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EXPERIMENTOS QUÍMICOS AUTORES: Jucineide Medeiros Chaves dos Santos Leonardo Azevedo Nascimento Pablo Ryan Gomes da Silva CADERNO DE EXPERIMENTOS QUÍMICOS COM MATERIAIS ACESSÍVEIS E DE BAIXO CUSTO PARA ALUNOS DO 9° ANO DO ENSINO FUNDAMENTAL. PASTOS BONS – MA 2024 2 APRESENTAÇÃO Prezados professores! É com grande entusiasmo que apresentamos este caderno de experimentos práticos e acessíveis, desenvolvido especialmente para o ensino de Química no 9º ano do Ensino Fundamental. Sabemos que ensinar Ciências, em especial a Química, pode ser um desafio em muitas escolas, sobretudo quando se trata de tornar os conceitos abstratos compreensíveis e relevantes para os alunos. Com isso em mente, este material foi elaborado para ser uma ferramenta de apoio, oferecendo a possibilidade de enriquecer suas aulas com atividades experimentais que são ao mesmo tempo simples, seguras e economicamente viáveis. Nosso objetivo ao criar este caderno foi proporcionar a vocês, educadores, um conjunto de experimentos que possam ser realizados mesmo em escolas com recursos limitados. Utilizando materiais que são facilmente encontrados no cotidiano e que não requerem equipamentos sofisticados, cada experimento foi cuidadosamente planejado para garantir que qualquer professor, independentemente de sua experiência prévia com práticas de laboratório, possa aplicá-lo com confiança e eficácia. Este caderno não é apenas uma coleção de atividades, mas um convite para explorar, junto com seus alunos, o fascinante mundo da Química de forma ativa e envolvente. Acreditamos que a experimentação é uma das maneiras mais poderosas de despertar a curiosidade científica nos jovens, permitindo que eles vejam a Química como algo vivo, presente em seu dia a dia, e não apenas como um conjunto de fórmulas e teorias. Desejamos a todos um excelente trabalho e que os experimentos aqui propostos possam contribuir para o desenvolvimento de uma educação em Ciências mais inclusiva, prática e instigante. 3 Olá, estudantes! Sejam bem-vindos ao incrível mundo da Química! Este caderno de experimentos foi feito especialmente para vocês, para mostrar que a Química está presente em tudo ao nosso redor – nos alimentos que comemos, nos produtos que usamos e até no ar que respiramos. Aqui, vocês terão a oportunidade de colocar a "mão na massa", fazendo experimentos práticos que vão ajudar a entender como as coisas funcionam de verdade. A Química pode parecer difícil às vezes, mas quando vocês veem o que acontece na prática, tudo fica mais interessante e mais fácil de entender. Queremos que vocês se divirtam, façam descobertas e, quem sabe, se tornem futuros cientistas! Lembrem-se: perguntar, investigar e experimentar são partes importantes do aprendizado. Não tenham medo de errar – é assim que a ciência avança! Esperamos que vocês aproveitem ao máximo cada atividade e que este caderno seja um guia para explorar o lado fascinante da Química. Boa sorte e boas experiências! 4 Sumário APRESENTAÇÃO ...................................................................................................................... 2 Experimento 1: Introdução às Propriedades da Matéria ........................................................ 5 Experimento 2: Densidade do Ovo em Água Salgada .............................................................. 6 Experimento 3: Reações Químicas Simples .............................................................................. 8 Experimento 4: Teste de pH de Substâncias Comuns.............................................................. 9 Experimento 5: Gerando Energia Elétrica com Limões ........................................................ 10 Experimento 6: Violeta que Desaparece ................................................................................. 11 Experimento 7: Oxidação da Maçã - O Efeito do Ar na ........................................................ 