Projeto Tema Livre

O "Projeto Tema Livre" surgiu na disciplina de Química Geral e Experimental do curso de Licenciaturas (Química, Física e Matemática).

As aulas de Química Geral e Experimental divide-se em teoria e prática. No laboratório, um cronograma é estabelecido para todo o semestre, sendo previsto 4 ha para que os alunos proponham, planejem, escrevam e executem um experimento de qualquer natureza química.

O vídeo abaixo, a síntese dos experimentos apresentados pelo segundo ano de licenciaturas. Após o vídeo, deixo os roteiros e explicações dos experimentos executados.

Experimento 1: A água que muda de cor

Objetivo: Neste experimento é demonstrado a variação de cor de um indicador natural, no caso o extrato de repolho roxo, em meios de diferentes pHs. 

Introdução: 

Inúmeros processos químicos, dependem diretamente do controle da concentração de íons H+ (pH) no meio reativo, este controle pode ser feito por potenciômetros.

Para processos onde esta medida não seja adequada (uma reação com reagentes tóxicos, por exemplo) substâncias químicas que forneçam indicação visual são de extrema utilidade, substâncias estas chamadas indicadores.

A primeira teoria sobre os indicadores, dita teoria iônica dos indicadores, é creditada a W. Ostwald (1894), tendo como base a teoria da dissociação eletrolítica iônica dos indicadores. Segundo esta, os indicadores são bases ou ácidos fracos cuja cor das moléculas não-dissociadas difere da cor dos respectivos íons.

O extrato ou chá de repolho roxo contém um indicador de pH natural que muda de cor de acordo com a acidez da solução. Indicador de repolho roxo é fácil de fazer, apresenta uma grande variedade de cores, e pode ser usado para fazer suas próprias fitas indicadoras de pH.


O repolho roxo contém uma molécula de pigmento chamado flavina (antocianina). Este pigmento solúvel em água também é encontrada em pele de maçã, ameixas e uvas. Em soluções muito ácidas a antocianina apresenta uma coloração vermelha. Em soluções neutras resultam em uma cor púrpura. Para soluções básicas aparecem em amarelo-esverdeado. Portanto, é possível determinar o pH de uma solução com base na variação de coloração do extrato do repolho roxo.

Abaixo, observa-se a faixa de pH e a coloração deste pigmento:

Materiais: 4 béqueres de 250 mL, bastão de vidro, 1 repolho roxo, 1 faca,  1 liquidificador ou mixer, sistema de filtração simples (funil + papel de filtro + haste + aro).

Procedimento: 

• Em um liquidificador, bata uma pequena quantidade de repolho roxo com água;
• Utilizando um sistema de filtração simples, filtre a mistura e extraia o extrato (chá) do repolho roxo;
• Utilizando 3 béqueres, adicione no primeiro e no segundo 100 mL de água. No terceiro béquer, adicione 100 mL de vinagre de álcool;
• No primeiro béquer, adicione uma espátula de hidróxido de sódio (NaOH) e agite até dissolver;
• No segundo béquer, adicione  uma espátula de bicarbonato de sódio (NaHCO3) e agite até a total dissolução;
• Adicione em cada béquer, a mesma quantidade do extrato de repolho roxo;
• Observe e anote as cores.

Experimento 2: O líquido do mal

Objetivo: Observar a reação química do permanganato de potássio, ácido sulfúrico e acetona (ou etanol)

Introdução: 

Em muitas reações químicas observa-se uma elevação de temperatura ou até mesmo uma combustão. Tais reações são chamadas de reações exotérmicas, pois uma quantidade de calor é liberada quando os reagentes se transformam em produtos. 

  

Uma reação exotérmica comum nos meios "químicos" é a reação de oxirredução envolvendo o etanol com permanganato de potássio em meio ácido: 

2KMnO₄ + 3H₂SO₄ + 5CH₃CH₂OH  ® K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5CH₃CHO (aldeído acético) + 8H₂O + calor

Esta reação pode ser usada para exemplificar toda magia a cerca das histórias dos alquimistas. Geralmente, as pessoas acreditam que a produção de fogo vem apenas de fósforo, isqueiros, e etc. A produção de uma chama produzida por uma reação química mostra o poder da química.

Materiais: Chumaço de algodão, Conta-gotas (pipeta de Pasteur), Bastão de vidro, Vidro de relógio, Capsula de porcelana, Álcool etílico líquido (95%) ou acetona, comprimidos de Permanganato de potássio (KMnO4), Ácido sulfúrico concentrado (H2SO4), pinça metálica ou tesoura metálica.

