• Preparar e calcular, por meio de simulações, a concentração de soluções de substâncias iônicas; • Estabelecer, por meio de cálculos, diferentes formas de expressão da concentração de soluções; • Distinguir os principais tipos de representação para concentração de soluções.

Uma aula de 50 minutos.

• Substâncias iônicas; • Conceitos básicos de soluções; • Medidas de Grandezas: massa, volume e quantidade de matéria; • Unidades de medida: grama, litro e mililitro, mol; • Operação de cálculos utilizando regra de três.

Conteúdo Específico
• Composição quantitativa de uma solução.
 

 

Recurso Educacional Digital

Simulador encontrado na Rede Internacional Virtual de Educação (RIVED) com atividades para simular o preparo de soluções e o cálculo das concentrações dessas. (Clique na imagem para acessar o simulador)
 

 

Sugestão de Aula

 

Preparando a aula:

Leve para sala de aula duas garrafas contendo café, uma delas com café “forte” e a outra com café “fraco”, e dois copos transparentes.

 

Introduzindo a aula (5 a 10 min.)

Inicialmente leve os alunos para o laboratório de informática, oriente-lhes para que se agrupem em trios, cada trio utilizará um computador. Informe aos alunos qual programa eles utilizarão nessa aula: Browser para navegação na internet e calculadora.

Explique aos estudantes que eles irão aprender a preparar soluções por meio de um simulador de laboratório localizado na web, bem como determinar as concentrações das soluções por eles preparadas.

Oriente os alunos a prestarem muita atenção às instruções e dicas que aparecem ao longo da simulação para que tenham o máximo de êxito e possa operar o simulador da melhor maneira possível.

Para introduzir a aula diga aos alunos que você preparou dois tipos de cafés. Coloque o café forte em um copo e o café fraco em outro copo. Peça aos estudantes para que descrevam as diferenças que eles observam entre os líquidos contidos nos dois copos. Palavras como cor forte e fraca (intensidade), diluição, concentração, solução e mistura, poderão aparecer durante a descriç& atil de;o dos alunos. Explique o significado dessas palavras e faça relações entre estas palavras e o conteúdo que os estudantes irão aprender na aula, ou seja,, calcular a quantidade de uma determinada substância (soluto) que se encontra diluída (dissolvida, ionizada) numa determinada quantidade de outra substância (solvente).

Reforce com os alunos que o solvente que estaremos utilizando durante a simulação é a água, uma substância com caráter polar que é capaz de solubilizar, principalmente, outras substâncias polares.

Pergunte aos alunos se o café é uma solução? Relate como é feito o café no Brasil, saliente que existe mais de um tipo de processo para fazer café e que nem sempre a mistura de café com água quente é uma solução, pois, em alguns locais como na Turquia o café não é coado (filtrado).

 

Desenvolvendo a aula (20 a 25 min.)

Peça aos estudantes que acessem o site do simulador e comecem a simulação seguindo os passos descritos a seguir.
 

i) Clicar no botão “Preparar Solução”;

ii) Clicar no botão “Seguir”;

iii) Selecionar o tipo de expressão de concentração: concentração em massa;

iv) Escolher o composto: NaCl;

v) Selecionar a concentração da solução: 0,5g/L;

vi) Escolher o volume de solução: 500 ml;

vii) Clicar no botão “preparar solução”;
 

Antes de iniciar a simulação informe aos alunos que o procedimento correto para preparar soluções é adicionar primeiro o solvente e depois o soluto. Neste simulador essa seqüência está invertida.

viii) Responder à pergunta: “Qual a natureza da ligação química dos compostos indicados no simulador?

Ouça os alunos e em seguida pergunte para a turma qual a diferença entre substâncias iônicas e moleculares. Após ouvir as respostas, explique, caso os alunos não recordem, que a solubilizaç&a tilde; ;o das substâncias em água, ou em outro solvente capaz de solubilizá-las depende da natureza das ligações químicas que formam a substância. Diferencie ionização de dissolução

 

ix) Ler o quadro de instruções que aparecerá quando abrir a nova etapa de simulação;

x) Calcular a massa ou o volume da substância contida no frasco para obtenção da solução programada anteriormente; 
 

xi) Peça para os alunos repetirem os mesmos passos para o preparo das outras combinações possíveis para a concentração em massa.

 

Explique aos alunos que este tipo de representação da concentração designado concentração em massa (Cm/V) é a maneira usual de representar a concentração de soluções. É a expressão da quantidade do soluto (massa - m1, em gramas) por unidade de volume da solução (V, em litros). Podemos utilizar uma forma mais compacta de expressar Cm/V:

Em seguida, continue com os alunos a simulação, porém, agora fazendo os cálculos para a concentração em quantidade de matéria. Proceda da mesma forma como foi feito para a concentração em massa.

Esclareça para os alunos que a concentração das soluções representada por concentração em quantidade de matéria (Cn/V) é muito utilizada pelos químicos, sendo preferida no dia a dia, em laboratório, por conter as relações estequiométricas e representar melhor as quantidades contidas na solução.

Cn/V é expressa em mol por litro (mol/L) e podemos representá-la pela fórmula:
 

onde n é a razão entre a massa do soluto (em gramas) e a massa molecular do mesmo em gramas por mol (g/mol).

Peça que os alunos simulem agora as situações par a calcu lar a concentração de soluções de NaF (fluoreto de sódio) em ppm (partes por milhão). Proceda da mesma forma como foi feito para a concentração em massa.

Explique para os alunos que esse tipo de concentração é utilizada quando as soluções estão muito diluídas e está indicando a quantidade de partes do soluto presente em um milhão (106) de partes da solução.

ppm de soluto = quantidade de soluto (mg)
                               quantidade de solução (kg)

Para os cálculos da simulação em questão a fórmula a ser utilizada é
 

Diga-lhes que esta representação é utilizada para quantificar, por exemplo, a quantidade de determinado poluente no ar, ou em rios, ou ainda para indicar a quantidade de uma substância danosa ao organismo presente no sangue de uma pessoa.

 

Sistematizando a aula (20 min.)

Peça aos alunos que simulem as outras situações previstas no simulador e anotem as respostas obtidas para discutirem durante a próxima aula.
 

 

 

 

Sugestão de atividade complementar

Estimule os alunos a pesquisarem sobre a contaminação por mercúrio de ribeirinhos, índios e garimpeiros nos rios da região amazônica, ou ainda sobre a quantidade de CO2 e partículas poluentes, determinadas como limite para emissão por países que assinaram o protocolo de Kyoto. Os valores de concentração encontrados estarão representados em ppm ou ainda ppb (partes por bilhão).
 

 

Site com definições e exercícios sobre a composição quantitativa de uma solução. Acesse o site no endereço eletrônico http://profs.ccems.pt/PauloPortugal/CFQ/Composio/Composio.html#Partes%20por%20milh%E3o%20(ppm).

Site com definições e exercícios sobre as Grandezas de medidas fundamentais. Acesse o site no endereço eletrônico http://educar.sc.usp.br/ciencias/fisica/mf5.htm.

O aluno poderá ser avaliado a partir das respostas dadas aos questionamentos feitos durante a aula, nos resultados dos cálculos durante as simulações e nos resultados dos cálculos solicitados pelo professor.