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SECRETARIA DE ESTADO DA EDUCAÇÃO SUPERINTENDÊNCIA DA EDUCAÇÃO
PROGRAMA DE DESENVOLVIMENTO EDUCACIONAL
ARTHUR AUWERTER
UNIDADE DIDÁTICA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL TRATAMENTO DE EFLUENTES POR ELETRÓLISE: INTERAÇÕES DA QUÍMICA E O MEIO AMBIENTE
CURITIBA
2016
ARTHUR AUWERTER
UNIDADE DIDÁTICA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL TRATAMENTO DE EFLUENTES POR ELETRÓLISE:
INTERAÇÕES DA QUÍMICA E O MEIO AMBIENTE Material didático-pedagógico–unidade didática apresentada ao Programa de Desenvolvimento Educacional – PDE da Secretaria Estadual de Educação do Paraná – SEED.
Orientadora: Prof.ª Dr.ª Liane Maria Vargas Barboza.
CURITIBA
2016
Ficha para identificação da Produção Didático-pedagógica – Turma 2016
Título: Tratamento de efluentes por eletrólise – a prática auxiliando no
processo ensino-aprendizagem
Autor: Arthur Auwerter
Disciplina/Área: (ingresso no PDE) Educação Profissional
Escola de Implementação do
Projeto
e sua localização:
Centro Estadual de Educação
Profissional de Curitiba
Município da escola: Curitiba
Núcleo Regional de Educação: Curitiba
Professora Orientadora: Profa. Dr.ª Liane Maria Vargas Barboza
Instituição de Ensino Superior: Universidade Federal do Paraná
Relação Interdisciplinar: Química, Física, Meio Ambiente.
Resumo:
A presente produção didática pretende ser
inovadora ao propor aos professores não só
uma aula prática sobre tratamento de
efluentes como também a construção de um
aparelho multifuncional para poder realizá-
la.
Palavras-chave: Eletrólise; efluentes; soluções.
Formato do Material Didático: Unidade didática
Público: Professores e estudantes do 3º ano do
Ensino Médio
FICHA CATALOGRÁFICA
SUMÁRIO
APRESENTAÇÃO.....................................................................................................6
1 EDUCAÇÃO PROFISSIONAL...............................................................................7
2 ENSINO DE QUÍMICA ..........................................................................................8
3 ATIVIDADES..........................................................................................................9
3.1 CONSTRUÇÃO DO APARELHO MULTIFUNCIONAL PARA ELETRÓLISE.....9
3.1.1 Introdução........................................................................................................9
3.1.2 Objetivo geral...................................................................................................9
3.1.3 Objetivos específicos.......................................................................................9
3.1.4 Estratégia.........................................................................................................9
3.1.5 Recursos..........................................................................................................9
3.1.6 Tempo..............................................................................................................9
3.1.7 Sugestão de leitura para o professor.............................................................10
3.1.8 Descrição do equipamento ...........................................................................10
3.1.8.1 Confecção dos eletrodos inertes com ponta de grafite ..............................11
3.2 EXPERIMENTOS REALIZÁVEIS COM O APARELHO...................................12
3.2.1 Introdução .....................................................................................................12
3.2.2 Objetivo geral.................................................................................................13
3.2.3 Objetivo específico.........................................................................................13
3.2.4 Estratégia.......................................................................................................13
3.2.5 Recursos........................................................................................................13
3.2.6 Tempo............................................................................................................14.
3.2.7 Sugestão de vídeo para professores e estudantes........................................14
3.2.8 Avaliação..........................................................................................................14
3.2.9 Eletrólise de soluções aquosas com eletrodos inertes.....................................14
3.2.10 Galvanização e anodização............................................................................15
3.2.11 Eletrofloculação...............................................................................................17
REFERÊNCIAS..........................................................................................................20
APÊNDICE 1 – FOTOGRAFIAS................................................................................21
APÊNDICE 2 – AULA PRÁTICA DESTINADA AOS DOCENTES...........................24
APÊNDICE 3 – QUESTIONÁRIO APLICADO AOS DISCENTES ...........................25
APÊNDICE 4 – AULA PRÁTICA SOBRE ELETRÓLISE NUMA PERSPECTIVA
PROBLEMATIZADORA............................................................................................27
APÊNDICE 5 – QUESTIONÁRIO PARA SER APLICADO AOS ESTUDANTES...30
6
APRESENTAÇÃO
Prezado(a) professor(a)
As disciplinas curriculares do Ensino Médio, regular ou profissionalizante,
precisam ter os conteúdos articulados com as aulas práticas. É o caso, por exemplo,
do ensino das Ciências Exatas (Química, Física e Matemática), ou Análise, Controle
e Química Ambiental, em que as aulas práticas, ao mesmo tempo em que se tornam
interessantes, contribuem para explicar os fenômenos observados.