Procedimento: 

• Triture os comprimidos de permanganato de potássio utilizando o almofariz e pistilo;
• Coloque-os em um vidro de relógio;
• Adicione algumas gotas de ácido sulfúrico;
• Umedeça o chumaço de algodão na acetona, retirando o excesso;
• Coloque o algodão, com o auxílio da tesoura metálica, na mistura do vidro de relógio;
• Observe a reação de combustão do algodão.

Experimento 3: O sangue do diabo

Objetivo: Ao se borrifar uma solução rósea, observar o desaparecimento de cor após algum tempo.

Introdução:

Baseado no princípio dos indicadores ácido-base, a fenolftaleína é uma substância que apresenta coloração rosa em meio básico e incolor no meio ácido.

O a amônia (NH3) é uma substância básica, pois forma hidróxido de amônio (NH4OH) quando dissolvida em água.

Sendo assim, uma solução de amônia apresenta uma coloração rosa quando adicionado fenolftaleína. Sendo a amônia volátil (evapora-se com facilidade), esta solução quando presente em um tecido evapora-se ficando apenas a coloração do indicador, que no caso é incolor.

Materiais: Amônia ou amoníaco PA, fenolfateína 1%, etanol hidratado; água destilada, béquer de 100 mL, bastão de vidro, frasco borrifador, pano branco.

Procedimento:

• Em um béquer de 100 mL, adicione 50 mL de etanol hidratado e 50 mL de água;
• Adicione algumas gotas de fenolfateína;
• Adicione uma tampa (10 mL) de amônia;
• Misture a solução e coloque em um frasco borrifador;
• Borrife algumas vezes em um pano branco e espere secar.

Experimento 4:  A garrafa azul

Para este experimento, vide o post  Reação "Traffic Light" o Semáforo

Referências: 

1. Amsei Junior, N. L. Apostila de Química Geral e Experimental, UNIFEB, 2010.
2. http://www.clube-ciencias.blogspot.com.br. "Extrato de repolho roxo como indicador ácido-base de pH. acesso em 29/04/2014;
3. http://chemistry.about.com/od/acidsbase1/a/red-cabbage-ph-indicator.htm. "Red Cabbage pH Indicator. Acesso em 29/04/2014.
4. http://www.clubedaquimica.com/index.php?option=com_content&view=article&id=142:varinha-magica&catid=34:experimentos&Itemid=53. "Varinha Mágica". Acesso em 29/04/2014.

Nitrocelulose

Neste post, descrevemos e mostramos como fazer o que chamamos de algodão-pólvora. É válido lembrar, que este tipo de experimento deve ser realizado com todo cuidado.

A nitrocelulose pode ser preparada fazendo a imersão de pedaços de algodão em uma mistura de 30 mL de ácido nítrico (HNO3) com 70 mL de ácido sulfúrico (H2SO4). A mistura deve ser feita em um béquer de 250 mL, em banho de gelo, adicionando primeiramente o ácido sulfúrico e em seguida, com cuidado, o ácido nítrico. Os pedaços de algodão (aproximadamente 0,7 g) são imersos nesta mistura. Foram realizados testes de tempo de reação e acreditamos que um tempo mínimo de 10 minutos é suficiente para ocorrer a nitração. Após decorrido o tempo, retira-se os pedaços de algodão e coloca-se em um béquer contendo água, para retirar o excesso de ácido. Em seguida, adiciona-se em uma solução de NaHCO3 1 mol/L para neutralizar o excesso de ácido. Por fim, lava-se em água corrente os pedaços de algodão e espera-se secar completamente.

Todo o procedimento e o resultado do processo pode ser visualizado neste vídeo:

Aviso: Ácido nítrico e ácido sulfúrico são ácidos fortes e poderosos agentes oxidantes, que podem causar sérias queimaduras. Além disso, o ácido sulfúrico é um poderoso agente desidratante. Uma vez que a mistura de ácido nítrico e sulfúrico causa um considerável aquecimento, este procedimento deve ser realizado em banho de gelo. Esta mistura é extremamente perigosa.

