ISBN 978-85-8015-053-7 Cadernos PDE VOLUME I I Versão Online 2009 O PROFESSOR PDE E OS DESAFIOS DA ESCOLA PÚBLICA PARANAENSE Produção Didático-Pedagógica SECRETARIA DE ESTADO DA EDUCAÇÃO - SEED SUPERINTENDÊNCIA DA EDUCAÇÃO - SUED DIRETORIA DE POLÍTICAS E PROGRAMAS EDUCACIONAIS -DPPE PROGRAMA DE DESENVOLVIMENTO EDUCACIONAL - PDE IVONE MOSS Produção Didático – Pedagógica: UNIDADE DIDÁTICA Diamante D’Oeste 2010 DADOS DE IDENTIFICAÇÃO NOME: Ivone Moss ÁREA: Química NÚCLEO: Toledo ORIENTADORA: Profª Olga Maria Ritter Peres IES: Unioeste - Universidade Estadual do Oeste do Paraná ESCOLA DE IMPLEMENTAÇÃO: Colégio Estadual Diamante D’oeste OBJETO PÚBLICO DE INTERVENÇÃO: Alunos do 1º e 2º ano do Ensino Médio. TEMA Laboratório TÍTULO Laboratório: Conhecer para saber valorizar, usar com cautela sem correr riscos. 2 1 - NORMAS DE SEGURANÇA PARA O USO DO LABORATÓRIO CUIDADOS NO LABORATÓRIO Para termos um local de trabalho sem risco, sem acidentes, sem imprevistos, os cuidados com a segurança em um laboratório de Química são de fundamental importância, e para isso é indispensável que o aluno conheça os perigos existentes num laboratório de Química, bem como os cuidados que deverá ter de forma a garantir o máximo de aproveitamento e segurança possíveis que esse local necessita. Seguir as normas de segurança num laboratório de Química não deve ser tarefa apenas de quem está realizando o experimento, mas sim de todas as pessoas que estiverem presentes no laboratório no momento da aula. . A manipulação de produtos químicos exige muita atenção uma vez que sua utilização indevida, sem responsabilidade, pode provocar graves acidentes. O comportamento no laboratório é importante para a qualidade dos experimentos, e as normas possibilitam um trabalho seguro tanto para o aluno quanto para o professor, além disso, o uso do bom senso pode ajudar a perceber alguma situação de perigo. Nesse sentido é importante que o aluno conheça as normas de segurança para que possa evitar imprevistos e realizar os experimentos sem correr riscos. 1 - CUIDADOS PESSOAIS Manter o local de trabalho sempre limpo e organizado. a) Se algum produto for derramado limpe imediatamente o local. b) Evite a inalação de vapores, nunca cheire o conteúdo diretamente no recipiente, traga com a mão um pouco do vapor até o nariz. c) Nunca aqueça um tubo de ensaio apontando a sua abertura para você ou para outros alunos do grupo. d) Ao preparar uma solução diluída em ácido, despeje sempre o ácido na água e nunca o contrário. e) Ler com atenção os rótulos dos produtos a serem utilizados. 3 f) Nunca prove, ingira ou toque com as mãos qualquer substância química (mesmo que seja conhecida). g) Não fazer uso de comida ou bebida no laboratório. h) Ao fazer uso da pipeta, em hipótese alguma use a boca. i) Não leve a mão à boca ou aos olhos quando estiver utilizando algum produto químico, e se o mesmo entrar em contato com os olhos lave-os com água em abundância. j) Abra o frasco o mais longe possível do rosto. k) Nunca use recipientes do laboratório para comer ou beber. l) Caminhe com atenção e nunca corra no laboratório. m) Brincadeiras são proibidas no laboratório. n) Siga corretamente o roteiro da aula, nunca improvise, use sempre a quantidade exata de reagentes. o) Não use ornamentos (relógios, pulseiras, anéis) durante a realização do experimento. 