·         Compreender que perturbações no sistema afetam o Equilíbrio Químico.

·         Prever o efeito que as perturbações poderão causar em um sistema em Equilíbrio Químico.

·         Compreender que é possível controlar condições para que uma das reações, direta ou inversa, seja favorecida.

·         Compreender que variações na pressão afetam Equilíbrios que envolvam espécies no estado gasoso.

·         Evidências de reações químicas.

·         Reversibilidade de reações químicas.

·         Termoquímica: reações exotérmicas e endotérmicas.

Esta aula é baseada na Monografia intitulada “DESENVOLVIMENTO DE SEQUÊNCIAS DIDÁTICAS PARA O ENSINO DE EQUILÍBRIO QUÍMICO” desenvolvida por Gabriel Matos Vieira, sob orientação do Prof. Alfredo Luis Martins Lameirão Mateus, apresentada ao Curso de Química do Departamento de Química da Universidade Federal de Minas Gerais, como requisito parcial para obtenção do título de Licenciado em Química.

            Orientações Iniciais ao Professor

            Esta aula faz parte de uma sequência de três aulas sobre o tema Equilíbrio Químico. A aula anterior se chama “Dinâmica do equilíbrio químico e relações matemáticas” e também está disponível no Portal do Professor.

Para finalizar o estudo de equilíbrio químico, abordaremos nesta aula os fatores responsáveis por perturbações ao estado de equilíbrio químico. Essas perturbações são alterações que ocorrem no sistema que causam mudança nas extensões das reações direta e inversa até que um novo equilíbrio se estabeleça.

            O efeito das perturbações no equilíbrio químico pode ser descrito pela Princípio de Le Chatelier. De acordo com essa lei, sempre que um sistema em equilíbrio químico sofre uma perturbação, ocorre uma mudança nas extensões das reações de forma a anular os efeitos dessa perturbação. Portanto, se a perturbação for a adição de um reagente, a reação que consome esta espécie será favorecida. E se a perturbação for a diminuição da temperatura do sistema, a reação exotérmica, que libera energia ao sistema de forma a suprir a diminuição de energia causada pelo resfriamento, é favorecida.

            Um sistema pode ser perturbado pela variação: na quantidade de alguma espécie participante das reações, da temperatura e de pressão (se houver espécies no estado gasoso). Para abordar essas três situações de perturbação de um sistema no estado de equilíbrio químico, sugerimos que o professor proponha a seus alunos discussões a partir de experimentos em que as perturbações possam ser observadas. Sugerimos que o professor divida seus alunos em grupo e permita que cada grupo execute os experimentos. Caso não seja possível, os experimentos podem ser executados apenas uma vez ao longo das discussões ou, ainda, pode-se exibir vídeos dos experimentos filmados. Para a realização das atividades, sugerimos que o professor entregue a seus alunos um roteiro dos experimentos contendo questões que relacionam os aspectos observados à interpretação e representação do sistema. Sugerimos, também, que ao final de cada atividade, o professor entregue a seus alunos um texto que sintetiza os aspectos abordados.

            Atividade 1 – Efeito da concentração

            Para abordar o efeito da variação da concentração de espécies reagentes em um sistema em equilíbrio químico, sugerimos que o professor proponha a seus alunos uma atividade que envolva uma reação simples em que a adição de um reagente ou de um produto ao sistema cause efeitos visuais bastante característicos. Nesta atividade, sugerimos o sistema cloreto de cobalto em água.

            Sugerimos que o professor divida a turma em grupos e que cada grupo trabalhe com uma montagem do experimento proposto. O roteiro do experimento está disponível no Banco Internacional de Objetos Educacionais (BIOE) e pode ser acessado no endereço a seguir.

http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/21439

Se não for possível realizar o experimento, sugerimos que o professor exiba o vídeo do experimento filmado disponível no BIOE. O acesso pode ser feito no endereço a seguir.

http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/21440

            Para o desenvolvimento da atividade, sugerimos que os alunos façam as questões propostas ao longo da realização do experimento. Abaixo, disponibilizamos um roteiro que pode ser entregue diretamente aos alunos. Este roteiro contém as etapas do experimento e as questões propostas.

http://pontociencia.org.br/aulas/equilibrio/Atividade_3-1_Roteiro.docx

            Após a atividade, sugerimos que o professor discuta com seus alunos as questões propostas de forma a averiguar se houve compreensão da turma sobre os conceitos abordados. Sugerimos, também, que entregue um texto que sintetize os aspectos abordados. É importante que esse texto contenha as respostas às questões propostas, portanto, sugerimos que seja entregue apenas ao final da atividade. Abaixo, disponibilizamos uma sugestão para esse texto.

http://pontociencia.org.br/aulas/equilibrio/Atividade_3-1_Texto_final.docx

            Atividade 2 – Efeito da Temperatura

            Para abordar o efeito da variação da temperatura em um sistema em equilíbrio químico, sugerimos que o professor proponha a seus alunos uma atividade em que o aquecimento ou o resfriamento de um sistema cause uma mudança visual bastante característica. Para isso, o professor pode usar a mesma montagem da atividade anterior, pois a perturbação do equilíbrio também ocorre sob efeito da temperatura.

