demonstrações de reacções de oxidação-redução .pares conjugados redox, que se distinguem

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  • Jorge Costa Soares

    Orientador: Prof. Doutor Carlos Gomes

    Departamento de Qumica, Faculdade de Cincias, Univers idade do PortoMaio de 2008

    Seminrio de Qumica

    Demonstraes de reaces de

    oxidao-reduo

  • Agradecimentos

    Gostaria de agradecer a algumas pessoas sem as quais a feitura deste seminrio

    jamais teria sido possvel.

    Ao Professor Doutor Carlos Alberto Rocha Gomes pelo apoio, pacincia e dedicao

    demonstradas durante toda a feitura deste trabalho.

    minha orientadora de estgio pedaggico, a Dra. Teresa Paula Costa, pelos vlidos

    ensinamentos transmitidos que, em cada dia, me tornam melhor professor.

    s minhas colegas de estgio pedaggico pela amizade, apoio prestado e dedicao

    empreendida, em prol do nosso bem, como grupo de trabalho, durante todo este ano lectivo.

    minha famlia e amigos pelo carinho, motivao e pacincia revelada nos momentos

    mais difceis da caminhada que culminou com o trmino deste trabalho de seminrio.

    Filipa, minha namorada, por todo o amor, carinho e incrvel compreenso

    demonstrada, para comigo, nas alturas mais difceis e conturbadas deste meu percurso.

    A todos os membros do IFIMUP, sem excepo, pelo vasto apoio prestado e teis

    esclarecimentos.

    A todos os elementos da Tuna de Cincias do Porto, por me terem sabido aceitar,

    ouvir e compreender, nos nossos incontveis ensaios e actuaes, sempre que o meu cansao

    falou demasiadamente alto.

    A todos aqueles que, de uma maneira ou outra, me ajudaram e cujos nomes no

    figuram nesta pgina.

  • O Seminrio de Qumica

    O Seminrio de Qumica, tal como sucede com o seu homnimo de Fsica, tem o

    intuito de fornecer ao professor estagirio a oportunidade de aprofundar o seu conhecimento

    numa dada rea, geralmente com nfase bastante superior quela que dada ao longo do

    percurso acadmico do mesmo. Da a ideia associada escolha do tema que levou

    realizao deste trabalho: ensinar Qumica e, mais concretamente, ensinar oxidao-reduo,

    de um modo interessante, que incentive os alunos a gostarem ainda mais desta cincia to

    bela.

    Para atingir tal objectivo estruturou-se o presente trabalho com um crescente grau de

    dificuldade, em relao aos contedos abordados. Esta organizao foi adoptada por ser a

    mais razovel e lgica, para a temtica da oxidao-reduo, e tambm por ser desenvolvida,

    deste modo, em muitos dos manuais escolares actuais.

    No que concerne segurana, para alm daquela que normalmente aplicada no

    laboratrio de Qumica, apresenta-se, para cada demonstrao, todas as precaues referentes

    aos reagentes utilizados e ao procedimento a efectuar. muito importante salientar que,

    apesar de algumas reaces originarem resultados vigorosos (como libertao de fumos,

    chamas e exploses), no apresentam qualquer periculosidade de monta, tanto para os

    experimentadores como para quem assiste.

    Em termos financeiros, importa referir que a maioria dos reagentes e material

    utilizados so fceis de obter e monetariamente acessveis, pelo que o custo elevado no serve

    como desculpa para a no-realizao das demonstraes que figuram neste trabalho.

    Conscientemente, no se pode afirmar que, com os contedos deste seminrio se

    conseguir ensinar todo o captulo das reaces redox, abordadas no ensino secundrio, nem

    nunca foi esse o objectivo. Pode-se, isso sim, afirmar, que este projecto poder ser usado por

    professores do ensino secundrio, visando a introduo ou o desenvolvimento deste tema, de

    um modo original e apelativo, conseguindo provar que a Qumica til, divertida e

    espectacular, jamais tendo de ser aborrecida, como alguns tanto fazem crer.

  • ndice

    1. Demonstraes qumicas na sala de aula .......................... 1

    2. Principais cuidados a ter na utilizao de reagentes ............................................................. 2

    3. Oxidao-reduo ................................................................................................................. 3

    3.1. Oxidao de metais ................................... 5

    3.1.1. Oxidao do ferro pelo oxignio puro ................................. 6

    3.1.2. Oxidao do magnsio no seio do ar ............................... 8

    3.2. Oxidao de no-metais .................................................................... 9

    3.2.1. Oxidao do metanol ............................... 9

    3.2.2. Lmpada de acetileno .................................... 11

    3.2.3. Combusto do hidrognio dentro de uma casca de ovo ................ 12

    3.3. Oxidaes na ausncia de oxignio ............................................................................ 14

    3.3.1. Reaco do iodo com o zinco .................... 14

    3.3.2. O io H+ a funcionar como oxidante ..................................... 16

    3.4. Oxidao-reduo entre dois metais ........................................................................... 17

    3.4.1. Oxidao do zinco pelo catio cobre (II) .................. 17

    3.5. O caso da dismutao .................................................................................................. 19

