Olá Professor(a)! Este Guia tem por finalidade ajudar você a conduzir as atividades propostas para o estudo da Corrosão! O vídeo A Química na corrosão... faz parte do Programa A Química nossa de cada dia, Foi produzido pela Universidade Federal Fluminense, no Projeto Condigital, com apoio da Fundação Nacional de Desenvolvimento da Educação Ministério da Educação e Cultura Ministério da Ciência e Tecnologia. Módulo Reações de Oxi-redução - Corrosão Área de Aprendizagem: Química Público-alvo: 2 o ano do Ensino Médio 1
Introdução: Professor(a), o Programa A Química nossa de cada dia produzido pela Universidade Federal Fluminense, consta de doze vídeos. No vídeo intitulado a corrosão será tratada de forma simples, interessante e ligada a fatos cotidianos. Assim, este guia tem a finalidade de ajuda-lo a conduzir este assunto em sua sala de aula. Você poderá segui-lo integral ou parcialmente. Lembre-se, que a sua formação e experiência serão os fatores determinantes de sua ação. Corrosão Corrosão é um termo genérico aplicado aos processos pelos quais os metais não combinados são transformados em óxidos ou outros compostos. A maioria dos metais sofre corrosão quando exposto a atmosfera, por exemplo a alumínio reage com oxigênio do ar, formando uma camada muito fina (cerca de 5 nm) de óxido de alumínio, a qual fica aderida à superfície do metal impedindo a corrosão subsequente. Já o cobre adquire, quando exposto ao ar úmido, uma superfície esverdeada opaca, este material é uma mistura 1:1 de hidróxido de cobre e carbonato de cobre, a equação abaixo representa a reação de corrosão: 2 Cu(s) + H 2 O(g) + CO 2 (g) + O 2 (g) Cu(OH) 2. CuCO 3 (s) O zinco e o chumbo sofrem corrosão semelhante a do cobre, e a camada formada adere a superfície do metal fortemente, impedindo corrosão adicional. Este porém, não é o caso do ferro, no qual a corrosão é um problema sério, pois reduz a sua resistência e durabilidade, tornando-o impróprio para muitos fins. Por isso é necessário estudá-la de modo a combatê-la. 2 Fe 3+ + (3 + x) H 2 O Fe 2 O 3. x H 2 O + 6 H + A corrosão do ferro é acelerada pela presença de oxigênio, umidade e sal. A forma mais simples de prevenir a corrosão é através da pintura, pois esta protege a superfície metálica da exposição ao ar e à água. Um outro método 2
que traz grande proteção ao ferro é a galvanização, onde se cobre a superfície metálica com um filme compacto de zinco. Como o zinco possui um menor potencial de redução em relação ao ferro, se houver um arranhão na superfície galvanizada, o zinco mais fortemente redutor se oxidará, protegendo o ferro. A proteção catódica é um método de proteção bastante eficaz quando se tem uma grande estrutura metálica, neste caso um bloco de metal mais fortemente redutor, tal como zinco ou magnésio é conectado a esta superfície, e oxidado preferencialmente. Este bloco de metal é chamado de anodo de sacrifício. Professor(a), a corrosão, de um modo geral, é um processo resultante da ação do meio sobre um determinado material, causando sua deterioração. Apesar da maioria das vezes relacionarmos esse fenômeno com os metais, ele também ocorre em outros materiais, como concreto e polímeros orgânicos, entre outros. Objetivos: 1- Conhecer as reações de oxi-redução e sua aplicação no cotidiano; 2- Estudar os potenciais de redução e reconhecer quando as reações de oxi-redução ocorrem espontaneamente; 3- Entender o fenômeno da corrosão; 4- Observar a corrosão no cotidiano; 5- Estudar as formas de evitar a corrosão. 3
Pré-requisitos de conhecimento: Conhecer as reações de oxi-redução; Conhecer a Tabela de Potenciais de Redução; Identificar agentes oxidantes e agentes redutores; Reconhecer a espontaneidade de uma reação de oxi-redução; Tempo previsto para a atividade: Professor(a), você poderá usar três aulas de 50 minutos: uma para o vídeo e duas para a realização de algumas das atividades complementares propostas! Requerimentos técnicos: Para a exibição do vídeo poderá ser utilizado um computador ou um aparelho de DVD conectado a uma Televisão ou a um Datashow. 4
