MATERIAL DE APOIO EDUCATIVO E PEDAGÓGICO PARA OS EXPERIMENTOS

QUE COMPOEM A EXPOSIÇÃO

“A História Química da

Humanidade” No Espaço Ciência

Olinda-Pe.

“A História Química da Humanidade”

Aborda fatos históricos importantes, mostrando que o conhecimento

químico foi fundamental.

É composta por doze painéis, dentre eles, dez dos painéis trazem além do

fato histórico, experimentos interativos para serem praticados pelos visitantes.

A exposição foi concebida pelo Professor Doutor Antônio Carlos Pavão,

diretor do Museu Científico Espaço Ciência- Olinda/Pe.

Foi idealisada e concebida em comemoração ao centenário do premio nobel

de Marie Currie, figura de extrema importância para o avanço da ciência.

A exposição conta ainda com uma equipe de monitores licenciados em

Química para atuar como mediadores e com uma coordenadora da exposição

HQH permanente e HQH intinerante, Química Licenciada pela Universidade

Federal Rural de Pernambuco Roberta Cristina da Silva.

A História Química da Humanidade

1- O Brasil foi descoberto pela química

O painel retrata o papel essencial

que as especiarias tiveram na

descoberta do Brasil, e a importância

química deste fato, uma vez que foi em

busca de especiarias que os europeus

saíram a desbravar os mares. Usa-se

uma experiência que ilustra as cores da

bandeira brasileira:

por meio de indicador de ácido-

base.

Experimento – Indicadores Ácido-Base -Teoria

Os indicadores ácido-base são substâncias que mudam sua coloração de acordo com o

nível de acidez do meio onde estão. A medida de acidez é dada pelo pH do meio de

acordo com a escala a seguir:

Quanto mais ácido é o meio, maior a quantidade de íons H+, quanto mais

alcalino (ou básico), maior a concentração de íons OH-.

O meio possuirá um pH neutro quando a concentração de H+ íons for igual à de

íons OH-.

Para o indicador que iremos utilizar, o azul de bromotimol, teremos três faixas

de colorações, indicadas na escala:

Ou seja, amarelo para ácidos, verde para neutros e azul para básicos.

Experimento – Indicadores Ácido-Base – Prática

Na bancada teremos quatro tubos de ensaio de cores diferentes contendo o

indicador citado. Com a adição de ácido, também presente na bancada e indicado como

H2SO4, a solução ficará amarela. Com a adição de base, NaOH, a solução ficará azul.

Para obtermos o verde, basta deixar um tubo de ensaio com água destilada e indicador,

pois a água destilada é neutra e o tubo com água simboliza o branco.

2- A independência dos EUA se deve à pólvora francesa

No séc. XVIII iniciam-se a

revoltas das colônias inglesas nos

EUA contra a Coroa Britânica, uma

vez que esta havia diminuído a

liberdade comercial e a autonomia

dos colonos após a Guerra dos Sete

Anos contra a França.

A este tempo, os conflitos e

manifestações coloniais tomaram

também caráter ideológico e

culminam na proclamação da

independência das Treze Colônias,

em 1776 no II Congresso da

Filadélfia.

Não concordando com a posição dos colonos, os ingleses iniciam o conflito que

seria chamado de Guerra de Independência das Treze Colônias, mas, por ironia do

destino, foram derrotados pelos colonos, que contavam com o apoio da França,

derrotada na Guerra dos Sete Anos e, agora, fundamental para a vitória colonial pela

introdução de sua pólvora nos armamentos das Colônias.

Experimento – Traque de massa– Teoria

O “traque” é constituído de uma mistura contendo pólvora e areia, onde a

primeira é a responsável pela explosão, enquanto a última atua frenando o poder

explosivo da pólvora pura.

A pólvora é uma mistura entre salitre (NaNO3), enxofre (S) e carvão vegetal (C)

e uma das reações que acontecem na explosão e pode descrever bem o processo é:

2 NaNO3 + S + 3 C Na2S + N2 + 3 CO2 + Energia

A energia presente nos produtos da reação é evidenciada pelo calor e luz liberados na

explosão do traque de massa.

Experimento– Prática

Jogar traques de massa ao chão para que o visitante observe a reação química

que está acontecendo em cada explosão.

