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ROTEIRO DE ESTUDOS ORIENTADOS – REO 1 DADOS DO COMPONENTE CURRICULAR Código e nome: GQI161 – Química experimental Docentes Responsáveis: Guilherme Max Dias Ferreira, Katia Júlia de Almeida, Mário César Guerreiro, Evanise Silva Penido Período do REO: 01/11/2020 a 14/10/2020 1. O que vamos estudar? Caros estudantes, infelizmente, não poderemos manipular as vidrarias e equipamentos no laboratório de química geral, que sabemos ser fundamental para desenvolver uma série de habilidades importantes. Entretanto, vamos nos esforçar para fazer dessa experiência remota uma oportunidade de aprendizagem sobre o princípio de importantes técnicas e procedimentos de laboratório. Neste primeiro REO, vocês irão estudar aspectos importantes relacionados ao tratamento de dados provenientes de medidas experimentais e a avaliarão aspectos técnicos sobre a medida de algumas grandezas físicas, em especial o volume. Esse tema é abordado na apostila de Química Experimental [1], disponível no Campus Virtual (PRÁTICA 1 - TRATAMENTO DE DADOS E MEDIDAS DE VOLUME – página 18). Antes disso, entretanto, vocês precisarão se familiarizar com instrumentos e vidrarias de um laboratório de química, encontrados nas páginas 12-16. 2. O que já sabemos e por que precisamos aprender? Você já deve ter se deparado em vários momentos com diversas grandezas físicas com as quais temos que lidar no dia-a-dia. Por exemplo, numa placa de trânsito indicativa você pode ler a distância, em quilômetros, que conecta duas cidades; em um termômetro no centro de sua cidade você pode ler a temperatura em um dado momento do dia e na sua conta de água, você pode encontrar o volume de água que sua família consumiu em um mês. Você já se perguntou, entretanto, como esses números que informam tais grandezas são obtidos? Ou ainda, qual é a certeza associada a cada uma delas? Toda grandeza, de forma direta ou indireta, é resultado de um processo de medida, ao qual sempre temos associado erros e incertezas. Mas o que significa medir? A compreensão desse conceito permitirá lidar com os processos de obtenção de grandezas físicas muito importantes para a prática no laboratório de química. Associado a isto, é importante que você seja capaz de reconhecer algumas vidrarias e materiais que são rotineiramente utilizados em um laboratório de química, em especial aqueles que são utilizados para a medida de volumes. 3. O que devemos fazer para aprender? Como não seremos capazes de ir para o laboratório, a familiaridade com as técnicas e vidrarias, nesse momento remoto, se dará por meio de esquemas e vídeos. Nesse primeiro REO, iremos avaliar aspectos importantes sobre vidrarias, medidas de volume e tratamento de dados. Para cada aspecto relevante, foram elaboradas seções com um ROTEIRO DE ESTUDOS ORIENTADOS – REO 1 pequeno roteiro contendo questões envolvendo os fundamentos das técnicas e alguns conceitos importantes. Primeiramente, você fará uma leitura e reflexão, de forma individual, deste REO. Você verá que em cada seção, há um conjunto de questões norteadoras que motivarão as discussões nos fóruns de grupo que ocorrerão no Campus Virtual. Ao final do período de realização desses fóruns, as questões desse REO deverão ser enviadas, na forma de um documento, em formato pdf, via campus virtual, por cada equipe. Uma aula via Google Meet ocorrerá no dia e horário oficial da disciplina estipulado no SIG para explicação de alguns conceitos, que de certa forma não puderam ser esclarecidos pelos mecanismos anteriores. Alterações na data da aula poderão ocorrer em comum acordo entre o professor e os alunos. A aula ficará gravada para acesso assíncrono dos estudantes de acordo com as normas de utilização do Google. Os detalhes sobre o que fazer durante o período de realização desse REO seguem resumidos na Tabela 1. Tabela 1. Tarefas e datas importantes a se observar para realização do REO1.* Dia Importante Participação 01/11/2020 a 03/11/2020 Leitura e reflexão sobre o REO, preparando-se para o fórum de dúvidas Individual- qualquer dúvida na compreensão das atividades deve ser sanada com o professor. 