Curso de Práticas Experimentais de Química Aplicadas ao ENEMQuando falamos em solução nos vêm logo à cabeça: soluto + solvente, mas será que nossos alunos também pensam assim? Como estará o pensamento deles em relação ao assunto? Então é bom que iniciemos nossa conversa com eles no início do segundo ano tentando explicitar as diferenças entre as dispersões, lembrando que eles estão vindos do primeiro ano, já se adaptaram ao ensino médio e espera-se que estejam bem mais maduros, com maior capacidade de absorção dos conteúdos e prontos para adentrar num mundo quimicamente mais novo.
Mas antes vamos dar uma olhada nas competências e habilidades que precisamos desenvolver em nossos alunos para o conteúdo de Dispersões: coloides, suspensões e soluções:
| • Empregar códigos e símbolos para representar as transformações da matéria; |
| • Identificar informações relevantes fornecidas em imagens, esquemas, gráficos e rótulos de produtos industrializados; |
| • Compreender e utilizar conceitos químicos a partir de uma visão macroscópica (lógico-empírica); |
| • Distinguir uma solução dos demais tipos de dispersão por meio da análise de suas propriedades; |
| • Reconhecer a presença dos três tipos de dispersão no cotidiano; |
| • Perceber a presença das dispersões na composição de diversos produtos usados na sociedade, como medicamentos e reagentes empregados em diagnósticos de saúde. |
Para o início da aula é interessante pedir aos alunos para citar um tipo de substância pura, uma mistura homogênea e uma mistura heterogênea, e a partir daí iniciar uma discussão acerca do assunto, fazendo um diagnóstico das concepções dos alunos e criando alternativas para dar continuidade ao conteúdo.
Uma maneira para abordar esses assuntos é com a explicação do que é o Efeito Tyndall, e como as dispersões são classificadas a partir desse fenômeno produzido pela luz.
Para realizar esse experimento precisaremos de 3 béqueres, um apontador a laser com o feixe de luz bem estreito, amido de milho, cloreto de sódio e gelatina incolor; um pedaço de papel preto também auxiliará.
Dissolvemos uma colher de chá de gelatina incolor em um béquer contendo água morna e aguardamos esfriar; misturamos uma colher de chá de amido em outro béquer contendo água a temperatura ambiente; e uma colher de cloreto de sódio em outro béquer contendo água a temperatura ambiente.
Devemos nos atentar para utilizar a mesma quantidade de água nos três béqueres. E podemos começar a indagar aos alunos o motivo de usarmos água morna para a gelatina e água a temperatura ambiente para os demais.
Posicionamos o feixe de luz em lados opostos a cada um dos béqueres, contra o papel preto e observamos.
Por meio da observação de como o feixe de luz atravessa as diferentes dispersões é possível classificá-las em soluções verdadeiras, soluções coloidais ou suspensões.
Exemplos do cotidiano também são muito bem-vindos, como a observação de gotículas de água no ar (neblina), na fumaça, em ligas metálicas, águas barrentas, álcool etílico hidratado.
O assunto solubilidade também costuma ser bem recorrente nas provas de vestibular, e deve ser visto de forma prática, para facilitar a absorção por parte dos alunos. Uma atividade prática que tem bons resultados é a preparação e classificação de soluções saturadas, insaturadas e supersaturadas, onde se verifica a instabilidade das soluções supersaturadas, observando as demais enquanto as preparamos.
Para essa atividade precisaremos de um béquer de 250ml, bastão de vidro, espátula e uma fonte de calor, além de água destilada, sal de cozinha, açúcar, coca cola e areia.
PROCEDIMENTO 1:
• Sabendo que o coeficiente de solubilidade do NaCl é 37,3 g em 100 g de água (60º C), pese 37,0 g de NaCl e dissolva em 100 g de água a 60º C (Solução insaturada);
• Agite o sistema até a dissolução do soluto;
• Deixe o sistema resfriar em repouso absoluto até 20º C (Solução supersaturada);
• Obs.: A massa de sal está 1,0 g acima do coeficiente de solubilidade;
• Acrescente ao sistema um cristal de NaCl (Germen de precipitação);
• Observe a precipitação do NaCl que estava em excesso, a 20º C. Comente o resultado.