A nitrocelulose, também chamada de trinitrocelulose, é formada por meio da reação orgânica de nitração da celulose ((C6H10O5)n). O algodão é quase 100% celulose. Esse tipo de reação ocorre por meio do ácido nítrico (HNO3), em que há a substituição de um átomo de hidrogênio por um grupo NO2, originando um nitrocomposto e água. O ácido sulfúrico atua como um catalisador da reação. A reação pode ser representada por:

No caso mencionado, ocorre uma trinitração da celulose. A celulose é um polissacarídeo, pois cada molécula sua é formada por 10 000 ou mais moléculas de β-glicose que se uniram por condensação, ou seja, é um polímero natural. Sua fórmula básica é (C6H10O5)n e suas longas cadeias atingem massas moleculares de ordem de 400.000 u.

A nitrocelulose obtida tem o aspecto semelhante ao próprio algodão, porém meio amarelada e áspera. A fórmula dessa macromolécula, que também é um polímero, é mostrada abaixo:

O algodão-pólvora é uma nitrocelulose o qual contém de 12,5-13,5% de nitrogênio. A equação da decomposição (queima) da nitrocelulose pode ser representada como:

O composto contém oxigênios suficientes para conversão completa dos produtos gasosos. Nesta demostração, a decomposição da nitrocelulose não é explosiva devido as condições abertas e o método de ignição.

Referências:
- Bassam Z. Shakhashiri, Chemical Demonstration, vol. 1`
- Brasil Escola: http://educador.brasilescola.com/estrategias-ensino/nitrocelulose-algodao-polvora.htm

Experimento na Pedagogia

No ano passado, fui agraciado com as aulas de "Metodologia do Ensino de Ciências" para o último ano da Pedagogia no Unifeb.

Conseguimos realizar vários trabalhos, como projetos de ciências, vídeos de experimentos, dentre outras coisas.

Apresento um vídeo, bem curto, de uma proposta de experimentos utilizando materiais de fácil acesso. Neste há dois experimentos, a Cromatografia e um sobre Tensão Superficial. A idéia deste vídeo foi exemplifica para a turma como se proceder para elaborar um vídeo de experimento.

Achei que o vídeo ficou legal e resolvi postar aqui para vocês. Este experimento pode ser realizado em sala de aula, supervisionado pelo professor e não utiliza materiais de alto custo nem de difícil acesso.

Procedimento:

Em um béquer ou um copo de 250 mL adicione uma pequena quantidade de etanol. No papel de filtro (pode ser o papel de filtro para café) faça um ponto com as cores de canetinha que desejar. Fixe em uma tampa de caneta de modo que o papel encoste no etanol mas não alcance a mancha de canetinha. É só esperar o resultado. Pode-se testar outros solventes (fase móvel) como solução de acetona, acetona:etanol, etanol:água.

Confiram o vídeo:

A cromatografia é um método físico-químico de separação. Ela está fundamentada na migração diferencial dos componentes de uma mistura, que ocorre devido a diferentes interações, entre duas fases imiscíveis, a fase móvel e a fase estacionária. A cromatografia em papel é uma técnica simples, utiliza pequena quantidade de amostra, tem boa resolução e aplica-se, de preferência, na separação e identificação de compostos polares como: antibióticos, ácidos orgânicos e íons metálicos.

A separação ou distribuição dos componentes de uma mistura, na cromatografia líquido-líquido em papel, relaciona-se com diferentes solubilidades relativas destes componentes, na fase móvel e fase estacionária. Os componentes menos solúveis na fase estacionária têm uma movimentação mais rápida ao longo do papel, enquanto que os mais solúveis na fase estacionária serão seletivamente retidos, tendo uma movimentação mais lenta A cromatografia em papel é muito útil para a separação e realização da análise qualitativa em função dos R_f , fatores de retenção, onde temos que:

Uma variação bastante interessante é usar pigmentos vegetais, como as diferentes cores de pimentões. Dá um resultado muito legal.

Com as canetinhas hidro color o resultado também é bem legal.

Resultado da cromatografia de tinta de caneta hidro color em papel
de filtro, usando etanol 96% como fase móvel

No caso do experimento da Explosão de Cores com o leite e os corantes de alimentos a história é outra!!

O que está acontecendo? Quando colocamos o corante na superfície do leite, eles não se misturara - cada corante formou uma mancha separada da outra. 

No momento que colocamos o detergente dentro das manchas, elas pareciam explodir! Este é um exemplo de como a tensão superficial age num líquido e como ela pode ser rompida pelo detergente.

A tensão superficial acontece porque as moléculas de leite na superfície sofrem uma grande atração entre elas. No interior do líquido, todas as moléculas do leite sofrem essas mesmas forças de atração, mas em todas as direções. As moléculas de leite na superfície sofrem a atração apenas das moléculas na horizontal e das outras que estão abaixo, já que em cima tem apenas ar. 