Esta unidade didática foi elaborada com a intenção de compartilhar com
outro (a)s professores/professoras um novo conhecimento; um conhecimento
derivado de pesquisas e da práxis diária num processo que foi aperfeiçoado
continuamente até se tornar útil e aplicável para professores e estudantes.
Constatou-se que, apesar da Eletrólise fazer parte do planejamento
curricular, muitos professores (as) não realizavam as aulas práticas por falta de um
aparelho específico para esta atividade, por falta de materiais e reagentes ou
ambos.
Objetiva-se, basicamente, fornecer meios e métodos para que professores
(as) construam seus próprios aparelhos de eletrólise e os utilizem em aulas práticas
de Química ou Meio Ambiente previamente planejadas.
Algumas práticas desta produção foram aplicadas nos laboratórios de Química e
Meio Ambiente do Centro Estadual de Educação Profissional de Curitiba (CEEP-
Curitiba) e houve uma resposta bastante positiva por parte de professores e alunos
das respectivas disciplinas.
É importante destacar que esta Unidade Didática é fruto de pesquisa
desenvolvida no Programa de Desenvolvimento Educacional (PDE) ofertado pela
Secretaria de Estado da Educação (SEED) do Paraná em parceria com a
Universidade Federal do Paraná.
A unidade será trabalhada com os professores do colégio, do Grupo de
Trabalho em Rede (GTR) e com os estudantes. Ela apresenta fundamentação sobre
eletrólise numa perspectiva problematizadora e propõe uma atividade prática, na
qual o professor fará um diagnóstico do conhecimento prévio dos estudantes e a
partir daí poderá contextualizar os resultados com o cotidiano deles.
Bons estudos!
7
1 EDUCAÇÃO PROFISSIONAL
A Educação Profissional de nível médio no Brasil hoje é regulada pelo
Decreto nº 5.154 de 23 de julho de 2004; regulamenta o § 2º do art.36 e os arts. 39 a
41 da LDB. O decreto traz princípios e diretrizes do Ensino Médio Integrado à
educação profissional num esforço de alguns reformistas para vencer a clássica
dicotomia entre conhecimentos específicos e gerais, entre Ensino Médio e Educação
Profissional, pleiteando a integração da formação básica e profissional de forma
orgânica num mesmo currículo.
A política de retomada da Educação Profissional no Estado,
implementada a partir de 2003, assume uma concepção para essa modalidade
que rompe com a dimensão que a articula diretamente ao mercado de trabalho à
questão da empregabilidade e laboralidade, assumindo compromisso com a
formação humana dos alunos, a qual requer a apreensão dos conhecimentos
científicos, tecnológicos e histórico-sociais pela via escolarizada (SEED, 2005,
n.p.).
O Programa de Desenvolvimento Educacional (PDE) é uma política de
Estado para a formação continuada dos professores da rede pública estadual de
ensino do Paraná e assume como um de seus pressupostos a criação de condições,
no interior da escola, para o debate e promoção de espaços para a construção
coletiva do saber. Para André (1999, p.308) a formação continuada é concebida
como formação em serviço, enfatizando o papel do professor como profissional e
estimulando-o a desenvolver novos meios de realizar seu trabalho pedagógico com
base na reflexão sobre a própria prática.
Segundo Machado (2008, p.17) é pressuposto básico que
o docente da educação profissional seja, essencialmente, um sujeito da reflexão e da pesquisa, aberto ao trabalho coletivo e à ação crítica e cooperativa, comprometido com sua atualização permanente na área de formação específica e pedagógica, que tem plena compreensão do mundo do trabalho e das redes de relações que envolvem as modalidades, níveis e instâncias educacionais, conhecimento da sua profissão, de suas técnicas, bases tecnológicas e valores do trabalho, bem como dos limites e possibilidades do trabalho docente que realiza e precisa realizar.
8
O professor PDE que atua na Educação Profissional de nível médio está
permanentemente envolvido na formação e condução do estudante à vida produtiva.
Todo conhecimento produzido na sua formação é socializado com seus
pares, interagindo com eles, convidando-os à participação, à prática e à
contextualização com o mundo real.
2 ENSINO DE QUÍMICA
No ensino de Química as atividades experimentais permitem ao estudante
uma compreensão de como a química se constrói e se desenvolve, presenciando a
ocorrência de reações, constatadas na observação de alguns aspectos físico-
químicos identificados na formação de: bolhas, gases, precipitados, fuligem, ou
mudanças de temperatura e cor.
