O PROFESSOR PDE E OS DESAFIOSDA ESCOLA PÚBLICA PARANAENSE

2009

Produção Didático-Pedagógica

Versão Online ISBN 978-85-8015-053-7Cadernos PDE

VOLU

ME I

I

SECRETARIA DE ESTADO DA EDUCAÇÃO

SUPERINTENDÊNCIA DA EDUCAÇÃO

DEPARTAMENTO DE POLÍTICAS E PROGRAMAS EDUCACIONAIS

COORDENAÇÃO ESTADUAL DO PDE

PROGRAMA DE DESENVOLVIMENTO EDUCACIONAL - PDE

OBJETO DE APRENDIZAGEM COLABORATIVA (OAC)

ROSANE APARECIDA BETTIN BALDISSERA

FRANCISCO BELTRÃO – PR

2010

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ROSANE APARECIDA BETTIN BALDISSERA

OBJETO DE APRENDIZAGEM COLABORATIVA (OAC)

TÍTULO: TERMOQUÍMICA COM REAGENTES DO COTIDIANO.

Unidade Didática apresentada para o acompanhamento das atividades do professor PDE – Programa de Desenvolvimento Educacional.

Orientador: Prof. Dr. Reinaldo Aparecido Bariccatti.

FRANCISCO BELTRÃO – PR

2010

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SECRETARIA DE ESTADO DA EDUCAÇÃO

SUPERINTENDÊNCIA DA EDUCAÇÃO

DEPARTAMENTO DE POLÍTICAS E PROGRAMAS EDUCACIONAIS

COORDENAÇÃO ESTADUAL DO PDE

DADOS DE IDENTIFICAÇÃO:

Professor (a) PDE: Rosane Aparecida Bettin Baldissera

Professor Orientador: Professor Dr. Reinaldo Aparecido Bariccatti

IES: UNIOESTE –TOLEDO

Estabelecimento: Colégio Estadual Doze de Novembro Ensino Médio e Profissional

Ensino: Ensino Médio

Disciplina: Química

Conteúdo Estruturante: Biogeoquímica

Conteúdo Específico: Termoquímica com reagentes do cotidiano

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CONTEÚDO ESTRUTURANTE:

Biogeoquímica.

CONTEÚDO ESPECÍFICO:

Termoquímica com reagentes do cotidiano.

PROBLEMATIZAÇÃO DO CONTEÚDO:

O uso de reagentes do cotidiano na preparação de aparelhos como

calorímetro e nas práticas laboratoriais, facilita a relação entre a teoria e a prática.

A importância da abordagem experimental está no seu papel investigativo e

na sua função pedagógica de auxiliar o aluno na explicação, problematização,

discussão, enfim, na significação dos conceitos químicos (DCEs-QUÍMICA, 2008).

Em sua maioria as atividades experimentais são realizadas com reagentes

tóxicos, caros e de difícil acesso, além disso, temos o excesso de alunos em sala,

falta de laboratorista e de procedimento laboratoriais adequados, o que torna muito

difícil aos professores trabalharem o conteúdo de química de forma prática. Outro

problema é o descarte dos resíduos tóxicos que, em sua maioria, vão diretamente

para o ralo da pia, podendo este causar sérios problemas ambientais.

Tendo em vista todos esses problemas enfrentados pelo Professores de

Química torna-se necessário à substituição dos reagentes tóxicos, corrosivos, por

substâncias do cotidiano do aluno, com concentrações menores, proporcionando ao

professor e aluno mais segurança, e tranqüilidade e facilitando a organização e

funcionalização das aulas práticas.

OBJETO DE APRENDIZAGEM COLABORATIVA (OAC)

TERMOQUÍMICA COM REAGENTES DO COTIDIANO

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INVESTIGAÇÃO DISCIPLINAR:

Uma vez que o ensino de Química deve sempre procurar relacionar-se com

o cotidiano do educando para que tenham uma melhor compreensão da realidade

em que o educando está inserido e de como o estudo da Química pode contribuir

para uma melhor qualidade de vida. Optamos em realizar práticas de materiais

alternativos, de fácil acesso, baixo custo e baixa toxidade que provoquem a

compreensão mudanças ao saber dos benefícios que a termoquímica é capaz de

produzir no meio físico e social. Talvez o exemplo mais evidente da composição

química da matéria seja o funcionamento e a constituição do nosso próprio

organismo.

Tem-se observado, ainda, que a maioria dos professores de Química não

inclui atividades práticas em seus planos de curso, pois desconhecem como

adequar os guias experimentais à sua realidade ou então, como usar os

equipamentos dos laboratórios, ou ainda, como manipular produtos químicos com

segurança.

