Guia Didático do Professor Simulação Luminol Reações fotoquímicas 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 Gabriel Neves Revisão Camila Welikson Projeto Gráfico Eduardo Dantas Diagramação Amanda Cidreira 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 Objetivo geral: Abordar, através de um experimento, as reações de quimioluminescência usando o luminol. Objetivos específicos: Definir quimioluminescência; Associar os fenômenos quimioluminescentes com o salto quântico dos elétrons na eletrosfera; Citar a importância do uso da quimioluminescência na perícia técnica; Explicar objetivamente a reação entre luminol e água oxigenada. Simulação (Software) Tema: Luminol Área de aprendizagem: Química Conteúdo: Reações fotoquímicas Conceitos envolvidos: camada de valência, catalisador, luminol, quimioluminescência, química forense, substância oxidante. Público-alvo: 1ª série do Ensino Médio Pré-requisitos: Não há pré-requisitos. Tempo previsto para a atividade: Consideramos que uma aula (45 a 50 minutos) será suficiente para o desenvolvimento das atividades propostas.
Introdução Lembramos que a simulação é um instrumento pedagógico que tem como objetivo despertar o interesse dos alunos para a matéria, transformando o processo de ensino-aprendizagem em algo atraente e interessante sem perder de vista a qualidade e a seriedade com que é transmitido o conteúdo. Simulação Reações fotoquímicas Luminol Se você sentir necessidade de aprofundar seu conhecimento sobre o tema tratado, não hesite em realizar sua própria pesquisa. Agindo assim, certamente, o rendimento das aulas será maior. 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 Apesar de não ser uma regra geral, quando se fala em experimentos químicos cria-se a expectativa da ocorrência de reações com luzes e brilhos intensos no caso desta simulação, o objetivo principal é a demonstração de uma reação química que brilha intensamente. A quimioluminescência é a evolução dos estudos da bioluminescência. Bioluminescência trata do brilho gerado pelos vagalumes, algo que seus alunos devem reconhecer ou até mesmo ter presenciado. A quimioluminescência trata da possibilidade de fazer esta reação de luz brilhante através apenas de reagentes químicos, permitindo uma variedade de usos distintos e muito úteis, sendo um dos mais famosos a aplicação na investigação de cenas de crime pela polícia. Atividades Na Sala De Computadores dica! Saiba mais informações sobre o brilho dos fótons e o que eles são no artigo de SANTOS, Pedro e LORETO, Lúcio. Medidor de Fluorescência Caseiro. Revista Química Nova Escola, vol. 31, nº 2, maio de 2009, p. 150-154. Uma descoberta brilhante! A palavra luminescência refere-se à propriedade de uma substância se tornar luminosa ao receber energia, logo, quando falamos de quimioluminescência estamos falando de substâncias químicas que, ao reagirem umas com as outras, geram luminosidade. Deve-se ter o cuidado de explicar que, na quimiluminescência, uma característica importante é o fato de ela não gerar calor como outras fontes de luz (lâmpadas ou chamas, por exemplo). A ausência de calor ocorre porque a quimioluminescência funciona de uma forma diferente. Explique que algumas moléculas, ao serem irradiadas com uma energia eletromagnética específica, lançam de volta parte dessa energia na forma de luz. Quando um elétron recebe energia, seja sob forma de luz ou calor, ele sobe um nível na camada de valência. Porém, ele fica instável nessa nova configuração e o elétron acaba retornando, naturalmente, para a camada original, expelindo o restante da energia essa energia repelida chama-se fótons. Disponível em http:// qnesc.sbq.org.br/online/ qnesc31_2/13-eeq- Nesta simulação, uma determinada substância vai emitir fótons a partir de uma reação de oxidação entre o luminol (C 8 H 7 N 3 O 2 ), a água oxigenada (H 2 O 2 ) e o hidróxido de Sódio (NaOH). 4508.pdf
Simulação Reações fotoquímicas Luminol Antes de iniciar o experimento é interessante se deter na nomeação dos instrumentos utilizados. Agitador magnético: é um aparelho que serve para agitar soluções. Dentro da solução coloca-se uma barra de metal magnético que vai girar graças ao campo magnético criado pela base do agitador, garantindo deste modo uma agitação eficaz. Desta forma é possível obter soluções homogeneizadas. Suporte universal: é um suporte vertical com uma base retangular usada para dar sustentação e apoio para outras ferramentas que precisam ser mantidas penduradas. Equipamentos de Proteção Individual (EPI): vale ressaltar a importância do uso de EPIs em laboratório. Algumas substâncias podem causar ferimentos nas pessoas que as manipulam. Por esse motivo é de grande importância que equipamentos de proteção como luvas, óculos e jalecos sejam sempre utilizados. 5
