Situação de aprendizagem

 Transformações Químicas

Vídeo educativo: "De onde vem o pão?"

Objetivos

Comprender o que é uma reação química e os fatores necessários para que elas ocorram.  

Reconhecer tranformações químicas com base na diferenciação de propriedades dos reagentes e produtos.

Justificativa

Estamos cercados por transformações de substâncias. Elas ocorrem no desenvolvimento das plantas e dos animais, nos processos industriais, na preparação de alimentos, na ação de medicamentos, nos processos de produção de energia, os processos da indústria metalúrgica e algumas reações que representam graves problemas ambientais: a chuva ácida e a destruição da camada de ozônio.

Competências e Habilidades:

Identificar evidências diretas e indiretas da ocorrencia de transformações químicas que ocorrem no cotidiano.
Reconhecer que transformações químicas nem sempre apresenta evidências observáveis de forma direta e a olho nu, mas podem ser evidenciadas por meios indiretos.

Tema:  formação de ferrugem

Ferrugem

                                                              
Estratégias:

Sondagem
Levantamento de conhecimentos prévios dos alunos:
Vocês sabem o que é ferrugem?
Ferrugem: porque ela aparece?
Vocês conhecem os materiais que enferrujam?

Problematização

As transformações químicas ocorrem constantemente ao nosso redor; é como se á natureza fosse um verdadeiro laboratório. Uma das mudanças mais visíveis a olho nu ocorre devido ao contato de alguns materiais com o oxigênio.

Investigação

A presente prática pretende mostrar de uma forma bem simplificada a influência do ar e da umidade na formação da ferrugem. A mesma pode ser ministrada em conjunto com o conceito de Oxidação de materiais.

O professor tem a opção de utilizar exemplos presentes na própria escola para enriquecer o conteúdo. Sempre terá uma “ferrugenzinha” em algum local de suas dependências. Exemplos de objetos oxidáveis: maçanetas, torneiras ou corrimãos enferrujados.

Experimento                         



     Vamos à prática? Precisamos de:



 
Materiais:
Algodão (1chumaço)
Óleo (1 colher)
2 pregos novos (sem ferrugem)
4 copos (é necessário que um deles esteja seco)
Água

Procedimentos

1. Unte um dos pregos com óleo e coloque-o no copo seco;
2. Umedeça o algodão com água e deposite-o no fundo de um dos copos;
3. No terceiro copo, coloque um pouco de água e acrescente o último prego;

4. No quarto copo (controle) coloque apenas um prego;

5. Guarde esse material e volte a observá-lo depois de três dias.

Socialização de resultados/ Conclusão:

A ferrugem é o resultado de uma reação química entre duas substâncias. Quais são? A umidade é importante para que essa reação aconteça? Que aspecto tem a ferrugem? Ela é parecida com ferro?O ferro é encontrado puro na natureza? Por quê? Que cuidados devemos ter com os objetos de ferro, para evitar a ferrugem?Peça aos alunos que comparem suas observações com as dos colegas e juntos tente explicar, em forma de debate, o que denotaram sobre a ferrugem e o que fazer para evitá-la.

Escreva um relatório sobre o que observou no experimento.

Recursos/ materiais: 
Os materiais acima citados, caderno do aluno volume 1, situação de aprendizagem 5. Livro didático: Ciências naturais no dia-a-dia.

Avaliação:

O processo de ensino é um processo de construção de conhecimento a partir do que o aluno já sabe aquilo que ele já conhece para que melhor possa promover a aprendizagem. Avaliação formativa, com participação ativa dos alunos, onde ele possa ser capaz de argumentar, defender e criar suas próprias ideias.

Ao final da aula todos devem entrar em consenso e compreender o seguinte:

- O prego untado com óleo não apresenta ferrugem ao final do terceiro dia. O óleo funcionou como um isolante, não deixando que o oxidante (ar) entrasse em contato com o material oxidável (prego).

- Não houve formação de ferrugem no algodão úmido; esse material não possui ferro em sua composição, portanto, não se oxida.

- O prego colocado no copo com água se enferrujou, uma vez que o oxigênio do ar juntamente com a água, tratou de oxidar este material.

Explicação química para o fenômeno/Leitura

A ferrugem é resultado da oxidação do ferro devido ao contato com o oxigênio presente na água e no ar.