3- Com a síntese da amônia começou a I Guerra Mundial

No início do século passado,

iniciou-se a chamada “corrida pelo

nitrogênio” nos laboratórios em

todo o mundo. Apesar de o

nitrogênio compor a maior parte da

atmosfera terrestre, o gás N2 é

pouco reativo e não pode ser

utilizado em atividades essenciais

como a agricultura, na qual as

substâncias contendo nitrogênio

são indispensáveis ao processo

produtivo. Assim, torna-se

necessário encontrar uma forma de

transformar o gás nitrogênio em um

composto nitrogenado utilizável,

que é o caso dos nitratos (NO3-),

substâncias com grande

aplicabilidade na maioria das atividades humanas.

Para tanto, os químicos enfrentavam o desafio de fazer com que o N2 (gás

nitrogênio) reagisse e se transformasse em nitratos, ou em algum composto

intermediário que pudesse gerar NO3. Assim, em 1909, após dramáticos anos de

tentativas e frustrações de vários cientistas, Fritz Haber (Prussiano) e Carl Bosh

(Alemão) desenvolveram, partindo de N2 e H2, a síntese da amônia (NH3), um composto

intermediário que facilmente leva à formação dos nitratos.

No entanto, a aplicação desta brilhante descoberta química não se limitou aos

benefícios alcançados na agricultura, mas possibilitou também a obtenção de nitratos

para a fabricação da pólvora, indispensável para o início da I Guerra Mundial.

Experimento – “Sangue do diabo” – Teoria

“Sangue do diabo” é o nome que leva a mistura entre solução de amônia em

água e indicador ácido-base fenolftaleína. Esse indicador, diferente do azul de

bromotimol citado no primeiro painel, só possui duas faixas de cores, incolor e rosa.

Quando a solução for ácida ou neutra, estará na forma incolor, e apenas será rosa

quando estiver em meio básico (pH acima de 8,0). Como a amônia dissolvida em água

transforma-se em hidróxido de amônio (NH4OH), aumenta a concentração de íons OH-

e eleva o pH da solução. Assim, a solução Sangue do diabo terá a coloração rosa.

Experimento – “Sangue do diabo” – Prática

O monitor convidará um dos visitantes para ajudá-lo no experimento, e,

subitamente, borrifará a solução em sua roupa (branca, preferencialmente). Após o

susto, a cor rosa começará a desaparecer, pois o hidróxido de amônio da solução passa a

transformar-se em amônia pelo contato com o ar, que evapora e deixa a solução a pH

neutro.

4- Química, o sal da vida

O painel aborda a

importância e o valor do sal na

vida do homem, bem como sua

fonte, que consiste atualmente

na retirada das águas dos mares.

Aborda também o seu valor

comercial desde a Roma antiga

até a atualidade.

Experimento – Condução elétrica em solução salina - Teoria

Todos os sais são conhecidos pela sua típica ligação iônica. Isso significa que os

átomos que os formam estão na forma de íons, ou seja, têm cargas elétricas positivas ou

negativas. Numa molécula de Cloreto de Sódio (NaCl), por exemplo, o átomo de Na

possui carga positiva, enquanto o Cl, negativa. Assim, o que os mantém ligados são as

forças eletrostáticas entre suas cargas de sinais opostos.

Quando tais compostos são dissolvidos em água, ocorre a dissociação desses

íons formando, de fato cargas elétricas separadas, de acordo com a reação:

NaCl(s) Na+ + Cl-

Com estas cargas em solução, torna-se possível a passagem de corrente elétrica,

conhecida como condução eletrolítica.

Experimento – Condução elétrica em solução salina – Prática

Haverá um circuito elétrico na bancada com três lâmpadas, e o monitor fará o

teste entre passar a corrente numa solução salina e também em água para comparar a

luminosidade gerada. As duas soluções possibilitarão a passagem de corrente, pois a

água, quando não é destilada, também possui alguns íons em solução. No entanto,

como na solução salina a concentração de cargas é maior, a luminosidade gerada

também será maior.

5 Água, a química da vida

Água é substância indispensável à

vida. Foi também um dos primeiros

compostos a ser formado no universo,

pois possui fórmula química simples e

deriva de moléculas também bastante

elementares, H2 e O2. Veja a reação de

formação da molécula de água:

H2 + 1/2 O2 H2O

Experimento – Taça com água – Teoria e Prática

A água possui átomos com eletronegatividades bastante diferentes, H e O. Por

causa disso, a ligação entre eles dentro da molécula de água (dois átomos de H e um de

O) é polarizada, ou seja, a água possuirá um lado “mais negativo” (elétrons próximos do

O, o átomo mais eletronegativo) e outro “mais positivo” (elétrons distantes dos dois H,

átomo menos eletronegativo). Para ilustrar essa situação, veja a figura a seguir:

Os símbolos δ+ e δ- representam, respectivamente, cargas parciais positivas no H

e negativas no O.