Conteúdos Digitais Multimídia Guia Didático do Professor dica! Peça que os alunos leiam o artigo Um Prêmio Nobel por uma Proteína Brilhante, de VIVIANI, Vadim R. e BECHARA, Etelvino J. H. Revista Química Nova na Escola, nº 30, novembro de 2008, p. 24-26. Disponível em http:// qnesc.sbq.org.br/online/ qnesc30/05-aq-8408.pdf O experimento Neste experimento, o primeiro passo foi fazer uma solução de luminol com água oxigenada em um meio alcalino. Você pode dividir estes procedimentos em etapas, para simplificar a lição. Primeiro passo: coloca-se uma quantidade de hidróxido de sódio (NaOH) em um béquer e adiciona-se uma quantidade de luminol sólido na solução, sendo então agitada pelo agitador magnético para criar uma mistura homogênea. Esta nova solução é guardada em um recipiente. Segundo passo: adiciona-se água oxigenada à solução de luminol e hidróxido de sódio. Em um novo béquer, também em cima de um agitador magnético, adiciona-se uma mesma quantidade de água oxigenada e de solução de luminol. O luminol, então, está ativado, pois está misturado a uma substância oxidante (água oxigenada) e a um hidróxido metálico (hidróxido de sódio). No momento em que este composto entra em contato com um catalisador, a reação da mistura tem sua velocidade aumentada. Existem muitas substâncias que servem como catalisador e entre elas está o Ferrocianeto de Potássio. O catalisador acelera a reação que está ocorrendo dentro da solução de luminol! Explique que o luminol passa a perder nitrogênio e hidrogênio, ganhando oxigênio em seu lugar. Estes átomos de oxigênio chegam com seus elétrons excitados (advindos da reação entre luminol e água oxigenada), tornando-os instáveis e, eventualmente, lançando fótons (gerando luz). Porém, este brilho só pode ser visualizado em ambientes escuros. 6
Destaque a imagem do experimento no escuro, lembrando aos alunos que neste caso, a solução ficará luminescente. Conclua lembrando que o luminol perde átomos de nitrogênio e hidrogênio, adquirindo átomos de oxigênio. Nesse processo ele recebe também elétrons em estado energético excitado. Rapidamente, os elétrons excitados do produto da reação entre luminol e água oxigenada voltam ao estado fundamental, liberando os fótons responsáveis pela luminosidade característica do luminol. dica! A investigação da cena do crime pelos peritos da polícia é um tema que pode despertar a curiosidade e o interesse de sua turma. Saiba mais sobre essas investigações lendo o artido de OLI- VEIRA, Marcelo Firmino de. Química Forense: A utilização da química na pesquisa de vestígios de crime. Publicado na revista Química Nova Escola, nº 24, novembro de 2006, p. 17-19. Disponível em http://qnesc.sbq. org.br/online/qnesc24/ ccd2.pdf Simulação Reações fotoquímicas Luminol Quimioluminescência: a luz da justiça A quimioluminescência é regularmente empregada pelas forças policiais investigativas em crimes de difícil resolução. Muitas vezes, o criminoso tenta ocultar seu delito limpando a cena do crime e removendo evidências como sangue ou outras substâncias. Como a química pode ajudar nisso? Um dos usos da química na investigação forense é a identificação de machas de sangue na cena do crime. Isso é possível devido ao ferro presente nas hemoglobinas. 7
Conteúdos Digitais Multimídia Guia Didático do Professor professor! Utilizar o bom humor associado a situações do dia a dia é uma forma eficaz de aproximação e identificação dos alunos com o professor. 3. a) O ferro age como um catalisador para a reação entre o luminol e a água oxigenada, ou seja, ele acelera a reação. Desta forma, basta ter um composto (solução de luminol mais água oxigenada) recém produzido e borrifá-lo na cena do crime. Onde houver sangue, haverá ferro, mesmo que tenha sido passado algum produto de limpeza. Assim, o composto irá reagir no lugar da evidência (sangue) do crime. É necessário que haja escuridão no local, para que possa ser observado o efeito luminoso da reação. Mas deve-se ter cuidado com os chamados falsos positivos, pois a solução de luminol pode ser catalizada por outras substâncias de uso comum e cotidiano. É por isso que os especialistas investigativos dedicam-se a estudos rigorosos na pesquisa das evidências do crime. Atividades complementares Organize a turma em grupos e peça que realizem uma breve pesquisa sobre casos de crimes que foram solucionados graças à química forense. Não é necessário que se obtenha detalhes muito profundos, apenas o suficiente para que o grupo possa realizar uma apresentação sobre um dos usos práticos da química. b) Proponha que os alunos, divididos em grupos, pesquisem reações quimioluminescentes e agende um dia para que cada grupo apresente a sua pesquisa. 4. Avaliação A avaliação é muito mais do que simplesmente atribuir conceitos e notas. Considere a participação dos alunos, o levantamento de dúvidas e questões pertinentes e a demonstração de interesse pela matéria. 8
ANIMAÇÃO - 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 Gabriel Neves Design Amanda Cidreira Joana Fellipe Romulo Freitas Revisão Alessandra Muylaert Archer Camila Welikson