Autores

Ribeiro Alvim, T. (CEFET-MG) ; Furtado de Morais Vieira, L. (CEFET-MG) ; Gonçalves, R. (CEFET-MG)

Resumo

O trabalho propõe o uso de testes da análise química qualitativa em atividades didáticas para ensinar equilíbrio químico no ensino médio. A análise qualitativa clássica não tem mais aplicação industrial desde o surgimento das técnicas instrumentais de análise. No entanto, como sua base teórica compreende principalmente a teoria de equilíbrio químico, é possível aplicá-la no ensino de equilíbrio químico, auxiliando na aprendizagem deste conteúdo. Foram identificados vários testes para esse propósito e alguns desses foram selecionados para serem apresentados neste trabalho. Tais testes requerem quantidades muito pequenas de reagentes e propiciam além de um melhor entendimento do Equilíbrio Químico pelos estudantes, o conhecimento de reações de identificação de espécies químicas.

Palavras chaves

Análise Qualitativa; Ensino de Química; Equilíbrio Químico

Introdução

Este trabalho propõe o uso de procedimentos da análise química qualitativa para ensinar equilíbrio químico no ensino médio. Com o desenvolvimento dos chamados métodos instrumentais de análise, os procedimentos clássicos da análise química qualitativa deixaram de ser empregados nas indústrias perdendo sua aplicabilidade prática. Porém, mesmo que o ensino deste conteúdo seja considerado sem valor prático real, alguns autores argumentaram que a análise química qualitativa seria útil para ilustrar os princípios do equilíbrio químico em solução aquosa (BAUM, 1984; TOBY, 1995). De fato, a teoria de Equilíbrio Químico fundamenta a maioria dos procedimentos da análise qualitativa clássica e os conceitos de equilíbrio químico têm sido apontados por Machado e Aragão (1996)— e também por muitos professores — como problemático para o ensino e a aprendizagem. A introdução de atividades práticas do tipo experimental para o ensino de equilíbrio químico pode auxiliar os estudantes no entendimento da matéria, uma vez que a visualização do fenômeno acontecendo pode estimular a discussão sobre o mesmo. Foram identificados vários testes qualitativos para esse propósito e alguns destes foram selecionados para serem usados no ensino de alguns princípios do equilíbrio químico. Tais testes apresentam a vantagem de requerer poucos materiais e quantidades muito pequenas de reagentes. Neste trabalho descrevemos alguns procedimentos cujos materiais e reagentes requeridos são de fácil preparação, permitindo a realização dos experimentos em qualquer escola.

Material e métodos

O trabalho aqui apresentado envolveu primeiramente uma pesquisa na literatura específica (VOGEL, 1981) com o intuito de levantar o maior número possível de testes qualitativos envolvendo equilíbrio químico e que pudessem ilustrar na prática algum conceito estudado na teoria. Escolheram-se alguns destes para serem testados com base na melhor visualização das evidências de reação, na geração de resíduos atóxicos ou fáceis de tratar, no uso de soluções diluídas e em pequenas quantidades (escala semimicro). Os testes escolhidos foram então executados em laboratório para verificar a adequação das reações ao ensino de alguns tópicos do conteúdo Equilíbrio Químico como, por exemplo, o Princípio de Le Chatelier. Neste trabalho apresentamos dois testes cujos materiais e reagentes são frascos conta-gotas, tubos de ensaio pequenos (10x1,3 cm), soluções aquosas de nitrato de ferro(III) 0,2 mol L-1, nitrato de cálcio 2 mol L-1, carbonato de sódio 2 mol L-1, amônia 2 mol L-1, ácido clorídrico 2 mol L-1 e tiocianato de amônio 2 mol L-1, além de uma centrífuga para tubos de 15 mL. Para o primeiro teste o procedimento é: 1-Adicionar 10 gotas da solução de nitrato de ferro(III) a um tubo de ensaio. Observar a cor da solução. 2-Adicionar ao mesmo tubo de ensaio, 2 gotas da solução de tiocianato de amônio e agitar. Observar. 3-Adicionar ao mesmo tubo de ensaio, 10 gotas da solução de amônia e agitar. Observar. 4-Adicionar ao mesmo tubo de ensaio, 10 gotas da solução de ácido clorídrico e agitar. Observar. E para o segundo teste o procedimento é: 1-Adicionar a um tubo de ensaio 20 gotas de solução de nitrato de cálcio mais 20 gotas de solução de carbonato de sódio. Observar. 2-Centrifugar e em seguida adicionar, sem agitar, mais 20 gotas de solução de carbonato de sódio. Observar.

