Identificar alguns catalisadores.

Reconhecer os catalisadores como aceleradores de reações químicas.

Usar experimentalmente alguns catalisadores.

Reações químicas.

Propomos que esse tema seja trabalhado com três atividades diferentes distribuídas em 3 aulas. As duas primeiras aulas fornecerão subsídios teóricos para a realização e a compreensão da atividade experimental proposta na terceira aula. 

Aula 1

Professor, a fim de fundamentar teoricamente essa discussão inicial e a atividade experimental que ocorrerá na aula 3, sugerimos a leitura e discussão de um texto, como o apresentado a seguir, que deverá ser entregue impresso para cada aluno. Sugerimos também que a leitura e a discussão do texto sejam realizadas utilizando a seguinte dinâmica.

1º momento: Forme grupos de três alunos e organize a sala em círculo. Cada grupo deverá realizar a leitura de todo o texto. Após essa primeira leitura, entregue a cada grupo uma folha em branco contendo em seu início uma pergunta digitada (sugestões após o texto). Cada folha deverá ter uma pergunta diferente. Nomear os grupos para que cada um se identifique ao responder as questões de cada folha. O grupo responde à pergunta e troca de folha com o grupo à sua direita. O grupo poderá concordar, discordar ou acrescentar informações ao que os grupos anteriores responderam. Marque um tempo para a troca das perguntas. Se o número de alunos for muito grande, poderão ser formados dois grandes grupos A e B que serão subdivididos em grupos menores de três alunos; nesse caso, as mesmas perguntas serão respondidas pelos grupos A e B.

2º momento: Quando retornar ao grupo a sua questão inicial, este deverá fazer uma síntese das respostas dadas por toda a turma para socializá-la no momento em que for solicitado.

3º momento: Após esses momentos de discussão nos grupos, cada grupo deverá eleger um orador para a socialização da síntese das respostas dadas por toda a turma à questão inicial atribuída ao grupo. Abra espaço para discussão, esclarecimentos de dúvidas e acrescente informações não contempladas.

Fonte da imagem: http://4.bp.blogspot.com/_UlmVskyuQVw/TAFeqA0QIZI/AAAAAAAAAZY/ZC8L5nfvakE/s1600/qu%C3%ADmica.bmp.  Acessado em 16/11/2010.   

Texto de fundamentação teórica - A velocidade das reações químicas

Uma reação química ocorre quando certas substâncias sofrem transformações em relação ao seu estado inicial. Para que isso possa acontecer, as ligações entre átomos e moléculas devem ser rompidas e devem ser restabelecidas de outra maneira. Sendo assim, uma reação química é um rearranjo de átomos provocado pelas colisões (choques) entre as partículas dos reagentes.

O estudo e o conhecimento das reações químicas, além de serem muito importantes em termos industriais, também estão relacionados ao nosso dia-a-dia. A velocidade de uma reação é a rapidez com que os reagentes são consumidos ou rapidez com que os produtos são formados. A combustão de uma vela e a formação de ferrugem são exemplos de reações lentas. Na dinamite, a decomposição da nitroglicerina é uma reação rápida.

As velocidades das reações químicas são determinadas através de leis empíricas, chamadas leis da velocidade. Não existe uma velocidade geral para todas as reações químicas, cada uma acontece em sua velocidade específica. Algumas são lentas e outras são rápidas, como por exemplo: a oxidação (ferrugem) de um pedaço de ferro é um processo lento, pois levará algumas semanas para reagir com o oxigênio do ar. Já no caso de um palito de fósforo que acendemos, a reação de combustão do oxigênio ocorre em segundos gerando o fogo, sendo assim é uma reação rápida. Algumas reações químicas são extremamente rápidas a exemplo da combustão hidrogênio, usado como combustível de foguetes ou a explosão da dinamite em frações de segundos ou, ainda, a reação química praticamente instantânea que produz os gases que inflam os airbags dos carros durante uma colisão. Existem outras reações, todavia, que demoram meses e até anos para se processarem, como é o caso, por exemplo, da fermentação do suco de uva usado na produção do vinho (que pode demorar meses para se processar) ou a formação do petróleo por milhões de anos.

