AULA PRÁTICA DE QUÍMICA GERAL Estudando a água parte 40 Comportamento da água com sal - 3 9º NO DO ENSINO FUNDAMENTAL - 1º e 2º ANO DO ENSINO MÉDIO

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Luciana Vieira Garrau
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1 AULA PRÁTICA DE QUÍMICA GERAL Estudando a água parte 40 Comportamento da água com sal - 3 9º NO DO ENSINO FUNDAMENTAL - 1º e 2º ANO DO ENSINO MÉDIO INTRODUÇÃO Um dos problemas mais comuns para que os estudantes e o público em geral avancem na compreensão científica dos fenômenos naturais é a confusão com alguns dos conceitos científicos básicos. O caso da troca dos conceitos calor e temperatura é um dos vários exemplos. No trabalho anterior, demonstramos que mesmo aqueles que se dispõem a fazer vídeos e apresentações de matérias de teor quase científico ao grande público, analisando fenômenos comuns do cotidiano, pecam no mal-uso, troca ou no excesso de simplificação de conceitos científicos que são muito claros e que não deveriam ser tão facilmente confundidos. Estamos nos referindo à troca entre temperatura de fusão por temperatura real de um sistema, no caso do experimento do barbante que levanta o gelo com sal. Em diversos vídeos, blogs e sites há a descrição do experimento, que é, sim, muito simples na prática, mas que envolve inúmeros fenômenos simultâneos importantes, alguns exotérmicos outros endotérmicos. As explicações dadas quase sempre envolvem apenas o efeito crioscópio do abaixamento do ponto de fusão da água, sem explicar porque o sal derrete o gelo e muito menos porque a água derretida volta a congelar, prendendo o barbante. Nos trabalhos anteriores, foi possível verificar, que o gelo derrete por uma questão estatística, que não depende do sal de cozinha em si, mas de qualquer soluto não volátil que for adicionado ao gelo (Comportamento da água com sal - 1). Também calculamos a temperatura de fusão mais baixa necessária para congelar uma solução saturada com cloreto de sódio (Comportamento da água com sal 2). Mas, ainda não conseguimos chegar ao ponto de explicar todas os fatores e grandezas envolvidas na totalidade do experimento do barbante, em especial sobre o recongelamento. Como exemplo, podemos citar as banquisas, que são placas de gelo de água salgada formadas nos mares muito frios, que, por incrível que pareça, possuem menos sal do que a água marinha que as formou. Isso acontece porque, sendo mais fácil congelar a água pura, os cátions e ânions dos vários sais presentes na água do mar (principalmente os do cloreto de sódio, Na + e Cl - ) vão sendo expulsos do gelo em formação. A diferença de salinidade é grande: enquanto a água do mar tem uma salinidade em torno de 35g de sais por litro (3,5%), a banquisa não chega a conter 5g por litro (0,5%).

A salinidade dos icebergs é ainda menor, por não serem formados a partir de água salgada, mas de água doce continental que se desprendeu do continente. Disponível (acesso: 18.08.

2 A salinidade dos icebergs é ainda menor, por não serem formados a partir de água salgada, mas de água doce continental que se desprendeu do continente. Disponível (acesso: ): Banquisas, campos ou bancos de gelo. As banquisas variam muito em formato, espessura, profundidade e extensão; além de fundirem-se umas nas outras ou sofrerem rachaduras e rupturas. As banquisas permanentes podem chegar de 30 a 70 metros de espessura. Acontece que misturar sal com água não é o mesmo que misturar sal com gelo. Isso porque, no ao misturar o sal com gelo acontecerá um processo que não ocorre com a água líquida com sal, que é justamente o derretimento do gelo. Isso faz muita diferença, porque a fusão do gelo é muito endotérmica, absorvendo calor do ambiente de forma intensa, resfriando não somente a própria mistura, mas também os materiais que estiverem próximos, no entorno do sistema. Esse tipo de mistura é chamado de mistura refrigerante por ser capaz de resfriar outros corpos, substâncias e objetos que estiverem próximos. É comum a prática de adicionar sal ao gelo em uma caixa de isopor contendo garrafas e latas de cerveja, refrigerante e outras bebidas para que esfriem mais rápido. Muitos não acreditam que isso faça diferença, mas faz. É claro que melhores e piores resultados dependem de como a mistura é feita, da proporção de sal adicionado, se o gelo está triturado ou em barras maiores, se o sal fica apenas por cima ou se é remexido junto com o gelo etc. De qualquer forma, quanto maior a superfície de contato do gelo com o sal, mais rápida será a fusão do gelo e, consequentemente, mais rápido será o resfriamento das bebidas e mais fria será a temperatura atingida. A queda de temperatura pode ser tão intensa que pode, inclusive, congelar as bebidas. A temperatura mínima que essa mistura refrigerante consegue atingir, apenas com sal e gelo triturado em um recipiente térmico caseiro, é em torno de -20ºC! Ou seja, a mistura gelo com