04/11/2020 a 07/11/2020 Participação no Fórum de discussão – Revisão dos conceitos Individual – Alunos respondem alunos e professor é mediador Segunda semana – dia e horário da aula de acordo com o SIG Aula via Google Meet – Uma sala virtual permanente será criada e o link disponibilizado no Campus Virtual Todos – Caso o estudante não consiga participar, a aula ficará gravada e o link disponibilizado no campus virtual 07/11/2020 a 14/11/2020 Enviar um documento com as respostas às questões do REO Grupo – Definido de forma aleatória via Campus virtual *veja seção 4 para mais esclarecimentos sobre as formas de avaliação. As questões norteadoras para as discussões desse REO encontram-se a seguir. Pedimos que para cada seção, você avalie cuidadosamente cada procedimento experimental e/ou conceitos descritos na apostila, prestando atenção às vidrarias e às técnicas utilizadas. A) Vidrarias e materiais de laboratório Olhando para os aparatos de um laboratório de química, parece, às vezes, que estamos na cozinha de um cientista. É interessante, nesse aspecto, observar que alguns ROTEIRO DE ESTUDOS ORIENTADOS – REO 1 materiais ou vidrarias do laboratório se assemelham em forma e, de certa maneira, em função a alguns utensílios da nossa cozinha. Para uma familiarização com os materiais básicos de um laboratório de química, leia o tópico “1.8 - MATERIAIS BÁSICOS DE LABORATÓRIO” na Apostila de Química Experimental [1], páginas 12-16. Baseado no que leu e discutiu com o professor, escolha 15 materiais/vidrarias descritos na seção 1.8 da Apostila de Química Experimental e complete o quadro A1. Quadro A1. Vidrarias de um laboratório, suas funções e semelhanças com utensílios do dia a dia. Vidraria/ material Nome Foto real Função Se fosse um utensílio da minha cozinha seria... 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Busque fotos de qualidade em sites de busca e mantenha a formatação adequada. B) Processos de medida de grandezas físicas – conceitos gerais Para uma familiarização com o tema dessa seção, leia os tópicos “2.3 - ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS” e “2.4 - MEDIDAS EXPERIMENTAIS” na Apostila de Química Experimental [1], a partir das páginas 18 e 20, respectivamente. Para avaliarmos os conceitos desse tema, vamos realizar uma atividade simples: cada integrante da equipe deverá utilizar um aplicativo de régua do celular, com graduação em milímetros, para realizar a medida da altura e da largura da sua carteirinha de estudante (Leia a seção “2.4.1 - Medições com aparelhos analógicos” para a correta leitura da medida – página 21 na Apostila de Química Experimental [1]). Dado o intuito dessa atividade, vamos ROTEIRO DE ESTUDOS ORIENTADOS – REO 1 considerar que todas as carteirinhas sejam idênticas. De posse desses dados, complete a tabela a seguir: Tabela B1. Dimensões da carteirinha de estudante obtidas com aplicativo de celular. Medida* Largura / cm Comprimento / cm Área** / cm2 1 2 3 4 5 *Cada medida corresponde à carteirinha de cada integrante da equipe **Assuma que a carteirinha é retangular. Baseado no que leu na Apostila de Química Experimental e no que foi discutido, responda às questões a seguir: B1) Considerando o que significa medir, estabeleça o padrão de medida para a grandeza dimensão, fornecendo sua unidade no sistema internacional de medidas. B2) Para as medidas realizadas, estabeleça o número de algarismos significativos do comprimento, da largura e da área da carteirinha. B3) Para a primeira linha da tabela, diga quais são os algarismoscorretos e duvidosos de cada medida, explicando como o algarismo duvidoso foi obtido para as medidas realizadas. C) Erros e incertezas Ainda considerando os dados obtidos a partir das medidas das carteirinhas de estudante, leia as seções 2.4 e 2.5 na Apostila de Química Experimental [1] e responda: C1) Assumindo que todas as carteirinhas da equipe possuem dimensões teóricas idênticas, explique por que os resultados obtidos por cada membro da equipe diferiram entre eles. C2) É possível designar o valor real do comprimento ou da largura de uma carteirinha de estudante? Explique. C3) Se ao invés de medir a largura e o comprimento da carteirinha estivéssemos interessados em medir o valor do ângulo de cada vértice dela, a resposta anterior seria diferente? C4) Quais podem ser os erros associados às medidas das dimensões da carteirinha de estudante? C5) Qual a incerteza associada ao instrumento de medida utilizado? ROTEIRO DE ESTUDOS ORIENTADOS – REO 1 D) Tratamento estatístico Para cada