20/08/2009
Marco G. B. Burlamaqui
Modalidade / Nível de Ensino | Componente Curricular | Tema |
---|---|---|
Ensino Médio | Química | Modelos de constituição: substâncias, transformações químicas |
Ensino Médio | Química | Propriedades das substâncias e dos materiais |
Ensino Médio | Química | Transformações: caracterização, aspectos energéticos, aspectos dinâmicos |
Aula 01:
Inicie a aula mostrando para os alunos a solução de sulfato de cobre penta hidratado (CuSO4.5H2O) que foi previamente preparada. Em seguida, pegue o prego e lixe-o com a palha de aço. Mergulhe o prego na solução. Peça para que os alunos observem o que acontece. Os alunos deverão comparar o novo aspecto do prego com o fio de cobre.
Informe aos alunos que esse fenômeno pode ser explicado através das teorias da eletroquímica, que consiste na geração de energia elétrica através de reações químicas.
Após isso, leve os alunos para o laboratório de informática da escola.
No laboratório de informática, divida os alunos em grupos de três ou quatro alunos. Em seguida, peça para que os alunos abram a simulação abaixo:
A pilha de Daniel
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=18002
Figura 1 – Imagem retirada do próprio recurso
Nessa simulação os alunos poderão verificar a geração de energia elétrica através das reações de oxidação e de redução de algumas substâncias químicas. Eles poderão selecionar duas substâncias observar qual a voltagem gerada por elas.
Figura 2 – Instruções da simulação
Peça para que os alunos pesquisem na internet sobre as substâncias que constituem a Pilha de Daniell. Os alunos encontrarão que a Pilha de Daniell (também chamada de Célula de Daniell) é constituída por dois eletrodos: um de zinco (Zn) e um de cobre (Cu). Os alunos deverão reproduzir a Pilha de Daniell utilizando a simulação, para isso, eles deverão selecionar o zinco e o cobre, e colocá-los no béquer 1 e no béquer 2, respectivamente. Pergunte aos alunos qual foi a voltagem gerada por essa pilha? Os alunos responderão que foi de 1,1 V. Os alunos deverão construir uma tabela para anotarem a voltagem gerada pelos diferentes eletrodos:
Eletrodo 1 | Eletrodo 2 | Voltagem gerada (V) |
Zinco | Cobre | 1,1 |
Zinco | Chumbo | 0,02 |
Zinco | Alumínio | 0,2 |
Diga para que os alunos anotem a voltagem de da combinação de todos os eletrodos.
Aula 02:
Em seguida, pergunte aos alunos por que quando mudamos os eletrodos a voltagem gerada muda? É provável que os alunos não saibam a resposta, sendo assim, explique que a voltagem gerada por cada célula eletrolítica está relacionada com o potencial padrão de redução (E) de cada um dos eletrodos. Esse potencial define qual das espécies vai reduzir, ganhar elétrons, e qual das espécies vai oxidar, perder elétrons, ou seja, o cobre possui o potencial padrão de redução maior do que o zinco, por isso, o cobre reduz e o zinco oxida:
Zn2+ + 2e- → Zn E = -0,76 V (o zinco irá oxidar, e o seu E0 = 0,76 V)
Cu2+ + 2e- → Cu E = 0,36 V
Somando os valores do potencial padrão de redução da espécie que oxida e da espécie que reduz teremos:
0,76 V + 0,34 V = 1,1 V
Obs.: Professor, aproveite esse momento para revisar os conceitos de oxidação e redução.
Utilizando a tabela abaixo peça para que os alunos calculem a voltagem gerada pela combinação dos diferentes eletrodos descritos na tabela 1.
Figura 3 – Tabela do potencial padrão de redução de algumas substâncias
Fonte:
http://proquimica.iqm.unicamp.br/10_7.htm - acessado em 03 de agosto de 2009
Obs.: Professor, se preferir, utilize as tabelas do livro didático que utiliza em sala de aula.
Os alunos poderão organizar os dados utilizando uma tabela, como exemplificado abaixo:
Eletrodo 1/E0 (V) | Eletrodo 2/E (V) | Voltagem gerada (V) |
Zinco (Zn)/-0,76 | Cobre(Cu)/0,36 | 1,1 |
Depois de construída a tabela 2 os alunos poderão comparar os valores da voltagem com os valores da tabela 1. Peça para que os alunos façam o cálculo da voltagem em uma folha, de forma organizada, pois esses cálculos serão avaliados.
Para sistematizar a aula os alunos deverão fazer um relatório sobre o que eles entenderam do tema abordado na aula, explicando como funciona a simulação utilizada. Além disso, peça para que os alunos calculem a voltagem para cada uma das células eletrolíticas apresentadas na simulação abaixo, para isso, deverão utilizar a figura 3 que contém o potencial padrão de redução para algumas substâncias:
Medição de potenciais em relação ao magnésio
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=17918
Medição de potenciais em relação ao magnésio
Caso o professor não tenha à sua disposição um laboratório computacional e possua apenas um computador com um datashow, poderá mostrar as simulações e as imagens aos alunos na própria sala de aula.
Nome | Tipo |
---|---|
Medição de potenciais em relação ao magnésio | Animação/simulação |
A pilha de Daniel | Animação/simulação |
Simulação
O troféu de alumínio
Uma simulação que trabalha de forma bem simplificada conceitos como: célula eletrolítica e reações oxi/red.http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=13698
Para o Professor:
Caso queira continuar trabalhando com os conceitos sobre Eletroquímica acesse a aula a seguir: O Bafômetro e o Número de Oxidação.
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=273
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