As reações químicas têm permitido à humanidade resolver muitas das questões que a desafiam. No entanto, para que isso fosse possível, foi necessário aprender como alterar a velocidade das reações, seja acelerando as excessivamente lentas ou retardando as muito rápidas.  Para que ocorra uma reação química duas condições são necessárias: a) haver afinidade química entre as substâncias; b) haver colisões entre as moléculas dos reagentes que levem a quebra de suas ligações para formação de novas ligações (rearranjo dos átomos dos reagentes para formação dos produtos). Alguns fatores alteram a freqüência de colisões entre os reagentes de uma reação química, aumentando ou diminuindo a velocidade com que ela ocorre: a concentração das substâncias reagentes, a temperatura, a luz, a presença de catalisadores, superfície de contato.

Os catalisadores são substâncias capazes de acelerar o mecanismo sem sofrerem alteração permanente, isto é, durante a reação eles não são consumidos. São reagentes adicionais que permitem que a reação química tome um caminho alternativo, que exige menor energia de ativação; dessa forma o processo ocorre mais rapidamente. É importante lembrar que um catalisador acelera a reação, mas não aumenta o rendimento, ou seja, ele produz a mesma quantidade de produto, mas num período de menor tempo. Exemplo: alguns produtos de limpeza contêm enzimas para facilitar a remoção de sujeiras. Essas enzimas facilitam a quebra das moléculas de substâncias responsáveis pelas manchas nos tecidos.

Fontes do texto:

http://www.mundoeducacao.com.br/quimica/velocidade-das-reacoes-quimicas.htm  Acessado em 16/10/2010 

http://www.mundovestibular.com.br/articles/1106/1/FATORES-QUE-AFETAM-A-VELOCIDADE-DE-UMA-REACAO/Paacutegina1.html Acessado em 16/10/2010. 

http://www.brasilescola.com/quimica/cinetica-quimica.htm . Acessado em 16/10/2010. 

http://www.giltonepedro.com.br/docs/noticia01.pdf Acessado em 16/10/2010. 

QUESTÕES PARA DISCUSSÃO (sugestões)

1- O que acontece em uma reação química?

2- Explique a frase: Não existe uma velocidade geral para todas as reações químicas.

3- Enumere duas situações, além das citadas no texto, nas quais alteramos a velocidade das reações químicas em nosso cotidiano.

4- Cite duas situações nas quais se verifica que a alteração da velocidade das reações químicas é importante na indústria.

5- Explique e/ou exemplifique como a  presença de catalisadores altera a velocidade de uma reação química.

6 - O que o estudo da velocidade das reações químicas tem  trazido de benefícios e/ou malefícios para a humanidade?

Aula 2

No laboratório de informática, cada aluno deverá ter em mãos um roteiro da aula contendo o sequência da mesma, os endereços que deverão acessar e os textos de fechamento sugeridos no decorrer desta aula. Cabe ao professor organizar esse material com antecedência para que cada grupo de alunos trabalhe de maneira organizada e autônoma.

Fontes para pesquisa

http://www.brasilescola.com/quimica/catalise-catalisador.htm Acessado em 12/11/2010.

http://www.infoescola.com/quimica/catalisadores/ Acessado em 12/11/2010.

http://educar.sc.usp.br/quimapoio/catalise.html Acessado em 12/11/2010.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Catalisador Acessado em 12/11/2010.

http://www.correioweb.com.br/euestudante/noticias.php?id=13988&tp=21 Acessado em 12/11/2010.

http://pbrasil.wordpress.com/2010/07/20/brasileiro-cria-catalisador-reaproveitavel-para-produzir-biodiesel/ Acessado em 12/11/2010.