Segundo os Parâmetros Curriculares Nacionais - PCN’s para o Ensino
Médio, a experimentação permite ainda ao aluno a tomada de dados significativos,
com as quais possa verificar ou propor hipóteses explicativas e, preferencialmente,
fazer previsões sobre outras experiências não realizadas (BRASIL, 2000, p. 53). É
notório que as atividades experimentais despertam forte interesse dos alunos em
diversos níveis de escolarização, pois faz com que a realidade corrobore a teoria
propiciando uma melhor compreensão dos fenômenos estudados.
Penaforte e Santos (2014, p. 9) dizem que deve se construir uma aliança
entre a química, o aluno e seu cotidiano. Entretanto, nem sempre se consegue fazer
esta aliança, diante da atual realidade da educação no nosso País, onde a maioria
das escolas, em especial as públicas, não possuem laboratórios e materiais
didáticos adequados para que professores possam construir conceitos junto com os
alunos, a partir da observação de fatos experimentais.
Todas as ações didático-pedagógicas exigem planejamento prévio do que se
deseja alcançar no processo de ensino e aprendizagem. Nas aulas experimentais a
elaboração da descrição da atividade prática, bem como a verificação de reagentes
e vidrarias e equipamentos disponíveis são fundamentais para o planejamento. O
agendamento de laboratório e a verificação da segurança neste ambiente e também
os testes dos experimentos previamente devem ser considerados pelo professor.
9
3 ATIVIDADES
3.1 CONSTRUÇÃO DO APARELHO MULTIFUNCIONAL PARA ELETRÓLISE
3.1.1 Introdução
Esta atividade visa propor aos professores das áreas de Química e Meio Ambiente
a construção de um aparelho multifuncional (FIGURA 1) para realizar aulas práticas
sobre condutividade elétrica e eletrólise. Para tanto, é apresentada uma lista de
componentes elétricos, suas características técnicas e, também, diagramas
esquemáticos de ligação entre eles.
3.1.2 Objetivo geral
Proporcionar aos professores a compreensão do funcionamento e da estrutura física
de um aparelho multifuncional para o experimento de eletrólise.
3.1.3 Objetivos específicos
Investigar os conhecimentos prévios e as dificuldades que os professores possuem
em relação ao uso e aplicação do aparelho multifuncional em aulas práticas de
condutividade elétrica de uma solução.
3.1.4 Estratégia
Como estratégia serão programadas reuniões separadas ou coletivas com os
professores das áreas envolvidas em suas horas-atividade, visando apresentar os
componentes elétricos e eletrônicos individualmente do aparelho de eletrólise e o
aparelho montado.
3.1.5 Recursos
Computador pessoal, mídia impressa, componentes elétricos e eletrônicos e
aparelho pronto.
3.1.6 Tempo
Por um período de 32 horas/aula, logo após o planejamento anual feito em fevereiro.
10
3.1.7 Sugestão de leitura para o professor
Livro Didático Público de Química – unidade 3 – A Química de todo dia. Disponível em:
<http://www.educadores.diaadia.pr.gov.br/arquivos/File/livro_didatico/quimica.pdf>. Acesso
em: 04/10/2016.
3.1.8 Descrição do equipamento
O aparelho medidor de condutividade elétrica é aplicado basicamente em
eletrólise de soluções aquosas. O aparelho é formado por uma base principal e dois
acessórios complementares que serão usados conforme a necessidade. A base
principal é composta por uma base plástica de 69x75mm (usada em interruptores
elétricos), dois conectores (um preto e um vermelho), dois metros de cabo paralelo
de seção 1,0mm2 com plug para ligação na tomada de energia, uma base para
lâmpada FR515 E-27, um diodo e duas pontas de prova com garra jacaré. A escolha
pelas bases usadas em interruptores elétricos se deve ao fato de serem
confeccionadas em plástico, o que garante uma grande resistência à corrosão
dentro do ambiente laboratorial. Os acessórios serão uma lâmpada halógena de
70W/127V, dois eletrodos inertes confeccionados com fio rígido de 1,5mm2 de seção
(AWG 14) e duas placas de ferro(10cmx5cmx0,05mm). A configuração da base
segue conforme o diagrama esquemático da Figura 1.
FIGURA 1 - DIAGRAMA ESQUEMÁTICO BÁSICO DO APARELHO MULTIFUNCIONAL
11
3.1.8.1 Confecção dos eletrodos inertes com ponta de grafite
a) corta-se 16 cm de fio rígido (AWG14) e retira-se 1cm de cada lado do isolante
plástico.
b) dobra-se o fio em forma de S, conforme Figura 2 ou Fotografia 2 (APÊNDICE 1).
c) fura-se a base do carvão (escova) usado em motores elétricos com uma broca de
Ø2mm. A profundidade do orifício deve ter aproximadamente 1cm.
d) coloca-se uma pequena quantidade de estanho dentro do orifício e aquece-se o
carvão até fundir o estanho. Após a fusão introduz-se a ponta nua do fio dentro do
orifício, esperando a solidificação da solda.
