Guia Didático do Professor Simulação Lei das Proporções Definidas A História da Química contada por suas descobertas Química 1ª Série Ensino Médio CONTEÚDOS DIGITAIS MULTIMÍDIA
Conteúdos Digitais Multimídia Guia Didático do Professor Coordenação Didático-Pedagógica Stella M. Peixoto de Azevedo Pedrosa Redação Tito Tortori Revisão Camila Welikson Projeto Gráfico Eduardo Dantas Diagramação Joana Felippe Revisão Técnica Nádia Suzana Henriques Schneider Produção Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro Realização Fundo Nacional de Desenvolvimento da Educação Ministério da Ciência e Tecnologia Ministério da Educação Simulação (Software) Objetivo geral: Identificar o princípio da Lei das Proporções Definidas a partir da simulação de uma reação química de síntese da blenda. Objetivos específicos: Citar Joseph Louis Proust como o cientista responsável pela proposição da Lei das Proporções Definidas; Enunciar objetivamente o princípio envolvido na Lei das Proporções Definidas; Diferenciar reações endotérmicas de reações exotérmicas; Reconhecer que, em uma reação química, a massa dos reagentes e dos produtos é exatamente a mesma desde que o sistema seja fechado; Identificar que os elementos, quando se combinam e formam os compostos, obedecem a proporções definidas invariáveis, constantes e independentes dos processos químicos. Tema: Lei das Proporções Definidas Área de aprendizagem: Química Conteúdo: A História da Química contada por suas descobertas Conceitos envolvidos: leis ponderais, lei das proporções definidas, produtos, reagentes, reações químicas, reações endotérmicas e exotérmicas. Público-alvo: 1ª série do Ensino Médio Pré-requisitos: Pesagem, quantidade de matéria e transformações químicas. Tempo previsto para a atividade: Consideramos que uma aula (45 a 50 minutos) será suficiente para o desenvolvimento das atividades propostas.
Introdução Este guia didático foi concebido como uma ferramenta didática para apoiar o uso da simulação Lei da Conservação da Matéria. Lembre que você pode utilizá-lo, livremente, para atingir os objetivos do seu planejamento. Antes de pedir que seus alunos naveguem pelo software, estude a simulação, leia com atenção esse guia e pense nas diversas possibilidades de exploração desse objeto de aprendizagem. A possibilidade de interação dos alunos através dessa simulação é uma forma interessante de envolvê-los no debate sobre o tema. Sendo assim, sob a mediação do professor, a interatividade será uma importante ferramenta didática, contribuindo para que eles se interessem pelo tema e aprendam os conceitos apresentados. Simulação A História da Química contada por suas descobertas Lei das Proporções Definidas Não se esqueça de reservar com antecedência a sala de informática para a apresentação da aula. Também é importante observar os requisitos técnicos para a utilização do software: Sistema operacional Windows, Macintosh ou Linux. Um navegador Web (Browser) que possua os seguintes recursos: Plug-in Adobe Flash Player 8 ou superior instalado; Recurso de Javascript habilitado pelo navegador.
