Objetivos (5 - 7 minutos)

1. Compreender o conceito de energia de ativação: Os alunos devem ser capazes de explicar o que é a energia de ativação e como ela afeta a velocidade de uma reação química. Eles devem ser capazes de identificar a energia de ativação em um gráfico de reação e em uma equação química.

2. Aplicar o conceito de energia de ativação em situações práticas: Os alunos devem ser capazes de aplicar o conceito de energia de ativação em vários cenários, incluindo a vida cotidiana e na indústria. Eles devem ser capazes de explicar como a energia de ativação pode ser alterada para acelerar ou retardar uma reação química.

3. Resolver problemas relacionados à energia de ativação: Os alunos devem ser capazes de resolver problemas que envolvam o cálculo da energia de ativação. Eles devem ser capazes de usar a equação de Arrhenius para calcular a energia de ativação de uma reação química, dada a constante de taxa e a temperatura.

Objetivos secundários:

• Desenvolver pensamento crítico: Através da exploração e aplicação do conceito de energia de ativação, os alunos devem desenvolver suas habilidades de pensamento crítico e analítico.

• Promover a aprendizagem autônoma: Com a metodologia de aula invertida, os alunos devem aprender a pesquisar e estudar os materiais antes da aula, preparando-se para as discussões e atividades em sala de aula.

Introdução (10 - 15 minutos)

1. Revisão de Conteúdos: O professor inicia a aula relembrando os conceitos de cinética química e velocidade de reação, que foram estudados em aulas anteriores. Ele pode propor questões rápidas para que os alunos possam relembrar e aplicar esses conceitos. Por exemplo, "O que é velocidade de reação?" ou "Como podemos aumentar a velocidade de uma reação química?".

2. Situações-Problema: Em seguida, o professor apresenta duas situações-problema para despertar o interesse dos alunos e mostrar a importância do tópico da aula:

   • "Por que a comida demora mais para cozinhar em uma panela com água fria do que em uma panela com água quente?"
   • "Como é possível que um fósforo possa acender quando esfregado em uma caixa de fósforos, mas não quando esfregado em uma superfície lisa?"

3. Contextualização: O professor explica que a energia necessária para que uma reação química ocorra é chamada de energia de ativação. Ele destaca que entender esse conceito é fundamental para explicar por que algumas reações ocorrem rapidamente, enquanto outras são muito mais lentas. Além disso, ele ressalta que o conhecimento sobre energia de ativação é aplicado em muitos campos, como na indústria de alimentos, na medicina e na produção de energia.

4. Ganho de Atenção: Para captar a atenção dos alunos, o professor pode compartilhar duas curiosidades relacionadas ao tema:

   • "Você sabia que a energia de ativação é o motivo pelo qual a nitroglicerina, um composto químico, é tão perigosa? A nitroglicerina é extremamente instável e tem uma energia de ativação muito baixa, o que significa que pode explodir facilmente."
   • "E sobre o 'efeito estufa'? Você já ouviu falar? É um exemplo de como a diminuição da energia de ativação pode causar mudanças significativas. Nesse caso, a energia de ativação está relacionada com a absorção e retenção de radiação infravermelha na atmosfera, contribuindo para o aumento da temperatura na Terra."

5. Introdução ao Tópico: Por fim, o professor introduz o tópico da aula, a energia de ativação. Ele explica que na aula de hoje os alunos irão entender o que é a energia de ativação, como ela afeta a velocidade de uma reação química e como calcular a energia de ativação usando a equação de Arrhenius.

Desenvolvimento (20 - 25 minutos)

1. Atividade de Discussão em Grupo - "Mundo das Reações" (10 - 15 minutos)

   • Preparação: O professor divide a turma em grupos de 4 a 5 alunos e distribui para cada grupo um "Kit de Reações" que contém diferentes substâncias químicas seguras e um conjunto de instruções para realizar as reações.

   • Objetivo: O objetivo desta atividade é que os alunos apliquem o conceito de energia de ativação para entender e explicar a velocidade das reações químicas que ocorrem com as substâncias do "Kit de Reações".

   • Desenvolvimento: Cada grupo escolhe uma das reações do "Kit de Reações" para realizar. Eles devem observar e registrar o tempo que a reação leva para ocorrer. Em seguida, devem discutir em seus grupos como a energia de ativação pode estar afetando a velocidade dessa reação. Eles devem considerar fatores como a temperatura, a presença de um catalisador, a concentração dos reagentes, entre outros. O professor circula pela sala, auxiliando os grupos em suas discussões.

   • Apresentação: Após a discussão, cada grupo apresenta suas conclusões para a turma. Eles devem explicar como a energia de ativação afeta a velocidade da reação que eles escolheram e como eles poderiam alterar essa energia de ativação para acelerar ou retardar a reação. O professor deve guiar a discussão, reforçando os conceitos corretos e esclarecendo possíveis dúvidas.

2. Atividade Prática - "Efeito da Temperatura na Velocidade de Reação" (10 - 15 minutos)

   • Preparação: O professor fornece a cada grupo de alunos um conjunto de béqueres, uma proveta, um termômetro, um suporte para béquer e um kit de reagentes (por exemplo, bicarbonato de sódio e vinagre). O professor também fornece um plano de experimento que inclui os passos a seguir e as observações a serem feitas.