FIGURA 2 - CONFECÇÃO DOS ELETRODOS INERTES
Observação: As pilhas tamanho D possuem uma barra de grafite interna (cátodo)
que pode ser retirada, e dividida, gerando duas pontas de eletrodo. Assim, para
reduzir custos é possível usar esta barra no lugar dos carvões (escovas) comprados
em lojas de componentes eletrônicos. Esta operação, quando feita, deve ser
realizada com o uso de luvas, óculos de segurança e ferramentas adequadas. Todo
material descartado deve ser armazenado adequadamente e encaminhado para
reciclagem.
No Quadro 1 está apresentada a planilha de custos dos componentes do aparelho
multifuncional.
12
QUADRO 1 – PLANILHA DE CUSTOS
COMPONENTES Preço (R$) Valor total (R$)
Base E-27 4,50 4,50
Fio rígido 1,25 mm2 (1 m) 1,35/m 1,35
Base plástica (sistema X) 4,50 4,50
Diodo 4007 (127 V) 1,50 1,50
Cabo paralelo ( 1 mm2, 2 m) 1,70/m 3,40
Plug (macho) 3,50 3,50
Fio flexível multiteste (1 m) 0,60/m 0,60
Garras jacaré ( 2 unidades) 0,80/unidade 1,60
Conectores ( 2 unidades) 2,50/unidade 5,00
Lâmpada incandes. (1 unid.) 3,00 3,00
Escova em grafite (2 unid.) 7,90/unid. 15,80
Total (R$) 44,75
NOTA: Orçamento realizado em 20/04/2016.
3.2 EXPERIMENTOS REALIZÁVEIS COM O APARELHO
3.2.1 Introdução
Este aparelho, por sua simplicidade, destina-se a fazer algumas análises de
caráter qualitativo e pode servir de material de apoio para o professor desenvolver
aulas práticas como: a experimentação ilustrativa ou a experimentação
problematizadora.
Dentre os vários processos possíveis de serem analisados estão: a)
eletrólise de soluções aquosas; b) eletrodeposição e anodização e a c)
eletrofloculação.
É possível realizar também, complementarmente, avaliações quantitativas
de alguns parâmetros desde que se tenha a aparelhagem adequada. Por exemplo,
se nas aulas práticas de eletrodeposição o professor dispõe de um amperímetro e
um relógio ele pode aplicar as Leis de Faraday, uma vez que a massa de substância
formada num eletrodo é diretamente proporcional à quantidade de carga elétrica que
circula pela célula eletrolítica num determinado intervalo de tempo. No caso de
eletrofloculação, quando aplicada no âmbito do Ensino Médio Integrado ou Regular,
13
é possível explicar qualitativamente os processos de oxidação e redução, os
processos de separação de misturas por decantação e flotação e a redução da cor
(visualmente) por oxidação do corante. No entanto, se a escola dispõe de um
espectrofotômetro, consegue-se determinar percentualmente a eficiência de
remoção da cor.
3.2.2 Objetivo geral
Sensibilizar os professores sobre a importância do estudo da eletroquímica,
desenvolvendo aulas práticas em que o professor pode realizar dois experimentos:
um experimento sobre tratamento de efluentes (muito importante do ponto de vista
ambiental) e outro sobre eletrogravura (importante do ponto de vista lúdico para o
ensino da eletrólise na marcação de peças metálicas).
3.2.3 Objetivos específicos
Demonstrar que é possível utilizar um caráter lúdico nas aulas práticas de
Química na modalidade da Educação Profissional, promovendo a participação de
todos.
3.2.4 Estratégia
Como estratégia didático-pedagógica o professor deverá planejar a aula
experimental com a metodologia da Experimentação Problematizadora, baseada nos
três momentos pedagógicos de Delizoicov.
O primeiro experimento será o tratamento de efluentes por eletrofloculação
(APÊNDICE 2).
O segundo experimento será a eletrogravura, que é uma técnica de gravura
em metal na qual a gravação das matrizes é feita por meio da eletrolise (APÊNDICE
3).
3.2.5 Recursos
Aparelho multifuncional, reagentes, esmalte de unha, stickers (adesivos para
papel), tesouras, palitos de dente e esponja de pia.
14
3.2.6 Tempo
O tempo total previsto para o desenvolvimento da atividade é de 32
horas/aula, sendo 4 horas-aula para planejamento, 2 horas/aula para marcação das
aulas prática e confirmação dos reagentes e vidrarias, 4 horas/aula para explanação
teórica, 4 horas aula para realizar as práticas, 2 horas/aula para resposta do
questionário e discussão das questões, 16 horas/aula para tabulação dos dados,
digitação e proposta de intervenção.
