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
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:
Bariccatti.
Prof.
FRANCISCO BELTRÃO – PR
2010
Dr.
Reinaldo
Aparecido
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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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OBJETO DE APRENDIZAGEM COLABORATIVA (OAC)
TERMOQUÍMICA COM REAGENTES DO COTIDIANO
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.
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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 físicoquímicos.
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
15
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
refrigerante.
na
lata
de
16
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.