Sobre esta aula
Este slide não deve ser apresentado para os alunos, ele apenas resume o conteúdo da aula para que você, professor, possa se planejar.
Este plano terá como objetivo a identificação e análise de reações de combustão, complementando que tais reações necessitam da presença de um combustível (carvão, gasolina, etanol, lenha), comburente que é responsável por alimentar a chama (oxigênio) e uma fonte de calor para fornecer a energia necessária para a realização da reação. Neste plano não será abordado o tópico sobre reações de combustão completas e incompletas. Além disso, os alunos devem trabalhar com modelos esféricos (construídos com isopor) de moléculas para observarem o rearranjo dos átomos durante uma reação química.
Materiais necessários para a aula: 16 bolas de isopor de 15 mm (por grupo), 4 bolas de isopor de 25 mm (por grupo), 16 bolas de isopor de 35 ou 50 mm (por grupo),palitos de churrasco, fita adesiva ou cola quente, tinta nas cores vermelho, azul e laranja e pincel.
Para a realização deste plano, você precisará providenciar modelos das moléculas montadas com bolinhas de isopor e palitos. Siga o roteiro de instruções, que pode ser acessado pelo link: <https://nova-escola-producao.s3.amazonaws.com/yczK2JAAMmd9N4pcbeptae9vxzvDwqFdTTWgG8qkPuzRXsYbhTftGbbhjVST/instrucoes-para-o-professor-construcao-dos-modelos-cie9-02me01.pdf>.
Os dois materiais para impressão para as atividades do mão na massa podem ser acessados a partir dos links:
Atividade 1: <https://nova-escola-producao.s3.amazonaws.com/G96HgKH2CP6gSjke93vEuuBHY8sHWwxejuNvYAaWqG8XYVfs6BwKypEqarkk/atividade-para-impressao-a-quimica-do-fogo-cie9-02me01.pdf>.
Atividade 2: <https://nova-escola-producao.s3.amazonaws.com/EvgutFwwnZvzD25A3KyCE4RAcpxFv99YQGHwYK7AD5Vtu5HBE8Q2U7g5mc3F/atividade-para-impressao-construindo-modelos-cie9-02me01.pdf>.
Materiais de apoio:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. Reação de Combustão. Mundo Educação. Disponível em <https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/reacao-combustao.htm>. Acesso em 9 de Agosto de 2018.
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. Combustão completa e incompleta. Mundo Educação. Disponível em <https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/combustao-completa-incompleta.htm>. Acesso em 12 de Agosto de 2018.
Título da aula
Tempo sugerido: 3 minutos.
Orientações: Leia o título da aula para a turma e faça as seguintes perguntas:
- O que é uma reação (transformação) química? Vocês se lembram disso?
- Qual é a diferença entre transformação química e transformação física?
- Quais os indícios que mostram que uma reação química ocorreu?
- Saberiam dar exemplos de reações químicas que são realizadas no dia a dia?
Auxilie os estudantes e medie as respostas que eles derem, relembrando-os do conceito de transformações químicas e de sua diferença em relação às transformações físicas. Esse tema (transformações químicas), já abordado, pode ser encontrado no plano CIE6_02ME02.
Resumidamente, os alunos, junto com a mediação do professor, devem chegar a conclusão de que reações (transformações) químicas podem ocorrer quando há mudança de coloração, desprendimento de gás e luz, presença de odores, formação de precipitados, liberação ou absorção de energia.
Além disso, complemente comentando que as reações química estão diretamente relacionadas com a mudança na composição da matéria, produzindo novas substâncias, como por exemplo, a queima do papel (liberando gases como dióxido de carbono, água, fuligem e cinzas), o processo de formação da ferrugem, da queima dos combustíveis, da fotossíntese, entre outros. Enquanto as transformações físicas, ao contrário, não alteram a composição da matéria. Dessa forma, a substância permanece a mesma, por exemplo: a passagem da água dos estados sólido, líquido e gasoso (continua sendo água), rasgar um pedaço de papel (continua sendo papel), deformar uma garrafa plástica (continua sendo plástico), entre outros exemplos.
Em seguida, finalize esta etapa com as seguintes perguntas:
- O que é combustão? O que essa palavra lembra pra você?
- O que seriam reações de combustão?
Permita que os alunos desenvolvam suas conclusões iniciais sobre o tema, utilizando como exemplo fatos ou observações do cotidiano que envolvam a combustão. Entre algumas das respostas possíveis, eles podem comentar que a combustão está relacionada a explosões, à energia, ao fogo e aos combustíveis.
CONTEXTO
Tempo sugerido: 5 minutos.
Orientações: Organize os alunos em pequenos grupos e faça as seguintes perguntas para auxiliá-los na análise proposta no slide:
- O que vocês observam em cada imagem?
- O que é preciso para fazer o foguete se movimentar?
- O que é necessário para acender a boca do fogão?
- O que é preciso para alimentar a chama da fogueira?
- Há reações de combustão presentes?
- Quem são os combustíveis?
Permita que grupos realizem um debate e anotem suas hipóteses a partir da análise das imagens.