2 - CUIDADOS COM MATERIAIS DE VIDRO O vidro é causa comum de acidentes no laboratório, para evitar que isso aconteça deve-se ter especial atenção quando se trabalha com objetos de vidro. A sua quebra forma estilhaços cortantes que são muito perigosos. Deixe qualquer objeto de vidro esfriar por bastante tempo antes de tocá-lo, e não esqueça que o vidro quente tem o mesmo aspecto que o vidro frio. a) Não use equipamentos de vidros trincados ou quebrados que podem causar acidentes. b) Objetos de vidro quebrados devem ser jogados em recipientes próprios. c) Vidrarias trincadas ou com qualquer defeito não devem ser usadas. 3 – CUIDADOS COM INCENDIOS Além dos materiais inflamáveis já existentes no laboratório como: madeira, cortiça, gás, roupas, cabelos, etc. temos os solventes e outros produtos químicos que são altamente inflamáveis. a) Acenda o Bico de Bunsen apenas quando necessário, desligando-o após o término da operação. 4 b) Nunca acenda o Bico de Bunsen perto de materiais inflamáveis. c) Não deixe chamas acesas ao sair do laboratório, verifique sempre se todos as saídas de gás estão devidamente fechadas. 4 - OUTROS PROCEDIMENTOS IMPORTANTES a) Nunca retorne ao frasco produto retirado em excesso, ele pode estar contaminado. b) Imediatamente após o uso, feche o frasco. c) Antes de fazer uso de espátulas, pipetas ou qualquer outro material para retirada de reagentes do frasco verifique se estão devidamente limpos e secos. d) Lave todo resíduo que tenha ficado nas paredes externas do frasco antes de colocá-lo sobre a bancada. e) Tenha o hábito de rotular todos os recipientes que serão usados antes de colocar as soluções ou reagentes. f) Use frascos de plástico para colocar substâncias alcalinas, nunca use vidro. g) Ao utilizar cloreto de alumínio e zinco não use espátulas de metal. h) Todas as substâncias químicas são tóxicas, (mesmo as que nos parecerem familiares) tenha cuidado ao usá-las. 5 - ORGANIZAÇÃO E LIMPEZA DO LABORATÓRIO Ao término de cada aula de laboratório: a) Observar todos os equipamentos e materiais que foram usados durante a aula e devolve-los no mesmo lugar. b) Todo material sólido que sobrou inclusive pedaços de papel usados devem ser jogados no cesto do lixo apropriado, nunca na pia. 5 Para melhor fixação realize a atividade relacionada às normas de segurança de um laboratório de Química. 1 - Classifique as firmações em verdadeiras ou falsas: a)Após usar a pipeta, ela deve ser lavada antes de ser novamente usada em outra substância. ( ) b) Deixar a pasta escolar, o agasalho ou outros pertences sobre a bancada durante a aula. ( ) c) Podemos misturar quaisquer substâncias mesmo em pequenas quantidades para observar o que acontece. (.........) d) Na diluição de ácidos colocar primeiro água e depois ácido. ( ) e) Mesmo que uma substância nos parecer familiar podemos cheirar ou provar.. (.....) f) O local onde se realiza os experimentos deve ser arejado, bem iluminado, junto a uma torneira de água. ( ) g) Ao término do experimento, os restos de materiais sólidos podem ser jogados dentro da pia. ( ) h) Podemos usar a mesma espátula ou pipeta para retirar do frasco reagentes diferentes, mesmo que sejam da mesma espécie como por exemplo ácidos. (.......) i) É aconselhável usar recipientes de vidro trincados para realizar um experimento. (.....) j) Ao utilizar uma pipeta não use a boca. (......) k) O vidro de reagente utilizado durante o experimento pode permanecer aberto. (......) l) Podemos retornar aos frascos restos de substâncias mesmo sem terem sido utilizadas. (.......) m) Devemos evitar a inalação de vapores durante a realização de um experimento. (.....) 