    3.5.1. Mousse qumica ............................................. 19

    3.6. Termoqumica das reaces de oxidao-reduo ...................................................... 21

    3.6.1. Ponto de caramelo ............................. 21

    3.6.2. Oxidao da glicerina pelo permanganato ........................ 22

    3.7. Sentido do fluxo de electres numa reaco de oxidao-reduo ............................. 23

    3.7.1. Electrodeposio de cobre ......................................... 24

  • 1

    1. Demonstraes qumicas na sala de aula As demonstraes qumicas, como ferramentas que ilustram princpios qumicos,

    devem ser uma parte integrante da planificao de uma aula.

    O interesse e o entusiasmo do aluno, bem como do professor, podem ser promovidos

    com a realizao das actividades propostas neste trabalho, as quais possibilitam a visualizao

    de fenmenos cujos contedos sero, assim, mais facilmente assimilados.

    Embora se reconheam as inmeras virtudes das demonstraes qumicas, notria

    alguma relutncia na realizao das mesmas (por parte de certos docentes), devido a factores

    econmicos (conteno de despesas), indisponibilidade de certos reagentes, condies de

    segurana especiais e, sobretudo, algum acomodamento seu, cabendo por isso ao professor

    analisar a riqueza de contedo da sua execuo, bem como todos os prs e contras.

    Conhecimento qumico, criatividade e inovao so algumas das vantagens que estas

    demonstraes oferecem. A sua realizao no tem por objectivo substituir as actividades

    laboratoriais em que os alunos tm um papel mais activo mas, isso sim, facilitar a tarefa do

    professor quando se verifica a falta de tempo e de recursos materiais.

    A participao do aluno jamais deve ser esquecida, devendo-se incluir o

    questionamento e a discusso, sempre teis na eliminao de certas concepes alternativas,

    sendo para isso necessrio preparar a demonstrao com todo o cuidado, tendo em conta as

    seguintes perguntas:

    - O que proposto com a realizao da demonstrao e que contedos sero

    abordados?;

    - Qual a sequncia de instrues que ser mais eficiente?;

    - Qual ser a audincia e que conhecimentos possuir?.

    Para atingir os objectivos inicialmente propostos com a elaborao da demonstrao,

    esta deve possuir algumas caractersticas, tais como: ser dinmica, simples, directa e, caso

    possvel, conter alguma dose de espectacularidade e humor, de modo a despertar o interesse e

    a curiosidade dos alunos.

    A demonstrao qumica, quando preparada e apresentada cuidadosamente e no

    momento certo, pode permitir ao aluno a interiorizao eficaz do conceito em estudo, em

    alguns minutos ou at mesmo em poucos segundos, algo que talvez no fosse possvel atravs

    das muitas palavras proferveis no decurso de um tempo lectivo regular.

  • 2

    2. Principais cuidados a ter na utilizao de reagentes A maioria dos compostos qumicos, usados nas demonstraes seguidamente

    apresentadas, podem ser utilizados de forma segura desde que se tenha o cuidado suficiente e

    se usem as quantidades de reagentes indicadas.

    Algumas das substncias utilizadas pertencem a categorias que requerem um trato

    especial:

    - Substncias irritantes:

    A maioria dos reagentes qumicos pode provocar irritao. Como tal,

    h que evitar a inalao de p e vapores de compostos qumicos e evitar o

    derramamento de solues sobre a pele, bem como o manuseamento de

    slidos directamente com as mos.

    Os trabalhos devem ser levados a cabo numa cmara com extraco de vapores (hotte)

    sempre que for utilizado iodo e/ou outras substncias volteis. Podem ser tomadas como

    substncias irritantes o permanganato de potssio, o sulfato de cobre, o carboneto de clcio e

    a gua oxigenada 30% (100 volumes).

    - Substncias corrosivas:

    Os cidos e as bases concentrados so corrosivos e as substncias

    corrosivas reagem com a pele. Assim sendo, nas demonstraes que

    requerem concentraes elevadas de cidos ou bases, devem ser sempre

    utilizadas luvas e uma viseira de proteco, assim como culos de proteco.

    Quando se diluem solues, em gua, a soluo mais concentrada deve sempre ser

    adicionada gua. Quando se utiliza HNO3 concentrado ou HCl concentrado deve-se sempre

    trabalhar na hotte.

    - Substncias inflamveis:

    Quando se utilizam lquidos

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