3 sal é uma mistura refrigerante até mais eficiente do que o necessário para fins domésticos, uma vez que a cerveja bem gelada para consumo não precisa chegar abaixo de 4ºC positivos. Voltando ao experimento do barbante Podemos, daqui para frente, descrever e explicar melhor o que acontece no experimento do barbante que se agarra ao gelo com sal. 1) Quando, o sal é lançado sobre o gelo e o barbante, o sal provoca o derretimento progressivo do gelo, na sua camada mais superficial; 2) Na medida em que o gelo derrete, mais sal vai sendo dissolvido na água líquida formada; 3) A água líquida formada molha o barbante; 4) A fusão progressiva do gelo é muito endotérmica e promove intensa absorção de calor do próprio gelo, da água derretida, do ar e de qualquer corpo próximo; 5) Com o resfriamento intenso, a água líquida sofre decréscimo na sua temperatura, que pode chegar a dezenas de graus em poucos minutos, o que provoca sua nova solidificação; 6) Parte do sal dissolvido pode ser recristalizado fora do novo gelo formado, sendo difícil identificar o que é cristal de gelo e o que é cristal de sal apenas pela aparência; 7) Como a água que molhava o barbante ficou congelada, o barbante fica preso ao bloco de gelo. EXPERIMENTO TRÊS UMA MISTURA REFRIGERANTE PARA ESFRIAR REFRIGERANTE Esse experimento simples permite demonstrar a grande capacidade refrigerante da mistura sal e gelo, muito usada para resfriar rapidamente as bebidas em geral. Como é muito difícil encontrar termômetros com escala de dezenas de graus abaixo de zero, a alternativa de usar o cronômetro e algumas latas de refrigerante pode, pelo menos, dar uma ideia da rapidez com que as baixas temperaturas são atingidas. MATERIAL A) Quatro latas de refrigerante comum, ou seja, não diet, fechadas, em temperatura ambiente. B) 6kg de gelo. C) 1kg de sal de cozinha comum refinado. D) Uma caixa de isopor de capacidade em torno de 20 litros. E) Cronômetro. F) Martelo para triturar o gelo. G) Saco plástico grosso, do tipo usado para transporte de gelo ou similar. H) Termômetro com escala de pelo menos -20ºC (opcional). I) Termômetro de laboratório com escala de pelo menos -10ºC, bem limpo. J) Colher comprida para misturar.

4 PROCEDIMENTO 1. Triture o gelo dentro de um saco de plástico grosso, com o auxílio de um martelo. 2. Coloque o gelo na caixa de isopor até 2/3 do seu volume. 3. Adicione cerca de 500g de sal ao gelo, misturando bem com uma colher comprida. 4. Imediatamente, encaixe as quatro latas na mistura de gelo com sal. 5. Coloque mais gelo e mais sal sobre as latas até cobri-las até 1cm acima de sua altura. 6. Coloque mais sal sobre o gelo. Dispare o cronômetro. 7. Insira o termômetro com escala negativa maior no gelo com sal, de forma que a temperatura possa ser lida sem retirar o termômetro da mistura. Se não tiver um termômetro nessa escala, experimente a sensação térmica da mistura com as mãos ou com a boca. 8. Após 2,5 minutos, retire uma das latas, abra-a e meça sua temperatura com um termômetro comum de laboratório, muito bem lavado. Experimente o refrigerante. 9. Após o 5º minuto, repita o procedimento 8 com a segunda lata. 10. Após 7,5 minutos, e depois no 10º minuto, repita o procedimento com a terceira e quarta latas. OBSERVAÇÕES E QUESTÕES 1) Você percebeu algum padrão no resfriamento do conteúdo das latinhas, em relação às quatro leituras de temperatura feitas nos quatro momentos indicados? Comente. Observações Latinha 1 2,5 min Temperatura da mistura Velocidade de resfriamento da mistura Temperatura do refrigerante Velocidade de resfriamento do refrigerante Latinha 2 5 min Latinha 3 7,5 min Latinha 4 10 min

5 2) Considerando as leituras realizadas, calcule a velocidade de resfriamento do refrigerante em graus Celsius por minuto, nos quatro intervalos de tempo. Faça o mesmo para a mistura refrigerante. 3) Qual das velocidades foi mais intensa e em qual momento? Comente. 4) Qual foi a temperatura mínima atingida pelo refrigerante? Comente. 5) Qual foi a temperatura mínima atingida na mistura refrigerante, lida diretamente no gelo com sal? Comente. 6) Você diria que colocar gelo diretamente no refrigerante é um procedimento melhor para esfriar a bebida do que usar a mistura sal e gelo? Comente. 7) O refrigerante consegue esfriar tanto quanto a mistura sal e gelo? Comente e explique.

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