6 n) Ao entrar no laboratório devemos acender o bico de bunsen mesmo sem necessidade. (.......) 2 - VIDRARIAS E EQUIPAMENTOS DE UM LABORATÓRIO DE QUÍMICA Os laboratórios de Química têm recipientes próprios para a realização de experimentos, são as chamadas vidrarias, (que não reagem aos produtos químicos), e os demais equipamentos usados num laboratório. Quando não dispomos de equipamentos ou vidrarias próprias podemos usar materiais semelhantes, porém, é importante que se observe a segurança que esses materiais alternativos e nos dão para que não ocorram acidentes ou imprevistos durante a realização de um experimento. As atividades realizadas no laboratório requerem do aluno não só o reconhecimento de cada peça (vidrarias e equipamentos), pelo nome, mas também a função de cada uma delas quando for realizar um experimento. Veja os principais equipamentos de um laboratório de Química: nomes, funções e figuras representativas: 1 – BALÃO DE FUNDO CHATO. Usado para o aquecimento de líquidos na realização de reações com liberação de gases, recolher e guardar soluções, pode ser aquecido. 2 - ERLENMEYER. Usado em titulações, aquecimento de líquidos, dissolução de substâncias e na realização de reações, difere do béquer por permitir agitação manual sem que haja perda do material agitado devido ao seu formato afunilado. 3 - COPO DE BECHER. Usado para reações, aquecimento, dissolução e precipitação de soluções. 4 – FUNIL (a) e FUNIL ANLÍTICO (b). Utilizados para filtração. 5 – TUBO DE ENSAIO. Usado em pequenas reações principalmente em testes de reações. Pode ser aquecido diretamente na chama do bico de bunsen em movimentos circulares. 6 – CONDENSADOR. Usado para resfriar e condensar vapores e nas destilações. 7 7 – BASTÃO DE VIDRO. Haste de vidro usado para agitar misturas durante as reações e na transferência de líquidos. 8 – PROVETA (cilindro graduado). Usado para medir e transferir líquidos de medidas aproximadas (sem precisão) pode ser encontrada com volumes que variam entre 25 a 1.000ml. Não pode ser aquecida. 9 – PIPETA GRADUADA (a) e PIPETA VOLUMÉTRICA (b). Usadas para medir e transferir pequenas quantidades de líquido. A graduada mede volumes variáveis e a volumétrica mede volumes fixos, não podem ser aquecidas. 10 – BICO DE BUNSEN. É a fonte de aquecimento mais usada no laboratório e pode ter vários tamanhos e tipos. 11 – CADINHO. Geralmente é de porcelana, mas pode ser de ferro, chumbo ou platina, usado para aquecer e derreter substâncias a seco . Pode ser colocado direto na chama do bico de bunsen. 12 – SUPORTE UNIVERSAL. É empregado em sustentação ou montagem de um sistema. 13 – VARETA DE VIDRO. Usado para interligar peças como balões, erlenmeyer etc. É um cilindro de vidro oco. 14 – TRIPÉ DE FERRO. Utilizado para sustentar a tela de amianto em aquecimento de soluções. 15 – TELA DE AMIANTO. Protege peças durante o aquecimento distribuindo o calor uniformemente. 16 – ANEL OU ARGOLA. Fixo à haste do suporte universal, sustenta o funil durante a filtração. 17 – PINÇA SIMPLES. Espécie de braçadeira que prender peças ao suporte universal. 18 – GARRA DE CONDENSADOR. Espécie de braçadeira que prende peças à base do suporte universal. 19 – ESTANTE DE TUBO DE ENSAIO. Nela são colocados os tubos de ensaio durante as reações. 