PROCEDIMENTO 2:
• Reserve 3 béqueres de 250 ml;
• Coloque 100 ml de coca-cola em cada um;
• Adicione uma medida de espátula de açúcar;
• Adicione uma medida de espátula de sal de cozinha;
• Adicione uma medida de espátula de areia;
Observamos e discutimos os resultados.
Para trabalhar concentrações e diluição de soluções, a princípio podemos trabalhar e demonstrar as fórmulas que serão necessárias para a realização dos cálculos, e a seguir trabalhar a parte prática.
Porcentagem em massa (% massa) e Titulo(T) – é a razão entre a massa do soluto e a massa da solução:
Porcentagem em volume (% volume) e Titulo (T) – é a razão entre o volume do soluto e o volume da solução.
É a forma utilizada para descrever, quantitativamente, a composição de uma solução.
Molalidade é o número de mols de soluto dissolvido por quilograma (1000 g) de solvente
Podemos fazer também a relação entre concentração comum, densidade e título para calcular a concentração de uma solução.
C = 1000⋅d⋅T
Para trabalharmos a parte prática desse assunto com os alunos, podemos instruí-los a preparar uma solução, relembrando com eles o passo a passo, conforme eles viram no primeiro ano, como a pipetagem, aferição do menisco, determinação de massas e volumes, trabalhando minuciosamente para que nenhum detalhe passe despercebido.
Peçamos a eles então que preparem uma 100 mL de uma solução de NaCl 0,5 M. A princípio alguns podem reclamar que estarão trabalhando com sal de cozinha e não com reagentes mais específicos, então nesse momento explicamos que, para trabalhar com bases e ácidos devemos conhecer bem a metodologia, para somente então ficarmos livres de acidentes.
Para se iniciar qualquer prática que envolva soluções, devemos fazer todos os cálculos necessários, para evitar dificuldades na solução final. Após pesar a massa calculada do soluto, este deve ser dissolvido em uma pequena quantidade de água, menor que o volume da solução, fazendo a lavagem do funil que porventura venha ser utilizado. Depois que todo o soluto for dissolvido, deve ser transferido para um balão volumétrico de 100 mL e completa-se o volume com água destilada, atentando-se para o menisco.
Nesse capítulo de concentrações e diluição de soluções são tratados os aspectos quantitativos das soluções, onde são abordados técnicas de preparo e formas de expressar a concentração de soluto em uma solução, com a utilização de diferentes unidades de medida, e para isso precisamos desenvolver algumas habilidades e competências:
| • Empregar códigos e símbolos para expressar a relação entre a quantidade de soluto e a de solução presentes em uma mistura homogênea, bem como para caracterizar materiais, substâncias e transformações químicas, identificando suas propriedades; |
| • Relacionar as informações apresentadas por meio de diferentes formas de linguagem e representação usadas nas ciências, como gráficos, tabelas e relações matemáticas, para realizar cálculos de diluição e concentração de soluções; |
| • Analisar, argumentar e posicionar-se criticamente em relação a temas que envolvam ciência e tecnologia; |
| • Identificar informações e variáveis importantes em uma situação problema e elaborar estratégias para resolvê-las; |
| • Reconhecer a importância da determinação da concentração de soluto em uma solução, expressa no rótulo de produtos industrializados; |
| • Correlacionar os procedimentos de preparação indicados nos rótulos de alimentos e medicamentos com aqueles utilizados em laboratório; |
| • Articular, integrar e sistematizar o conhecimento químico com o de outras áreas no enfrentamento de situações-problema. |
Outra boa atividade prática a ser trabalhada envolvendo esse assunto é a determinação da concentração de sólidos em uma amostra de água salgada, onde envolveremos diversos preceitos. Caso você não esteja no litoral, pode preparar sua água salgada. Precisaremos dos seguintes itens para nossa atividade:
| • Amostra de água salgada; |
| • Lamparina ou bico de bunsen; |
| • Tripé e tela de amianto; |
| • Erlenmeyer de 125 mL; |
| • Balança de precisão de 0,1g; |
| • Proveta de 25mL; |
| • Béquer ou frasco transparente de 50mL. |
Inicialmente determinamos a massa do erlemeyer e anotamos, com o auxilio da proveta colocamos 20 mL da amostra e transferimos para o erlenmeyer; aquecemos a mistura contida no recipiente ate secar e medimos novamente a massa do erlenmeyer.