Os grupos devem observar que as três figuras demonstram liberação de energia, calor e presença de chamas, caracterizando indícios de reações químicas.
No caso do foguete, determinadas misturas de combustíveis são utilizadas para realizar o processo de propulsão, até o foguete sair da órbita da terra. O professor pode comentar, que antigamente, durante o período da corrida espacial, o principal combustível utilizado na propulsão de foguetes era a reação química entre hidrogênio e oxigênio (formando a água). O hidrogênio é um combustível limpo, que não gera gases poluidores ou partículas suspensas no ar. Porém, devido a grande inflamabilidade do hidrogênio o risco de explosões é muito alto e esse combustível não é mais utilizado pela NASA.
Em relação ao fogão, o combustível vem do gás de cozinha (mistura de propano e butano), onde, ao aproximar um fósforo aceso (ou outra fonte de calor) próximo da abertura onde o gás é liberado (boca do fogão), a chama é criada. O professor pode comentar que existem fogões que utilizam descargas elétricas, que dão a energia necessária para o gás, para dessa forma criar a chama.
E sobre a fogueira, os alunos devem argumentar que o combustível necessário para mantê-la acesa deve ser a base de, lenha seca, carvão, madeira ou outros tipos de materiais inflamáveis e combustíveis.
As imagens, portanto, apresentam uma relação energética (produção de calor) a partir do consumo combustíveis, na qual existe a presença de reações químicas que liberam energia (calor) para movimentar máquinas térmicas ou simplesmente para realizar a emissão de luz, aquecer e preparar alimentos (fogueira e fogão).
QUESTÃO DISPARADORA
Tempo sugerido: 2 minutos.
Orientações: Leia a questão disparadora para a turma e complemente com as seguintes perguntas:
- O que acontece microscopicamente com a matéria durante uma reação química?
- O que os átomos fazem durante uma reação química?
- Os átomos mudam? Se perdem? Há ganho de átomos durante uma reação?
Anote as respostas e os argumentos iniciais dos alunos no quadro, a fim de realizar um debate no final de aula e comparar as respostas iniciais com as conclusões desenvolvidas na sistematização.
MÃO NA MASSA
Tempo sugerido: 30 minutos.
Orientações: Projete o slide para a turma ou imprima uma cópia para cada grupo ou escreva as perguntas no quadro. É sugerida uma estimativa de 5 minutos para a realização dessa atividade. Antes de os alunos analisarem as questões e debaterem sobre elas, inicie essa etapa com uma conversa aberta e descontraída, fazendo as seguintes perguntas:
- Vocês gostam de churrasco?
- Já fizeram ou observaram alguém fazer um?
- É difícil acender uma churrasqueira? Ou uma fogueira?
Permita que os alunos comentem sobre suas experiências ou até mesmo falem sobre técnicas que possam ter aprendido com familiares ou amigos. Nessa etapa, observe os conhecimentos prévios da turma em relação ao tema.
Após os alunos comentarem sobre suas vivências, peça para que os grupos anotem, em uma folha de rascunho, hipóteses e teorias sobre quais seriam os três ingredientes principais para fazer o fogo.
Os alunos devem chegar à conclusão de que, para fazer o fogo, deve-se utilizar um material que queime com facilidade, neste caso, o carvão, que é classificado como combustível. Comente que, em alguns casos, as pessoas utilizam uma mistura de óleo, jornal, álcool e carvão para intensificar a queima e facilitar o surgimento da chama, pois todos esses materiais são considerados combustíveis.
Ressalte que outro ingrediente essencial refere-se ao ponto de ignição da reação, ou seja, é necessário a presença de calor para dar início ao processo de combustão do carvão. Nesse caso, podem ser utilizados palitos de fósforos acesos, acendedores automáticos, jornais em forma de cone (em contato com o carvão), que são queimados na extremidade até que o calor entre em contato com o carvão.
O terceiro ingrediente essencial, talvez seja o mais difícil dos alunos perceberem, então, nesta etapa, o professor pode fazer a seguinte pergunta para auxiliar na mediação:
- Vocês já viram o(a) churrasqueiro(a) abanando o fogo? Ou alguém abanando uma fogueira quando a chama está no seu início? Por que isso é feito?
Os alunos devem chegar à conclusão de que essa ação é realizada para alimentar a chama, fazendo-a crescer, por conta do ar ao nosso redor, mais especificamente, do oxigênio que encontra-se no ar, que é classificado como comburente. Ou seja, o oxigênio é o ingrediente responsável por alimentar a chama, dessa forma, se não existe oxigênio em um ambiente, não é possível fazer fogo.
Se desejar, faça uma demonstração rápida, acendendo uma vela e emborcando um material de vidro ao redor dela. Os alunos poderão observar a chama ficando cada vez mais fraca até se extinguir, devido ao fato de ela ter consumido todo o oxigênio do ambiente ao seu redor.
Resumidamente, os três ingredientes básicos para fazer o fogo são:
- Material combustível (carvão, madeira seca, papel, álcool, óleo)
- Fluido comburente (oxigênio)
- Ponto de ignição (calor)
Esses três ingredientes são responsáveis pela reação de combustão.