20 – PINÇA DE MADEIRA. Usada para segurar tubos de ensaio durante o aquecimento. 8 21 – CÁPSULA DE PORCELANA. Usada para evaporar líquidos e na secagem de substâncias em estufas (até 500ºC) ou no bico de bunsen. 22 – VIDRO DE RELÓGIO. Possui forma côncava, algumas de suas utilidades são: tampar o copo de béquer, evaporar líquidos, pesar substâncias sólidas e ainda realizar reações em pequenas escalas. 23 – BURETA. Recipiente graduado usado para medir volumes, principalmente em análises de precisão. 24 – TRIÂNGULO DE PORCELANA. Suporte para cadinho de porcelana em aquecimento. 25 – ALMOFARIZ E PISTILO. Usado para triturar sólidos em pequenas quantidades. 26 – KITASSATO. Compõe a aparelhagem das filtrações a vácuo. Sua saída lateral liga-se a uma trompa de vácuo. 27 – FUNIL DE BUCHNER. Usado nas filtrações a vácuo é ligado ao Kitassato. 28 – FUNIL DE DECANTAÇÃO ou de BROMO. Usa-se na separação de líquidos imiscíveis. 29 – DESSECADOR. Usado para secagem de substâncias sólidas, seu interior deve conter baixo teor de umidade. 30 – PINÇA DE MOHR (a) e PINÇA DE HOFMANN (b). Usadas para reduzir ou obstruir a passagem de gases ou líquidos em tubos maleáveis. 31 – PINÇA METÁLICA. Usada para o manejo de objetos aquecidos. 32 – PISSETA (frasco lavador). Usado para lavagem de materiais e recipientes com jatos de água destilada, álcool ou outros produtos para limpeza. 33 – FURADORES DE ROLHA. Utilizados para fazer orifícios de diferentes diâmetros em rolhas de cortiça ou borracha. 34 – ESPALHADOR DE CHAMA. Adaptado ao bico de bunsen, produz chama larga, usado para dobrar varetas de vidro. 35 – TROMPA DE VÁCUO. Equipamento que, ligado a uma torneira, faz sucção nas filtrações a vácuo. 9 10 11 12 1 - ENCAIXE OS NOMES DAS VIDRARIAS NO QUADRO ABAIXO: P R O V E T A I D R A R I A S a) ERLENMEYER, f) PIPETA, b) VIDRO DE RELÓGIO, g) BALÃO VOLUMÉTRICO, c) PROVETA, h) BASTÃO DE VIDRO, d) BURETA, i) BALÃO DE DESTILAÇÃO. e) KITASSATO, 2 – DESTAQUE NO CAÇA PALAVRAS 10 NOMES DE VIDRARIAS DO LABORATÓRIO C A D I O R A T R S C F B A E Q U E V I T O E F B I O E U O D U F H S U E D N M T D P O I R N V H E F O P I P R E C E B Q U E O I G O L E R E D O R D I V O K E F A B U D E A J O A W K I T C A T T S O F F S L M E R L E N M E Y E R F X C H A J K L I C U B A D E V I D R O R R D I V W E A D V E G E L O M E S A D A S D I A F A D A D A C A Q M R O T A S S A T I K E F W Q E U I M A U C A B E F R A C E E R G J V E S I P E R E C R E Y I C O P A T E A D X Z N U Q U I R A N E P I P A Y Q U E F I E V D J O P R E F B B U K E Q Y W Z X V B E D U A R P T E V U X I P W T D E I L T I Q S S E A T E V R O P F X T U B O D E E N S A I O A S D E F V V T U J H G B B C D N B F S A M A T E P I P N H R A Z U H B V W Q W E T Y A H G F D J A B A L A O D E D E S T I L A Ç A O G Q E R F G H N N M Z X C V B N S K L A F 13 3 - A EXPERIMENTAÇÃO NA APRENDIZAGEM DE QUÍMICA Os experimentos são de fundamental importância para a compreensão de conceitos em relação aos conteúdos discutidos em sala de aula, propiciando ao aluno uma reflexão sobre a teoria e a prática, permitindo com isso que o professor tenha mais facilidade de perceber e sanar as dúvidas dos alunos (DCE - 2008). Um experimento seja ele feito pelo aluno, ou demonstrado pelo professor não necessita ser sofisticado, mas deve permitir discussão, reflexão e interpretação, possibilitando com isso troca de informação entre o grupo. (DCE -2008). Apesar