12 Experimento 8: Tensão Superficial da Água com Corante ................................................... 14 Experimento 9: Efeito do Dióxido de Carbono em Reações de Óxido de Cálcio................. 16 Experimento 10: Produção Casearia de Cola ......................................................................... 18 REFERÊNCIAS ........................................................................................................................ 20 5 Experimento 1: Introdução às Propriedades da Matéria Objetivo: Compreender e observar algumas propriedades físicas da matéria. Materiais Necessários: Água; Óleo de cozinha; Açúcar; Sal; Recipientes transparentes; Colheres. Procedimento: 1. Encha dois recipientes transparentes com água. 2. Adicione uma colher de óleo de cozinha em um dos recipientes e misture. 3. Adicione uma colher de açúcar no outro recipiente e misture. 4. Observe e compare as misturas. Explicação: Neste experimento, vamos explorar algumas propriedades físicas da matéria, como a miscibilidade de substâncias e a observação de misturas. Ao realizar as etapas descritas abaixo, será possível compreender como diferentes materiais interagem entre si e como suas propriedades podem influenciar nas diferentes misturas formadas. É uma forma prática e visualmente estimulante de aprender sobre as propriedades da matéria de maneira acessível e envolvente. 6 Experimento 2: Densidade do Ovo em Água Salgada Objetivo: Demonstrar como adição de sal a água altera sua densidade e observar como isso afeta flutuabilidade de um ovo. Materiais Necessários: 1 ovo cru; 1 copo ou béquer transparente; Água (suficiente para encher o copo até a metade); Sal de cozinha (cloreto de sódio – 𝑁𝑎𝐶𝑙); 1 colher de sopa (para adicionar o sal); 1 vareta de vidro ou colher (para misturar o sal na água). Procedimento: 1. Preparação Inicial: Encha o copo ou béquer até a metade com água. 2. Primeira Observação: Coloque o ovo cru na água e observe o que acontece. Anote se o ovo afunda ou flutua. Normalmente, o ovo afunda porque sua densidade é maior que a da água. 3. Alteração da Densidade da Água: Retire o ovo da água. Adicione 2 a 3 colheres de sopa de sal à água. Misture bem até que o sal esteja completamente dissolvido. 4. Segunda Observação: Coloque o ovo novamente na água salgada. Observe e anote o que acontece. O ovo deve flutuar, indicando que a densidade da água salgada é agora maior que a densidade do ovo. 7 Explicação: Quando o ovo é colocado em água pura, ele afunda porque sua densidade é maior do que a da água. Ao adicionar sal à água, a densidade da solução aumenta devido à maior concentração de soluto (sal). Com a água salgada mais densa, o ovo flutua, pois a densidade da água salgada é agora maior do que a do ovo. Esse experimento ilustra como a densidade de uma solução pode ser alterada pela adição de solutos e como isso afeta a flutuabilidade dos objetos. 8 Experimento 3: Reações Químicas Simples Objetivo: Demonstrar a reação de neutralização entre um ácido (vinagre) e uma base (bicarbonato de sódio), observando a produção de dióxido de carbono (𝐶𝑂2) Materiais Necessários: 50 ml de vinagre (ácido acético); 2 colheres de chá de bicarbonato de sódio; 1 balão; 1 garrafa plástica pequena; 1 funil (opcional, para facilitar); Colher para mexer. Procedimento: 1. Coloque 50ml de vinagre na garrafa plástica. 2. Usando o funil (se disponível), adicione 2 colheres de chá de bicarbonato de sódio dentro do balão. 3. Coloque a boca do balão sobre a abertura da garrafa, tomandocuidado para não derramar o bicarbonato na garrafa ainda. 4. Quando estiver pronto, levante o balão e deixe o bicarbonato de sódio cair dentro da garrafa com vinagre. 5. Observe a reação. O balão começará a inflar devido ao gás carbônico produzido. Explicação: A reação entre o vinagre (ácido acético) e o bicarbonato de sódio (base) é uma reação de neutralização que produz dióxido de carbono (CO₂), água (H₂O) e acetato de sódio (CH₃COONa). A equação química para essa reação é: Bicarbonato de Sódio (NaHCO₃) + Ácido Acético (CH₃COOH) → Acetato de Sódio (CH₃COONa) + Dióxido de Carbono (CO₂) + Água (H₂O). 