Sobre este plano
Este slide não deve ser apresentado para os alunos, ele apenas resume o conteúdo da aula para que você, professor, possa se planejar.
Sobre esta aula: Para o pleno desenvolvimento deste plano é importante que os alunos tenham construído e desenvolvido habilidades
referentes ao primeiro plano desta unidade, sobre reações de combustão e o rearranjo de átomos durante uma reação química.
Este plano tem como objetivo possibilitar que os alunos analisem a Lei da Conservação das Massas (Lei de Lavoisier) em reações químicas realizadas em sistemas abertos e fechados por meio da análise de dados e com base em um experimento simples. O Mão na massa está dividido em três partes, sendo a Parte II um experimento rápido com materiais simples como bicarbonato de sódio e vinagre. Se a escola não possuir balança semianalítica basta o professor entregar os dados experimentais que se encontram no gabarito da respectiva atividade.
Para estudar mais sobre o tema, o professor pode acessar as seguintes referências:
CABRAL, Rachel. A massa se conserva? Ponto Ciência. Disponível em: <http://www.pontociencia.org.br/experimentos/visualizar/a-massa-se-conserva/955>.
Acesso em: 16 de agosto de 2018.
FOGAÇA, Jennifer R. V. Lei da Conservação das Massas. Mundo Educação. Disponível em: <https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/lei-conservacao-massa.htm>. Acesso em 16 de agosto de 2018.
CAZZARO, Flavio. Um experimento envolvendo estequiometria. Química Nova na Escola. Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc10/exper3.pdf>.
Acesso em: 14 de agosto de 2018.
Materiais necessários para a aula (opcionais): Balança semianalítica, copinho de café (50 ml), colher de chá (ou espátula), vinagre e bicarbonato de sódio. Material a ser impresso:
Atividade para impressão: material complementar.
Gabarito da atividade: material complementar.
Título da aula
Tempo sugerido: 2 minutos.
Orientações: Leia o título da aula para os alunos e faça as seguintes perguntas:
- O que vocês entendem pela leitura do título?
- O que é uma lei científica? É a mesma coisa que teoria?
- O que significa conservação?
Instigue os alunos a desenvolver suas hipóteses e seus argumentos com relação ao título da aula com o objetivo de analisar seus conhecimentos prévios.
O professor pode complementar as respostas dos alunos diferenciando os termos: hipótese, teoria e lei. Hipótese é uma suposição baseada no conhecimento prévio ou em uma observação, que pode ser confirmada ou refutada. Teoria, por sua vez, é a síntese de um conjunto de hipóteses que foram testadas por meio de experimentos, análise de dados e conclusão dos mesmos. Uma teoria não é uma verdade absoluta, podendo, com o tempo, ser aprimorada, complementada ou até mesmo refutada. Lei é uma relação lógica comprovada entre duas ou mais coisas, com base em dados. Uma lei implica em regularidade e padrões, ou seja, uma lei implica que algo ocorrerá da forma prevista por ela.
Como a palavra conservar significa “manter-se”, esta lei significa que a massa se mantém igual (antes e depois de algum acontecimento).
Contexto
Tempo sugerido: 5 minutos.
Orientações: Leia o título da reportagem para a turma e faça as seguintes perguntas:
- Sabiam que é possível fabricar diamantes de cinzas humanas?
- O que é o diamante? Como ele se forma na natureza?
Antes de complementar as respostas, leia os trechos da reportagem com o auxílio da turma para que construam as noções iniciais sobre o tema.
Comente que o processo de formação do diamante na natureza necessita de três fatores essenciais:
- Alta pressão.
- Altas temperaturas.
- Tempo (até milhares de anos).
Ou seja, a formação do diamante natural se caracteriza como um processo lento, geralmente encontrado próximo de regiões vulcânicas (por causa das altas temperaturas), além disso, o ingrediente para fazer o diamante é nada mais nada menos do que o grafite (do lápis e lapiseiras), que é constituído do elemento químico carbono.