ATIVIDADE DE APOIO: vídeo Preparação para a atividade: Professor(a), o vídeo produzido tem a finalidade de mostrar que as reações de oxi-redução estão presentes em nosso cotidiano. Neste caso, escolhemos o fenômeno da corrosão como exemplo deste tipo de reação. É importante que você conheça as concepções prévias de seus alunos sobre este tema, para isso promova uma discussão geral sobre o assunto. Esta discussão poderá acontecer antes ou depois da realização da atividade. É claro, que o momento mais oportuno para isto acontecer depende de você. Professor(a), descobrir o que seus alunos sabem a sobre o assunto é uma forma eficaz de conduzi-los a uma aprendizagem significativa! Antes de iniciar o vídeo, você pode solicitar a seus alunos que tenham lápis e papel em mãos para anotarem as possíveis dúvidas que possam surgir. Crie um ambiente tranquilo e peça a seus alunos que prestem bastante atenção. Desenvolvimento do vídeo: No vídeo conceitua-se a corrosão e porém, discute-se principalmente a corrosão de metais. Posteriormente, fala-se das reações de oxi-redução usando-se a reação do cobre metálico com a solução de nitrato de prata como exemplo, conceituando-se os agentes oxidantes e redutores. Observam-se os 5
fatores que influenciam a corrosão nos principais meios e os problemas causados por esta. Durante a atividade: Para um melhor aproveitamento desta atividade é necessário silêncio absoluto, para que se perceba detalhes da narrativa. Se necessário, veja novamente. Professor(a), após a ver o vídeo, estimule seus alunos a comentarem sobre o assunto. Faça perguntas provocativas, e preste muita atenção nas dúvidas que podem surgir! Avaliação Após a execução do vídeo, avalie a participação de seus alunos. Promova uma discussão geral ou peça aos alunos que escrevam uma pequena dissertação sobre o assunto. As atividades complementares propostas a seguir poderão ajudá-lo a avaliar a atividade. Atividades Complementares Atividade 1 - Pesquisa: O trabalho de pesquisa ajuda a fixar o conteúdo e estimula o desenvolvimento da aprendizagem por descoberta, o que promove uma maior 6
autoconfiança e segurança no aluno. Assim, se possível, divida a turma em cinco grandes grupos e peça aos alunos de cada grupo que façam uma pesquisa sobre: GRUPO 1: A importância dos metais no dia-a-dia do homem; GRUPO 2: Métodos de obtenção de metais, tais como, alumínio, chumbo, cobre, ferro, ouro, platina, zinco, dentre outros; GRUPO 3: A importância do estudo da corrosão na Indústria Naval; GRUPO 4: A importância do estudo da corrosão na Construção Civil; GRUPO 5: Técnicas para prevenir a corrosão. Atividade 2 - Experimentos: A experimentação é um instrumento valioso que auxilia a aprendizagem e desenvolve as competências necessárias para o Ensino de Química, pois desperta o interesse e gera, junto às orientações do professor, condições de desenvolver conhecimentos consistentes e significativos. Além disso, apresenta um caráter motivador e lúdico, envolvendo os alunos principalmente através dos sentidos. Professor(a), se você quiser saber mais a respeito da importância da experimentação no Ensino de Química leia: GIORDAN, M. O Papel da Experimentação no Ensino de Ciências. Química Nova na Escola - n. 10, Novembro 1999. 7
Os experimentos a seguir podem ser realizados na própria sala de aula pois não há a necessidade de equipamentos e nem de reagentes sofisticados. Experimento 1: Fatores que causam a ferrugem (a) Colocar em um tubo de ensaio aproximadamente 1,0 g de um agente secante (CaCl 2 ) ou sílica, cobri-lo com um pedaço de algodão seco e colocar um prego limpo e polido. Fechar o sistema com uma rolha. (b) Colocar em um tubo de ensaio alguns gramas de areia úmida, cobrir com um algodão seco e colocar um prego limpo e polido. (c) Colocar em um tubo de ensaio contendo aproximadamente 6,0 ml de água fervida (isenta de ar dissolvido), um prego