3.2.7 Sugestão de vídeo para professores e estudantes
Assista ao vídeo intitulado “Como escrever no aço usando eletricidade”. Disponível
em: < https://www.youtube.com/watch?v=zT7EHQm4WpE>. Acesso em:
04/10/2016.
3.2.8 Avaliação
A avaliação será realizada por meio da participação efetiva dos estudantes
durante o desenvolvimento dos experimentos e análise das respostas das questões.
Os estudantes deverão responder o questionário apresentado no Apêndice
3.
3.2.9 Eletrólise de soluções aquosas com eletrodos inertes.
Neste tipo de reação química ocorre a descarga seletiva de ânions e cátions
em meio aquoso. Pode-se usar dois tipos de eletrodos: os inertes, de grafite por
exemplo, que são condutores mas não participam da reação química e os não-
inertes (metal) que participam da reação e são utilizados em galvanoplastia e refino
de metais impuros. No aparelho em estudo está sendo utilizado um eletrodo de
grafite. A escolha de uma solução que produza determinado gás ou metal que se
deseja descarregar fica a critério do professor. Dependendo do soluto pode-se ter: a
eletrólise do cátion e do ânion da água, a eletrólise do cátion e do ânion do sal, a
eletrólise do cátion do sal e do ânion da água e, finalmente, a eletrólise do cátion da
água e do ânion do sal. A montagem ocorre conforme mostrado na Figura 3.
15
FIGURA 3 - DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DA ELETRÓLISE EM SOLUÇÃO AQUOSA COM ELETRODOS INERTES
Uma das reações mais comuns realizada para exemplificar uma eletrólise em
solução aquosa é aquela em que o soluto dissolvido é cloreto de sódio.
De acordo com as etapas (1) e (2) da reação anterior
▪ entre os cátions Na+ e H3O+ , Na+ é mais reativo portanto H3O
+ descarrega primeiro.
▪ entre os ânions OH- e Cl- , OH- é mais reativo portanto Cl- descarrega primeiro.
3.2.10 Galvanização e anodização
São dois processos que ocorrem em solução eletrolítica utilizando eletrodos não-
inertes. O primeiro, galvanização, na sua acepção genérica, corresponde à
16
eletrodeposição de uma fina camada de metal sobre outro metal. Por exemplo, uma
placa de ferro que recebe uma fina camada superficial de zinco. Esse processo,
representado na Figura 4 normalmente é feito por meio de banhos alcalinos ou
banhos levemente ácidos.
FIGURA 4 - DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DA GALVANIZAÇÃO DO FERRO
Pela reação global Zn(s) deposita-se sobre o eletrodo de ferro.
A anodização, segundo processo, é a formação por meio eletrolítico de uma camada
anticorrosiva superficial de um óxido do próprio metal. A espessura desta camada,
segundo a NBR 12609 (Anodização para fins Arquitetônicos) destinada à fabricação
de esquadrias de alumínio, pode variar de 11 a 25 μm, dependendo do nível de
agressividade do meio. Ao contrário da galvanização, a anodização ocorre no
eletrodo positivo, ânodo, em solução aquosa de ácido sulfúrico.
17
FIGURA 5 - DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DA ANODIZAÇÃO DO ALUMÍNIO
A anodização do alumínio leva à formação do óxido de alumínio (Al2O3)
transformando a superfície do metal numa camada extremamente dura.
Reação catódica: 12 H+ + 12 e- 6 H2(g)
Reação anódica: 2 Al(s) 2 Al3+(aq) + 6 e-
6 OH- 3 H2O(l) + 3 O- + 6 e-
(Reação não farádica) 2 Al(s) + 6 OH- 2 Al2O3(s) + 3 H2O(l) + 12e-
3.2.11 Eletrofloculação
O produto que é gerado pela atividade industrial ou urbana e lançado ao meio
ambiente pode ser caracterizado do ponto de vista ecológico como: efluente. Uma
vez que há um desenvolvimento industrial há uma direta relação com a poluição
ambiental (PEREIRA et al.,2012).
A eletrofloculação está disponível há mais de cem anos e ressurge nas últimas duas
décadas como uma das melhores técnicas para tratamento de água e efluentes,
devidos as crescentes restrições ambientais. Consiste na utilização de reatores
eletroquímicos juntamente com corrente elétrica, gera coagulantes “in situ” por
oxidação eletrolítica de um material apropriado no anodo geralmente: sulfato de
18
alumínio, sulfato ferroso, dióxido de carbono e polieletrólitos aniônicos e catiônicos
(CARMONA et al., 2011, p. 1237-1246).
