634774

Prévia do material em texto

Nanotecnologia no cotidiano
Química Aplicada
1o bimestre – Aula 05
Ensino Médio
3a
SÉRIE
2024_EM_B1_V1
Composição da matéria;
Nanotecnologia;
Propriedades dos nanomateriais.
Analisar o desenvolvimento da nanotecnologia e suas aplicações no cotidiano;
Investigar as propriedades de nanomateriais;
Analisar experimento sobre as propriedades de nanomateriais.
Conteúdo
Objetivos
2024_EM_B1_V1
Objetivo: Compreender os Fundamentos da Metodologia Científica Analisar a Natureza da Química como Ciência.
Habilidade: (EMIFCNT03) Selecionar e sistematizar, com base em estudos e/ou pesquisas (bibliográfica, exploratória, de campo, experimental etc.) em fontes confiáveis, informações sobre a dinâmica dos fenômenos da natureza e/ou de processos tecnológicos, identificando os diversos pontos de vista e posicionando-se mediante argumentação, com o cuidado de citar as fontes dos recursos utilizados na pesquisa e buscando apresentar conclusões com o uso de diferentes mídias.
Lembrete: Diário de Bordo para usar em todas as aulas como anotações, reflexões...
Já estudamos como o conhecimento é produzido a partir de atividades científicas, envolvendo experimentação e coleta de dados. Vimos também como a Nanotecnologia se desenvolve a partir desses conhecimentos. Mas como podem ser aplicados no dia a dia das pessoas? Para investigar esse tema, observe as imagens e a notícia a seguir:
Retomando as aulas anteriores ...
Continua...
2024_EM_B1_V1
Para começar
 https://www.pngwing.com/en/free-png-bybop
https://www.pngwing.com/en/free-png-tmmnp
(...) os filtros HEPA têm sua caixa composta por uma tela de fibra de vidro de 0,5 a 2 mícrons (a milionésima parte de um metro). Essas fibras possuem espaço de 0,3 mícrons entre elas, que deixam passar apenas partículas menores de 0,1 mícron. Por essa eficiência, até a Associação Brasileira de Asmáticos recomenda a utilização de aspiradores com filtro HEPA. (...)
Saiu na mídia!
Virem e conversem!
Registre no diário de bordo
0,1 mícron = 100 nm
2024_EM_B1_V1
Foco no conteúdo
https://www.techtudo.com.br/noticias/2022/05/o-que-e-um-aspirador-de-po-com-filtro-hepa-vale-a-pena.ghtml
A nanotecnologia potencializa propriedades físicas e químicas em concentrações reduzidas, conferindo características inovadoras a produtos existentes. Isso se deve às dimensões nanométricas, que resultam em área superficial ampliada e funcionalidades dependentes do tamanho da estrutura. A nanotecnologia tem aplicações em diversos setores e apresenta um potencial significativo para transformar a indústria e a sociedade. 
Características inovadoras
É importante considerar os riscos associados às nanoestruturas e adotar medidas de segurança para garantir sua utilização responsável e segura. 
2024_EM_B1_V1
Foco no conteúdo
Professor, nesta aula não iremos aprofundar sobre os riscos dos nanomateriais, entretanto, caso seja possível aprofundar essa temática, você poderá destacar que, apesar de não haver dados toxicológicos e ecotoxicológicos suficientes para os nanomateriais, sabe-se que as nanopartículas entram no nosso organismo através do sistema digestivo, respiratório e pele. Já no nosso corpo, elas se deslocam por órgãos e tecidos, entram no cérebro e geram sérios riscos à nossa saúde. Nanopartículas sintéticas em contato com tecidos vivos causam inflamação, danos ao tecido, ao DNA e, posteriormente, possibilita o crescimento de tumores.
Fonte: https://oswaldocruz.br/revista_academica/content/pdf/Edicao_08_Andrezza_Martioli.pdf 
Escala nanométrica
Nanociência é a área da ciência que estuda os nanomateriais, que são materiais que apresentam dimensões críticas na escala 1 e 100 nm
Características dos nanomateriais
Mas, quimicamente falando, o que muda com essa escala?