grandeza avaliada na Tabela B1, leia a seção 2.6 na Apostila de Química Experimental [1] e responda: D1) Determine o valor médio de cada grandeza. O que esses números significam? D2) Determine o desvio padrão de cada grandeza. O que esses números significam? D3) Baseados nas respostas anteriores, represente a medida de cada grandeza avaliada. D4) Considere que num laboratório, massas do reagente KOH foram realizadas, utilizando balanças distintas. Foram obtidos os valores 0,234 ± 0,001 g e 0,72 ± 0,01 g. Forneça os resultados da adição e da multiplicação dessas massas considerando as regras de operações de algarismos significativos (página 19 e 20) e propagação de erros (página 27). E) Medida de Volumes Para essa seção, um teste prático simples pode ser bem ilustrativo e esclarecedor. Procurem, dentre os integrantes do seu grupo, aquele cuja casa tenha recipientes graduados diferentes, mas que apresentam capacidade de medir volumes de mesma ordem de grandeza. Por exemplo, um copo medidor e um copo de liquidificador têm ambos a marcação de 0,5 L. Então, com ambos os recipientes secos, encha um deles até uma marcação de volume que também é encontrada no segundo recipiente. Transfira o volume medido para o segundo recipiente, registre as observações e responda: E1a) Quais os recipientes escolhidos? Mostre uma foto com os recipientes preenchidos com o volume escolhido. E1b) Qual foi a principal dificuldade para garantir que o primeiro recipiente fosse preenchido até a marcação de volume escolhida? E1c) O volume medido no segundo recipiente foi igual aquele medido no primeiro? Discuta esse resultado. E1d) Qual o formato da superfície do líquido dentro de cada recipiente? Encha um tubo estreito com água (um tubo transparente de uma caneta, por exemplo) e compare o formato das superfícies do líquido nessa situação com aquele nos recipientes escolhidos. Explique essa diferença. E1e) Você acha que é mais fácil controlar o volume de um líquido num tubo de menor ou de maior diâmetro? Ou seja, em qual caso a medida de volume terá maior precisão? As vidrarias num laboratório de química são construídas de forma que atendem uma determinada função. Assim, vidrarias para medida de volume são específicas de acordo com a precisão e exatidão da medida que se deseja. ROTEIRO DE ESTUDOS ORIENTADOS – REO 1 E1f) Considerando o que você discutiu nas questões anteriores, você acha que um béquer de volume 50 ± 5 mL seria adequado para uma medida de volume? Justifique sua resposta; Considerando que no laboratório de química, existem disponíveis as seguintes vidrarias: i) Pipeta volumétrica de 10,0 ± 0,1 mL ii) Béquer de 20 ± 5 mL iii) Pipeta graduada de 10,00 ± 0,05 mL iv) Proveta de 50,00 ± 0,05 mL Após ler a seção 2.4.2 da apostila, páginas 29 a 30, responda: E2) Qual vidraria deve ser a mais adequada para medir o volume 8,47 mL de água destilada? Justifique a sua resposta. E3) Qual o procedimento correto para fazer a leitura do volume desejado, de modo a evitar o erro de paralaxe? E4) Qual das vidrarias disponíveis não deve ser utilizada para realizar a leitura de 10 mL de água destilada. Justifique sua resposta. E5) Qual o procedimento correto para zerar uma proveta de 50,00 mL de volume? Por que esse procedimento é necessário? 4. Que produto/s devem ser gerados e como serão avaliados? Como produto de avalição, vocês deverão participar dos fóruns de grupo de discussão que envolverão as questões desse REO. Esses fóruns consistirão em perguntas que o professor deixará como norteadoras para a discussão. A partir das discussões realizadas, cada equipe deverá enviar um documento com as respostas das questões do REO até o dia 14/11/2020. Esse documento deve ser enviado via Campus Virtual, em local específico para isso, seguindo as instruções dadas em momento oportuno – cabe ressaltar que o documento deve estar devidamente formatado, contendo tanto as perguntas quanto as respostas do REO-1, e ser enviado na extensão .pdf. Este REO tem valor total de 8% da nota do semestre, sendo 2% destinados para a participação no Fórum de Discussão e 6% para o documento contendo as respostas às questões desse REO. 5. Referências [1] – Apostila de Química Geral Experimental – Universidade Federal de lavras - Semestre 2020/1 – Disponível no Campus Virtual.
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