Contextualização

Os compostos orgânicos desempenham um papel fundamental na existência e no desenvolvimento da vida como a conhecemos, sendo componentes essenciais de coisas tão diversas como DNA, medicamentos, combustíveis, polímeros e tintas. Eles são compostos principalmente de carbono e hidrogênio, mas também podem conter oxigênio, nitrogênio, fósforo, halogênios e uma variedade de outros elementos. As propriedades físicas destes compostos orgânicos, incluindo seu ponto de fusão e de ebulição, tendem a ser determinadas por suas estruturas moleculares e suas ligações químicas.

A polaridade de um composto orgânico é uma característica importante que determina não apenas como o composto reage a diferentes substâncias, mas também suas propriedades físicas. Por exemplo, compostos orgânicos polares tendem a ter pontos de fusão e ebulição mais elevados do que compostos não polares, uma vez que as forças intermoleculares são mais fortes em compostos polares.

Os pontos de fusão e ebulição dos compostos orgânicos também são afetados pelo tamanho e forma das moléculas, pelo tipo e número de ligações químicas que contêm e pela presença de grupos funcionais específicos.

A importância da química orgânica e das propriedades físicas dos compostos orgânicos não pode ser subestimada. Ela é essencial para o desenvolvimento de novos medicamentos, materiais e tecnologias. No mundo real, as aplicações desses compostos são vastas, indo desde a indústria farmacêutica até a produção de alimentos e a fabricação de materiais. Entender as propriedades físicas dos compostos orgânicos é o primeiro passo para explorar e aproveitar ao máximo essas aplicações.

Os alunos podem consultar os seguintes recursos para aprender mais sobre o tema:

1. Livro "Química Orgânica" de Paula Y. Bruice (ISBN: 9788547223498)
2. Livro "Química: a ciência central" de Theodore L. Brown, H. Eugene LeMay, Bruce E. Bursten e Catherine Murphy (ISBN: 9788580551615)
3. Google Acadêmico (https://scholar.google.com.br/): É uma base de dados que permite pesquisar literatura acadêmica em várias disciplinas e fontes. Basta digitar "propriedades físicas dos compostos orgânicos" na caixa de pesquisa.
4. Khan Academy (https://pt.khanacademy.org/science/organic-chemistry): Oferece aulas gratuitas online sobre química orgânica.

Atividade Prática

Título da Atividade: Decifrando as Propriedades Físicas dos Compostos Orgânicos: Uma Abordagem Experimental e Computacional

Objetivo do Projeto

A atividade tem como objetivo proporcionar uma experiência prática aos alunos para que possam entender as propriedades físicas dos compostos orgânicos, correlacionando com a polaridade, estrutura molecular e grupo funcional. A atividade será desenvolvida em grupo (de 3 a 5 alunos) e estimamos que a duração seja de aproximadamente 12 a 15 horas divididas em várias sessões.

Descrição Detalhada do Projeto

Parte Experimental:

1. Os alunos irão realizar uma série de experimentos para determinar o ponto de ebulição e fusão de vários compostos orgânicos. Eles também deverão observar as diferenças na solubilidade desses compostos em água.

   Materiais necessários: compostos orgânicos variados (ex.: álcool etílico, éter dietílico, acetona, benzeno, etc.), termômetros, placas de aquecimento, tubos de ensaio, água destilada.

   Passo a passo:

   a. Cuidadosamente, adicione uma quantidade conhecida do composto orgânico em um tubo de ensaio.

   b. Aqueça o tubo de ensaio em uma placa de aquecimento, registrando a temperatura em que o composto começa a se liquefazer (ponto de fusão) e a temperatura que começa a ferver (ponto de ebulição).

   c. Aprimore sua análise realizando o teste de solubilidade. Adicione água destilada ao tubo com o composto e observe se ele é solúvel ou não.

   d. Registre todos os dados e repetir o experimento para os outros compostos.

Parte Computacional:

2. Após os experimentos, os alunos irão usar ferramentas computacionais para modelar as estruturas moleculares dos compostos orgânicos que trabalharam. Isso os ajudará a entender a correlação entre a estrutura molecular e as propriedades físicas observadas.

   Materiais necessários: computadores com acesso à Internet e software de modelagem molecular (ex.: Spartan, HyperChem, etc.).

   Passo a passo:

   a. Usar um software de modelagem molecular para desenhar a estrutura do composto orgânico.

   b. Avaliar a polaridade da molécula utilizando as ferramentas do software.

   c. Contrastar a polaridade, o tamanho, o formato e a presença/ausência de grupos funcionais na estrutura molecular do composto orgânicos e correlacionar com as propriedades físicas observadas na parte experimental.

Por fim, o resultado do projeto será um relatório final que irá conter a seguinte estrutura:

Parte Escrita:

1. Introdução: Deve conter uma visão geral da importância dos compostos orgânicos e suas propriedades físicas. Os alunos deverão também descrever os objetivos e a relevância do projeto.

2. Desenvolvimento: Nesta seção, os alunos devem detalhar o processo experimental e os passos seguidos na modelagem computacional. Deve haver uma explanação teórica que explique os fenômenos observados. Os alunos devem inserir gráficos e tabelas, mostrando os resultados obtidos. Se possível, os alunos devem discutir a correlação entre a estrutura molecular, polaridade, pontos de fusão e ebulição e a solubilidade em água dos compostos orgânicos estudados.

3. Conclusão: Os alunos devem retomar os pontos principais, sintetizar os aprendizados obtidos e destacar a importância do entendimento aprofundado das propriedades físicas dos compostos orgânicos para o desenvolvimento da ciência e da tecnologia modernas.

4. Bibliografia: Os alunos devem indicar as fontes em que se basearam para o desenvolvimento do projeto. Incluindo os livros, páginas da web, vídeos, etc.

Por fim, os alunos devem auto-avaliar sua experiência de aprendizado em termos de colaboração em equipe, gerenciamento de tempo, pensamento criativo e proatividade.