FIGURA 6 - DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DE PROCESSO DE FLOCULAÇÃO
O reator possui eletrodos de sacrifício de alumínio que geram íons Al3+ devido ao
potencial aplicado. Essa etapa faz parte do processo anódico, onde o alumínio
metálico é oxidado de acordo com a Equação :
Al(s) → Al3+ + 3e-
O cátion gerado na etapa anódica reage com as moléculas de água formando o
agente coagulante Al(OH)3 que será o responsável pela coagulação e formação das
partículas coloidais. Como se trata de uma reação de hidrólise, o pH ideal para
formação de Al(OH)3 está entre 6,5 e 7,012. As Equações abaixo mostram as
reações de hidrólise do alumínio:
Al3+ + 3H2O → Al (OH)3 + 3H+
Além da formação do agente coagulante, a eletrofloculação pode gerar microbolhas
de gases que são responsáveis pela flotação de óleos, graxas e outros compostos
articulados. A formação desses gases está representada nas Equações abaixo.
Evolução de hidrogênio em reações catódicas
2 H2O + 2e- → H2 + 2(OH)-
Evolução de oxigênio no processo anódico:
2OH- → ½ O2 + H2O + 2e-
19
Os radicais hidroxila adsorvidos no óxido metálico ( MOx(•OH)) podem oxidar
compostos orgânicos (R) diretamente como mostra a equação:
MOx(•OH) + R MOx + mCO2 + nH2O + H+ + e-
20
REFERÊNCIAS ANDRÉ, M.; BRZEZINSKI, I.; CARVALHO, J. M.; SIMÕES, R. H.S.; Estado da Arte da Formação de Professores no Brasil. Educação & Sociedade, Campinas, ano XX, n. 68, Dez.1999. Disponível em: <http://www.scielo.br/pdf/es/v20n68/a15v2068.pdf >. Acesso em :24/09/2016.
BRASIL. Decreto nº 5.154 de 23 de julho de 2004. Regulamenta o § 2º do art. 36 e
os arts. 39 a 41 da Lei nº 9.394, de 20 de dezembro de 1996, que estabelece as
diretrizes e bases da educação nacional, e dá outras providências. Disponível em: <
http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2004-2006/2004/decreto/d5154.htm>.
Acesso em: 04/10/2016.
CARMONA, M.; KHEMIS, M.; LECLERC, J. P.; LAPICQUE, F. A simple model to predict the removal of oil suspensions from water using the electrocoagulation technique .Chemical Engineering Science, 2006, 61, p.1237-1246.
FRANCISCO JÚNIOR, W. E.; FERREIRA, L. H., HARTWIG, D. R. Experimentação
problematizadora: fundamentos teóricos e práticos para a aplicação em salas de
aula de ciências. Química Nova na Escola, n.30, p.34-40, nov. 2008. Disponível
em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc30/07-PEQ-4708.pdf>. Acesso em:
10/11/2016.
______. Secretaria de Educação Fundamental. Parâmetros Curriculares Nacionais :
introdução aos Parâmetros Curriculares Nacionais/Secretaria de Educação
Fundamental. – Brasília : MEC/SEF, 1997. 126p.
MACHADO, L. R. de S. Diferenciais inovadores na formação de professores para a
educação profissional. Revista Brasileira da Educação Profissional e
Tecnológica, Brasília, v. 1, p. 10, 2008. Disponível em:
<http://www.mestradoemgsedl.com.br/wp-content/uploads/2010/06/DIFERENCIAIS-
INOVADORES-NA-FORMA%C3%87%C3%83O-DE-PROFESSORES-PARA-A-
EDUCA%C3%87%C3%83O-PROFISSIONAL-REVISADO.pdf>. Acesso em:
04/10/2016.
PARANÁ. Secretaria de Estado da Educação. Lei Complementar nº 103/2004, de 15
de março de 2004. Regulamenta o Programa de Desenvolvimento Educacional –
PDE.
PENAFORTE, G. S.; SANTOS, V. S. O ensino de química por meio de atividades
experimentais: aplicação de um novo indicador natural de pH como alternativa no
processo de construção do conhecimento no ensino de ácidos e bases. Revista
EDUCAmazônia - Educação Sociedade e Meio Ambiente, Manaus, ano 7, v. XIII,
n.2, p. 8-21, jul.-dez., 2014. ISSN 2318-8766 (Versão digital).
21
APÊNDICE 1
FOTOGRAFIAS
FOTOGRAFIA 1- PRÉ-MONTAGEM DO APARELHO
FONTE: O autor (2016)
FOTOGRAFIA 2- ELETRODO INERTE DE GRAFITE
FONTE: O autor (2016)
22
FOTOGRAFIA 3- APARELHO MONTADO
FONTE: O autor (2016).