e em seguida 2,0 ml de óleo. (d) Colocar em um tubo de ensaio água da torneira e um prego. (e) Colocar em um tubo de ensaio limpo e seco um prego recoberto com vaselina. Obs: Este experimento visa demonstrar que a água e o oxigênio juntos causam a corrosão. Este experimento é o mesmo mostrado no vídeo. Experimento 2: Meios Corrosivos (a) Em 5 tubos de ensaio contendo um pedaço de lã de aço ( bombrill, assolan, limppano, etc.) adicionar 5,0 ml de água, ácido acético 2,0 mol/l, ácido clorídrico 0,01 mol/l, hidróxido de sódio 0,2 mol/l, cloreto de sódio 1,0 mol/l. Observar. (b) Em um tubo de ensaio contendo 5,0 ml de água adicionar um pedaço de lã de aço envolvido em sabão de côco e observar. Observações: 1. Este experimento tem o objetivo de demonstrar em quais meios a corrosão é mais acentuada. 8
2. No lugar da solução de ácido acético pode-se utilizar vinagre branco comercial. O ácido clorídrico pode ser obtido nas casas de materiais de construção como nome de ácido muriático. Pode-se substituir a solução de hidróxido de sódio por um limpador com amoníaco, tipo Ajax. Experimento 3: Competição entre metais Colocar em 3 tubos de ensaio contendo 5,0 ml de água: a)um prego limpo enrolado numa fita de magnésio, b)um prego limpo enrolado num fio de cobre, c)um prego limpo enrolado num fio de estanho. Obs: Este experimento visa demonstrar que existe ma competição entre os metais. Professor(a) estes experimentos devem ser realizados de preferência uma semana antes de serem analisados, para que os efeitos sejam melhor visualizados. Atividade 3 Áudio e vídeos: Sugere-se também como atividade complementar ouvir o áudio intitulado Ah, se eu tivesse estudado..., que faz parte do Programa A Química entre nós e assistir os vídeos do Programa A Química nossa de cada dia 9
intitulados: Pilhas no Cotidiano e Eletrólise produzidos pela Universidade Federal Fluminense. Atividade 4 Exposição de fotos Uma outra atividade complementar bastante legal, seria estimular os seus alunos a fazerem uma exposição de fotos sobre a corrosão. Com certeza eles iriam adorar sair por aí fotografando tudo que tivesse a ver com a corrosão, como por exemplo, as grades e portões de ferro de residências, estátuas em praças públicas, carros antigos, pontes, viadutos, etc. e depois, fazer uma exposição ou um concurso sobre a melhor foto. Que tal? Atividade 5 Produção de arte moderna Para esta atividade sugerimos que você leia o artigo de PALMA, M. H. C. e TIERA, V. A. O. Oxidação de metais. Química Nova na Escola, n o 18, 2003 (acesso online através do site: http://qnesc.sbq.org.br/online). Neste trabalho as autoras relatam uma experiência simples, dinâmica e interessante, na qual trabalham o fenômeno da oxidação de metais para criarem quadros decorativos. Bibliografia Consultada ATKINS, P. W.; JONES, L. L. Princípios de Química. Porto Alegre: Bookman, 2001. EBBING, D. D. Química Geral. 5 a ed. Volume 1. Rio de Janeiro: LTC Editora, 1998. ESPERIDIÃO, I. M. e NÓBREGA, O. Os Metais e o Homem. São Paulo: Editora Ática S.A., 1996. GENTIL, V. Corrosão. 3 a ed. Rio de Janeiro: LTC Editora, 1997. KOTZ, J. C.; PURCELL, K. F. Química & Reações Químicas. 4 a ed., Volume 2, Rio de Janeiro: LTC Editora, 2002. 10
PERUZZO, F. M.; CANTO, F. M. Química na Abordagem do Cotidiano. 2 a Volume 2, São Paulo: Moderna, 1998. ed., Para estudos complementares COSTA, T. S.; ORNELAS. D. L.; GUIMARÃES, P. I. C.; MERÇON, F. A corrosão na abordagem da Cinética Química. Química Nova na Escola, n o 22, 31-34, 2005. MACHADO, P. F. L.; MÓL, G. S. Experimentando Química com segurança. Química Nova na Escola, n o 27, 57-60, 2008. MERÇON, F.; GUIMARÃES, P. I. C.; MAINIER, F. B. Corrosão : um exemplo usual de fenômeno químico. Química Nova na Escola, n o 19, 11-14, 2004. WARTHA, E. J.; REIS, M. S.; SILVEIRA, M. P.; FILHO, N. J. G.; JESUS, R. M. Maresia no Ensino de Química. Química Nova na Escola, n o 26, 17-20, 2007. (acesso online através do site: http://qnesc.sbq.org.br/online) 11