Resultado e discussão

Dois testes qualitativos são apresentados neste trabalho: a reação para identificação de íons ferro(III) com tiocianato de amônio e a reação de precipitação de íons cálcio com carbonato. O primeiro teste envolve os equilíbrios de formação do complexo tiocianato de ferro(III), de cor vermelha, de precipitação do hidróxido de ferro(III), de cor marrom , e de ionização da água. Estes são representados respectivamente pelas equações: ferro(III)(aq) + 3 tiocianato(aq) ⇌ tiocianato de ferro(III) (aq); ferro(III) (aq) + 3 hidróxido ⇌ hidróxido de ferro(III) (s); 3 hidrônio (aq) + 3 hidróxido (aq) ⇌ 3 água (l) Analisando o procedimento proposto, verifica-se que por meio deste pode-se discutir com os estudantes: como a cor pode ser usada para identificar as diferentes espécies químicas (tiocianato de ferro(III) é vermelho e solúvel, hidróxido de ferro(III) é pouco solúvel e marrom avermelhado); as relações entre os equilíbrios ácido-base, de complexação e de precipitação; e o Princípio de Le Chatelier quando o equilíbrio de formação do complexo tiocianato de ferro é deslocado para a esquerda quando se adiciona base e porque o complexo volta a se formar quando se adiciona ácido. O segundo teste envolve o equilíbrio de precipitação do carbonato de cálcio que é representado pela equação: cálcio (aq) + carbonato(aq) ⇌ carbonato de cálcio(s) Por meio deste teste pode-se discutir o efeito do íon comum na precipitação de sais pouco solúveis. Pode-se solicitar aos estudantes que calculem as quantidades de matéria de cálcio e de carbonato que reagiram, e, então, solicitar que expliquem porque ao adicionar mais carbonato formou-se mais precipitado.Os testes propostos utilizam quantidades mínimas de reagentes para uma boa visualização das reações, e geram resíduos fáceis de tratar.

Conclusões

A realização de atividades didáticas usando os ensaios da análise química qualitativa podem auxiliar os estudantes a compreender os conceitos de equilíbrio químico, uma vez que estes serão demonstrados na prática, o que pode influenciar e estimular o aprendizado. Pode-se afirmar ainda que a Química Analítica Qualitativa clássica é uma disciplina que pode ser uma grande aliada no ensino de equilíbrio químico nas escolas, por meio de experimentos simples que podem ser realizados em qualquer instituição de ensino, de forma a atrair a atenção dos alunos e auxiliá-los no entendimento da teoria

Agradecimentos

CEFET-MG, FAPEMIG

Referências

BAUM, R. M. Henry Taube Wins ACS’s Highest Award in Chemistry. Chem. Eng. News, 62, 31, 1984.
MACHADO, A. H.; de ARAGÃO, R.M. R. Como os Estudantes Concebem o Estado de Equilíbrio Químico. Química Nova na Escola, 4, 1996.
TOBY, S. What’s Present? Qualitative Analysis Problems in General Chemistry. Journal of Chemical Education, 72, 1008, 1995.
VOGEL, A. I. Química Analítica Qualitativa. 5 ed. Mestre Jou, 1981