2024_EM_B1_V1
Foco no conteúdo
Professor, você poderá fazer outras relações, como nm e m, ou seja, 1 nm = 10^-9 m
https://educapes.capes.gov.br/bitstream/capes/716477/2/PE%20-%20SDI%20_%20Nanotecnologia_2022.pdf
Você sabe dizer qual é a cor do ouro? Parece uma pergunta simples, não é?
Provavelmente você responderia que a cor do ouro é amarela ou um metal brilhante, levemente amarelo-alaranjado...
E se eu te dizer que depende? Depende do tamanho e da forma do ouro...
Vejam esse exemplo: qual a cor do ouro?
Virem e conversem!
Todos participam!
2024_EM_B1_V1
Na prática
https://br.freepik.com/fotos-gratis/papel-de-parede-estetico-com-barras-de-ouro-de-alto-angulo_33754602.htm#query=ouro&position=30&from_view=search&track=sph&uuid=6933edf0-b80f-4aed-9d67-c6ea1d1ddc04
Propriedades dos materiais em escala nanométrica
A cor de uma pepita de ouro é conhecida por ser dourada, mas quando o ouro é reduzido a nanopartículas, sua cor pode variar de acordo com o tamanho. Por exemplo, partículas de 2 a 10 nm são vermelhas, enquanto as de 25 a 90 nm são violetas. Isso mostra uma alteração nas propriedades ópticas do ouro na escala nanométrica.
Mudança das propriedades ópticas das nanopartículas de ouro
2024_EM_B1_V1
Foco no conteúdo
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4906571/mod_resource/content/1/cartilha.pdf
Alterando as propriedades ópticas de nanopartículas de ouro
As nanopartículas de ouro são preparadas a partir do ácido cloroáurico, composto de fórmula química HAuCl4.
O tamanho das partículas formadas depende do agente redutor utilizado e sua concentração. As nanopartículas resultantes são, então, comparadas com as propriedades ópticas, que mudam com o tamanho da partícula na mistura de dispersão.
2024_EM_B1_V1
Foco no conteúdo
https://cs.wikibooks.org/wiki/Chemick%C3%A9_pokusy_s_nanomateri%C3%A1ly/Zm%C4%9Bna_optick%C3%BDch_vlastnost%C3%AD_nano%C4%8D%C3%A1stic_zlata#/media/Soubor:Ilustrace_zm%C4%9Bna_optick%C3%BDch_vlastnost%C3%AD_nano%C4%8D%C3%A1stic_zlata.png
Obtenção do ácido cloroáurico por dissolução de ouro elementar em água régia:
2 Au + 2 NOCl + 3 Cl2 + 2 HNO3 → 2 HAuCl4 + 4 NO2
Transformações envolvidas
Ácido cloroáurico
Dissolução do ouro (Au) em água régia
2024_EM_B1_V1
Foco no conteúdo
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_cloro%C3%A1urico#/media/Ficheiro:Dissolution_of_gold_in_aqua_regia_(I).JPG
https://en.wikipedia.org/wiki/Chloroauric_acid?oldid=391550395#/media/File:ChloroauricAcid.svg
Transformações envolvidas
+
Nano-
partículas de ouro (Au)
2024_EM_B1_V1
Foco no conteúdo
Np (Nanopartículas)
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/ca/Trisodium_citrate.png
https://en.wikipedia.org/wiki/Chloroauric_acid?oldid=391550395#/media/File:ChloroauricAcid.svg
https://www.scielo.br/j/qn/a/wfcctywf33BdvbMBYmCxPgf/?format=pdf&lang=pt
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cystamine.svg
A aplicação de filtros solares é essencial para a proteção contra as radiações UVA e UVB na pele. Os nanocosméticos produzidos para fotoproteção buscam qualidade estética do produto, proteção de longa duração, maior estabilidade e alto fator de proteção.
