• Compreender a reversibilidade de reações em um sistema em equilíbrio químico.
• Utilizar a linguagem adequada para representar sistemas em equilíbrio químico.
• Compreender que reagentes e produtos coexistem em um sistema em equilíbrio químico.
• Compreender que reações reversíveis ocorrem a certa extensão.

• Evidências de reações químicas.

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 aborda temas essenciais para a compreensão do conceito de equilíbrio químico. Sugerimos que o professor introduza este assunto a partir de duas atividades experimentais a respeito dos aspectos observáveis dos sistemas estudados seguidas de discussões. Sugerimos que, ao longo dos passos do experimento, o professor proponha questões a seus alunos que abordem:

·         os aspectos observáveis do sistema (fenômeno);

·         as explicações para a ocorrência do fenômeno (teoria);

·         a linguagem utilizada para descrever e registrar o fenômeno (representação).

Para isso, o professor pode entregar um roteiro dos experimentos, que já contenha as questões, para os alunos discutirem em grupo, ou pode promover uma discussão com toda a turma, trabalhando apenas com uma montagem do experimento ou, até mesmo, exibindo um vídeo que demonstra o experimento. Após a realização da atividade experimental e da discussão, sugerimos que o professor entregue a seus alunos um texto que sintetize os tópicos abordados na atividade.

            Esta aula aborda dois temas principais: a reversibilidade de reações químicas e a coexistência de espécies em equilíbrio químico. O primeiro diz respeito à possibilidade de os produtos de uma reação química reagirem em uma reação inversa em que os reagentes da primeira são regenerados. O segundo diz respeito ao fato de reagentes e produtos coexistirem em um sistema em equilíbrio químico, ou seja, as reações (direta e inversa) ocorrem a uma certa extensão de forma que sempre existam reagentes e produtos no sistema.

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

            Atividade 1 – Reversibilidade

            Para abordar a reversibilidade de reações químicas, sugerimos que o professor proponha a seus alunos uma atividade que envolva uma reação química simples que possa ser facilmente controlada para que ocorra de forma direta ou inversa. 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:

http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/23323

Equilíbrio cromato/dicromato: parte 1: experimento prático 

Esta atividade envolve a reação do íon cromato, Cr₂O₄^2-, para a formação do íon dicromato, Cr₂O₇^2-, e sua reação inversa.

Sugerimos que o professor prepare as soluções utilizadas no experimento antes da aula, pois isso facilita o desenvolvimento do trabalho. As quantidades consideradas no roteiro do experimento são suficientes para até 50 experimentos (exceto a solução de nitrato de bário, utilizada na segunda atividade, que pode ser utilizada muitas outras vezes). As soluções 1 mol/L de HCl e NaOH podem ser facilmente encontradas em laboratórios e, por isso, não incluímos a sua forma de preparo.

Se não for possível realizar o experimento, sugerimos que o professor exiba vídeos do experimento filmado. Estes vídeos também estão disponíveis no BIOE e podem ser acessados nos endereços a seguir.

http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/23324

http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/23325

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_1-1_Roteiro.docx

Após a atividade, sugerimos que o professor discuta com seus alunos as questões propostas de forma a checar o nível de compreensão da turma em relação aos conceitos abordados. Nesse momento, é importante que seja introduzida a forma usual de se representar sistemas em equilíbrio químico, por meio de equações que utilizam a meia-seta dupla.

No link a seguir disponibilizamos um texto que poderá ser utilizado como fechamento da atividade. Este texto sintetiza os aspectos abordados. Se o professor optar por utilizá-lo sugerimos que seja entregue apenas ao final da atividade.

http://pontociencia.org.br/aulas/equilibrio/Atividade_1-1_Texto_final.docx

            Atividade 2 – Coexistência de Espécies

            Para abordar a coexistência de espécies no sistema, propomos uma discussão sobre um sistema em que seja possível detectar a presença de uma das espécies em equilíbrio por meio de uma reação simples e característica. Nesse tipo de sistema, é possível favorecer a reação que consome esta espécie e a sua presença no sistema pode ser detectada mesmo quando, macroscopicamente, ela aparentemente não está presente. O sistema cromato (CrO₄^-)/dicromato (Cr₂O₇^2-) pode ser facilmente utilizado nesta atividade, pois o íon cromato (CrO₄^-) pode ser detectado por íons bário(II) (Ba²⁺). Dessa forma, mesmo quando o sistema aparenta ter apenas dicromato (Cr₂O₇^2-), é possível verificar a presença de cromato (CrO₄^-).

Sugerimos que o professor mantenha a divisão da turma em grupos. O roteiro do experimento proposto está disponível no BIOE e pode ser acessado no endereço a seguir.

http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/23323

Se não for possível realizar o experimento, o professor pode exibir vídeos que estão disponíveis no BIOE, nos endereços a seguir.

http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/23324

http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/23325

Disponibilizamos a seguir um roteiro da atividade para ser entregue aos alunos e um texto de síntese para ser entregue após a atividade.

http://pontociencia.org.br/aulas/equilibrio/Atividade_1-2_Roteiro.docx

http://pontociencia.org.br/aulas/equilibrio/Atividade_1-2_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. Eles também estão disponíveis no BIOE.

A Flor e o Indicador

http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/14535

Equilíbrio Amido-Iodo

http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/24261

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