Conteúdos Digitais Multimídia Guia Didático do Professor professor! Incentive a interdisciplinaridade. Pense em atividades que possam ser realizadas em conjunto com outros professores. 1. 2. Apresentação do Tema Este software de simulação envolve a Lei das Proporções Definidas proposta por Joseph Louis Proust no final do séc. XVIII. Esse tema deverá ser facilmente acolhido pelos alunos pelo fato dessa Lei se alinhar com o conhecimento empírico dos alunos. Lembre aos alunos que Proust foi um dos pioneiros na abordagem científica da química, sendo, como Lavoisier, criador de uma das chamadas Leis Ponderais das Reações Químicas. As Leis Ponderais são postulados gerais que descrevem a lógica das reações químicas relacionando a massa dos reagentes com a massa dos produtos. Essa simulação aborda a Lei das Proporções Definidas a partir de um experimento que usa a reação entre o zinco e o enxofre. Atividades Na sala de computadores A LEI DE PROUST Informe aos alunos que quando duas substâncias reagem para formar uma nova, as massas dos reagentes e as massas dos produtos obedecem sempre a uma mesma proporção rigidamente definida. Explique que Joseph Louis Proust realizou experimentos no final do século XVIII e concluiu que a água é uma substância pura formada por hidrogênio e oxigênio e obedece sempre a mesma proporção de um grama de gás hidrogênio para oito gramas de gás oxigênio, formando nove gramas de água. Frise para os alunos que Proust descobriu isso experimentalmente. Eles poderão questionar que a fórmula da água é H 2 O e, portanto, a proporção deveria ser de dois gramas de gás hidrogênio para um grama de água. Lembre aos alunos que a fórmula molecular relaciona a quantidade de átomos envolvidos, ou seja, dois átomos de hidrogênio para um átomo de oxigênio. Aproveite para pedir que os alunos consultem a Tabela Periódica e verifiquem se a massa do elemento hidrogênio é igual à massa do elemento oxigênio. Os alunos vão verificar que a massa do hidrogênio é 1,0079 u enquanto a massa do oxigênio é 15,9994 u. Se os valores forem arredondados, aos dois átomos de hidrogênio da molécula da água serão somados duas unidades de massa. Além disso, os alunos verificarão que o átomo de oxigênio contribuirá com dezesseis unidades de massa. Logo, fica demonstrada a proporção de 1/8 identificada por Proust. 4
Informe, então, que a Lei de Proust pode ser resumida através do postulado: A proporção, em massa, dos elementos que participam da composição de uma substância é sempre constante e independe do processo químico pelo qual a substância é obtida. REAÇÃO ENTRE O ZINCO METÁLICO E O ENXOFRE Explique que as substâncias usadas nesse experimento são o zinco metálico (Znº) e o enxofre (S 8 ). Informe que ambas são substâncias puras simples. Destaque a imagem dos fornos que serão usados para fornecer o calor necessário para ativar essa reação química. Lembre aos alunos que existem reações endotérmicas e exotérmicas e explique que essa reação é endotérmica, ou seja, que há o consumo de energia para que a transformação química ocorra. Explique que as muflas são pequenos fornos usados para aquecer ou fundir substâncias, misturas, metais em altas temperaturas. Indique que os cadinhos são recipientes de cerâmica refratária usada para conter metais fundidos e misturas superaquecidas no interior do forno. A simulação da síntese da Blenda A blenda ou esfalerita é um mineral composto por sulfeto de zinco, ZnS. Destaque a imagem que mostra as quatro misturas de zinco metálico e enxofre, apresentadas no início do experimento. dica! Sugira que os alunos visitem a Linha do Tempo da vida de Joseph Louis Proust, de WELIKSON, Camila, publicada no Museu Virtual do Projeto Condigital. Disponível em: http://web.ccead. puc-rio.br/condigital/ mvsl/linha%20tempo/ Proust/menu.html mais detalhes! Saiba mais sobre a relação entre consumo e liberação de energia em reações químicas lendo o artigo Processos Endotérmicos e Exotérmicos: Uma visão Atômico-Molecular, de BARROS, Haroldo Lúcio de Castro, publicado na revista Química Nova na Escola, nº 4, novembro de 2009, p.241-245. Disponível em: http:// qnesc.sbq.org.br/ online/qnesc31_4/04- CCD-7008.pdf Simulação A História da Química contada por suas descobertas Lei das Proporções Definidas
Conteúdos Digitais Multimídia Guia Didático do Professor dica! Procure na seção de Conteúdos Multimídias do Portal do Professor a animação denominada A conservação da matéria produzida pelo Projeto Condigital. Disponível em: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/recursos.html Peça que os alunos percebam que as proporções são diferentes em cada uma das quatro misturas de zinco metálico e enxofre, apresentadas no início do experimento. Indique para os alunos que eles devem clicar nos cadinhos para que as misturas sejam inseridas no forno. Lembre que, a partir do aquecimento, a mistura vai dar lugar a uma reação química. Peça que eles cliquem no botão analisar para saber o resultado da reação química em cada uma das quatro misturas. Peça que seus alunos observem que a massa total dos produtos (substâncias que surgem após a reação química) é igual à massa dos reagentes (substâncias que faziam parte da mistura inicial). Aponte a tela que apresenta em cada uma das quatro linhas (de cima para baixo) os dados da reação química em cada uma das misturas. 6