da palavra laboratório do latim prefixo labor que significa realizar a custa de esforço ou trabalho, os experimentos estão relacionados com o fazer com as mãos, com o sentir, com o pensar relacionando sempre teoria e prática, demonstrando com isso ser um trabalho prazeroso (DCE – 2008). Pode-se usar o exercício a seguir para complementar o estudo da tabela periódica de uma forma mais atrativa e diferente, usando-se elementos do cotidiano do aluno, ou os disponíveis no laboratório, com isso ele poderá estabelecer relação entre os elementos estudados com sua vida. No caso do ouro e da prata pode-se usar amostras dos próprios alunos. ATIVIDADES PROPOSTAS Destacar as características de cada elemento conforme quadro abaixo. 1 - ANÁLISE DAS CARACTERÍSTICAS DE ELEMENTOS QUÍMICOS: Elementos Au características Nome ouro Forma anel Cor Amarelo Brilho Tem Grupo B Nome da Não Família tem Nº Z 79 Nº de A 197 Nº de n 118 Nº de e 79 Nº de p 79 Classificação Metal S Cu Zn Al Mg Pt Fe Pb 14 Disponível em:http://www.quimica.seed.pr.gov.br/arquivos/File/relato_experiencia/atividiade_tab ela_periodic.pdf <acesso em 17/07/2010> 2 – COLORAÇÃO DA CHAMA As substâncias, quando ativadas por uma fonte de energia emitem radiações em comprimentos de onda, característico dos elementos que a compõe. Cada comprimento de onda corresponde à uma coloração, que pode ser facilmente observada. Para este experimento vamos usar os seguintes reagentes, além de um palito de madeira ou pedaço de arame: NOME Ácido clorídrico Cloreto de Estrôncio Sulfato de Cobre Cloreto Férrico Sulfato Férrico Cloreto de Bário Cloreto de Cálcio Cloreto de Potássio Cloreto de Sódio FÓRMULA HCl SrCl2 CuSO4 FeCl3 Fe2Cl3 BaCl2 CaCl2 KCl NaCl ESTADO FÍSICO líquido Sólido Sólido Sólido Sólido Sólido Sólido Sólido Sólido Procedimento: Carbonizar um palito de madeira ou pedaço de arame no bico de bunsen. Molhar no HCL concentrado e em seguida no frasco do reagente a ser analisado, afim de que alguns cristais fiquem aderidos ao palito. Levar até a chama o palito com os cristais. Observar a cor da chama produzida e anotar. Repetir o processo acima para todas as amostras usando para cada uma um palito. Alguns cátions e cor produzida: 15 CÁTION Na+ K+ Ca++ Ba++ Cu++ Pb++ Zn++ Bi+++ Sr++ Fe+++ COLORAÇÃO DA CHAMA Amarelo Ouro violeta Vermelho Tijolo Verde Claro Verde Vivo Azulado Acinzentado Verde Esbranquiçado Azul Pálido Vermelho Sangue Amarelo Fogo com Faíscas De acordo com o experimento realizado complete o quadro abaixo: REAGENTES USADOS COR DA CHAMA 1 - CaCl2 2 – BaCl2 3 – CuCO4 4 – FeCl3 5 - NaCl 6 - KCl Complete as lacunas: a) Podemos concluir que a substância 2 contém o cátion.............................................. b) A coloração violeta nos indica a presença do cátion.....................que está presente na substância número.................... c) Qual o nome do sal da substância de nº 6.......................................... d) A massa molecular da substância 3 é................................................ e) Qual é a substância que representa o sal de cozinha............................ 