O uso de nanopartículas em protetores solares
Comparação de aplicações de fotoprotetor contendo diferentes tamanhos de partículas de filtro solar.
2024_EM_B1_V1
Foco no conteúdo
https://www.each.usp.br/nanoeach/wp-content/uploads/2019/05/nanocosmeticos-768x415.png
Materiais e reagentes:
2,5 g de óxido de zinco (micropó);
10 g de glicerol; 
2 béqueres;
0,25 g de ZnO (nanopó);
Folha sulfite;
Caneta com marcador amarelo; 
Fonte de radiação UV;
Protetor solar disponível comercialmente ou creme para as mãos comum (se possível).
Investigação estruturada sobre fotoprotetores
2024_EM_B1_V1
Na prática
Misture 2,5 g de óxido de zinco (micropó) com 5 g de glicerol em um béquer.
Em outro béquer, misture 0,25 g de ZnO (nanopó) com a mesma quantidade de glicerol.
Desenhe dois quadrados (5 x 5 cm) no papel com um marcador amarelo. Aplique uma fina camada de uma e outra mistura (micropó e nanopó) sobre os quadrados amarelos.
No papel com quadrados, brilhamos uma fonte de radiação UV e comparamos as diferentes absorções pelas misturas. Também podemos comparar as propriedades das misturas preparadas com o protetor solar disponívelcomercialmente ou com o creme para as mãos comum.
2024_EM_B1_V1
Na prática
O esquema descreve um experimento químico com nanopartículas de ZnO usadas em filtros solares. A imagem mostra o processo e a comparação da absorção de UV por diferentes tipos de partículas.
Investigação estruturada
micropó de ZnO
nanopó de ZnO
micropó de ZnO
nanopó de ZnO
0,25 g de nanopó de ZnO e 5 g de glicerol
2,5 g de micropó de ZnO e 5 g de glicerol
2024_EM_B1_V1
Na prática
https://cs.wikibooks.org/wiki/Chemick%C3%A9_pokusy_s_nanomateri%C3%A1ly/Nano%C4%8D%C3%A1stice_ZnO_v_opalovac%C3%ADch_kr%C3%A9mech#/media/Soubor:Ilustrace_nano%C4%8D%C3%A1stice_ZnO_v_palovac%C3%AD_kr%C3%A9mech.png
A imagem demonstra a absorção da radiação UV por nanopartículas de ZnO e seu potencial para uso em filtros solares.
Investigação estruturada
4. Nanopó de ZnO
3. Micropó de ZnO
2024_EM_B1_V1
Na prática
https://cs.wikibooks.org/wiki/Chemick%C3%A9_pokusy_s_nanomateri%C3%A1ly/Nano%C4%8D%C3%A1stice_ZnO_v_opalovac%C3%ADch_kr%C3%A9mech#/media/Soubor:Absorbce_UV_z%C3%A1%C5%99en%C3%AD_nano%C4%8D%C3%A1sticemi_ZnO.png
Sistematizando o conhecimento
Faça uma retomada das aulas até aqui. Para sistematizar o que já foi aprendido, vamos elaborar um mural colaborativo utilizando uma ferramenta digital. Você também pode fazer o registro da sua progressão.
http://cutt.ly/DRalk0T 
Registre no diário de bordo
Todos participam!
2024_EM_B1_V1
Aplicando
Analisamos o desenvolvimento da nanotecnologia e suas aplicações no cotidiano; 
Investigamos as propriedades de nanomateriais; 
Analisamos experimento sobre as propriedades de nanomateriais. 
2024_EM_B1_V1
O que aprendemos hoje?
CAMPOS, P. O uso de nanopartículas em protetores solares. Disponível em: https://www.each.usp.br/nanoeach/?p=1755. Acesso em: 28 dez. 2023.
Cartilha de nanotecnologia. Conheça as imensas possibilidades do admirável mundo nano. Disponível em: https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4906571/mod_resource/content/1/cartilha.pdf. Acesso em: 27 dez. 2023.
