Desenvolvimento de materiais instrutivos para o ensino de eletroquímica

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Ensino de Química

Autores

Damasceno, O.I.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA) ; Reis, E.L. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA) ; Reis, C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA) ; Gomes, R.F. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA) ; Freitas, L.L. (ESCOLA ESTADUAL JOSÉ LOURENÇO DE FREITAS) ; Serapião, I.F. (ESCOLA ESTADUAL RAUL DE LEONI)

Resumo

A experimentação bem explorada pode proporcionar maior interesse e envolvimento do aluno, resultando em uma aprendizagem mais significativa. Neste trabalho, propostas de atividades experimentais foram desenvolvidas para uma abordagem de processos eletroquímicos, por meio de montagens de celas galvânicas e eletrolíticas e medidor de condutância. Basicamente os eletrodos inertes para as celas eletrolíticas e para o medidor de condutância foram montados com bastões de carvão de pilhas em tubos de canetas esferográficas. Como indicadores de condutância foram inseridos LEDs dentro dos eletrodos e um carregador de celular foi utilizado como fonte de corrente. Utilizou-se um pHmetro, na escala de milivolts, para medir as diferenças de potencial das celas galvânicas.

Palavras chaves

Celas galvânicas; Celas Eletrolíticas; Celas de Condutância

Introdução

A disciplina de Química faz parte do programa curricular do ensino fundamental e médio, e a aprendizagem de seus conteúdos deve possibilitar ao aluno a construção de uma visão de mundo mais articulada, menos fragmentada, de forma que haja por parte dos alunos a compreensão das transformações do mundo e a participação nas mesmas. Com isso, o senso crítico a respeito das informações disponíveis e do senso comum, a interpretação dos fenômenos físicos e químicos e a atuação no meio em que vive passam a ser construídos pelos discentes. A realidade da maioria das escolas brasileiras é bem diferente da proposta apresentada nos Parâmetros Curriculares Nacionais. Além disso, o ensino de Ciências tem sido pautado na transmissão de informações por parte dos professores e a recepção passiva por parte dos alunos, o que dificulta a conexão entre o que é abordado em sala de aula e sua aplicação no dia a dia. Esse processo pode impedir a percepção por parte dos alunos da importância dos conteúdos de Ciências, em particular o de Química. Os experimentos podem facilitar a compreensão dos conceitos e fenômenos de natureza científica e ainda auxiliam no desenvolvimento de atitudes e diagnósticos de várias situações, mesmo que não científicas. Muitas vezes não é a desmotivação a responsável pela pouca aprendizagem e sim o processo inverso, a pouca aprendizagem leva à desmotivação. Dessa forma, o desenvolvimento de atividades experimentais que favoreçam a aprendizagem torna-se um desafio para os professores de química. Abordando principalmente o conteúdo de eletroquímica, diversas atividades experimentais podem ser desenvolvidas, como celas eletrolíticas, celas galvânicas e medidores de condutância de maneira bem simples.

Material e métodos

Todas as soluções foram preparadas conjuntamente com os alunos explorando todo o conhecimento necessário para tal. A construção dos eletrodos para as celas galvânicas foi realizada de maneira simples, utilizando fita de magnésio, chapa de chumbo, chapa de zinco, fios de prata, cobre e ferro. Para a montagem de uma cela galvânica múltipla foi utilizada como suporte uma proveta central, de 50 mL, onde foram fixados seis tubos de ensaio. Na proveta central, adicionou-se solução de nitrato de potássio. A cada um dos seis tubos periféricos foi adicionada uma solução contendo os íons do respectivo eletrodo metálico. Os tubos em “U” (ponte salina) preenchidos com nitrato de potássio ligaram cada tubo de ensaio à proveta central. Desta forma foram obtidas quinze celas galvânicas diferentes. Utilizou-se um pHmetro, na escala de milivolts, para medir as diferenças de potencial das celas galvânicas, pelo baixo consumo de corrente Para a montagem dos eletrodos inertes para as celas eletrolíticas e para o condutivímetro, foram retirados os eletrodos de carvão de pilhas, e montados usando-se como suporte tubos plásticos de canetas esferográficas. Como indicadores de condutância foram inseridos LEDs dentro dos eletrodos. A cela eletrolítica foi montada utilizando-se um tubo em “U”, conforme a figura 1. Tanto para o condutivímetro quanto para a cela eletrolítica utilizou-se um carregador de celular como fonte de corrente.

Resultado e discussão

Eletrólise no tubo em “U” A solução eletrolisada de sulfato de sódio contendo o indicador azul de bromotimol, de coloração esverdeada, vai se tornando azulada no cátodo (pólo negativo), à medida que o meio torna-se básico e vai se tornando amarelada no ânodo (pólo positivo), à medida que o meio torna-se ácido (Figura 1). Essa montagem permite a visualização das evidências ocorridas na eletrólise, podendo ser utilizada no ensino médio contribuindo para uma aprendizagem significativa da eletroquímica. Medidor de condutância Para a verificação da condutividade de soluções, o medidor de condutância desenvolvido foi utilizado, verificando-se que em soluções condutoras, em solução aquosa de cloreto de sódio, por exemplo, o circuito é fechado e há o acendimento do LED no interior do tubo de caneta. Já em sistemas não condutores a lâmpada não se acende como foi verificado na imersão dos eletrodos do medidor de condutância em solução aquosa de sacarose, como ilustrado na figura 1. Este aparelho pode ser reproduzido pelos próprios alunos, tendo em vista a acessibilidade dos materiais utilizados e a facilidade de sua montagem, estimulando a curiosidade, promovendo motivação e, como consequência, o interesse pelas Ciências. Sistema integrado de células galvânicas múltiplas Foram realizadas as medidas de diferença de potencial entre as combinações de células galvânicas possíveis (Figura 2). Verificou-se que apesar dos desvios observados a ordem de reatividade pôde ser verificada, demonstrando que a montagem pode ser utilizada numa abordagem didática do estudo de potenciais de redução, através de uma montagem simples e compacta que proporciona medidas rápidas.

Montagens do condutivímetro com LEDs e cela eletrolítica com tubo em “U”.


Montagem integrada de células galvânicas múltiplas.

Conclusões

A montagem integrada de células galvânicas múltiplas possibilitou a construção da ordem de reatividade dos metais, de forma simples e rápida, sendo os resultados coerentes com os relatos na literatura. Através dos testes realizados nos aparelhos construídos pôde-se verificar que é possível elaborar, de forma simples e de fácil acesso, experimentações que abordem o conteúdo de eletroquímica, sendo uma poderosa ferramenta para a aprendizagem significativa. Enfim, as montagens desenvolvidas apresentam potencial para o desenvolvimento de atividades investigativas nas quais o aluno pode construir

Agradecimentos

Ao CNPq pelas bolsas de IC-Jr a Leonardo L. de Freitas e a Ingrid F. Serapião e de IC Jovens Talentos a Rafaela G. Gomes e à FAPEMIG pelo fomento.

Referências

PARÂMETROS Curriculares Nacionais (PCN) – Ensino Médio; Ministério da Educação, 1999.

GUIMARÃES, C. C., Experimentação no Ensino de Química: Caminhos e Descaminhos Rumo à Aprendizagem Significativa. Química Nova na Escola, 31, 198-202, 2009.