3 – INDICADORES Os indicadores são empregados na identificação de soluções de caráter ácido, básico ou neutro, pois, os mesmos têm a propriedade de mudar a cor das substâncias conforme o meio onde estão inseridos. Existem indicadores naturais, os quais podem ser obtidos através da maceração de folhas, flores ou frutos deixados no álcool ou mesmo na água para a retirada da cor. EX: romã, repolho roxo, amora, beterraba, flor de hibisco, etc. a) INDICADORES FEITOS COM SUBSTÂNCIAS NATURAIS 16 - Solução de chá-mate. Fazer um chá bem forte sem açúcar. - Solução de repolho roxo. Cortar pedaços pequenos de repolho roxo, deixar na água em repouso por 7 dias, retirar os resíduos e engarrafar. - Solução de romã. Cortar a casca de romã em pedaços pequenos, deixar em repouso numa solução de álcool a 50%, por 5 dias. OBS: O prazo de validade dos indicadores naturais é curto, aconselha-se conservalos em geladeira, usa-los no máximo por 90 dias. b) INDICADORES FEITOS COM SUBSTÂNCIAS DO LABORATÓRIO - Solução de lugol. Dissolver 5 g de KI (iodeto de potássio) em 50 ml de água destilada, acrescentar 2,5 g de iodo sólido. - Solução de azul de metileno. Dissolver 1 g de azul de metileno (pó) em 60 ml de álcool a 96%. Dissolver 0,2 g de KOH (hidróxido de potássio) em 200 ml de água destilada. Juntar as duas soluções. 17 4 - COMPLETE A TABELA ABAIXO COM A COR OBTIDA : Indicador Papel de Fenolftaleína Solução CháReagente Tornassol de mate s Azul - Rosa repolho HCL NaOH NH4OH Suco de Limão Leite de magnésia Solução de água de cinza Solução de detergente ou sabão Suco de abacaxi Suco de laranja INDICADOR USADO Tornassol azul ou rosa MEIO Ácido Básico Fenolftaleína Ácido Básico Solução de chá-mate Ácido Básico Solução de repolho roxo Ácido Básico Solução de lugol COR OBTIDA -............................................ . -............................................ . -............................................ . -............................................ . -............................................ . -............................................ . -............................................ . -............................................ . “Por “método”, entendo aquelas regras certas e fáceis cuja rigorosa observação impede que se suponha verdadeiro o que é falso e faz com que, sem consumir esforços inúteis e aumentado gradualmente sua ciência, o espírito chegue ao verdadeiro conhecimento de todas as coisas acessíveis à inteligência humana”. ( René Descartes) 18 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BELTRAN, N. O e CISCATO,C. A. M. Química. São Paulo: Cortez, 1991. BIANCHI, J. C. A; ALBRECHT, C. H; MAIA, D. J. Universo da Química. São Paulo: FTD, 2005. CONSTANTINO, Maurício Gomes. Fundamentos de Química Experimental. São Paulo: Edusp, 2004. DCE – Diretrizes Curriculares da Educação Básica. Secretaria de Estado da Educação do Paraná. 2008. FELTRE, Ricardo. Fundamentos da Química. Vol. Único. São Paulo: Moderna, 1996. FUNBEC – Fundação Brasileira para o Desenvolvimento do Ensino de Ciências: Laboratório Básico Polivalente de Ciências para o 1º Grau. Rio de Janeiro: Título, 1986. MATEUS, Alfredo Luis, Química na Cabeça. Belo Horizonte: UFMG, 2001. OLIVEIRA, Edson Albuquerque de, Aulas Práticas de Química. São Paulo: Moderna, 1994. SÍTIOS CONSULTADOS http://www.iqsc.usp.br/iqsc/servidores/docentes/pessoal/mresende/arquivos/guia_de _aulas.pdf <acesso fevereiro de 2010> http://pt.wikipedia.org/wiki/Laborat%C3%B3rio <acesso em: 09/02/2010> http://www.pontociencia.org.br/experimentos.php <acesso em 17 de jul. de 2010> http://www.quimica.seed.pr.gov.br/ <acesso em 19 de jul de 2010> http://www.brasilescola.com/quimica/vidrarias-laboratorio.htm < acesso em 19/07/2010> 19