9 Experimento 4: Teste de pH de Substâncias Comuns Objetivo: Identificar o pH de substâncias comuns. Materiais Necessários: Repolho roxo (indicador natural de pH); Substâncias como suco de limão, detergente, água, vinagre, entre outras; Recipientes transparentes. Procedimento: 1. Prepare uma solução de repolho roxo fervendo folhas de repolho em água por alguns minutos e coando o líquido roxo resultante. 2. Separe pequenas quantidades das substâncias a serem testadas em recipientes transparentes. 3. Adicione algumas gotas do indicador de repolho roxo em cada recipiente e observe a mudança de cor. 4. Compare as cores obtidas com a escala de cores do indicador para identificar o pH das substâncias. Explicação: Neste experimento, vamos explorar o conceito de pH e realizar testes simples para identificar se a substâncias do nosso dia a dia são ácidas, básicas ou neutras. O pH é uma medida que indica a acidez, neutralidade ou basicidade de uma solução aquosa. 10 Experimento 5: Gerando Energia Elétrica com Limões Objetivo: Gerar energia elétrica a partir de limões. Materiais Necessários: Limões maduros; Moedas de zinco e cobre (ou pregos galvanizados); Fios condutores; Lâmpada LED ou multímetro. Procedimento: 1. Corte os limões ao meio e esprema um pouco para liberar o suco. 2. Insira uma moeda de zinco e uma de cobre em cada metade do limão, garantindo que não se toquem. 3. Conecte os fios condutores às moedas (ou pregos) para criar um circuito. 4. Conecte a lâmpada LED ou multímetro ao circuito para observar a geração de energia elétrica. Observação: Este experimento demonstra a produção de uma corrente elétrica fraca, adequada para acender uma lâmpada LED. Explicação: Neste experimento, vamos explorar como é possível gerar uma corrente elétrica usando limões como fonte de energia. Os limões contêm ácido cítrico, que pode atuar como um eletrólito em uma célula eletroquímica simples. 11 Experimento 6: Violeta que Desaparece Objetivo: Observar a mudança de coloração ocorrida durante a reação de oxirredução. Materiais Necessários: 1Colher; 3 copos de vidro; 40ml de água; 20ml de vinagre incolor; 20ml de Água oxigenada volume 10; 1 comprimido de permanganato de potássio. Procedimento: Dissolva o comprimido de permanganato de potássio dentro da água e mexa até que o líquido fique violeta e o comprimido desapareça por completo. Depois, despeje o vinagre dentro do copo com a água e mexa bem. Por fim, adicione a água oxigenada e mexa a mistura com uma colher. A cor violeta, aos poucos, vai deixar de existir, dando lugar a um líquido transparente. Explicação: Ao entrar em contato com a água, o permanganato de potássio se dissocia e forma os íons de potássio e permanganato. O primeiro é positivo e o segundo é negativo. Na hora em que o permanganato se mistura com o vinagre e com a água oxigenada, ele perde um oxigênio e vira um íon manganês, que é completamente transparente. No experimento, a reação química envolvida é a seguinte; 2𝑀𝑛𝑂4 − + 5𝐻2𝑂2 + 6𝐻+ → 2𝑀𝑛2+ + 5𝑂2(gás) + 8𝐻2𝑂 12 Experimento 7: Oxidação da Maçã - O Efeito do Ar na Fruta Objetivo: Observar o processo de oxidação que ocorre quando a maçã é exposta ao ar, identificando as mudanças de cor e discutindo a importância desse fenômeno. Materiais Necessários: 1 maçã (preferencialmente uma variedade que escurece facilmente, como a maçã vermelha); Faca; Prato ou superfície para cortar; Limão (opcional, para comparação); Água (opcional); Cronômetro ou relógio (para medir o tempo). Procedimento: 1. Preparação: Coloque todos os materiais em uma mesa limpa. 2. Corte da Maçã: Use a faca para cortar a maçã ao meio ou em fatias. Coloque as fatias no prato. 