O sucesso da química está em saber utilizar e dosar as atividades empíricas ou práticas... uma vez que ambas devem ser abordados e o aspecto prático necessita realmente ser praticado o que, por incrível que pareça, muitas vezes não ocorre (CHAGAS, 1989, p.15).

Considera-se que a experimentação deva favorecer a efetiva apropriação

dos conteúdos levando o aluno a refletir sobre o que ele aprende, integrando-o com

a teoria criando situações que o motivem a argumentar sobre o que viu e aprendeu,

pois, os experimentos devem ser uma complementação das aulas teóricas ou

introdução para um estudo mais profundo. Nesse sentido os experimentos são de

fundamental importância para a compreensão de conceitos, que o levarão a

perceber a relação com os conteúdos de sala de aula, possibilitando assim uma

reflexão mais precisa sobre teoria e prática (DCE, 2008).

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PERSPECTIVA INTERDISCIPLINAR:

Quando se fala em reagentes do cotidiano nas práticas de laboratório,

muitas disciplinas podem colaborar com o tema em destaque. Biologia, pode

trabalhar os prejuízos que os reagentes tóxicos causam ao seres vivos e o impacto

ambiental, quando descartados de forma incorreta. Em matemática, podemos

calcular o custo dos reagentes adquiridos em laboratório comparando com os

encontrados no cotidiano do aluno. Física, pode auxiliar na contextualização do

conteúdo em especial o CALORÍMETRO, CALOR, TEMPERATURA seu uso na

indústria, tornando um tema interdisciplinar.

CONTEXTUALIZAÇÃO:

De acordo com as DCE de Química (2008), é necessário que o professor

desenvolva um trabalho pedagógico de forma a contribuir para que o conhecimento

ganhe significado para o aluno, de forma que aquilo que lhe parece sem sentido seja

problematizado e apreendido.

No entanto o Professor deve tomar cuidado para não empobrecer a

construção do conhecimento em nome de uma prática de contextualização, reduzir a

abordagem pedagógica aos limites da vivência do aluno, comprometendo o

desenvolvimento de sua capacidade crítica, investigadora e reflexiva, que

impossibilite da compreensão dos fatos e fenômenos.

O cerne da ciência Química é perceber, saber falar sobre e interpretar as transformações químicas da matéria (ou substâncias) causadas pelo favorecimento de novas interações entre as partículas constituintes da matéria, nas mais diversas situações (MALDANER, 1995, p.15).

A aplicação da teoria na prática e a valorização da ciência na tecnologia têm

um valor significativo no contexto social e terão como conseqüência um melhor

desempenho do indivíduo face aos desafios de uma sociedade contemporânea.

Levando em consideração que as habilidades e o estímulo a situações novas são

fatores essenciais ao indivíduo para que esse possa se sobressair em momentos

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inéditos que irão aparecer. Entretanto, experimentos muito sofisticados podem

causar a idéia de que o fenômeno só ocorre em laboratório com aqueles

instrumentos e apenas com reagentes que encontramos no laboratório.

Dentre as várias referências que podemos citar para enriquecimento do

tema prática no ensino de químicas:

� Química simples. Autoria de: Steve Parker.

Este livro traz inúmeras práticas de laboratório muito fáceis de fazer e com reagentes do cotidiano. Aborda os conteúdos do Ensino Médio.

� Quanto mais quente melhor. Autor: Eduardo Fleury Mortimer e Luiz Otávio F. Amaral. Disponível: http://www.qnesc.sbq.org.br/online//qnesc. Número 7, maio de 1998.

Este artigo traz em “O ALUNO EM FOCO” resultados de pesquisas de idéias informais dos estudantes.

� Processos Endotérmicos e Exotérmicos: Uma Visão Atômico-Molecular. Autor: Haroldo Lúcio de Castro Barros. Disponível: http://www.qnesc.sbq.org.br/ . Acesso em Janeiro de 2010.

Neste artigo, são analisadas, sob a perspectiva atômico-molecular, a absorção e liberação de energia, na forma de calor, em processos físico-químicos.

� O ludo como um jogo para discutir conceitos em termoquímica. Autor: Márlon Herbert Flora Barbosa Soares e Éder Tadeu Gomes Cavalheiro. Disponível: http//www.qnesc.sbq.org.br Acessado em Janeiro de 2010.

Neste Artigo apresenta um jogo didático para introduzir conceitos de Termoquímica. Utiliza-se um tabuleiro de um jogo conhecido como ludo.