   • Objetivo: O objetivo desta atividade é que os alunos observem e registrem a velocidade de uma reação química (por exemplo, a liberação de gás carbônico quando bicarbonato de sódio é adicionado a vinagre) em diferentes temperaturas, e que eles relacionem suas observações com o conceito de energia de ativação.

   • Desenvolvimento: Os alunos seguem o plano de experimento, realizando a reação em diferentes temperaturas (por exemplo, temperatura ambiente, em um banho de gelo, em um banho de água quente). Eles devem registrar o tempo que a reação leva para ocorrer em cada temperatura. Eles também devem medir a temperatura do sistema a cada momento. Após a realização do experimento, eles devem discutir em seus grupos como a energia de ativação pode estar afetando a velocidade da reação e como a temperatura influencia essa energia de ativação.

   • Apresentação: Cada grupo apresenta suas observações e conclusões para a turma. Eles devem explicar como a energia de ativação afeta a velocidade da reação que eles observaram e como a temperatura influencia essa energia de ativação. O professor deve guiar a discussão, reforçando os conceitos corretos e esclarecendo possíveis dúvidas.

Retorno (10 - 12 minutos)

1. Discussão em Grupo (5 - 6 minutos): O professor organiza uma discussão em grupo com a participação de todos os alunos, com o objetivo de consolidar o aprendizado e esclarecer possíveis dúvidas. Cada grupo tem até 3 minutos para compartilhar as soluções ou conclusões que encontraram durante as atividades. O professor deve garantir que todas as vozes sejam ouvidas e que as discussões estejam focadas nos Objetivos de aprendizado da aula. O professor pode fazer perguntas orientadoras para estimular a discussão, como:

   • "Como vocês aplicaram o conceito de energia de ativação durante a atividade 'Mundo das Reações'?"
   • "O que vocês observaram durante a atividade prática 'Efeito da Temperatura na Velocidade de Reação' e como isso se relaciona com a energia de ativação?"

2. Conexão com a Teoria (2 - 3 minutos): Após as discussões, o professor faz uma revisão rápida dos conceitos teóricos que foram aplicados durante as atividades. Ele pode reforçar a definição de energia de ativação, a equação de Arrhenius, e a relação entre energia de ativação e a velocidade de reação. O professor também pode esclarecer possíveis mal-entendidos ou dúvidas que surgiram durante as discussões em grupo.

3. Reflexão Individual (2 - 3 minutos): O professor propõe que os alunos reflitam individualmente sobre o que aprenderam na aula. Ele pode fazer perguntas como:

   • "Qual foi o conceito mais importante que você aprendeu hoje?"
   • "Quais questões ainda estão sem resposta para você?" Os alunos têm um minuto para pensar e, em seguida, o professor pode pedir a alguns voluntários que compartilhem suas reflexões com a turma. Isso não só ajuda o professor a avaliar o entendimento dos alunos, mas também permite que os alunos vejam a diversidade de pensamento na turma e percebam que suas dúvidas ou dificuldades podem ser compartilhadas por outros.

4. Feedback e Encerramento (1 minuto): O professor agradece a participação de todos e ressalta a importância do tópico da aula para o estudo da química e para a compreensão de muitos fenômenos do dia a dia. Ele também pode compartilhar algumas observações sobre o desempenho da turma e encorajar os alunos a continuar estudando o tópico em casa, se necessário.

Conclusão (3 - 5 minutos)

1. Resumo dos Conteúdos (1 - 2 minutos): O professor recapitula os principais pontos abordados durante a aula. Ele reforça a definição de energia de ativação, a equação de Arrhenius e a relação entre energia de ativação e a velocidade de reação. Ele também relembra os resultados das atividades práticas e discussões em grupo, destacando como os conceitos teóricos foram aplicados na prática.

2. Conexão Teoria-Prática-Aplicações (1 minuto): O professor reitera a importância de conectar a teoria com a prática e as aplicações. Ele destaca como as atividades realizadas em sala de aula ajudaram os alunos a compreender de forma concreta e aplicada o conceito de energia de ativação. Além disso, ele ressalta que o conhecimento sobre energia de ativação tem diversas aplicações no cotidiano e na indústria, como na culinária, na medicina e na produção de energia.

3. Materiais Extras (1 minuto): O professor sugere alguns materiais extras para os alunos que desejam aprofundar seus conhecimentos sobre o tema. Esses materiais podem incluir vídeos explicativos online sobre energia de ativação, livros de química avançada, sites de química e exercícios de fixação. O professor pode disponibilizar esses materiais na plataforma online da escola ou indicar onde os alunos podem encontrá-los.

4. Aplicação Prática (1 minuto): Por fim, o professor convida os alunos a refletirem sobre como o que aprenderam na aula pode ser aplicado em suas vidas. Ele pode fazer perguntas como:

   • "Como vocês podem utilizar o conceito de energia de ativação para explicar fenômenos do dia a dia?"
   • "Como vocês podem aplicar o cálculo da energia de ativação em situações reais, como na indústria ou na pesquisa científica?" Isso ajuda os alunos a perceberem a relevância do que aprenderam e a se sentirem mais motivados para continuar estudando o tópico.