) Quais observações experimentais confirmam essa explicação?
4. Na superfície do eletrodo de grafite que estava ligado ao pólo negativo das pilhas (béquer 1)
ocorre a redução de moléculas de água, que produz o íon hidróxido (OH-(aq)) e liberação de gás
hidrogênio.
a) Quais observações experimentais confirmam essa explicação?
b) Represente a semirreação de redução da água.
5. Proponha uma equação global que represente a reação de oxirredução que ocorre na eletrólise
da salmoura.
6. A eletrólise ígnea do cloreto de sódio é feita utilizando o sal puro e fundido em elevadas
temperaturas (sem estar dissolvido em água). Neste processo as únicas espécies químicas
existentes na célula eletrolítica são os íons sódio (Na+) e cloreto (Cl-). A eletrólise ígnea ocorre em
uma única célula eletrolítica, como esquematizado a seguir, não havendo o uso de ponte salina.
Figura 32: Esquema simplificado de uma célula de eletrólise ígnea de NaCl.
70
a) Neste processo, quais espécies químicas sofrem oxidação? E quais sofrem redução? Em que
pólos esses processos ocorrem?
b) Quais devem ser as substâncias obtidas na eletrólise ígnea do cloreto de sódio?
c) Represente as semirreações de oxidação e redução e a equação global para esse processo.
7. Os íons cloreto (Cl–) e magnésio (Mg2+) são encontrados em abundância na água do mar,
sendo esta uma fonte de obtenção do sal cloreto de magnésio (MgCl2). Proponha um esboço de
uma célula eletrolítica que poderia ser utilizada para eletrólise ígnea do cloreto de magnésio e
escreva as equações que representam a produção do magnésio e gás cloro através deste
processo.
71
Capítulo IV - SEGURANÇA NO LABORATÓRIO – ALGUMAS REGRAS BÁSICAS
Quando pensamos utilizar o laboratório, uma das questões que sempre nos fazemos diz
respeito a aspectos de segurança que podem estar envolvidos na realização das atividades.
Como descartar adequadamente os resíduos, sem causar danos ambientais? Como evitar que os
alunos se sofram acidentes como se cortar com a quebra de um material de vidro ou se queimar
com a chama da lamparina? Como evitar, caso ocorra a quebra de um frasco de reagente, que
ocorra algum dano ás pessoas no laboratório? São perguntas como essas e outras, que podem
nos levar a ficar na dúvida quanto a usar ou não o laboratório.
É claro que acidentes podem ocorrer, pois qualquer atividade que realizamos envolve
riscos. Entretanto, alguns desses acidentes poderiam ser evitados se adotarmos algumas regras e
comportamentos.
Além dos aspectos de segurança, nos preocupamos, ainda, com organização dos
reagentes e da vidraria de maneira a facilitar a montagem dos experimentos, otimizar o espaço
disponível e evitar acidentes. Também nesse caso, há sugestões e regras que podem nos auxiliar
a organizar adequadamente o espaço do laboratório.
Manuais sobre organização e segurança no laboratório
Estão disponíveis, na internet, manuais sobre segurança e organização do trabalho de
laboratório que podem ser úteis para nós professores. Alguns desses manuais são mais gerais,
tratando de laboratórios químicos e não especificamente do escolar, enquanto outros se referem a
laboratórios de ensino.
Alguns manuais que podem ser consultados;
1. Manual de segurança do IQUSP Disponível em: http://www2.iq.usp.br/cipa/index.dhtml?pagina=741&chave=veR
Este manual trata, entre outros, da segurança em laboratórios de química, destacando a
estocagem e manuseio de materiais, os acidentes mais comuns, e normas de segurança.
2. "Guia de Laboratório para o Ensino de Química: instalação, montagem e operação",
publicado pelo CRQ – IV (Conselho Regional de Química – IV região).