� Experimentos de química com materiais domésticos. Autor: Sônia Hess.

Este livro apresenta várias práticas de laboratório que podem ser feitas com materiais do cotidiano dispensando o uso de laboratório vidrarias e reagentes.

� CD de jogos didáticos de Química Autora: Maria da Cunha. IES: UNIOESTE de Toledo.

Este CD traz vários jogos que podemos utilizar em sala de aula para complemento dos conteúdos ou iniciar um conteúdo.

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PROPOSTA DE ATIVIDADES:

CALORIMETRIA

Existem várias formas de energia na natureza, a maioria das quais são

familiares: energia mecânica, elétrica, química, luminosa, sonora e nuclear. Estas

formas de energia podem em geral se transformar umas nas outras como, por

exemplo, uma lâmpada acesa transforma energia elétrica em energia luminosa, um

motor funcionando transforma energia elétrica em mecânica, um rádio a pilha

tocando uma música transforma energia química em energia sonora e assim por

diante. Como resultado da maioria destas transformações, existe um tipo de energia

que sempre aparece. É a normalmente chamada energia térmica, associada à

grandeza física calor. Atualmente, considera-se calor como sendo uma forma de

energia, quando em trânsito de um corpo para outro, existente enquanto houver uma

diferença de temperatura entre eles.

QUANTIDADE DE CALOR

Como o calor é uma forma de energia, define-se a grandeza quantidade de

calor, cuja unidade no S.I. é, obviamente, o joule (J). No entanto, devido ao

desenvolvimento histórico, existe outra unidade, muito utilizada, que é a caloria (cal).

Por definição 1 cal é a quantidade de calor necessária para aquecer 1g de água de

14,5 ºc a 15ºc. A relação entre estas unidades é 1 cal 4,186J.

Objetivo do experimento:

� Construção do calorímetro, aparelho que mede a quantidade de calor

absorvido ou liberado em um processo químico ou físico e comparar a

quantidade de calor, representada pela letra Q.

Antes de realizar as práticas serão aplicadas as seguintes questões:

1) O que é um calorímetro?

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2) O que acontece quando passamos álcool em nossas mãos?

3) Por que sentimos mais fome em dias mais frios do que em dias de mais calor?

4) Por que os bombeiros combatem incêndios comuns com água?

CONSTRUÇÃO DO CALORÍMETRO

Material:

1 lata de refrigerante vazia 2 portas-latas de isopor (usados para latas de refrigerantes) 1 termômetro 1 abridor de latas 1 estilete 1 béquer de 300ml ou (vasilha medidora de volume) 1 panela para ferver água (ou outra vasilha que der para aquecer)

Procedimento:

• Com um abridor, retire a parte superior da lata (cuidado).

• Coloque a lata sem tampa dentro de um porta-lata.

• Corte o outro porta-lata, 3cm acima do fundo. Ele servirá de tampa para colocar sobre o primeiro porta-lata, e nele deverá ser fixado o termômetro de forma que a boca da lata fique dois centímetros abaixo da boca do isopor, conforme mostra a figura.

Fonte: Imagem feita por Rosane Ap. Bettin Baldissera, 2010.

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IMPORTANTE: Antes da leitura de cada medida de temperatura, espere por 3

minutos para que o termômetro entre em equilíbrio com o sistema.

USANDO O CALORÍMETRO (ATIVIDADE I)

1. Com o termômetro, determine a temperatura ambiente (Tamb) e anote.

2. Deixe o calorímetro aberto para que fique na temperatura ambiente.

3. Ferva 250ml de água em uma vasilha

4. Meça 200ml de água fervente, determine sua temperatura e coloque-a no

calorímetro (corresponde à massa de 200g - ma) e feche com a tampa

contendo o termômetro.

5. Meça a temperatura da água com o termômetro (T1) e anote-o.

6. Espere 5 minutos, meça novamente a temperatura com o termômetro (T2) e

anote-o.

7. Repita os procedimentos de 2 a 4, colocando um pedaço de um dos metais

dentro da lata com água antes de fechar.

8. Meça a temperatura do calorímetro contendo a água e o metal (T1) e anote-o.

Aguarde 5 minutos, meça a temperatura novamente (T2) e anote-o.

9. Repita o procedimento anterior com diferentes metais e anote os dados em

uma tabela.

Conteúdo do calorímetro Temperatura inicial (T1) Temperatura final (T2)

Água

Água +g de Fe

Água + g de Cu

Água + g de Al

Análise os dados:

1) Foi observada a mesma variação de temperatura para os diferentes metais?