Discuta que as massas de zinco e enxofre consumidas na reação (em destaque na imagem a seguir) em cada uma das quatro misturas atendem a uma proporção invariável. Proponha que os alunos calculem a razão entre as massas dividindo a massa de zinco pela massa de enxofre, confirmando que em todos os casos essa proporção será de um grama de zinco para 2,045 g de enxofre. Lembre que essa proporção é constante, o que comprova a Lei das Proporções Definidas de Proust: A proporção, em massa, dos elementos que participam da composição de uma substância é sempre constante e independe do processo químico pelo qual a substância é obtida. A partir dessa reflexão peça aos alunos que completem as lacunas da última tela com os números inteiros que representam essa proporção. mais detalhes! Saiba mais sobre as Leis Ponderais das Reações Químicas, inclusive a Lei de Proust, lendo o artigo Como a Química Funciona?, de LEAL, Murilo Cruz, publicado na revista Química Nova na Escola, nº 14, novembro de 2001, p.8-12. Disponível em: http://qnesc.sbq. org.br/online/qnesc14/ v14a02.pdf Simulação A História da Química contada por suas descobertas Lei das Proporções Definidas 7
Conteúdos Digitais Multimídia Guia Didático do Professor 3. a) b) c) Atividades Complementares Peça que os alunos pesquisem sobre a vida de Proust para produzir coletivamente uma linha do tempo. Proponha que os alunos escrevam as informações em fichas catalográficas pequenas e que procurem imagens que possam ilustrar cada situação. Em seguida, leve um rolo de barbante para a sala de aula e marque um período de aproximadamente 50 anos entre o nascimento de Proust em 1754 e sua morte em 1826, com um espaçamento de cinco centímetros entre cada um dos nós. Marque as décadas para que cada aluno possa se orientar melhor ao localizar o ano da sua informação. Peça que os alunos prendam, usando um barbante, as fichas na própria linha do tempo (barbante principal). Proponha que os alunos, em grupos, pesquisem sobre exemplos de reações endométricas e exométricas. Em seguida, peça que cada grupo prepare uma lauda indicando a equação da reação, a proporção entre os reagentes, a ocorrência em nosso cotidiano e outras informações fundamentais. Finalize organizando um mural com os trabalhos dos alunos. Considere a possibilidade de fazer uma receita de pão com os alunos. Produza três versões da mesma receita: a original, uma com a metade dos ingredientes e outra com o dobro. Coloque os alunos para pesar e amassar a massa. Asse tudo em uma mesma fornada. Em seguida, peça que cada aluno avalie e prove cada um dos pães e compare as receitas. 4. Avaliação É interessante tentar adotar uma avaliação formativa durante o uso desses recursos pedagógicos para que você possa orientar a tomada de decisões em relação à dinâmica do processo de ensino-aprendizagem. A avaliação começa com a definição de objetivos, com a proposição de critérios e com a atribuição de parâmetros geradores de conceitos e notas. Os momentos de avaliação do grupo constituem, também, excelentes oportunidades para avaliar seu próprio trabalho e os objetivos propostos inicialmente, reformulando e repensando ações futuras. Os debates estabelecidos após as projeções, mesmo sendo livres, são momentos importantes para avaliar a construção de conteúdos conceituais, procedimentais e atitudinais. Os questionamentos apresentados pelos alunos são importantes indicadores para determinar se os objetivos foram atingidos ou se haverá necessidade de se aprofundar mais algum conhecimento. Questões baseadas no conteúdo apresentado no programa podem ser elaboradas e incluídas em instrumentos formais de avaliação como provas e testes. 8
SIMULAÇÃO - SOFTWARE EQUIPE PUC-RIO Coordenação Geral do Projeto Pércio Augusto Mardini Farias Departamento de Química Coordenação de Conteúdos José Guerchon Ricardo Queiroz Aucélio Assistência Camila Welikson Produção de Conteúdos PUC-Rio CCEAD - Coordenação Central de Educação a Distância Coordenação Geral Gilda Helena Bernardino de Campos Coordenação de Software Renato Araujo Assistência de Coordenação de Software Bernardo Pereira Nunes Coordenação de Avaliação e Acompanhamento Gianna Oliveira Bogossian Roque Coordenação de Produção dos Guias do Professor Stella M. Peixoto de Azevedo Pedrosa Assistência de Produção dos Guias do Professor Tito Tortori Redação Alessandra Muylaert Archer Camila Welikson Design Amanda Cidreira Joana Fellipe Romulo Freitas Revisão Alessandra Muylaert Archer Camila Welikson