Enfim, calculamos a massa de sais presentes no recipiente, além da concentração de sólidos na amostra em g/L, além de termos trabalhado também separação de misturas, mostrando para os alunos uma forma bem prática de destilação simples.
(ENEM 2002) Para testar o uso do algicida sulfato de cobre em tanques para criação de camarões, estudou-se, em aquário, a resistência desses organismos a diferentes concentrações de íons cobre (representados por Cu2+). Os gráficos relacionam a mortandade de camarões com a concentração de Cu2+ e com o tempo de exposição a esses íons.
Se os camarões utilizados na experiência fossem introduzidos num tanque de criação contendo 20.000 L de água tratada com sulfato de cobre, em quantidade suficiente para fornecer 50 g de íons cobre, estariam vivos, após 24 horas, cerca de:
a) 1/5 b) 1/4 c) 1/2 d) 2/3 e) ¾
(ENEM 2000) No processo de produção do ferro, a sílica é removida do minério por reação com calcário (CaCO3). Sabe-se, teoricamente (cálculo estequiométrico), que são necessários 100 g de calcário para reagir com 60 g de sílica. Dessa forma, pode-se prever que, para a remoção de toda a sílica presente em 200 toneladas do minério na região 1, a massa de calcário necessária é, aproximadamente, em toneladas, igual a:
a) 1,9. b) 3,2. c) 5,1. d) 6,4. e) 8,0.
(ENEM/2012) Aspartame é um edulcorante artificial (adoçante dietético) que apresenta potencial adoçante 200 vezes maior que o açúcar comum, permitindo seu uso em pequenas quantidades. Muito usado pela indústria alimentícia, principalmente nos refrigerantes diet, tem valor energético que corresponde a 4 calorias/grama. É contraindicado a portadores de fenilcetonúria, uma doença genética rara que provoca acúmulo da fenilalanina no organismo, causando retardo mental. O IDA (índice diário aceitável) desse adoçante é 40 mg/kg de massa corpórea.
Disponível em; http://boaspraticasfarmaceuticas.com. Acesso em: 27 fev. 2012.
Com base nas informações do texto, a quantidade máxima recomendada de aspartame, em mol, que uma pessoa de 70 kg de massa corporal pode ingerir por dia é mais próxima de:
Dado: massa molar do aspartame = 294 g/mol
a)1,3 x 10-4 b)9,5 x 10-3 c)4x10-2 d)2,6 e)823
(ENEM/2012) No Japão, um movimento nacional para a promoção da luta contra o aquecimento global leva o slogan: 1 pessoa, 1 dia, 1 kg de CO2 a menos! A ideia é cada pessoa reduzir em 1 kg a quantidade de CO2 emitida todo dia, por meio de pequenos gestos ecológicos, como diminuir a queima de gás de cozinha.
Um hambúrguer ecológico? E pra já! Disponível em: http://lqes.iqm.unicamp.br. Acesso em: 24 fev. 2012 (adaptado).