Por causa dessa polaridade, as moléculas de água interagem entre si através de

ligações de H, onde a parte positiva de uma molécula interage com a parte negativa da

vizinha através de uma força eletrostática de atração, deixando a substância mais coesa.

Observe a figura:

Veja que a linha tracejada representa a interação entre duas moléculas de água.

No experimento, observa-se que ao encher a taça, o líquido sobe a uma altura maior do

que a borda e não derrama imediatamente devido à coesão intermolecular.

5-Experimento- Tensão Superficial e Forças Intermoleculares

A tensão na superfície da água é tal que, ao colocar uma agulha “deitada” na

água, ela flutua, ou mesmo se enchermos a taça até a borda e ainda colocarmos várias

moedas ou um molho de chaves a tensão não rompe.

6- Argentina: uma país com nome de prata

O símbolo da prata na tabela

periódica é Ag, abreviação do latim

Argentum, do qual deriva também o

nome do país Argentina, devido à

abundância de prata encontrada em

seu território no passado em toda a

America do sul. Houve um tempo em

que se trocava um kilo de Prata por

uma garrafa de vinho.

Experimento – Espelho de Prata – Teoria

O átomo de prata que compõe o metal de jóias e outros utensílios possui 47

elétrons. No entanto, se este mesmo átomo perde um elétron, torna-se o íon prata (Ag+).

Assim, no Reativo de Tollens, temos uma mistura de AgNO3 (no qual a prata está na

forma iônica, Ag+) com NH4OH (amônia dissolvida em água). Quando misturamos

esse composto com glucose anidra(açúcar concentrado), esta cede um elétron para o

átomo de prata que volta a sua forma metálica.

Experimento – Espelho de Prata – Prática

O monitor ou o visitante devidamente orientado, colocará cuidadosamente

alguns mililitros de Reativo de Tollens em um tubo de ensaio, adicionará cerca de 2g de

Glucose Anidra e levará até a fonte de calor. (lamparina na bancada). Aos poucos, se

observará a formação de um espelho nas paredes do tubo, resultado do depósito de prata

metálica.

7- Já estão nascendo aqueles que viverão 1000 anos

O avanço da química tem

contribuído consideravelmente para

a produção de fármacos que têm

elevado a expectativa de vida

mundial. Neste painel.

7- Prática

Na bancada são expostos vários fármacos que permitem a interlocução com o

visitante. No experimento, temos duas provetas, uma com mistura homogênea, água

com gotas de corante alimentício, e outra heterogênea, água e óleo, esta última para o

experimento. Ao colocarmos um comprimido de sonrisal na proveta com água e óleo, a

pastilha descerá até a fase da água, pois ambas são mais densas do que o óleo e

começará a reagir formando gás carbônico. Sendo este menos denso que o óleo, assim

sobe bolhas com o gás e carregam parte da tinta do corante, que, quando a bolha de gás

rompe na superfície da mistura, volta à fase aquosa a tinta junto com as moléculas de

água que foram arrastadas.

Na bancada pode-se abordar também sobre misturas homogêneas e heterogêneas

– quando misturamos substâncias, elas podem formar uma ou mais fases. Quando a

mistura forma apenas uma fase, ou seja, é impossível identificar cada componente da

mistura separadamente, chamamos de mistura homogênea. Se for possível a

identificação de cada componente da mistura, formou-se mais de uma fase, a mistura é

heterogênea.

8- O aço dos filisteus vence o bronze dos israelitas

Quando misturamos, por

exemplo, sal em água, obtemos

uma mistura líquida homogênea,

que podemos também chamar de

solução. Mas será possível

também fazer misturas

homogêneas com sólidos?

A resposta é sim. As ligas

metálicas são soluções sólidas,

onde, da mesma forma que as

soluções líquidas, o componente

de maior quantidade é o solvente

e o de menor quantidade, o soluto.

No caso exposto no painel, são

citadas duas ligas com durezas

diferentes, resultantes das

interações entre os componentes

de cada uma: bronze e aço.

