Contextualização

Introdução Teórica

A estequiometria é um conceito fundamental da química que envolve o cálculo das quantidades relativas (em massa, volume ou número de moléculas) dos reagentes e produtos em uma reação química. Ela é baseada na lei de conservação da massa, que afirma que a massa dos reagentes em uma reação química deve ser igual à massa dos produtos.

O primeiro passo no estudo da estequiometria é entender a equação química balanceada. Essas equações fornecem a proporção dos reagentes e produtos em uma reação química. Por exemplo, a equação para a combustão da gasolina (octano) é C8H18 + 12.5 O2 -> 8 CO2 + 9 H2O. Isso significa que uma molécula de octano reage com 12.5 moléculas de oxigênio para produzir 8 moléculas de dióxido de carbono e 9 moléculas de água.

A estequiometria também envolve o conceito de mol, que é uma unidade de medida usada para expressar a quantidade de substância. Um mol de qualquer substância contém um determinado número de partículas (átomos, moléculas, íons, etc.), conhecido como número de Avogadro (aproximadamente 6.022 x 10^23 partículas). Portanto, também é necessário entender como converter entre gramas e moles usando o peso molecular da substância.

Contextualização

A estequiometria é uma ferramenta essencial para muitas áreas do mundo real além da química, incluindo engenharia, farmacologia, ecologia e nutrição. Por exemplo, na engenharia química, a estequiometria é usada para projetar plantas químicas industriais e otimizar a eficiência dos processos de produção.

Na farmacologia, a estequiometria é usada para calcular as doses corretas de medicamentos, e na ecologia, é usada para entender as trocas de energia e matéria nos ecossistemas. Na nutrição, a estequiometria auxilia na determinação das necessidades dietéticas, calculando a quantidade de nutrientes necessários para manter o equilíbrio metabólico.

Atividade Prática

Título da atividade: O Grande Balão Estequiométrico

Objetivo do Projeto

O objetivo deste projeto é ter uma compreensão mais profunda e aplicada dos conceitos de estequiometria. Os alunos trabalharão em grupos de 3 a 5 para realizar uma série de reações químicas e investigar a relação entre os reagentes e produtos nessas reações. Para tanto, os alunos, usando princípios de estequiometria, irão calcular a quantidade de gás necessária para inflar um balão - trazendo assim um elemento de competição amigável ao projeto.

Descrição detalhada do projeto

Os alunos realizarão a reação entre bicarbonato de sódio e vinagre, que produz dióxido de carbono, água e acetato de sódio. Eles devem calcular, com base na estequiometria da reação, a quantidade de bicarbonato de sódio e vinagre necessária para inflar um balão até um determinado volume.

Em seguida, eles realizarão a reação na prática, medindo cuidadosamente as quantidades de reagentes e capturando o gás produzido em um balão. Eles devem comparar o volume real do gás produzido com o volume teoricamente esperado com base em seus cálculos e discutir quaisquer discrepâncias encontradas.

Além disso, os alunos também serão desafiados a produzir a maior quantidade de gás possível para inflar um balão - trazendo um elemento de competição ao projeto, onde o grupo que conseguir inflar o balão ao maior volume ganhará.

Materiais necessários

1. Bicarbonato de sódio
2. Vinagre
3. Balões
4. Funil
5. Recipiente vedado com uma abertura para o balão
6. Balança
7. Fita métrica ou régua para medir o volume do balão

Passo a passo para a realização da atividade

1. Os alunos devem começar revisando a reação química entre bicarbonato de sódio e vinagre e o conceito de estequiometria. Eles devem calcular a quantidade teórica de gás que pode ser produzida a partir de diferentes quantidades de bicarbonato de sódio e vinagre.

2. Em seguida, os alunos devem preparar a reação, medindo os reagentes e colocando-os em um recipiente vedado, com um balão prendido na abertura para capturar o gás produzido.

3. Após a reação, os alunos devem medir o volume do balão inflado e compará-lo com o volume teoricamente esperado.

4. Finalmente, os alunos devem redigir um relatório detalhado sobre a experiência, discutindo seus resultados e quaisquer discrepâncias entre o esperado e o observado.

Entregas do projeto

Ao final, cada grupo deverá apresentar um relatório escrito constituído por uma introdução, desenvolvimento, conclusão e bibliografia utilizada.

Na introdução, os alunos contextualizarão a estequiometria, explicando sua relevância e aplicação no mundo real, além de delinearem o objetivo do projeto.

No desenvolvimento, os alunos devem detalhar os princípios teóricos da estequiometria, explicar em pormenor a atividade prática que realizaram, apresentando a metodologia utilizada e os resultados obtidos. Análises sobre as possíveis razões para as discrepâncias entre os resultados teóricos e práticos também devem ser abordadas.

Na conclusão, será importante que os alunos retomem os pontos principais do trabalho, debatendo sobre o que aprenderam e as conclusões que chegaram ao final do projeto. As competências adquiridas, tanto técnicas quanto socioemocionais, devem ser evidenciadas nesta seção.

Por fim, a bibliografia utilizada para a elaboração do trabalho deve ser cuidadosamente listada.

Os alunos terão a oportunidade de aplicar os conceitos de estequiometria de forma prática, bem como desenvolver habilidades importantes como comunicação, resolução de problemas, gerenciamento de tempo, pensamento crítico e trabalho em equipe.