Como o número de moléculas se atraindo é menor, existe uma "compensação": uma força maior de atração acontece na superfície, formando quase uma "pele" acima do leite. É a chamada Tensão Superficial. O detergente consegue romper a tensão superficial e as cores explodem!

Referências:

- Amsei Junior, N.L., et al. Apostila de Química Geral e Experimental, UNIFEB, 2010

- http://www2.bioqmed.ufrj.br/ciencia/ExplosaoCores.htm, acesso em 04/04/2014

Reação do sódio metálico em água

Este experimento foi proposto pelos alunos de licenciatura em Química em um projeto chamado "Tema Livre". Dentro da disciplina de Química Geral e Experimental, conforme vamos seguindo nosso cronograma de experimentos, devidamente agendados, há um momento no semestre onde os alunos propõe um experimento para realizar no dia da aula experimental da disciplina, supervisionado pelo professor responsável.

Neste dia, as alunas Maristela e Leandra, propuseram fazer a reação do sódio metálico em água em uma escala um pouco maior que no laboratório.

Fizemos o experimento do lado e fora do laboratório, onde havia espaço suficiente para que não ocorresse nenhum acidente, visto que a reação de sódio em água é bastante violenta.

Você que é professor, tome muito cuidado com este experimento. Confiram o vídeo:

O sódio quando reage com água, forma gás hidrogênio e tem como sub-produto hidróxido de sódio, segundo a reação balanceada:

Esta reação é exotérmica, ou seja, libera uma grande quantidade de energia na forma de calor. Esta energia liberada é suficiente para iniciar uma segunda reação: a combustão do gás hidrogênio produzida. O resultado é a queima do hidrogênio, que se estiver confinado em ambiente fechado, ocorre a explosão. Abaixo mostra-se a combustão do gás hidrogênio, que também é uma reação exotérmica.

Bom é isso ai. Professor, se forem reproduzir este experimento na escola ou em laboratórios, tomem todas as medidas de segurança possíveis para que nenhum acidente ocorra.

Qualquer dúvida, entre em contato.

Proposta de experimentos: estrutura atômica

TESTE DE CHAMA

Neste post, trago algumas propostas de experimento para ilustrar um dos postulados de Bohr, como o teste de chama e a fluorescência atômica. Confiram primeiramente o vídeo do teste de chama.

Um modelo atômico é uma representação que procura explicar, sob o ponto de vista da Ciência, fenômeno relacionado à estrutura da matéria e às formas como ela se expressa. Ele visa dar uma explanação sobre a estrutura microscópica da matéria e deve ser capaz de prever outros fenômenos associados a ela.

A partir do Modelo Atômico de Bohr, ficou estabelecido que os átomos possuem regiões específicas disponíveis para acomodar seus elétrons – as chamadas camadas eletrônicas.

Usando os conceitos quânticos desenvolvidos para a luz, Bohr propõe os seguintes postulados para o átomo:

- O elétron move-se em órbitas circulares em torno do núcleo do átomo;

Modelo de Bohr do átomo de hidrogênio

- A energia total de um elétron (potencial + cinética) não pode apresentar qualquer valor, mas sim, valores múltiplos de um quantum;

- Apenas algumas órbitas eletrônicas são permitidas para o elétron e ele não emite energia ao percorrê-las;

- Quando o elétron passa de uma órbita para outra, emite ou absorve um quantum de energia.

No estado fundamental, de menor energia, os elétrons ocupam os níveis mais baixos de energia possíveis. Quando um átomo absorve energia de uma fonte externa, um ou mais elétrons absorvem essa energia e “pulam” para níveis mais energéticos ou externos. Neste caso, diz-se que o átomo encontra-se em um estado excitado. Isso pode ser observado na ilustração ao lado para o átomo de hidrogênio.