3. Observação Inicial: Observe a cor e aparência das fatias imediatamente após o corte 4. Tempo de Espera: Deixe as fatias expostas ao ar por 10 a 15 minutos e observe as mudanças de cor. 5. Comparação (opcional): Para observar o efeito do ácido no processo de oxidação, você pode espremer um pouco de suco de limão em algumas fatias e deixar outras sem tratamento. Compare o escurecimento entre elas. 13 Explicação: Quando uma fruta é cortada, suas células sofrem danos que resultam na liberação de enzimas. Uma dessas enzimas é o polifenol oxidase, que, ao entrar em contato com o oxigênio do ar, catalisa a oxidação dos compostos fenólicos presentes na fruta. Portanto, para reduzir o escurecimento, pode se utilizar métodos como adição de suco de limão, que contém ácido ascórbico (vitamina C) um antioxidante que inibe a ação do polifenol oxidase. 14 Experimento 8: Tensão Superficial da Água com Corante Objetivo: Investigar a tensão superficial da água e observar como ela é afetada por diferentes substâncias. Materiais Necessários: Água; Corante alimentício (para colorir a água); Detergente líquido; 2 pratos rasos ou pratos de café; Conta-gotas; Palito de dente. Procedimento: 1. Preparar a Água Corada: Coloque água em um dos pratos rasos e adicione algumas gotas de corante alimentício para colorir a água. Misture bem. 2. Testar a Tensão Superficial: Usando um palito de dente limpo, toque suavemente a superfície da água corada no prato. Observe o comportamento da água. 3. Adicionar Detergente: Em outro prato raso, coloque água e adicione uma gota de detergente líquido. Misture suavemente com um palito de dente. 4. Comparar a Tensão Superficial: Usando o conta-gotas, coloque algumas gotas da água com detergente na superfície da água corada do primeiro prato. Observe o que acontece. 15 Explicação: A tensão superficial é uma propriedade da água que faz com que a superfície se comporte como uma película esticada. O corante ajuda a visualizar essa propriedade, mostrando que a água tem uma "pele" na superfície. Quando o detergente é adicionado, ele reduz a tensão superficial da água, causando a formação de ondulações e a dispersão do corante. Isso ocorre porque o detergente quebra as forças de coesão entre as moléculas de água, facilitando a dispersão do corante. 16 Experimento 9: Efeito do Dióxido de Carbono em Reações de Óxido de Cálcio Objetivo: Investigar como a presença de dióxido de carbono (CO₂) altera as reações de óxido de cálcio com água e observa a influência no pH da solução. Materiais Necessários: Colher de plástico; Água gaseificada; Água não gaseificada; Cal virgem (óxido de cálcio); Canudo; Fenolftaleína (solução alcoólica a 1% 𝑚/𝑣). Procedimento: 1. Preparação das Soluções: Em um frasco, adicione 250 ml de água gaseificada e 1,5 g de cal virgem. Feche bem o frasco. No outro frasco, adicione 250 ml de água não gaseificada e 1,5 g de cal virgem. Feche bem o frasco. 2. Agitação e Observação Inicial: Agite os frascos para garantir a dissolução da cal virgem. Deixe os frascos em repouso por 10 minutos e observe a aparência das soluções.3. Adição do Indicador: Adicione algumas gotas de fenolftaleína a cada frasco. Observe as mudanças na cor da solução. 4. Teste com CO₂: Usando um canudo, sopre ar para dentro do frasco com água não gaseificada e cal virgem. Observe qualquer alteração na cor da solução. 17 Explicação: No frasco 1 com água não gaseificada, a cal virgem reage com a água formando hidróxido de cálcio, resultando em uma solução turva e básica. No frasco 2 com água gaseificada, o dióxido de carbono se dissolve e reage com a água formando ácido carbônico, que reage com o hidróxido de cálcio formando carbonato de cálcio, um precipitado branco, deixando a solução incolor. Resultados com Fenolftaleína: Reação 3: A fenolftaleína se torna rosa na solução básica (água não gaseificada), mas permanece incolor na solução com água gaseificada devido à neutralização da base pelo ácido carbônico. Efeito da Respiração: Soprar ar para dentro do frasco com água não gaseificada introduz CO₂, formando ácido carbônico que reduz o pH e pode fazer com que a solução se torne incolor, indicando a neutralização da