A única forma de evitar que objetos feitos de ferro (facas, máquinas, ferramentas, etc.) se decomponham por causa da oxidação é impedir que entrem em contato com o oxigênio, mas como? Um método muito eficiente é através da pintura da superfície de ferro com tintas ou cobertura com óleo e outras substâncias lubrificantes.

Representação do fenômeno: Equação química 

Fe  +  O_{2      →}   FeO₂

Ampliando seu conhecimento

Leitura e Análise de Texto

 

A química no cotidiano: A formação da ferrugem

O pai de Marcos, um aluno muito participativo da escola foi transferido para outra cidade e a família o acompanhou. No primeiro dia de aula na nova escola, o professor de ciências pediu um trabalho sobre transformação química. Marcos comentou com o seu pai.

            - Eu não sou químico para ter que saber sobre transformações químicas.

O pai de Marcos explicou:

            - Bom, filho, não é preciso vestir uniforme de cientista nem se meter em um laboratório para ter contato com a química. Ela está presente na sua vida mais do que você imagina. A química está até no ar que você respira. E isso não é exagero! Afinal, a fotossíntese, que produz o oxigênio que respiramos, é uma reação química.

A química é uma ciência muito curiosa, que busca entender nosso mundo. Ela cria materiais não encontrados na natureza, investiga os já existentes e descobre como eles formam novas misturas.

            - Nossa pai, nunca tinha pensado por esse lado.

            - E tem mais filho: já observou a ferrugem? Podemos observa – lá nas carteiras da sala de aula, maçanetas de portas, portão de garagem, palha de aço, pregos, enfim em vários objetos.

            - Não vai me dizer que a ferrugem também é uma transformação química.

            - Sim na verdade bastam três ingredientes: ferro, água e ar. “A ferrugem é o resultado da reação entre o ferro e o oxigênio”, ou seja: quando esses dois elementos se juntam, tendem a se unir para formar um terceiro: o óxido de ferro – ou “ferrugem”, na linguagem popular. Só que o casamento não acontece assim, do nada. Ele precisa de uma mãozinha da água.

- Por quê?

- Simples: o ferro só consegue se unir ao oxigênio do ar se puder soltar elétrons. Quando essas partículas saem do metal, abre espaço para o oxigênio entrar. Só que os elétrons precisam de uma força para isso. É aí que a água entra. O líquido ajuda os elétrons a saírem do metal, como se os puxasse para fora. O caminho fica, então, livre para os átomos de ferro grudarem nos de oxigênio e nasce a ferrugem. Claro que nem é preciso jogar água no ferro para criar corrosão. O próprio ar da atmosfera, afinal, já vem carregado de umidade.

Assim, a ferrugem acaba se formando praticamente em qualquer peça – tanto que é raro encontrar na natureza ferro que já não esteja pelo menos um pouco corroído.

            - Pai, e objetos de aço inoxidável, que não enferrujam?

            - O aço, afinal, não é mais do que ferro sem algumas de suas impurezas naturais, como enxofre e fósforo. A retirada desses elementos deixa o ferro mais forte, só que não mais resistente à ferrugem. O segredo do aço inoxidável, então, está em um elemento químico que é adicionado ao ferro: o cromo. O que ele faz é formar uma película em volta da peça, que impede que o metal entre em contato direto com a água e o ar. Como não há ferrugem sem a presença dos dois, o ferro se salva.

            - Puxa pai, como você sabe tudo isso?

            - São conhecimentos que se adquire ao longo da vida, estudando. Que tal começar a fazer o seu trabalho?

Depois das explicações do pai, Marcos começou a pesquisar sobre o assunto, ficou bem animado.

Referência: Livro didático - ciências naturais no dia - a – dia.

                    Internet.

 

Interpretação do Texto:

1-Após a leitura, que outro título você daria ao texto apresentado?

2- Segundo o texto, quais os ingredientes necessários para que ocorra a ferrugem?

3- Com base no texto, por que o aço inoxidável não enferruja?

4- O que você conclui a respeito das transformações químicas?

 Para saber Mais: Leitura Complementar

Outros exemplos de transformações químicas:

Oxidação nas frutas

Maçã oxidada

Você já observou que um pedaço de maçã ao entrar em contato com o ar escurece? É que, à semelhança da ferrugem, aqui também acontece uma reação química. Um pigmento da fruta reage com o oxigênio do ar.