Experimento – Prego e CuSO4 Teoria

Através da história de batalhas entre os Israelitas e os Filisteus, e o

conhecimento mínimo de matalurgia travaram-se batalhas. O metal Fe, presente no

prego, possui 26 elétrons. Quando este metal perde elétrons, pode formar os íons Fe+,

Fe2+ e Fe3

+, fenômeno chamado de oxidação. Se este mesmo metal entra em contato

com outro de menor potencial de oxidação, ou seja, com maior tendência a receber

elétrons, espontaneamente o Fe cederá um, dois ou três elétrons oxidando-se. No caso

da reação entre o Ferro e o CuSO4 (aqui o cobre-Cu se encontra com dois elétrons a

menos, ou seja Cu2+), o Cu tem um menor potencial de oxidação que o Fe e receberá

dois elétrons deste, passando a se depositar sobre a superfície do prego, segundo a

seguinte reação:

Fe(s) + CuSO4(aq) FeSO4(aq) + Cu(s)

Experimento – Prego e CuSO4 – Prática

O monitor depositará o prego de ferro dentro da solução de sulfato de cobre

(CuSO4) e, após alguns segundos, o retirará com a pinça. Depois disso, os visitantes

observarão que a coloração do metal mudou, o que demonstra o depósito do Cu sobre a

superfície do prego.

9- O fogo e seu encantamento são Reações Químicas

A descoberta e o

domínio do fogo foram um dos

fatos que mudou o rumo da

história humana. No entanto, o

que é o fogo?

Já foi considerado um

dos elementos que compunham

o universo e foi alvo de muitas

lendas e temores. No entanto, o

fogo é apenas uma forma de

manifestação da energia, fruto

de uma reação química, que

gera luz e calor.

Experimento – Bexiga com água e o fogo – Teoria e Prática

Ao aproximarmos uma bexiga cheia de ar a uma fonte de calor, imediatamente

ela explodirá. No entanto, isso não acontece se a bexiga estiver cheia de água.

Por quê?

A razão para isso está em uma propriedade chamada de capacidade térmica ou

calorífica. Esta propriedade informa o quanto uma substância pode receber calor sem

alterar a sua temperatura nem suas propriedades. Assim, como a água possui uma

capacidade térmica muito maior que o ar, ao aquecer a bexiga com água, a borracha

transfere o calor para a água, que impede o rompimento da bola. Isso não acontece na

bexiga com ar, pois assim que ela recebe calor, transmite para o ar, que logo aumenta de

temperatura levando ao rompimento da bola.

10- Ano Internacional da Química: De Marie Curie ao

Holocausto da Bomba

Maria Sklodowska nasceu

em Varsóvia, Polônia, e mudou

seu nome para Marie Curie após

seu casamento. Marie foi uma

personagem marcante na

história científica, em particular

para a Química e a Física

devido a seus estudos com

radioatividade. Entre muitos

feitos históricos, descobriu os

elementos Rádio e Polônio,

presentes no minério radioativo

Pechblenda, de onde também se

retira o Urânio.

Seus estudos sobre radioatividade contribuíram para o grande avanço da ciência no

início do século passado, em áreas como medicina, engenharia de alimentos,

agricultura, antropologia, entre outros. Foi também a primeira mulher a ganhar um

Prêmio Nobel em 1903, e a única pessoa a ganhar dois Prêmios na área científica, pois

em 1911 ganhou sozinha o premio Nobel de Química, em 2011 comemoramos o AIQ

em referência a este Nobel.

No entanto, sua contribuição foi utilizada para destruir completamente duas cidades

japonesas durante a II Guerra Mundial, as já conhecidas Hiroshima e Nagasaki, através

da bomba nuclear. A bomba nuclear consiste na fissão dos núcleos de átomos como o

Urânio, através da colisão destes com nêutrons. A fissão produz uma quantidade ímpar

de energia, que é o resultado da bomba.

Experimento – Medidor Geiger – Teoria e Prática

Os átomos radioativos são aqueles que emitem partículas para estabilizar o seu

núcleo. As principais partículas emitidas são as alfa (α), beta (β) e gama (γ), e o

resultado dessas emissões é a transformação do átomo radioativo em outros átomos

mais estáveis, ou seja, aqueles que não emitem radiação.

O medidor Geiger é um aparelho que contabiliza as partículas emitidas pelo

núcleo radioativo, e é este equipamento que está presente na exposição. Cada bipe

representa uma partícula que é contabilizada.