FOTOGRAFIA 4 – ELETROFLOCULAÇÃO
FONTE: O autor (2016).
NOTA: Processo completo.
23
FOTOGRAFIA 5 – ELETROFLOCULAÇÃO
FONTE: O autor (2016).
NOTA: Experimento com o uso de agitador magnético.
24
APÊNDICE 2
AULA PRÁTICA DESTINADA AOS DOCENTES
Título: Aula prática sobre eletrofloculação
Objetivo: Realizar procedimento de eletrofloculação, simulando a retirada de
corantes de efluentes industriais.
Conteúdo: Eletroquímica e Análise, Controle e Química Ambiental.
Materiais e reagentes: 2 copos de Becker de 250 ml, 2 pregos 19 x 36 (Ø4,0 x 80
mm) não galvanizados, 1 agitador magnético com barra magnética, corante azul, sal
de cozinha, um funil simples de vidro de haste longa, 2 papéis de filtro, uma
espátula,um suporte universal e aparelho multifuncional para eletrólise.
Procedimento: a) Serão preparadas duas soluções: uma para eletrólise e outra para
teste em branco (FOTOGRAFIAS 4 e 5). Colocar 200 ml de água em cada copo de
Becker; b) adicionar de 4 a 5 gotas de corante azul em cada um; c) ao copo de
Becker que será eletrolisado adicionar uma colher de sal de cozinha; d) prender
cada prego com uma garra jacaré em cada lado do copo (observar FIGURA 6); e)
ligar os dois aparelhos e deixar eletrolisar por aproximadamente meia hora; f)
desligar os aparelhos e filtrar a solução; g) comparar a solução filtrada com a prova
em branco.
Avaliação: A avaliação poderá ser realizada por meio do questionário (APÊNDICE 4)
REFERÊNCIAS
PERUZZO, F. M.; CANTO, E. L. Química na abordagem do cotidiano. São Paulo: Moderna, 2003. v.2, cap.5, p.125. PASCHOAL, F. M. M.; TREMILIOSI-FILHO, G.; Aplicação da tecnologia de eletrofloculação na recuperação do corante índigo blue a partir de efluentes industriais. Química Nova, v. 28, n. 5, p.766-772, 2005. Disponível em: < http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422005000500006>. Acesso em: 23/10/2016.
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APÊNDICE 3
AULA PRÁTICA DESTINADA AOS DISCENTES
Título: Aula prática sobre eletrogravura
Objetivo: Realizar procedimentos de eletrogravura por meio do aparelho
Multifuncional.
Conteúdo: Eletrólise em meio aquoso.
Materiais e reagentes: copo comum ou copo de Becker de 250 ml, 90 g de sal de
cozinha, colher ou espátula, fita plástica adesiva, stikers (adesivos coloridos),
esmalte de unha, tesourinhas sem ponta, parafusos com bucha, esponja de cozinha
e aparelho multifuncional.
Procedimento: a) escrever o nome na tesourinha utilizando esmalte de unha ou fixar
um adesivo delimitando uma máscara; b) introduzir o parafuso na bucha; d) montar o
circuito conforme esquema da FIGURA 7; e) preparar uma solução saturada de sal
de cozinha ( aproximadamente 3 colheres de sal em um copo de água), agitando
com a colher; f) cortar um pedaço da esponja com aproximadamente 2 cm de
largura; g) molhar o pedaço de esponja na solução saturada de sal e aplicar
pressão sobre o nome, conforme a FIGURA 8.
FIGURA 7 – ESQUEMA DO CIRCUITO DE ELETROGRAVURA
FONTE: O autor (2016)
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FIGURA 8 – APLICAÇÃO DE PRESSÃO
FONTE: O autor (2016)
Avaliação: A avaliação poderá ser realizada por meio da análise do relatório da aula
prática.
REFERÊNCIAS
FONSECA, M. R. M. Química: Meio ambiente, Cidadania, Tecnologia. São Paulo: FTD, 2010. v. 2, cap. 22, p. 318. THENÓRIO, I. Como escrever no aço usando eletricidade. Disponível em: <http://www.manualdomundo.com.br>. Acesso em: 21/10/2016.
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APÊNDICE 4
AULA PRÁTICA SOBRE ELETRÓLISE NUMA PERSPECTIVA PROBLEMATIZADORA
Título: Aula prática sobre eletrólise de iodeto de potássio em meio aquoso
Objetivo: Realizar a eletrólise do iodeto de potássio em meio aquoso, discutida sob
os aspectos teóricos e práticos da experimentação problematizadora. Sugere-se, se
houver disponibilidade de aparelhos no laboratório, que o experimento seja feito
concomitantemente por grupos de 3 a 4 estudantes.
