Contextualização
A entalpia é uma grandeza fundamental na Química Física que ajuda a entender e a prever o comportamento de reações químicas. Ela está relacionada com a energia liberada ou absorvida durante a realização de uma reação química. Saber calcular a entalpia e entender suas implicações é crucial para muitos setores industriais, incluindo a indústria farmacêutica, química e alimentícia.
Neste projeto, os alunos serão conduzidos a uma profunda exploração do conceito de entalpia, especialmente na perspectiva das energias de ligação. Através de um estudo detalhado e de experimentos cuidadosamente planejados, os alunos irão adquirir uma maior compreensão sobre a formação e quebra de ligações químicas e como esses processos afetam a entalpia global de uma reação química.
Introdução
A entalpia de uma reação química é a quantidade de energia liberada ou absorvida durante a reação, realizada a pressão constante. Os cálculos da entalpia têm sido uma ferramenta valiosa para os químicos, pois eles podem prever se uma reação é exotérmica (libera energia) ou endotérmica (absorve energia). Além disso, a entalpia também nos ajuda a entender melhor porque algumas reações ocorrem e outras não.
Ligações químicas são a força motriz de todas as reações químicas. Elas são formadas ou quebradas durante as reações químicas, e isso é acompanhado pela absorção ou liberação de energia. Cada tipo de ligação requer ou libera uma quantidade específica de energia quando é formada ou quebrada; essa quantidade de energia é chamada de energia de ligação. Para calcular a entalpia de uma reação, precisamos conhecer as energias de ligação de todas as ligações envolvidas na reação.
No entanto, o cálculo da entalpia de uma reação não se resume apenas à soma das energias de ligação das moléculas reagentes e produtos. É necessário considerar também o arranjo espacial destas moléculas, a ordem em que as ligações são formadas e quebradas e a presença de possíveis intermediários de reação. Então, como podemos prever a entalpia de uma reação apenas conhecendo suas moléculas reagentes e produtos? Este é o desafio que vocês enfrentarão neste projeto!
Para aprofundar seus conhecimentos e preparar-se para o projeto, recomendamos os seguintes recursos:
- Conceitos de Entalpia e Energia de Ligação - Brasil Escola
- Entalpia de ligação - Prof PC
- Calcule a variação de entalpia de uma reação química - Mundo Educação
Atividade Prática
Título da Atividade: Entalpia nas Ligações - Uma Aventura de Energia
Objetivo do Projeto
O objetivo deste projeto é levar os alunos a uma compreensão aprofundada de como a entalpia é afetada pelas energias de ligação em reações químicas e como aplicá-la no contexto real. Os alunos também aprimorarão a colaboração em equipe, o gerenciamento de tempo e as habilidades de resolução de problemas.
Descrição Detalhada do Projeto
O projeto será realizado por grupos de 3 a 5 alunos e deve levar mais de 12 horas por aluno para ser concluído. O projeto envolverá a realização de experimentos, pesquisa teórica, discussão em grupo e preparação de um documento final.
Materiais Necessários
- Computador com acesso à internet
- Calculadora
- Equipamento de segurança básico para laboratório de química
- Kit de química de laboratório (incluindo vidraria, bico de Bunsen, etc.)
- Substâncias químicas apropriadas para a realização dos experimentos.
Nota: Os experimentos devem ser conduzidos sob supervisão de um professor qualificado para garantir a segurança de todos os participantes.
Passo a Passo para a Realização da Atividade
Fase 1: Pesquisa Teórica e Discussão em Grupo
Os alunos devem pesquisar em profundidade o conceito teórico de entalpia, energia de ligação e como os dois estão relacionados. Essa fase deve durar aproximadamente 5 horas. Os alunos devem se certificar de que entendem os conceitos por trás das ligações químicas, a entalpia das reações e como calcular essa entalpia.
Fase 2: Planejamento e Execução de Experimentos
Escolha um conjunto de reações químicas para investigar. As reações devem incluir diferentes tipos de ligações químicas. Para cada reação, calcule a entalpia teórica e, em seguida, realize a reação no laboratório para medir a entalpia experimental. Esta fase deve durar cerca de 5 horas.
Fase 3: Análise e Discussão
Reúna-se como um grupo para discutir os resultados. Compare os valores calculados e experimentais de entalpia. Hospede uma discussão em grupo sobre possíveis razões para qualquer discrepância. Esta fase deve levar cerca de 2 horas.
Fase 4: Preparação do Relatório Final
Cada grupo deve preparar um relatório detalhado discutindo seu trabalho e resultados. O relatório deve conter os seguintes elementos: introdução, desenvolvimento, conclusões e bibliografia. Esta fase deve levar aproximadamente 4 horas.
Entregas do Projeto
Ao final do projeto, cada grupo deve entregar o seguinte:
- Documento escrito: um relatório em formato de documento que contém os seguintes tópicos:
- Introdução: Contextualize o tema, sua relevância e aplicação no mundo real e o objetivo do projeto.
- Desenvolvimento: Explique a teoria por trás do tema central do projeto, detalhe a atividade prática, a metodologia utilizada e apresente e discuta os resultados obtidos.
- Conclusão: Retorne aos seus pontos principais, identifique os aprendizados obtidos e as conclusões sobre o projeto.
- Bibliografia: Indique as fontes usadas para trabalhar no projeto, como livros, páginas da web, vídeos, etc.
- Apresentação: Prepare uma apresentação de 15 minutos resumindo seu trabalho e descobertas. Este é um momento para compartilhar suas descobertas com a classe e para discutir suas conclusões.
Ao concluir o projeto, os alunos terão demonstrado sua capacidade de trabalhar em equipe para resolver um problema complexo. Eles terão aprimorado suas habilidades técnicas em química e terão adquirido valiosas habilidades socioemocionais.