Sugerimos que o professor distribua os alunos em grupos para que façam a pesquisa na internet a fim de possibilitar a discussão  dos itens propostos em pequenos grupos e, posteriormente, por toda a turma. Esses itens deverão constar no roteiro dessa aula. Após a leitura dos textos propostos, o grupo deverá realizar os registros referentes a cada um deles. Ao final da aula, o professor deverá promover a discussão por toda a turma, realizando as interferências que se fizerem necessárias e fazer o fechamento da aula.

Itens para discussão e registros: 

Relacionar catálise e catalisador.

Diferenciar catálise homogênea de heterogênea.

Enumerar exemplos de catálise no cotidiano e na indústria.

Relacionar o uso de catalisadores ao avanço científico e tecnológico e avaliar seu impacto social. 

Aula 3 - Velocidade de Reações e Catálise

O professor deverá dividir a turma em grupos de, no máximo 5 alunos  para a realização da atividade experimental. Nos endereços a seguir estão disponibilizados dois experimentos a fim de que o professor possa optar pelo que lhe for mais conveniente, de acordo com a disponibilidade de materiais em sua escola.

http://www.moderna.com.br/didaticos/em/atividades/quimica/quimicaam/velocidade.htm   Acessado em 12/11/2010.

http://educar.sc.usp.br/quimapoio/catalisadorvel.html Acessado em 12/11/2010.

Imagens disponíveis em: http://educar.sc.usp.br/quimapoio/fcat1.html. Acessado em 16/11/2010. 

Cada grupo deverá produzir um relatório da atividade experimental. Sugerimos a seguir um de roteiro para essa produção

TÍTULO: Frase sucinta que indica o principal objetivo da experiência.     

RESUMO: Texto de no máximo cinco linhas descrevendo tudo o que foi feito, inclusive os resultados alcançados.

INTRODUÇÃO: Descrição da teoria necessária ao entendimento da prática e da discussão dos resultados. Deve ser uma síntese das fontes consultadas. Ao final da introdução, como último parágrafo, vem o objetivo do trabalho.       

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL: Descrever o procedimento experimental, ressaltando os principais materiais e equipamentos utilizados.   

RESULTADOS: Consiste na apresentação de todos os dados colhidos em laboratório ou dos calculados decorrentes dos dados. Podem ser apresentados na forma de tabelas, gráficos, etc., se isso melhorar a comunicação dos dados.     

RESULTADOS E DISCUSSÃO: Discutir os dados obtidos à luz da teoria exposta. Geralmente as questões para a discussão estão apontadas no roteiro da aula.

CONCLUSÃO: Síntese pessoal sobre as conclusões alcançadas com o seu trabalho. Enumere os resultados mais significativos do trabalho. Não deve apresentar nenhuma conclusão que não seja fruto da discussão.   

REFERÊNCIAS: Livros, textos e sites usados para escrever o relatório, devem ser citados   

Interdisciplinaridade

Português: Sugerimos que o professor de Língua Portuguesa trabalhe um texto que faça a distinção entre os catalisadores químicos estudados nessas aulas e os catalisadores utilizados em automóveis.

Matemática: Poderão ser trabalhados comparativamente os tempos de reação química com e sem catalisador em questões de matemática.

AMBROGI, A.; LISBÔA, J.C.F. Misturas e substâncias; Reações Químicas. Série “Ciências para o 1º Grau”. São Paulo: CECISP: Mosaico, 1983

http://www.marco.eng.br/cinetica/trabalhodealunos/CineticaBasica/influencia.html  Acessado em 12/11/2010.

A avaliação do conteúdo poderá ser realizada de maneira processual, ao longo das aulas e de cada atividade desenvolvida.

Poderão ser utilizados como instrumentos avaliativos os registros, a pesquisa, a realização das atividades propostas, as discussões e a participação individual e coletiva na socialização.

Deverão ser usados como instrumentos principais de avaliação quantitativa os registros realizados durante as três aulas e o relatório da atividade experimental.