O elétron absorve uma quantidade de energia E = E₂ – E₁ e salta para um nível mais externo de energia E₂. Se a quantidade de energia for menor do que a diferença entre os níveis (E), o elétron permanece em seu nível de energia. O átomo no estado excitado encontra-se numa situação em que existe espaço livre em níveis de energia mais baixos. Desse modo, o elétron excitado ou algum outro que esteja em níveis acima do espaço livre pode cair deste nível mais externo para ocupar o espaço livre. O átomo, então, volta ao estado normal de energia. Segundo Bohr, um elétron jamais poderia permanecer entre duas órbitas tidas como permitidas. Neste caso ocorre emissão de energia na forma de radiação eletromagnética. Como os átomos podem ter diferentes níveis, podem ocorrer diferentes transições eletrônicas (absorção ou emissão), e cada uma dessas possíveis transições envolve um valor bem definido de energia. Quando essas emissões ocorrem na região do visível (série de Balmer), podemos observar suas cores. O conjunto de todas as radiações, desde os raios gama até as ondas de rádio, forma o espectro eletromagnético, que nada mais é do que a ordenação destas radiações em função do comprimento de onda e da freqüência. 

O teste da chama está fundamentado nos princípios do modelo de Bohr, de que quando certa quantidade de energia é fornecida a um determinado elemento químico, alguns elétrons da camada de valência absorvem essa energia passando para um nível de energia mais elevado, produzindo o que chamamos de estado excitado. Quando um ou mais elétrons excitados retornam ao estado fundamental, eles emitem uma quantidade de energia radiante igual àquela absorvida, cujo comprimento de onda é característico do elemento e da mudança de nível eletrônico de energia. Assim, a luz de um comprimento de onda particular pode ser utilizada para identificar um referido elemento. 

Procedimento: Para este experimento, foram preparadas soluções 1% (m/v) de cloreto de lítio (LiCl), cloreto de potássio (KCl), cloreto de sódio (NaCl), cloreto de estrôncio (SrCl2), cloreto de cálcio (CaCl2) e cloreto de cobre II (CuCl2) em solução etanólica (1:1), ou seja, dissolvido os sais em uma solução 50% em volume de água e 50% em volume de etanol anidro. (Pode-se usar o etanol 92,8 INPM)

As soluções foram borrifadas na chama do Bico de Bunsen e observou-se a coloração destas. 

FLUORESCÊNCIA ATÔMICA

O experimento de fluorescência foi feito baseado no artigo "Fluorescência e Estrutura Atômica: Experimentos Simples para Abordar o Tema" de Ana Luiza Petillo Nery e Carmen Fernandez. 

Segue o resumo do artigo: "O fenômeno da luminescência é visualmente atraente e desperta a curiosidade das pessoas de todas as idades. Trata-se da emissão de luz resultante de um processo de excitação eletrônica, que pode ocorrer na forma de fluorescência (onde a emissão de luz cessa quando a fonte de energia é desligada) ou como fosforescência (que pode durar horas mesmo depois de desligada a fonte de luz). Neste artigo propomos a utilização do fenômeno de fluorescência como estratégia de ensino para desenvolvimento do tema estrutura atômica; mais especificamente, do modelo atômico de Bohr. O fenômeno da fluorescência pode ser facilmente demonstrado através da utilização de materiais acessíveis como água tônica, espinafre ou hortelã, vitamina B2, sabões em pó e casca de ovo marrom"

A idéia é expor estas substâncias mencionadas acima diante de uma luz Ultra-Violeta (luz negra). Como a luz ultra-violeta pode ser prejudicial para os olhos, fez-se o uso de um sistema fechado, na qual as substâncias eram expostas dentro desta "caixa-preta". 

Os resultados foram sensacionais: 

Amostras de clorofila, vitamina B2 e água tônica irradiada
com luz UV

Nesta sequência de imagens, vemos o extrato de clorofila, que foi extraído de hortelã com acetato de etila, o comprimido de vitaminas do complexo B dissolvido em água destilada e uma amostra de água tônica. As amostras sem estarem irradiadas com a luz UV (em baixo) e as amostra irradiadas com a luz UV (acima). 

A coloração amarelo fluorescente do comprimido de vitamina do complexo B dá-se pela riboflavina (vitamina B2).

Já a coloração azulada da água tônica é devido a presença de quinino, que a confere o sabor amargo. 

Nesta sequência de imagens, vemos todas as amostras lado a lado quando não expostas a radiação UV e expostas. Nesta imagem, a sequência das substâncias em cima não é a mesma das amostras abaixo.

E por último, vê-se um ovo, de casca vermelha, com a luz UV. Observa-se uma coloração avermelhada, resultante da protoporfirina IX. Na sequência, a casca do ovo foi colocada em um béquer e adicionado solução de HCl 6 mol/L. Como a casca do ovo é composta de CaCO3 (carbonato de cálcio), o ácido clorídrico reage com este composto, produzindo ainda CO2 e a protoporfirina é liberada para a solução a qual ser observa também uma coloração avermelhada no béquer. 