            Sugerimos que o professor mantenha a divisão da turma em grupos e proceda da mesma forma que a atividade anterior, permitindo que seus alunos executem o experimento ou, em caso de indisponibilidade de recursos, executando apenas uma vez ou, ainda, exibindo o vídeo. Novamente, sugerimos que ao longo do experimento, os alunos respondam questões que envolvam os aspectos observáveis, teóricos e representacionais do sistema. Sugerimos, também, que o professor entregue outro texto de síntese ao final da atividade. A seguir disponibilizamos endereços que contêm o roteiro do experimento e o vídeo (disponíveis no BIOE). Disponibilizamos, ainda, uma sugestão de roteiro para a atividade e um texto que sintetiza os aspectos abordados.

http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/21439

http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/21440

http://pontociencia.org.br/aulas/equilibrio/Atividade_3-2_Roteiro.docx

http://pontociencia.org.br/aulas/equilibrio/Atividade_3-2_Texto_final.docx

            Atividade 3 – Efeito da pressão

            Para abordar experimentalmente o efeito da variação da pressão em um sistema em equilíbrio químico, é preciso partir de uma reação em que algum componente (reagente ou produto) se encontre no estado gasoso. Sugerimos que o professor utilize um sistema em que água com gás seja aprisionada em um sistema fechado que possa ter sua pressão interna diminuída (uma seringa vedada, por exemplo). Essa diminuição faz com que o gás se desprenda da água, o que causa uma variação de pH, que pode ser acompanhada por um indicador ácido-base.

            É interessante preparar as seringas utilizadas no experimento antes da aula, pois, além de facilitar o desenvolvimento da atividade, essa é uma etapa que requer o uso de materiais perigosos e requer procedimentos de segurança específicos.

            Sugerimos que o professor mantenha a divisão da turma em grupos e proceda da mesma forma que as atividades anteriores, permitindo que seus alunos executem o experimento ou, em caso de indisponibilidade de recursos, executando apenas uma vez ou, ainda, exibindo o vídeo. Novamente, sugerimos que ao longo do experimento, os alunos respondam questões que envolvam os aspectos observáveis, teóricos e representacionais do sistema. Sugerimos, também, que o professor entregue outro texto de síntese ao final da atividade. A seguir, disponibilizamos endereços que contêm o roteiro do experimento e o vídeo (disponíveis no BIOE). Disponibilizamos, também, uma sugestão de roteiro para a atividade e um texto que sintetiza os aspectos abordados.

http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/21438

http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/21437

http://pontociencia.org.br/aulas/equilibrio/Atividade_3-3_Roteiro.docx

http://pontociencia.org.br/aulas/equilibrio/Atividade_3-3_Texto_final.docx

            Referência

VIEIRA, G.M. Desenvolvimento de sequências didáticas para o ensino de equilíbrio químico. 2012. 56 f. Monografia (Licenciatura em Química) – Instituto de Ciências Exatas, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2012.

Sugerimos que o professor leia o artigo "Como os estudantes concebem o estado de equilíbrio químico", publicado na revista Química Nova na Escola. Nesse artigo, as autoras fazem uma discussão aprofundada a respeito das dificuldades que os estudantes apresentam para compreender os aspectos relacionados ao equilíbrio químico e sugerem caminhos para que essas dificuldades sejam superadas. O artigo pode ser acessado no endereço a seguir.

Como os estudantes concebem o estado de equilíbrio químico

A seguir, sugerimos dois experimentos do portal pontociência que podem ser utilizados alternativamente aos experimentos sugeridos nesta aula. Os vídeos destes experimentos estão disponíveis no BIOE.

Roteiro - Equilíbrio químico do íon bicarbonato: efeito da concentração

Vídeo - http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/13833

Roteiro - Equilíbrio Químico da amônia: Efeito do Íon comum

Vídeo - http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/13835 

Sugerimos que o professor avalie por meio do desempenho dos alunos e das respostas dadas por eles às questões propostas na atividade.