2) A massa do metal vai alterar o resultado do experimento? Justifique.

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USANDO O CALORÍMETRO (ATIVIDADE II)

Reação de solução:

1. Com o termômetro determine a temperatura da água (Tºamb) em seguida

adicione o álcool tampe o calorímetro e com o termômetro veja a variação da

temperatura.

Reação de neutralização:

2. No calorímetro coloque o ácido acético (vinagre) e determine a Tº em seguida

adicione hidróxido de potássio (cinza) (KOH) dissolvido em água, tampe o

calorímetro e veja a variação da temperatura.

Reação de dissolução:

3. No calorímetro coloque 30 ml de água determine a Tº em seguida adicione

uréia com um bastão de vidro dissolva a uréia, tampe o calorímetro e veja o

que acontece com a temperatura.

Obs: 1 copo com água mais gelo espere condensar no lado de fora à água e em

seguida coloque uréia na água dentro do copo e veja o que acontece.

Calor de combustão Etanol:

a) Coloque no béquer 20 ml de água determine a temperatura.

b) Coloque o béquer em cima de um tripé, em baixo do tripé coloque uma tampinha de garrafa de metal com 2ml de álcool.

c) Quando terminar o álcool de queimar determine a temperatura da água novamente.

d) Em seguida use a fórmula:

c = Calor Específico

Variação H = c. (Tf - Ti). Nº mol total

Tf = temperatura final, Ti = temperatura inicial, H = entalpia

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Determinar as calorias dos alimentos por grama:

a) No béquer ou qualquer outra vasilha que possa aquecer coloque 100 ml de água.

b) Determine a temperatura.

c) Na tampinha de garrafa coloque 1 ml de álcool.

d) Coloque o béquer em cima do tripé, acenda o fogo na tampinha e coloque em baixo do béquer, quando acabar o álcool determine a temperatura.

e) Agora coloque na tampinha de garrafa 1 ml de álcool e um pedaçinho de pão torrado ou qualquer alimento que possa queimar (amendoim) pese a massa do pão, em seguida coloque fogo e leve em baixo do tripé que está o béquer.

f) Após terminar de queimar determine a temperatura da água no calorímetro.

g) Medir a massa de pão que sobrou e calcule a variação da massa (∆M).

P/H2O: ∆T= T2 – T1

∆He = c H2O. ∆T. 100/18

h) P/H2O queimando com álcool mais torrada.

∆T´= T3 – T1

∆HET= cH2O . ∆T´.100/18

∆Htorrada= ∆HET – ∆He

∆Ht = ∆Htorrada /(∆M)

Sendo que, ∆Ht é a variação de entalpia por grama de torrada

(J/g ou cal/g).

Relação de exercícios:

1. Os alimentos são os grandes e mais importantes fontes de energia que temos à nossa disposição. Para termos uma alimentação balanceada, ou seja, rica em nutrientes e que forneça a quantidade necessária e suficiente de calorias para nosso organismo, é preciso estar atento. Vejamos a seguir alguns valores (aproximados) de energia fornecida:

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Hambúrguer com queijo = 470kcal

Sorvete = 270kcal

Maçã = 65kcal

Responda:

a) Como deverá ficar a conversão desses valores de energia citados, se transformados em quilojoule? Obs: 1cal = 4,184J

b) O que irá fornecer maior quantidade de energia: 1 hambúrguer com queijo, 2 sorvetes ou 5 maçãs?

2. Utilize as tabelas A e B para resolver os itens abaixo:

Tabela A

Valores energéticos de alguns alimentos

Tabela B

Energia consumida em atividade física

ALIMENTO kJ/g ATIVIDADE FÍSICA kJ/hora

Manteiga 30,41 Futebol 2300

Arroz 15,36 Voleibol 1500

Repolho verde 0,92 Tênis 1950

Bife grelhado 14,0 Corrida 2550

Batata frita 24,0 Caminhada 1150

Maçã 1,96

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a) Durante o almoço, uma pessoa come 50g de repolho, 150g de arroz, 30g de bife grelado, 60g de batata frita e uma maçã (100g). Determine o conteúdo energético fornecido por esta refeição em Kj e em Kcal.

b) Determine quantas horas esta pessoa teria que correr para consumir a quantidade de energia fornecida pelo almoço.

c) Suponha que o médico lhe prescreva uma dieta alimentar de 3000Kj e que, em uma refeição, você comeu 100g de arroz, 50g de batata frita e 150g de bife grelhado. Demonstre, por intermédio de cálculos, se você conseguiu ou não a recomendação do médico.

d) Em relação ao item anterior, qual atividade física você escolheria, para que no espaço de 1 hora fosse consumido o excesso de calorias ingerido durante a refeição?