Referências:
- Amsei Junior, N.L, et al. Apostila de Química Geral e Experimental. UNIFEB, 2012
- Nery, A. L. P.; Fernandez, C. Fluorescência e estrutura atômica: experimentos simples para abordar o tema. Química Nova na Escola, n. 9, 2004.

Balão solar

Estava revirando uns arquivos antigos em meu notebook quando encontro vestígios de um experimento que realizamos "outdoor".
Certa vez, meu cunhado voltou de uma viagem à praia e me disse que por lá as pessoas lançavam diversos balões solares.
Quem não gosta de ver um objeto estranho voando pelos ares. Então resolvemos elaborar nosso balão solar.
Utilizamos diversos sacos de lixo preto (100 L) e fita adesiva. Montamos uma espécie de caixote. Foram exatamente 10 sacos pretos.
Para enchê-lo de ar, utilizamos um secador de cabelo que soprava ar na temperatura ambiente. Não utilizamos ar quente para enchê-lo.
Após preenchido com ar, lacramos a entrada com barbante e o expomos ao sol "de rachar mamona".
Confira o resultado, ao som de Coldplay:

O ar, sofre o fenômeno da dilatação e contração quando aquecido e resfriado, respectivamente. Ao aquecer uma determinada massa de gás ocorre a dilatação da mesma e em consequência ela fica menos densa, de modo que ela sobe para a superfície deixando o ar mais frio na parte de baixo, pois este é mais denso. 

A dilatação do ar é o princípio físico que explica o voo de um balão e o mesmo levanta voo do seguinte modo: no interior de um balão o ar é aquecido por meio de uma chama que sai de um bico de gás. Ao ser aquecido, o ar torna-se mais leve, ou seja, menos denso, e dessa forma ele sobe pressionando as paredes do balão, fazendo-o subir.

No caso do balão solar, o aquecimento do plástico preto absorve e retém uma maior quantidade de calor proveniente do sol. 

Ao subir, o balão vai encontra regiões mais frias o que provoca o aumento da densidade do gás no interior do balão fazendo-o descer e também, certa massa de ar vai se perdendo (esvaziando).

Tomem cuidado ao lançarem este tipo de balão. O ideal é em praias, campos ou locais abertos. No nosso caso, fomos atrás do balão para resgatá-lo evitando assim qualquer tipo de acidente. Felizmente ele caiu há uns 10 Km do lançamento, em uma área descampada.

Bom divertimento!!

Explosão controlada de balão de hidrogênio

Neste experimento, realizado em sala de aula, no qual se trabalhava o conceito de reações exotérmicas (que liberam calor), foi proposto a combustão do gás hidrogênio.

É claro que reações químicas que produzem gás hidrogênio são perigosas para aqueles que não apresentam certo conhecimento em química. Para a produção de gás hidrogênio, usamos alumínio metálico com hidróxido de sódio e é claro que se as quantidades não forem adicionadas corretamente há riscos de graves acidentes. Por isso, não tentem isso em casa ou sem uma supervisão de quem conhece os riscos.

Após a produção de gás hidrogênio, este foi coletado em um balão de borracha (bexiga). Por ser menos denso do que o ar, o balão flutua.

De maneira controlada, explodimos o balão de hidrogênio, no qual se observa, além de um estouro "oco", uma bola de fogo.

A mistura ar-hidrogênio explodirá entre 4% e 75% de H2. A reação exotérmica pode ser representada pela seguinte equação química:

É necessário nesta demostração uso de alguns itens de segurança, como óculos de proteção. Em alguns casos, dependendo do tamanho do balão é necessário pedir aos expectadores que tampem os ouvidos e que é de responsabilidade do professor executar a demostração de forma mais segura possível.

Uma reação oscilante

UMA REAÇÃO OSCILANTE

Conceito Científico: reações oscilantes, são um fenômeno muito especial da cinética e equilíbrio químico. Trata-se da variação periódica da concentração de um intermediário de uma reação. No caso deste intermediário ser colorido, observa-se o aparecimento e o desaparecimento repetitivo da coloração.

Explicação:
Esta demostração é uma reação oscilante bastante simples. Íons bromato oxida o ácido malônico à dióxido de carbono. A reação é catalisada pelos íons manganês (II). Na mistura dos reagentes e do catalisador, a reação oscila entre marrom-avermelhado (Bromo como intermediário) e incolor com um tempo de oscilação de aproximadamente 10 segundos.