CÉSAR, J. et al. Mapeamento dos depósitos de patentes no Brasil envolvendo Nanotecnologia 2023. Disponível em: https://www.gov.br/inpi/pt-br/assuntos/informacao/RT_Nanotecnologia_CatalisaICT_agosto2023.pdf. Acesso em: 27 dez. 2023.
DE QUÍMICA NO, U. P. P. A. SEQUÊNCIA DIDÁTICA INVESTIGATIVA SOBRE NANOTECNOLOGIA E. Disponível em: https://educapes.capes.gov.br/bitstream/capes/716477/2/PE%20-%20SDI%20_%20Nanotecnologia_2022.pdf. Acesso em: 27 dez. 2023.
Experimentos Químicos com Nanomateriais/Nanopartículas de ZnO em Filtros Solares. Disponível em: https://cutt.ly/DwFJpfJ7. Acesso em: 28 dez. 2023.
2024_EM_B1_V1
Referências
FERREIRA, C. S. et al. Uso de nanobastões de ouro para o desenvolvimento de aulas práticas de nanotecnologia. Quimica nova, 2017. Disponível em: scielo.br/j/qn/a/THCw6cDYQHqrdx4SK7S9VqP/?format=pdf&lang=pt. Acesso em: 28 dez. 2023.
LEMOV, Doug. Aula Nota 10 3.0: 63 Técnicas para Melhorar a Gestão da Sala de Aula. 3ª edição. Porto Alegre: Penso, 2023.
MELO, M. A., Jr et al. Preparação de nanopartículas de prata e ouro: um método simples para a introdução da nanociência em laboratório de ensino. Quimica nova, v. 35, n. 9, p. 1872–1878, 2012. Disponível em: https://www.scielo.br/j/qn/a/wfcctywf33BdvbMBYmCxPgf/?format=pdf&lang=pt. Acesso em: 28 dez. 2023.
O que é um aspirador de pó com filtro HEPA? Vale a pena? Disponível em: https://www.techtudo.com.br/noticias/2022/05/o-que-e-um-aspirador-de-po-com-filtro-hepa-vale-a-pena.ghtml. Acesso em: 27 dez. 2023.
Revolução Invisível. Desenvolvimento recente da nanotecnologia no Brasil. Disponível em: https://nanotecnologiadoavesso.org/sites/default/files/LIVRO%20XAMA%20REVOLUCAO%20INVISIVEL%20200707.pdf . Acesso em: 27 dez. 2023.
ZARBIN, A. J. G. QUÍMICA DE (NANO)MATERIAIS. Disponível em: https://www.scielo.br/j/qn/a/36ZnBTkqtnHSzQPvC5pwMtK/?format=pdf&lang=pt. Acesso em: 27 dez. 2023.
2024_EM_B1_V1
Referências
Imagens e Vídeos
Slide 03 – https://www.pngwing.com/en/free-png-bybop ; https://www.pngwing.com/en/free-png-tmmnp 
Slide 04 – https://cutt.ly/8wFFRFrC
Slide 06 – https://cutt.ly/BwFHPfWo 
Slide 07 – https://cutt.ly/rwFG4wp4 
Slide 08 – https://cutt.ly/awFHIBkB  
Slide 09 – https://cutt.ly/fwFJxkPC 
Slide 10 – https://cutt.ly/HwFVgDxa ; https://cutt.ly/LwFVeVJ1 
Slide 11 – https://cutt.ly/HwFVgDxa ; https://cutt.ly/2wFBd4fh
Slide 11 – https://cutt.ly/PwFBfDYE ; https://cutt.ly/1wFBxsJp 
Slide 12 – https://cutt.ly/IwFJk1ay 
Slide 15 – https://cutt.ly/zwFJj6Ri 
Slide 16 – https://cutt.ly/zwFJqkmI 
2024_EM_B1_V1
Referências
2024_EM_B1_V1