base. Reações envolvidas: Reação1: 𝐶𝑎𝑂(𝑠) + 𝐻2𝑂(ℓ) → 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2(𝑎𝑞) Reação2: 𝐶𝑂2(𝑔) + 𝐻2𝑂(ℓ) → 𝐻2𝐶𝑂3(𝑎𝑞) Reação3: 𝐻2𝐶𝑂3(𝑎𝑞) + 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2(𝑎𝑞) → 𝐶𝑎𝐶𝑂3(𝑎𝑞) + 2𝐻2𝑂(ℓ) 18 Experimento 10: Produção Casearia de Cola Objetivo: Este experimento tem como objetivo demonstrar a fabricação simples de uma cola utilizando leite como matéria- prima. Materiais Necessários: 1 copo medidor de 50 ml ou seringa plástica 2 pedaços de tecido (aproximadamente 30 x 30 cm) ou filtros de café 1 colher de chá de bicarbonato de sódio (para medir aproximadamente 1 grama) 100 ml de leite desnatado 1 limão Papel toalha Procedimento: 1. Esprema o limão e coe o suco usando um pedaço de tecido ou filtro de café. 2. Adicione 30 ml do suco de limão a 100 ml de leite desnatado e agite bem. 3. Em um segundo recipiente, coloque o outro pedaço de tecido ou filtro de café e coe a mistura de caseína e soro obtida. Adicione pequenas quantidades da mistura ao tecido ou filtro e retire a caseína. Coloque a caseína extraída sobre papel toalha para reduzir a umidade. 4. Após a separação da caseína (que deverá ter aparência semelhante a um queijo cremoso), adicione a colher de chá de bicarbonato de sódio e misture bem até obter uma massa homogênea. 5. Acrescente 20 ml de água e agite até que toda a massa se dissolva. A reação entre o ácido restante (do limão) e o bicarbonato de sódio produzirá uma pequena quantidade de espuma, que se dissipará em pouco tempo. 6. Teste a cola produzida com pequenos pedaços de papel. O resultado da adesão será visível em algumas horas. 19 Explicação: Colas têm sido utilizadas ao longo da história para diversas finalidades. Tradicionalmente, suas matérias-primas eram de origem animal ou vegetal. A caseína, a principal proteína do leite (cerca de 3% em massa), é um polímero natural solúvel em água na forma de um sal de cálcio, e é utilizada na fabricação de adesivos à base de água. A solubilidade da caseína em soluções alcalinas e em água é reduzida pela adição de ácidos, que diminui o pH e altera a estrutura da proteína, causando precipitação. A adição de bicarbonato de sódio resulta na formação de caseinato de sódio, que possui propriedades adesivas. Na indústria, a precipitação da caseína pode ser promovida por ácidos fortes ou pela enzima renina. Para a produção de alimentos como queijo, utiliza-se ácido lático produzido por microrganismos. Este experimento demonstra como é possível criar produtos a partir de matérias-primas naturais, produzindo resultados comparáveis aos de produtos industrializados e destacando a interdisciplinaridade entre química e processos biológicos. 20 REFERÊNCIAS BEHRING, J. L.; Lucas, M.; Machado, C.; Barcellos, I. O. Adaptação no método do peso da gota para determinação da tensão superficial: um método simplificado para a quantificação da CMC de surfactante no ensino da química. Química Nova, v. 27, p. 492 CARVALHO, A. J. Química: Ciência e Tecnologia. 1. ed. São Paulo: Editora Moderna, 2016.004. ELOFF, M.; HASSALL, K. Basic Chemistry Experiments. 3. ed. Oxford: Oxford University Press, 2015 FREITAS, M. G.; MENDES, C. M. Experimentos de Química: Ensino Fundamental e Médio. 2. ed. Rio de Janeiro: Editora Ciência Moderna, 2015. Gugliotti, M. Tensão superficial nos pulmões. Química Nova na Escola, v. 16, p. 3, 2002. HERRERA, L. C. Experimentos de Química para Ensino Fundamental e Médio. 2. ed. São Paulo: Editora Moderna, 2017. LARA, L. F.; NUNES, M. C. S. Oxidação de frutas: um estudo da ação da polifenoloxidase em maçãs. Revista Brasileira de Ensino de Ciência e Tecnologia, v. 10, n. 2, p. 45-60, 2018. Disponível em:www.revistas.edu.br (http://www.revistas.edu.br). Acesso em: 7 ago. 2024. RÊGO, Danilo L. do; OLIVEIRA, Andréa C. de Química: Experimentação e Ensino. 1. ed. São Paulo: Editora Livraria da Física, 2015. SILVA, A. L. Química Experimental: Práticas e Teorias. 4. ed. São Paulo: Editora Saraiva, 2019.