Materiais:
Agitador magnético;
Béquer de 1 L;
Espátula;
Bastão de Vidro;

Reagentes:
75 mL of acido sulfúrico concentrado (H2SO4).
9 g de ácido malônico(CH2(CO2H)2).
8 g de bromato de potássio (KBrO3).
1.8 g de sulfato de manganês mono-hidratado(MnSO4.H2O).
750 mL de água deionizada.

Método:
Antes de demonstração:
Colocar 750 mL de água deionzada em um béquer de 1 L. Lentamente e sob agitação, adicione, com cuidado, 75 mL de ácido sulfúrico concentrado. Um aumento de temperatura será notado o qual deve-se deixar esfriar para a temperatura ambiente antes de prosseguir.room temperature. Separadamente, meça as massas do ácido malônico, o bromato de potássio e o sulfato de manganês mono-hidratado.

A demonstração:
Dissolva no béquer, sob agitação adicione o ácido malônico e o bromato de potássio. Após a dissolução completa dos reagentes adicionados, adicione o sulfato de manganês e observe o que acontece. Imediatamente, uma solução avermelhada surge. Esta coloração desaparece após alguns segundos e volta aparecer. Este fenômeno continua gradativamente por aproximadamente 10 minutos.

Teoria:
Esta reação é um exemplo de reação oscilente chamada Belousov-Zhabotinsky (BZ). A reação é dada pela seguinte equação simplificada:

A oscilação é provocada por duas etapas autocatalíticas. O bromo é um intermediário no esquema de reação - a cor vermelha que é observada. Uma analogia entre a relação predador-presa pode ser uma maneira de dar uma idéia do que está acontecendo. Por exemplo, uma população de coelhos (análogos ao bromo) vai aumentar rapidamente (exponencialmente) se há abundância de alimentos (reagentes). No entanto, o fornecimento abundante de coelhos irá estimular um rápido aumento da população de raposa (outro intermediário que reage com o bromo), que vai em seguida esgotar os coelhos. Na falta de coelhos, as raposas vão morrer, trazendo-nos de volta à estaca zero, pronto para um rápido aumento de coelhos e assim por diante.

Referência: Classic Chemistry Demonstrations. Compiled by Ted Lister Teacher Fellow
The Royal Society of Chemistry 1993–1994.

Reação "Traffic Light", o Semáforo

REAÇÃO "TRAFFIC LIGHT"

Esta demonstração chama-se "Traffic Light" (Semáforo) devido a mudança das cores referente ao semáforo. As cores variam de amarelo para vermelho alaranjado e em seguida para verde. Claro que o semáforo não muda suas cores nesta sequência. 

Para esta demostração, não fizemos "super produção", pois estávamos em um laboratório didático de química e resolvemos registrar o experimento, que ficou muito legal, pois os alunos adoraram.

Explicação: 

A glicose em meio alcalino é lentamente oxidada pelo oxigênio dissolvido na solução, formando ácido glicólico, conforme a equação:

Na presença de hidróxido de sódio, o ácido é convertido em gliconato de sódio. Ao oxidar a glicose o índigo carmim reduz-se também mudando a coloração da solução, conforme a reação:

O indicador muda de cor  como resultado da alteração dos níveis de oxigênio na solução. A solução é inicialmente de cor amarela, mas quando o frasco é agitado, o oxigênio se dissolve na solução, portanto, a oxidação do indicador, e mudando a cor para vermelho. Quando o frasco é agitado mais uma vez, os níveis de aumento de oxigênio, oxidando mais o indicador, fazendo com que ele se torne verde. Quando a solução é deixada em repouso, contudo, a concentração de oxigênio dimiui, de modo que a solução irá voltar para para a sua cor inicial.

Abaixo, encontrará as informações necessárias para reproduzi-la.

Conceito científico: Mudança de cor da solução como resultado da alteração dos níveis de oxigênio na solução.

Materiais e Reagentes:

10 g de Dextrose;
6 g de Hidróxido de Sódio;
2 ml de solução de indigo carmim a 1%;
300 mL de água destilada.
1 rolha;
Balão de fundo chato de 500 mL;
2 béqueres de 150 mL.
Bastão de Vidro.

Procedimento: 

Antes da demonstração, em um béquer de 150 mL dissolver 10 g e adicionar 150 mL de água destilada (SOLUÇÃO A). Separadamente, medir a massa de 6 g de hidróxido de sódio e dissolver em 150 mL de água destilada (SOLUÇÃO B).