Disponível em: http://www.crq4.org.br/default.php?p=texto.php&c=publicacoes
Este manual apresenta, inicialmente, um item sobre construção de laboratório e suas
instalações. Em seguida, trás itens sobre segurança, armazenamento de reagentes e descarte de
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materiais. Tem ainda, um item que apresenta orientações gerais para que as práticas de
laboratório sejam realizadas adequadamente.
3. Organização e Segurança no Laboratório de Química no Ensino Médio, organizado pela
CENP/SE.
Disponível em: http://cenp.edunet.sp.gov.br/index.htm
Clicar em “publicações“
Este manual apresenta, inicialmente, um capítulo sobre as condições gerais de um
laboratório, que envolvem aspectos como piso, iluminação, armários, etc . A seguir, discute
questões relativas à organização e armazenamento do material, as regras de segurança e
primeiros socorros. Apresenta, também, sugestões para a organização das bancadas.
Regras básicas de segurança De maneira geral, é aconselhável o uso de óculos de segurança. Sabemos que a maioria
das escolas não dispõe desse dispositivo, mas sugerimos que a escola adquira quantidade
suficiente para uma turma. Os óculos podem ser facilmente lavados e utilizados por vários grupos
de alunos.
Também, é aconselhável o uso de sapatos, e não sandálias, e aventais ou vestimentas
que possam servir de proteção às pernas (calças, vestidos ou sais não muito curtos).
Um cuidado importante é o de não deixar frascos de materiais que não serão utilizados ao
alcance do aluno. É preferível acondicionar os reagentes que serão manipulados pelos alunos em
pequenos frascos, principalmente quando se tratar de materiais inflamáveis ou de toxicidade
relevante.
Também, é importante que o professor organize os materiais de maneira que não seja
necessária a movimentação do aluno entre as mesas ou bancadas do laboratório. É
imprescindível que os alunos percebam que o ambiente exige certos cuidados pessoais.
Ainda, um cuidado que se deve ter é o de testar o experimento antes de sua realização,
garantindo seu êxito.
Não se deve improvisar no que diz respeito a uma montagem experimental. Devem ser
evitadas situações como aproximar a lamparina da tela de amianto colocando algum suporte não
apropriado; pipetar com a boca; prender um tubo a uma garra não apropriada.
Deve-se conhecer a localização no laboratório do extintor de incêndio, verificando se está
em condições de uso. Caso não haja extintor no local de realização da atividade, seria
aconselhável providenciar um. As portas devem estar desbloqueadas, sem nada que impeça a
saída dos alunos.
O professor deve lembrar que seu comportamento no laboratório é muito importante, pois
pode refletir nas atitudes que os alunos terão durante as aulas. Dessa maneira, é importante que
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não sejam permitidas brincadeiras e que sejam exigidas posturas por parte do aluno de respeito
ao ambiente do laboratório, aos colegas e a si próprio.
Apresentamos, a seguir, algumas outras regras de conduta básicas, que podem contribuir
para a realização com segurança de atividades experimentais.
1. Não coma ou beba no laboratório.
2. Não ingira ou beba qualquer material utilizado como reagente, mesmo que pareça inofensivo ou
que seja um alimento fora do laboratório, como sal, açúcar, pão, água, etc .
3. Não coloque sobre a bancada cadernos, bolsas, livros, mochilas. Deixe somente o necessário
para suas anotações.
4. Não toque os reagentes com as mãos, sem autorização do professor. Caso aconteça,
comunique ao professor e proceda conforme as orientações recebidas.
5. Prenda os cabelos, principalmente se for trabalhar com fogo.
6. Não retorne reagentes aos frascos de origem.
7. Não misture reagentes sem a prévia autorização do professor.
8. Não aponte a boca do tubo de ensaio ou de outro frasco para seu colega.
9. Não jogue resíduos na pia ou na lixeira. Siga as orientações de seu professor para o descarte
adequado dos reagentes.
10. Concentre-se em seu trabalho. Não se distraia com brincadeiras, conversas paralelas, jogos,
ouvindo música, etc. Lembre-se que a segurança no laboratório depende de cada um.
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