Considerando um processo de combustão completa de um gás de cozinha composto exclusivamente por butano (C4H10), a mínima quantidade desse gás que um japonês deve deixar de queimar para atender à meta diária, apenas com esse gesto, é de:
Dados: CO2 (44 g/mol); C4H10 (58 g/mol)
a)0,25kg b)0,33kg c)1,0kg d)1,3kg e)3,0kg
(UVA 2015.1) A ingestão de fluoreto pode minimizar o efeito da desmineralização do dente. A conservação de íons fluoreto em uma água mineral comercializada na região norte do estado do Ceará é de 5,0 x 10-5 de mol/L. se uma pessoa ingerir 2,5 litros dessa água por dia, ao fim de um dia, a massa de fluoreto, em miligramas, que essa pessoa ingeriu será aproximadamente igual a:
a)0,6 b)1,2 c)2,4 d)4,8
(ENEM/2010) O efeito Tyndall é um efeito óptico de turbidez provocado pelas partículas de uma dispersão coloidal. Foi observado pela primeira vez por Michael Faraday em 1857 e, posteriormente, investigado pelo físico inglês John Tyndall. este efeito é o que torna possível, por exemplo, observar as partículas de poeiras suspensas no ar por meio de uma réstia de luz, observar gotículas de água que formam a neblina por meio do farol do carro ou, ainda, observar o feixe luminoso de uma lanterna por meio de um recipiente contendo gelatina.
REIS, M. completamente Química: físico-Química. São Paulo: FTD, 2001 (adaptado).
Ao passar por um meio contendo partículas dispersas, um feixe de luz sofre o efeito Tyndall devido:
a) À absorção do feixe de luz por este meio.
b) À interferência do feixe de luz neste meio.
c) À transmissão do feixe de luz neste meio.
d) À polarização do feixe de luz por este meio.
e) ao espalhamento do feixe de luz neste meio.
Quem nunca desejou uma coca cola bem gelada e quando se deu conta ela ainda estava quente? De quanto tempo precisamos para esperar que ela esfrie completamente? Pois quando falamos de Propriedades Coligativas conseguimos explicar boa parte desses fenômenos, e resolver alguns desses problemas.
Por exemplo, se eu pegar dois litros de água, duas formas de gelo, uma panela de pressão e as latinhas que eu quero gelar, resolve-se essa questão em apenas quarenta segundos, basta colocar tudo na panela de pressão, fechar e agitar por esse intervalo de tempo curtíssimo, mas porque isso ocorre?
De acordo com o prof. Fernando Lang da Silveira, as paredes da lata, por serem metálicas, permitem uma ótima taxa de transferência de energia (calor) se houver diferença de temperatura entre o conteúdo externo e interno; a agitação da panela garante que toda a superfície da lata participe das trocas térmicas, propiciando que o conteúdo interno da lata esteja em contato com a parede, renovando constantemente o líquido, que está junto da parede interna.
Essa é uma ótima forma para iniciar o conteúdo, chamando a atenção do aluno para algo que ele poderá utilizar em seu cotidiano, e chagar em suas residências ansioso por contar para os seus sobre essa experiência, e aí começamos o conteúdo de forma mais dinâmica.
Considerando os três conjuntos de competências propostos nos PCM-EM, devemos considerar para as propriedades das soluções, que dependem de sua natureza – as Propriedades Coligativas o seguinte:
| • Ler e interpretar informações e dados apresentados por meio de diferentes linguagens ou formas de representação, como gráficos e tabelas; |
| • Descrever fenômenos e eventos químicos em linguagem cientifica, relacionando-os a descrições na linguagem corrente, como o aumento da temperatura de ebulição de uma solução salina que acelera o cozimento de um alimento; |
| • Fazer previsões e estimativas de quantidades esperadas para o resultado de medidas; |
| • Articular o conhecimento químico com o de outras áreas em busca de resolução de situações problema; |
| • Reconhecer o papel do conhecimento químico no desenvolvimento tecnológico atual, em diferentes áreas do setor produtivo, industrial e agrícola; |
| • Avaliar propostas de intervenção no meio ambiente aplicando conhecimentos químicos e observando os riscos ou benefícios apresentados. |
Como já vimos as formas de apresentar o conteúdo aos alunos é muito simples, utilizando materiais de baixo custo e contextualizando com o cotidiano deles, por exemplo, uma atividade que pode ser feita para se verificar a ebulioscopia e crioscopia, em que observamos a elevação da temperatura de ebulição e o do solvente por adição de um soluto e o abaixamento da temperatura de congelamento do solvente por adição de soluto.