Em um balão de fundo chato, adicionar a SOLUÇÃO A e a SOLUÇÃO B. Em seguida, adicionar o indicador de índigo carmim. A solução deve apresentar a coloração esverdeada. Coloque a rolha do balão e aguardar a solução tornar-se amarela. Após este tempo, a solução está pronta para a demostração.

Para a demostração, agite o frasco levemente uma ou duas vezes até a solução mudar do amarelo para a coloração vermelho alaranjado. Agite uma ou duas vezes novamente, com mais vigor até esta tornar-se verde. Então, deixe em repouso para ela retornar para a coloração amarela e repita o procedimento novamente.

Precauções de segurança: Uma vez que o hidróxido de sódio é um produto químico corrosivo, tenha cuidado ao agitar o frasco. Certifique-se a rolha esteja firme.

Descarte de resíduos: Eliminar o conteúdo do frasco na pia.

Reação com bala de goma

Este experimento eu vi pela primeira vez em um vídeo do youtube e achei muito interessante. Então, como curioso que sou, resolvi reproduzí-lo utilizando o laboratório de Química do UNIFEB. O mais interessante foi que eu consegui encontrar o mesmo doce de gominha em formato de urso (Gummy Bear). 

A idéia é reagir a goma com clorato de potássio (KClO3) aquecido até a fusão em um tubo usado em bloco digestor, pois estes suportam aquecimento direto. Não se pode usar um tubo de vidro que não seja temperado. O vidro comum corre o risco de se quebrar e causar um acidente.

Confiram o vídeo:

O que acontece neste experimento é que ocorrem duas reações. A primeira reação é a decomposição do KClO3 e posterior fusão dos produtos formados, gerando assim, uma grande quantidade de gás oxigênio (O2):

O oxigênio que é gerado, atua como comburente na combustão da açúcar presente na goma. A reação de combustão é uma reação exotérmica, o que significa que libera energia, em forma de luz e calor:

O efeito final é a produção de uma luz no tom lilás e a emissão de grande quantidade de fumaça que tem cheiro de açúcar queimado.

Foi um experimento muito interessante de se realizar e é claro, tomando todos os cuidados para que nenhum acidente acontecesse!!

Até a próxima!!

Um "borato" de chama

Assim como no experimento "Teste de Chama", a idéia deste á produzir uma chama colorida.  Assim, faz-se reagir o metanol (Cuidado, pois este é tóxico) com ácido bórico. Assim, o ácido bórico (H3BO3) reagem com o metanol  em presença do ácido sulfúrico (H2SO4) (Cuidado, corrosivo!!!) que atua como um catalisador para produzir um éster inorgânico chamado trimetilborato (CH3O)3B. O processo pode ser escrito segundo a equação:

O trimetilborato é um líquido de baixo ponto de ebulição (68-69 graus Celcius) e é altamente inflamável, podendo sua combustão ser facilmente iniciada por uma chama do bico de Bunsen. Uma chama verde intensa pode ser observada durante a combustão. Esta chama verde é característico de substâncias que contém átomos de boro, embora cobre e bário apresentem coloração verde quanto submetidos ao teste de chama, mas de tons diferentes.

O clima do experimento ficou mais legal quando apagaram-se as luzes!!! Deu um ar de "momento alquimia", relembrando os momentos áureos da Alquimia!!

Espero que tenham gostado!!

Abraços!!

Divertindo com ciência

Olá galera!!!

Este blog foi criado para demonstração e divulgação de ciência, mais especificamente química!!! Este blog nasceu da iniciativa de se criar um grupo no UNIFEB para divulgação dos cursos de Química Tecnológica e Licenciatura em Química...

A princípio, o grupo conta com o Prof. Dr. Norberto Luiz Amsei Junior e alunos de graduação de licenciatura em química.

Inicialmente, começamos o projeto com a orientação de um Trabalho de Conclusão de Curso, do aluno Luciano Américo Machado que se dispôs a trabalhar na reprodução e desenvolvimento de experimentos de demostrativos de química.

E ainda, contamos com os alunos do terceiro ano de licenciatura em química, Everton Cardoso, Milena Pereira, Gustavo Mialichi, dentre outros.

Ainda que pequeno nosso grupo, acreditamos no projeto e faremos de tudo para seguir adiante na divulgação da ciência.

Abraço a todos!!

Prof. Norberto