O professor pode comentar que a diferença entre o carbono grafite e o carbono diamante está no rearranjo de seus átomos e de como eles estão distribuídos geometricamente no espaço. Por este motivo, embora as duas substâncias sejam formadas por carbono, as geometrias de seus átomos são as responsáveis por tornar as características físicas das duas substâncias tão diferentes. Caso ache necessário, é possível ler sobre o assunto com base na seguinte referência <https://manualdaquimica.uol.com.br/quimica-geral/alotropia-carbono.htm>.
Comente que as cinzas humanas apresentam teores de carbono em sua composição, desta forma é possível extrair este carbono das cinzas, purificá-lo, converter em grafite e, dessa forma, utilizando equipamentos no laboratório, é possível produzir o diamante utilizando máquinas que produzam altas pressões e altas temperaturas para fabricar o diamante, no entanto, num espaço de tempo muito menor. Nesta reportagem, é descrito que o primeiro diamante humano brasileiro foi obtido de 2 quilos de cinzas de um adulto (massa total após a cremação), sendo que, destes 2 quilos, foi necessário apenas 0,5 quilo para enviar ao laboratório.
O professor pode finalizar esta etapa com a seguinte pergunta:
- Se a massa total das cinzas (após a cremação) é de 2 quilos, é possível dizer que sua massa inicial (antes da cremação) era a mesma?
A reportagem pode ser acessada por meio do link: http://www2.uol.com.br/sciam/noticias/brasileiros_ja_dispoem_de_diamante_humano.html
Questão disparadora
Tempo sugerido: 2 minutos.
Orientações: Leia a Questão disparadora para a turma e faça as seguintes complementações para auxiliar os alunos:
- O que acontece com o carvão e a lenha após ser queimados?
- Por que eles desaparecem?
- A massa das cinzas é maior, menor ou igual à massa dos combustíveis (carvão e lenha)?
Permita que os alunos criem suas hipóteses e considerações iniciais com base nas questões.
Mão na massa
Tempo sugerido: 31 minutos.
Orientações: Imprima todo o material contido neste link (material complementar), mas neste momento entregue apenas a Parte I - Analisando dados tabelados.
Projete o slide ou copie no quadro. Divida os alunos em grupos pequenos. Peça para que eles observem os dados apresentados, discutam entre o grupo e respondam as questões contidas no material impresso (tempo sugerido para a Parte I = 8 minutos).
Após 5 minutos, peça que os grupos apresentem suas conclusões. O professor encontra um gabarito para orientá-lo na discussão entre os grupos aqui (material complementar).
O professor pode auxiliar os alunos fazendo as seguintes perguntas:
- Para onde foi o restante da massa?
- O que aconteceu?
Os alunos devem chegar à conclusão que, no fim da reação, uma parte da massa acabou sendo dissipada para o ambiente externo, formando um gás,
por exemplo. Quando o sistema é fechado a dissipação do gás não ocorre, portanto a massa permanece constante (a massa inicial é igual à massa final).
Esta observação irá ajudá-los a compreender que um sistema fechado é aquele onde não há troca de massa (apenas de energia na forma de calor, por exemplo). Portanto, em uma reação química que ocorre em sistema fechado a massa é conservada (lei da conservação das massas). Por sua vez, um sistema aberto é aquele onde há troca tanto de massa como de energia e, portanto, se a reação química libera gás, não observaremos a conservação da massa.
Materiais necessários para a aula (opcionais): Balança semianalítica, copinho de café (50 ml), colher de chá (ou espátula), vinagre e bicarbonato de sódio. Material a ser impresso:
Atividade para impressão: (material complementar).
Gabarito da atividade: (material complementar).
Mão na massa
Tempo sugerido:
Orientações: Entregue a Parte II do material impresso (Analisando na prática). Para a realização desta atividade, é necessária a utilização de uma balança simples (semianalítica) para que os grupos possam verificar a massa do sistema antes e depois da reação química (tempo sugerido para a Parte II = 15 minutos).