 Fermentação

Lactobacillus sp

Penicillium sp

 a) A fermentação no organismo

A fermentação em nosso organismo ocorre nos músculos; na ausência de oxigênio, a glicose se decompõe em gás carbônico e ácido lático. Na decomposição da glicose, produto final da digestão dos carboidratos ocorre liberação de energia, que é utilizada pelos músculos, quando submetidos a grandes esforços.

b) A fermentação na indústria

Alguns seres unicelulares, como as bactérias e os fungos, são capazes de provocar a fermentação. Esses seres são largamente utilizados na indústria para a fabricação do iogurte, do pão e de diversas bebidas alcoólicas.

Na fabricação do iogurte, são utilizadas bactérias que produzem a fabricação do açúcar do leite, transformando-o em gás carbônico e ácido láctico. A presença do ácido láctico faz com que o leite torna-se azedo, provando sua coagulação.

Na fabricação do pão, o fermento, que é um tido de fungo, realiza a fermentação do açúcar, da massa, transformando-o em gás carbônico e álcool. O gás carbônico é muito importante na fabricação do pão, pois permite o crescimento da massa.

Na fabricação de bebidas alcoólicas, o processo de fermentação é o mesmo, com liberação de álcool, a diferença é que a bebida é destilada.

 

Alimentos que sofreram fermentação

Fotossíntese

O Sol é a fonte de toda energia da biosfera. A fotossíntese é o processo pelo qual a energia luminosa é captada e convertida em energia química. 

A capacidade de executar a fotossíntese está presente em eucariontes e em procariontes. Os eucariontes fotossintetizantes são os vegetais e as algas. As cianobactérias e algumas bactérias são procariontes que também realizam a fotossíntese. Mais da metade de toda a fotossíntese da biosfera ocorre nos seres unicelulares, particularmente nas algas, que formam o fitoplâncton.

Todos os seres fotossintetizantes, exceto algumas bactérias, utilizam a água como fonte de hidrogênio para.

A equação geral para o processo é: 

A equação geral do processo indica que o organismo fotossintetizante utiliza o CO₂ (gás carbônico) e a H₂O (água), absorve energia luminosa por meio da clorofila (pigmento fotossintetizante) e produz glicose (açúcar) e O₂ (gás oxigênio).

De acordo com o hábitat do organismo fotossintetizante (algas ou vegetais), o CO₂ pode ser retirado da água ou do ar, e a água pode ser retirada do ambiente aquático ou do solo. 

 

Esquema representando a fotossíntese

A chuva ácida

Atualmente, a chuva ácida é um dos principais problemas ambientas nos países industrializados. Ela é formada a partir de uma grande concentração de poluentes químicos, que são despejados na atmosfera diariamente.  Estes poluentes, originados principalmente da queima de combustíveis fósseis, formam nuvens, neblinas e até mesmo neve.

A chuva ácida é composta por diversos ácidos como, por exemplo, o óxido de nitrogênio e os dióxidos de enxofre, que são resultantes da queima de combustíveis fósseis (carvão, óleo diesel, gasolina entre outros). Quando caem em forma de chuva ou neve, estes ácidos provocam danos no solo, plantas, construções históricas, animais marinhos e terrestres etc. Este tipo de chuva pode até mesmo provocar o descontrole de ecossistemas, ao exterminar determinados tipos de animais e vegetais. Poluindo rios e fontes de água, a chuva pode também prejudicar diretamente a saúde do ser humano, causando doenças pulmonares, por exemplo.

 

Esquema representando a chuva ácida

Charge: chuva ácida

Destruição da camada de ozônio

Os CFCs  ( clorofluorcarbonos) são usados como propelentes em aerossóis, como isolantes em equipamentos de refrigeração e na produção de materiais plásticos. Depois de liberados no ar demoram cerca de oito anos para chegar à estratosfera que, atingidos pela radiação ultravioleta se desintegram e liberam cloro. O cloro reage com o ozônio, que logo após é transformado em oxigênio (O2). Porém, o oxigênio não tem a capacidade de proteção como o ozônio. Cada átomo de cloro de CFC pode destruir 100 mil moléculas de oxigênio.

Esquema representando a destruição da camada de ozônio

Charge: efeito estufa

Bibliografia

Livro: Ciências Naturais no dia – a- dia – Jenner Procópio de Alvarenga. José Luiz Pedersoli. Moacir Assis d’Assunção Filho. Wellington Caldeiras Gomes.

Caderno Ciências da natureza e suas tecnologias.
Pesquisa na internet.