Conteúdo: Eletrólise em meio aquoso
Materiais e reagentes: solução de iodo a 2%, amostras de alimentos (pão, biscoito),
300 ml de solução diluída de amido em água, 1 grama de iodeto de potássio (KI),
solução indicadora de fenolftaleína, dois tubos de ensaio pequenos, um copo de
Becker de 500 ml, uma colher ou espátula, um copo de Becker de 250 ml e o
aparelho multifuncional montado ao final do experimento como mostrado na FIGURA
3.
Procedimento:
Em um copo de Becker de 500 ml, colocar 300 ml de água, uma colher de
chá de amido de milho e o iodeto de potássio. Mexer com bastão de vidro ou
colher de plástico até dissolução total da mistura. Adicionar duas gotas da
solução de fenolftaleína agitando novamente a solução.
Encher o copo de Becker de 250 ml com 250 ml da solução preparada.
Colocar os dois eletrodos de grafite internamente nas bordas.
Encher separadamente cada tubo de ensaio com a solução preparada, até a
boca.
Tampar o tubo de ensaio, na vertical, com o polegar, e virá-lo de cabeça para
baixo introduzindo-o no eletrodo submerso. Repetir o procedimento para o
outro tubo de ensaio.
Conectar as duas garras jacaré em cada um dos dois eletrodos.
Após completar essas primeiras seis etapas o professor manterá o aparelho
desligado e iniciará uma curta avaliação do conhecimento prévio dos estudantes
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sobre a presença de amido nos alimentos, sua relação com problemas de obesidade
e a função da saliva.
Na sequência, o(a) professor(a) deve pegar algumas amostras de alimentos e
gotejar duas ou três gotas da solução de iodo sobre elas. Indagar aos estudantes
sobre a mudança ou não de cor da solução de iodo. Esse momento é propício para
verificar qual o nível de entendimento dos(as) alunos(as) sobre o tema e incrementar
o diálogo com novos saberes mediados pelo(a) professor(a). Esta ação irá
fundamentar mais à frente a eletrólise do iodeto de potássio.
A partir deste momento o aparelho multifuncional deve ser ligado, dando início à
eletrólise do sal. Passa a acontecer um fenômeno químico cuja ocorrência permite
um salto da percepção lógica e ampliação do saber construído. O professor pode
adicionar novos dados e novas perguntas como: Houve mudança de cor da
solução? Essa cor se parece com a cor do pão molhado com iodo? Qual a cor da
fenolftaleína em ácido ou básico ?. Esses questionamentos precisam ser registrados
por meio da escrita.
Os fatos tem que, obrigatoriamente, dar significado àquilo que se está aprendendo.
FOTOGRAFIA 6 – ELETRÓLISE DO IODETO DE POTÁSSIO
FONTE: O autor (2016).
NOTA: Etapa inicial do experimento.
Na etapa final espera-se que os discentes sejam capazes de construir suas próprias
teorias, por exemplo, respondendo quais substâncias são formadas em cada
eletrodo.
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FOTOGRAFIA 7 – ELETRÓLISE DO IODETO DE POTÁSSIO
FONTE: O autor (2016).
NOTA: Etapa final do experimento.
Avaliação: A avaliação poderá ser realizada por meio da análise do relatório da aula
prática.
REFERÊNCIAS
FLORA, E. Experimentação problematizadora com materiais alternativos na formação continuada de professores. 79f. Dissertação apresentada à Universidade de Franca como exigência parcial para a obtenção do título de Mestre em Ciências. Área de concentração: Química. Franca, 2012.
FONSECA, M. R. M. Química: Meio ambiente, Cidadania, Tecnologia. São Paulo: FTD, 2010. v. 2, cap. 22, p. 318.
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APÊNDICE 5
QUESTIONÁRIO PARA SER APLICADO AOS ESTUDANTES
1. . Como era a situação do experimento antes e depois do início da passagem de corrente
elétrica? (represente o experimento por meio de desenhos)
2. De qual material são feitos os eletrodos?
3. Olhando de perto os eletrodos, o que você percebe?
4. Vamos considerar que o experimento se refere a um efluente de indústria têxtil e que a
indústria têxtil utiliza vários processos de tingimento. Que características devem ter os
corantes utilizados neste tipo de indústria?
5. Que alterações os corantes provocam nos corpos receptores?
6 Este tratamento, por eletrofloculação, utiliza eletrodos de ferro. O que diz a legislação
brasileira sobre a presença desse elemento químico nos cursos de água doce?
7. Uma grande parte dos processos utilizados em estações de tratamento de efluentes
envolvem a adição de coagulantes e floculantes. Qual a vantagem da eletrofloculação em
relação aos outros processos de tratamento de efluentes?