Devemos inicialmente adicionar 100 mL de água destilada em um béquer, aquecer até atingir 100º C, adicionar com uma espátula 2 a 3 medidas de NaCl e agitar, acompanhando a temperatura. Podemos comprovar essa teoria no preparo de um macarrão, quando adicionamos sal à água fervendo e ela imediatamente para, ou quando adicionamos o próprio macarrão, levando esse conteúdo para o cotidiano dos alunos.
Em seguida devemos adicionar gelo triturado em um béquer com água, agitar vigorosamente o sistema e verificar a temperatura, então adiciona-se várias medidas de sal, agitamos vigorosamente novamente e verificamos a temperatura, comprovando que houve uma redução na temperatura de congelamento, que passa a ser inferior a zero. Esse método também pode ser utilizado para gelar latinhas de refrigerante, colocando o sal na parte externa das mesmas e colocando no congelador.
Outra atividade prática bem simples e interessante é a de ferver a água na seringa, uma atividade bem simples, porém muito rica em detalhes e conteúdo.
O procedimento é simples, coloca-se um pouco de água na panela e aquecemos até aproximadamente 40-50°C, puxamos cerca de um quinto da seringa de água para dentro da seringa, tomando o cuidado para não entrar nenhuma bolha de ar. Imediatamente tampe a ponta da seringa com o dedo e puxe o êmbolo para trás, com força, mas sem retirá-lo completamente da seringa; obseve; solte o êmbolo, observe novamente e repita o procdimento algumas vezes.
Quando puxamos o êmbolo da seringa fechada estamos diminuindo a pressão no interior da mesma, então a ebulição da água fica mais viável. Quando aquecemos a água a uma temperatura inferior à sua temperatura de ebulição, as bolhas de vapor não conseguem se formar, pois são esmagadas pela pressão atmosférica. Ao se atingir a temperatura de ebulição, as bolhas de vapor d'água se tornam estáveis pois sua pressão interna (pressão de vapor) se torna igual a pressão externa (atmosférica) e as bolhas conseguem sair de qualquer parte do líquido. È por isso que a água entra em ebulição a uma temperatura menor que 100°C em locais elevados. Quando maior a altitude, menor será a pressão atmosférica, e mais fácil será fazer a água entrar em ebulição.
Temos ainda uma prática que envolve a osmose, com o objetivo de observar o processo de osmose através da membrana de um ovo e entender a funcionalidade deste processo no nosso organismo, mas como se trata de uma atividade muito longa, o ideal é que seja feita com o auxílio de monitores de cada turma, de forma que eles possam replicar o conteúdo para os demais alunos.
MATERIAIS:
| Parte 1 | Parte 2 |
| Açúcar Água quente Béquer de 500 mL | Vinagre Ovo Béquer de 100 mL |
PROCEDIMENTO:
Parte 1 – Preparo da solução
• Solução supersaturada de açúcar - adicione 250 g de açúcar a cerca de 250 mL de água quente e continue aquecendo e mexendo até que a dissolução seja completa. A solução ficará amarelada e viscosa;
Parte 2 – A osmose através de uma membrana celular
• Lave um ovo somente com água e coloque-o num béquer contendo cerca de 250 mL de vinagre;
• Durante 5 a 10 minutos, observe o que acontece. Ocorre alguma reação química? Anote todas as observações;
• Deixe o sistema em repouso por pelo menos um dia. Ao lado, deixe o outro ovo para comparação;
• Após um dia ou mais, observe se houve alterações no sistema. Quais? Compare o tamanho do ovo mergulhado no vinagre com o do outro ovo. Com cuidado, para não romper a membrana do ovo, retire o vinagre do béquer segurando o ovo. Observe se o ovo ainda tem casca. A seguir, lave-o apenas com água, recoloque-o no béquer e adicione cerca de 250 mL da solução fria supersaturada de açúcar. Observe se ocorre alguma reação. O ovo flutua ou fica no fundo do béquer? Deixe o sistema em repouso por pelo menos mais um dia. Após esse período, retire cuidadosamente o ovo da solução de açúcar, lave-o e compare seu tamanho com o do outro ovo.
