Estudando cinética química por meio de aulas experimentais
Em nosso dia a dia, nos deparamos com processos que precisam ser acelerados
para que possamos obter resultados mais rápidos, como por exemplo, quando optamos
por cozinhar alimentos na panela de pressão. Outras vezes, precisamos desacelerar uma
reação para retardar um processo químico. Um exemplo disso é quando colocamos
alimentos na geladeira para que se torne mais lenta sua deterioração.
A chamada Cinética Química estuda a velocidade que as reações químicas
acontecem e os fatores que a influenciam. Podemos definir reações químicas como
sendo um conjunto de fenômenos nos quais duas ou mais substâncias reagem entre si,
dando origem a diferentes compostos. As reações químicas ocorrerem com velocidades
diferentes e podem ser alteradas por alguns fatores, como: temperatura, concentração
dos reagentes, superfície de contato, presença de catalisador e pressão.
A fim de analisar como esses fatores influenciam a velocidade de reações
químicas, foram propostos três experimentos para os alunos do 3º ano A e B da Escola
Estadual Governador Milton Campos. Esses experimentos foram realizados em grupos
de aproximadamente cinco alunos durante duas aulas. Após cada experimento os alunos
responderam questões referentes ao experimento realizado.
Na primeira aula foram realizados dois experimentos. No primeiro foi analisada
a influência da temperatura e no segundo a influência da concentração dos reagentes na
velocidade da reação.
Para analisar a influência da temperatura na velocidade de uma reação, utilizouse água na temperatura ambiente, água quente e dois comprimidos antiácidos, conforme
o roteiro abaixo.
Dissolvendo sonrisal
Material:
9 Béquer;
9 Comprimido efervescente;
9 Água quente;
9 Água gelada.
Procedimento experimental:
Colocar 25 mL de água previamente aquecida em um béquer de 50 mL. Colocar 25 mL
de água gelada em outro béquer de 50 mL. Adicionar um comprimido efervescente em
cada béquer, ao mesmo tempo. Observar o tempo de reação em cada condição.
Questões:
1) Em qual condição a dissolução foi mais rápida?
2) Qual é a influência da temperatura na velocidade da dissolução do sonrisal?
3) Utilizando o modelo de partículas, explique o que você observou nos dois
experimentos.
4) Qual é a causa da efervescência ao colocarmos o sonrisal na água?
Observando a dissolução de cada comprimido antiácido, foi possível analisarmos como
o aumento da temperatura influencia a velocidade da dissolução do antiácido e a
produção de gás carbônico. O aumento da temperatura aumenta a energia cinética média
das partículas, fazendo com que elas se movimentem mais rapidamente. Aumenta
também a freqüência de choques entre as moléculas. Como resultado, há maior
probabilidade dessas moléculas reagirem.
Fazendo analogia com o cotidiano dos estudantes, buscou-se também discutir o
efeito da temperatura quando utilizamos a panela de pressão para acelerar o cozimento
de um alimento ou quando colocamos frutas, por exemplo, na geladeira para retardar
seu processo de degradação.
No segundo experimento foi analisada a influência da concentração dos
reagentes na rapidez da reação. Para isso, utilizou-se água oxigenada 10 e 30 volumes,
iodeto de potássio e detergente. O roteiro do experimento segue abaixo.
Produzindo espuma
Material:
9
9
9
9
9
9
Proveta;
Espátula;
Detergente líquido comum;
Água oxigenada a 10 volumes;
Água oxigenada a 30 volumes;
Iodeto de Potássio.
Procedimento experimental:
Colocar 15 mL de água oxigenada a 10 volumes em uma proveta de 100 mL e 15 mL de
água oxigenada a 30 volumes em outra proveta de 100 mL. Adicionar em cada proveta
cinco gotas de detergente e agitar. Em seguida, adicionar um pouco de iodeto de
potássio com a espátula em cada proveta e agitar novamente. Observar o tempo de
reação em cada condição.
Questões:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
Qual é a causa da produção de espuma no experimento realizado?
Qual é a diferença entre a água oxigenada 10 volumes e 30 volumes?
Em qual condição a velocidade da reação foi maior? Por quê?
O que ocorre se não adicionarmos iodeto de potássio na água oxigenada?
Qual é a função do iodeto de potássio?
A reação observada é endotérmica ou exotérmica?
Que fator influenciou a velocidade da reação neste experimento?
Esse experimento foi discutido na segunda aula. Foi analisado que, quanto maior o
número de moléculas reagentes por unidade de volume, ou seja, quanto maior a
concentração, maior será a facilidade de colisões entre as moléculas reagentes. Por isso,
maior será a velocidade da reação química. O íon iodeto, proveniente da dissociação do
iodeto de potássio em meio aquoso, quando misturado à água oxigenada em meio ácido,
libera o gás iodo, que na presença de detergente forma a espuma. No experimento,
observou-se a formação de quantidades diferentes de espuma, dependendo da
concentração do reagente água oxigenada.
Em seguida foi feito o terceiro experimento, no qual analisamos a influência da
superfície de contato na velocidade de reações químicas. Foi utilizado solução de
sulfato de cobre II, onde foi adicionado prego e Bombril para comparar a velocidade da
reação em cada condição. O roteiro do experimento segue abaixo.
Desmanchando Bombril
Material:
9
9
9
9
9
9
2 tubos de ensaio;
Estante para tubos de ensaio;
Conta gotas;
Solução de sulfato de cobre II, 0,2 mol/L;
Prego;
Bombril.
Procedimento experimental:
Colocar 5 mL de solução de CuSO4 em cada tubo de ensaio usando o conta gotas.
Adicionar um pequeno pedaço de Bombril em um tubo de ensaio e no outro tubo de
adicionar um prego. Observar o tempo de reação em cada condição.
Questões:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
Quais foram as evidências de reação química observadas?
Que tipo de reação ocorreu? Equacione.
Em qual forma o ferro e o cobre se encontram antes da reação?
Em qual forma o ferro e o cobre se encontram após a reação?
Em qual tubo de ensaio a velocidade da reação foi maior? Justifique.
Que fator influenciou a velocidade da reação observada?
Que outros fatores, além dos observados nos experimentos anteriores, podem
influenciar as velocidades das reações químicas?
Nesse experimento, além da influência da superfície de contato na velocidade das
reações químicas, pôde-se também explorar os conceitos de oxidação e redução. A
reação de oxidação do ferro e redução do cobre se processa mais rápido quando
utilizamos a palha de aço, que possui maior superfície de contato, do que quando
colocamos o prego.
Depois da realização e discussão dos experimentos, foi sugerido que os alunos
produzissem um texto dissertativo baseado nas respostas das questões discutidas em
aula. Nesse texto, os estudantes expressaram o que entenderam e se foi válida a
realização dos experimentos. Os resultados foram bastante satisfatórios.