Caso não haja balança disponível, não se preocupe, no gabarito o professor encontra dados que devem ser usados para eles responderem as questões propostas após a realização do experimento (se possível, permita que os alunos realizem o experimento para promover maior engajamento. Basta você ensiná-los a pesar e manusear as substâncias com cuidado).
Com base na análise dos dados experimentais os alunos devem responder as questões contidas no material impresso. Ele deverão analisar esta reação e criar hipóteses que sustentem a razão de a massa final do sistema ser menor do que a massa inicial (massa dos reagentes), já que, de acordo com a Lei da Conservação das Massas, a massa deve se conservar (massa de reagentes e produtos deve ser a mesma).
Reserve os últimos 5 minutos para que os grupos apresentem e troquem entre si. O gabarito irá ajudá-lo a orientar esta discussão.
Mão na massa
Tempo sugerido:
Orientações: Entregue agora a Parte III - Vamos aprofundar e projete o slide. Esta parte da atividade visa explorar a compreensão dos alunos em relação à Lei da Conservação das Massas explorando uma situação em que a massa aumenta e outra em que eles devem ser capazes de prever a massa obtida. Se o experimento anterior tomar mais tempo que o esperado, você pode propor os exercícios da Parte III como uma atividade extraclasse. Se você quiser, pode também realizar o experimento da combustão da palha de aço como demonstração realizando você mesmo a atividade (tempo sugerido para a Parte III - 8 minutos).
Esta atividade, a da queima da palha de aço, mostra o aumento da massa do produto, uma vez que ela também acontece em sistema aberto e um dos reagentes,
o gás oxigênio, presente na atmosfera, não pode ser pesado. Ou seja, a Lei da Conservação das Massas continua sendo válida, mas, por se tratar de um sistema aberto, não é possível observá-la.
Já na atividade da queima do carvão, eles deverão ser capazes de prever a massa gerada de gás carbônico com base na massa inicial e da massa do resíduo final. Esta é uma atividade corriqueira na vida da maioria dos brasileiros: o churrasco. Os alunos podem querem saber o que são as cinzas. Responda que cinzas é todo material que não queimou, geralmente os sais minerais presentes no carvão, de origem vegetal.
As instruções e o gabarito da Parte III, referentes às conclusões a que os alunos devem chegar, pode ser acessados no material complementar. Reserve os minutos finais para a troca entre os grupos.
Sistematização
Tempo sugerido: 10 minutos.
Orientações: Projete o slide ou escreva as questões da Sistematização no quadro. Permita que os grupos reflitam e troquem ideias. Peça então para que cada um apresente suas respostas, tendo como base todas as atividades realizadas nesta aula. Se possível, peça para que cada grupo anote suas respostas em uma folha e colem no quadro, para que todos possam ver.
Escute atentamente as conclusões de cada grupo e faça as seguintes perguntas:
- Comente sobre as conclusões apresentadas por seus colegas. Elas diferem dos suas?
- Como vocês desenvolveram suas hipóteses para chegar a estas conclusões?
Permita um debate e um conversa aberta com a turma sobre o tema trabalhado e desenvolvido nesta aula.
Para observar o desenvolvimento e a construção da habilidade desta unidade, os alunos devem chegar às seguintes conclusões:
1º) Em um sistema aberto, as reações químicas podem trocar massa com o ambiente, como a palha de aço que, ao entrar em combustão, aumenta sua massa devido à reação com o oxigênio, enquanto o papel diminui a sua massa devido à liberação de gases e fumaça para o ambiente.
Em um sistema fechado, não há troca de massa com o ambiente, onde, neste caso, a soma das massas dos reagente é igual à soma das massas dos produtos, pois, na natureza, nada se cria e nada se perde, tudo se transforma.
2º) A Lei da Conservação das Massas diz que, em um sistema fechado, a massa dos reagentes irá se conservar após uma reação química.
Para finalizar a aula, peça para que cada aluno escreva as definições de sistema aberto e fechado, assim como o enunciado da Lei de Lavoisier, ou Lei da Conservação das Massas, em seus cadernos.