3. Em uma noite fria de inverno, em qual banco você se sentaria: Em um banco

de concreto ou de madeira?

4. Observe se existe erro nesta frase: ”Esse casaco de lã é muito quente”?

Explique.

5. Solicitado a classificar determinados processos como exotérmicos ou

endotérmicos, um estudante apresentou este quadro:

Processo Classificação

Dissociação da molécula de hidrogênio em átomos

Exotérmico

Condensação de vapor de água Endotérmico

Queima de álcool Exotérmico

a) Considerando-se a conclusão obtida pelo estudante, qual é o número de erros cometidos em sua classificação? Corrija-os.

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6. Escreva as equações termoquímicas que representam as entalpias de:

a) Formação do CO2(g), variação H= - 74,9 Kj

b) Combustão do C2H2(g)variação H= -277,6 Kj

c) Dissolução C6H4(OH)2(aq) variação H= - 204 Kj

d) Neutralização do NaOH + HCl variaçãoH= -13,6 Kj

7. Se uma bebida está muito gelada e você deseja tomá-la o mais fria possível,

qual seria o copo mais adequado para servi-la: de vidro ou de alumínio?

8. Explique por que é mais demorado dar a partida nos carros movidos a álcool

do que nos carros movidos à gasolina?

9. Por que o calorímetro deve ser revestido com isopor?

10. Você deve ter observado que os garçons abrem garrafas de bebidas geladas

segurando somente pelo gargalo e nunca no meio da garrafa. Explique o

motivo deste procedimento.

11. Por que os bombeiros combatem incêndios comuns com água?

12. Dado os calores de combustão: Álcool combustível= - 27.000 kJ/kg Gás de

cozinha=-50.000 kJ/kg. Qual combustível cozinha mais rápido o alimento:

álcool ou o gás de cozinha? Por quê? Obs: Considere que a massa de gás ou

álcool queimada é a mesma.

SUGESTÕES DE SÍTIOS

� http://www.diaadiaeducacao.pr.gov.br-química

Sempre disponível a nós, professores, de acesso livre e gratuito para os professores. Apresenta teses, dissertações, OAC, folhas, TV Paulo Freire etc...

� Química Nova na Escola: http://www.qnesc.sbq.org.br

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� Ponto Ciência. Disponível em: http://www.pontociencia.org.br/index.php

Há fotos, vídeos e informações sobre experimentos de Química, Física, Biologia e Ciências. É de acesso gratuito e o professor pode publicar seus próprios trabalhos.

SUGESTÕES DE IMAGENS

CONSTRUÇÃO CALORÍMETRO

1) Materiais.

2) Interior do copo Isopor.

3) Corte na lata de refrigerante.

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4) Lata de refrigerante e termômetro fixado no copo de Isopor.

5) Equipamento montado.

SUGESTÕES DE SONS E VÍDEOS

� http//BR.youtube.com/watch?v=gzQRDNjtqIU

O mundo de Beakman -Termodinâmica 1. Acessado em: 07/05/2010. O vídeo ressalta muito bem, calor e frio.

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REFERÊNCIAS

PARANÁ, Secretaria da Educação. SEED. Diretrizes Curriculares Estaduais de Química. Curitiba, 2008.

MALDANER, O. A.; PIEDADE, M. do C. T. Repensando a Química. In: Química Nova na Escola. São Paulo: Divisão de Ensino de Química, SBQ v.1, p. 15-19, 1995.

CHAGAS, A. P. Como se faz Química – Uma reflexão sobre a química e a atividade do químico. Campinas: Unicamp, 1989.

SANTOS, L. P. dos; MÓL, G. de S. Química e Sociedade. São Paulo: Nova Geração, p. 364, 2006.

OLIVEIRA, N. Desenvolvimento de materiais didático de baixo custo e as Relações entre o lúdico e a Experimentação Investigativa no Ensino de Química para o Ensino Médio. Encontro Nacional de Ensino de Química, Curitiba: 2008.

SITIOS CONSULTADOS

� http//diaadiaeducacao.pr.gov.br Acesso em setembro de 2009.

� http//BR.youtube.com/watch Acessado em maio de 2010.

� http/www.pontociencia.org.br Acessado em março de 2010.

� http//qnesc.sbq.org.br/> Acessado em março de 2010.