(ENEM 99) A panela de pressão permite que os alimentos sejam cozidos em água muito mais rapidamente do que em panelas convencionais. Sua tampa possui uma borracha de vedação que não deixa o vapor escapar, a não ser através de um orifício central sobre o qual assenta um peso que controla a pressão. Quando em uso, desenvolve-se uma pressão elevada no seu interior. Para a sua operação segura, é necessário observar a limpeza do orifício central e a existência de uma válvula de segurança, normalmente situada na tampa.
O esquema da panela de pressão e um diagrama de fase da água são apresentados abaixo.
A vantagem do uso de panela de pressão é a rapidez para o cozimento de alimentos e isto se deve:
a) À pressão no seu interior, que é igual à pressão externa.
b) À temperatura de seu interior, que está acima da temperatura de ebulição da água no local.
c) À quantidade de calor adicional que é transferida à panela.
d) À quantidade de vapor que está sendo liberada pela válvula.
e) À espessura da sua parede, que é maior que a das panelas comuns.
(ENEM 99) Se, por economia, abaixarmos o fogo sob uma panela de pressão logo que se inicia a saída de vapor pela válvula, de forma simplesmente a manter a fervura, o tempo de cozimento:
a) Será maior porque a panela “esfria”.
b) Será menor, pois diminui a perda de água.
c) Será maior, pois a pressão diminui.
d) Será maior, pois a evaporação diminui.
e) Não será alterado, pois a temperatura não varia.
(ENEM 2010) Sob pressão normal (ao nível do mar), a água entra em ebulição à temperatura de 100 ºC. Tendo por base essa informação, um garoto residente em uma cidade litorânea fez a seguinte experiência:
• Colocou uma caneca metálica contendo água no fogareiro do fogão de sua casa.
• Quando a água começou a ferver, encostou cuidadosamente a extremidade mais estreita de uma seringa de injeção, desprovida de agulha, na superfície do líquido e, erguendo o êmbolo da seringa, aspirou certa quantidade de água para seu interior, tapando-a em seguida.
• Verificando após alguns instantes que a água da seringa havia parado de ferver, ele ergueu o êmbolo da seringa, constatando, intrigado, que a água voltou a ferver após um pequeno deslocamento do êmbolo.
Considerando o procedimento anterior, a água volta a ferver porque esse deslocamento:
a) Permite a entrada de calor do ambiente externo para o interior da seringa.
b) Provoca, por atrito, um aquecimento da água contida na seringa.
c) Produz um aumento de volume que aumenta o ponto de ebulição da água.
d) Proporciona uma queda de pressão no interior da seringa que diminui o ponto de ebulição da água.
e) Possibilita uma diminuição da densidade da água que facilita sua ebulição.
(ENEM/2012) Osmose é um processo espontâneo que ocorre em todos os organismos vivos e é essencial à manutenção da vida. Uma solução 0,15 mol/L de NaCl (cloreto de sódio) possui a mesma pressão osmótica das soluções presentes nas células humanas.
A imersão de uma célula humana em uma solução 0,20 mol/L de NaCl tem, como consequência, a:
a) adsorção de íons Na+ sobre a superfície da célula.
b) difusão rápida de íons Na+ para o interior da célula.
c) diminuição da concentração das soluções presentes na célula.
d) transferência de íons Na+ da célula para a solução.
e) transferência de moléculas de água do interior da célula para a solução.
(UVA 2015.1) Um líquido, num recipiente aberto, ferve (entra em ebulição) à temperatura na qual a pressão máxima de vapor se iguala à pressão exercida sobre sua superfície, ou seja, à pressão atmosférica. Assinale a opção correta, considerando as altitudes das cidades cearenses apresentadas na tabela abaixo:
| Fortaleza (CE) | Nivel do mar |
| Sobral (CE) | Altitude 70m |
| Tianguá (CE) | Altitude 775m |
A temperatura de ebulição será:
a) menor em Sobral (CE)
b) maior em Tianguá (CE)
c) menor em Tianguá (CE)
d) igual em Fortaleza (CE) e Tianguá (CE)
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