MÃO NA MASSA
Orientações: Projete o slide e imprima uma cópia da atividade “A Química do Fogo”, disponibilizada nos materiais complementares, para cada grupo. É sugerida uma estimativa de 5 minutos para a realização desta etapa.
A atividade pode ser acessada no seguinte link: <https://nova-escola-producao.s3.amazonaws.com/G96HgKH2CP6gSjke93vEuuBHY8sHWwxejuNvYAaWqG8XYVfs6BwKypEqarkk/atividade-para-impressao-a-quimica-do-fogo-cie9-02me01.pdf>.
Leia o texto da atividade junto com a turma, pedindo a colaboração de alguns alunos, que farão a leitura em voz alta.
Em seguida, os alunos deverão analisar a equação de combustão do carvão e responder às perguntas presentes na atividade. Permita que os grupos debatam, conversem e criem hipóteses para desenvolver argumentos referentes à análise da equação.
Em relação às respostas, os grupos espera-se que eles cheguem às seguintes conclusões:
Questão 1 - Os alunos devem interpretar que o carbono (carvão) reage com o oxigênio para formar o gás carbônico e a energia da chama. Dessa forma, o combustível (carvão) recebe energia de um ponto de ignição (fósforo, acendedor) e a chama é alimentada pelo oxigênio do ar, produzindo energia e gás carbônico
Questão 2 - Os alunos devem utilizar os conhecimentos e as habilidades construídos em unidades anteriores. Dessa forma, os alunos devem chegar à conclusão de que a equação representa uma transformação química, pois o carvão reage com o oxigênio, formando uma substância completamente diferente.
Questão 3 - Os alunos devem observar que o oxigênio, quando representado apenas por “O”, significa que é apenas um átomo de oxigênio. E quando representado por “O2 “ significa que é uma molécula de oxigênio, ou seja, o oxigênio que é encontrado no ar, está em sua forma molecular (formado por dois átomos de oxigênio), tal qual nós o respiramos. Relembrar os alunos de que a combinação de átomos formam moléculas.
Questão 4 - A equação representa uma reação de combustão, pois o oxigênio (comburente) está reagindo com o carvão (combustível) e produzindo energia. Reações de combustão são aquelas nas quais há a presença de oxigênio e a liberação de energia para o ambiente.
Questão 5 - Os alunos devem observar que, durante o processo da equação química, os átomos sofrem um rearranjo, combinando-se entre si, para formar uma nova substância, o gás carbônico. Se eles não conseguirem perceber, não se preocupe, pois a próxima atividade foi toda pensada para isso. Essa questão é só para instigá-los a pensar a respeito.
MÃO NA MASSA
Orientações: Projete o slide ou desenhe a equação (em forma de modelo) no quadro, fazendo as seguintes perguntas:
- Como vocês interpretam essa equação? O que está acontecendo?
- O que houve com os átomos de oxigênio e de carbono?
Talvez eles percebam que houve um rearranjo de átomos para que a reação acontecesse. Observe as respostas e siga para a próxima atividade, usando os modelos que você preparou antecipadamente. Nesta etapa, diga aos alunos que eles irão realizar uma análise microscópica a respeito das reações químicas, como os átomos combinam-se entre si para formar novas substâncias, utilizando modelos de bolinhas. Eles devem manusear modelos esféricos de moléculas (hidrogênio, metano e propano) feitos de isopor e perceber que é preciso rearranjar os átomos para formar novas substâncias.
Entregue as moléculas que você preparou antecipadamente, assim como uma cópia da atividade impressa “Construindo Modelos” para cada grupo. O matreial para impressão pode ser acessado no link: <https://nova-escola-producao.s3.amazonaws.com/EvgutFwwnZvzD25A3KyCE4RAcpxFv99YQGHwYK7AD5Vtu5HBE8Q2U7g5mc3F/atividade-para-impressao-construindo-modelos-cie9-02me01.pdf> Se for possível, faça uma impressão colorida, ou então, peça para os alunos pintarem os modelos conforme as cores indicadas no slide.
Peça para que eles manuseiem os modelos à vontade para poderem responder às questões propostas. Sugestão de tempo para toda essa atividade: 20 minutos.
SISTEMATIZAÇÃO
Tempo sugerido: 10 minutos.
Orientações: Projete o slide ou escreva as perguntas da sistematização no quadro. Nesta etapa, peça para que cada grupo compartilhe as conclusões e os aprendizados desenvolvidos nesta aula.
Os grupos devem concluir que para fazer fogo é necessária a presença de um combustível (madeira, jornal, carvão), de um comburente, que é o responsável por alimentar a chama (oxigênio), e de uma fonte de calor. Juntos, eles darão o início da reação química. Complemente comentando que uma reação química de combustão é aquela em que ocorre liberação de energia, que necessita de combustível, comburente e calor, e que ocorre na presença de oxigênio.
Comente que, além disso, durante uma reação química, os átomos das moléculas se separam, por conta da energia que deu início à reação, e que esses mesmos átomos recombinam-se, a fim de formar novas moléculas com propriedades diferentes.
Finalize realizando a seguinte pergunta:
