Objetivos (5 - 7 minutos)

1. Compreender o conceito e a importância da equação de Nernst em eletroquímica.
2. Aplicar a equação de Nernst para calcular o potencial de redução, o potencial de oxidação, a força eletromotriz (FEM) e a constante de equilíbrio em eletroquímica.
3. Desenvolver a habilidade de resolver problemas práticos utilizando a equação de Nernst, a fim de entender a variação do potencial de redução com a concentração de íons e a temperatura.

Objetivos secundários:

• Estimular a habilidade de análise crítica ao utilizar a equação de Nernst em diferentes contextos.
• Promover a discussão em sala de aula sobre a importância da eletroquímica no cotidiano, relacionando-a a aplicações práticas, como pilhas e baterias.

Introdução (10 - 15 minutos)

1. Revisão de conceitos fundamentais: O professor deve começar a aula relembrando conceitos básicos de eletroquímica, como o significado de potencial de redução e oxidação, o conceito de força eletromotriz (FEM) e a constante de equilíbrio. Será útil também reforçar a importância de entender a variação desses conceitos com a concentração de íons e a temperatura. (3 - 4 minutos)

2. Situações-problema: Em seguida, o professor deve apresentar duas situações-problema que serão resolvidas ao longo da aula, mas que já devem instigar os alunos a pensar na importância da equação de Nernst. Uma delas pode ser relacionada ao funcionamento de uma bateria e a outra ao processo de corrosão de um metal. (4 - 6 minutos)

3. Contextualização: Após a apresentação das situações-problema, o professor deve contextualizar a importância do estudo da equação de Nernst, destacando suas aplicações práticas, como o Desenvolvimento de tecnologias de armazenamento de energia (pilhas e baterias) e na prevenção e controle da corrosão de metais. (2 - 3 minutos)

4. Ganhar a atenção dos alunos: Para despertar o interesse dos alunos, o professor pode compartilhar algumas curiosidades ou histórias relacionadas à eletroquímica. Por exemplo, a história do cientista alemão Walther Nernst e como ele desenvolveu a equação que leva seu nome, ou a história da primeira bateria, criada pelo cientista italiano Alessandro Volta. Além disso, o professor pode mencionar algumas aplicações modernas da eletroquímica, como as baterias de íons de lítio usadas em carros elétricos e smartphones. (1 - 2 minutos)

Desenvolvimento (20 - 25 minutos)

1. Apresentação da Teoria (10 - 12 minutos)

   1.1. O professor deve começar explicando detalhadamente a equação de Nernst, que relaciona o potencial de redução de uma meia-célula com a concentração dos íons envolvidos e a temperatura. Deve ser ressaltado que a equação é uma das ferramentas mais importantes em eletroquímica, pois permite calcular o potencial de uma reação redox em condições não-padrão.

   1.2. Em seguida, o professor deve discutir cada um dos termos da equação de Nernst, explicando o que é o potencial padrão, o número de elétrons envolvidos na reação, a constante dos gases ideais, a temperatura absoluta, a concentração dos íons reduzidos e a concentração dos íons oxidados.

   1.3. Após a explicação teórica, o professor deve apresentar exemplos de como utilizar a equação de Nernst para calcular o potencial de redução, o potencial de oxidação, a força eletromotriz (FEM) e a constante de equilíbrio em eletroquímica. Os exemplos devem incluir diferentes cenários, com variações na concentração de íons e na temperatura.

2. Resolução das Situações-Problema (10 - 12 minutos)

   2.1. O professor deve retomar as situações-problema apresentadas na Introdução e, passo a passo, resolver cada uma delas utilizando a equação de Nernst. Deve ser enfatizado o raciocínio por trás de cada passo e como a equação de Nernst é aplicada para chegar à solução.

   2.2. Durante a resolução das situações-problema, o professor deve incentivar a participação ativa dos alunos, fazendo perguntas para verificar a compreensão do conteúdo e estimulando a discussão sobre as possíveis soluções.

   2.3. Ao final da resolução das situações-problema, o professor deve revisar os conceitos principais e esclarecer quaisquer dúvidas que os alunos possam ter.

3. Discussão e Reflexão (5 - 7 minutos)

   3.1. O professor deve encerrar a parte de Desenvolvimento da aula promovendo uma discussão sobre a importância da equação de Nernst e da eletroquímica no cotidiano, relacionando-a novamente com as situações-problema apresentadas.

   3.2. Deve-se incentivar os alunos a refletir sobre como o conhecimento adquirido na aula pode ser aplicado em outras situações e a compreender a relevância do estudo da eletroquímica para a sociedade e para o Desenvolvimento de novas tecnologias.

Retorno (8 - 10 minutos)

1. Revisão dos conceitos aprendidos (3 - 4 minutos)

   • O professor deve iniciar a fase de Retorno fazendo uma breve recapitulação dos principais conceitos abordados na aula, como a equação de Nernst e sua aplicação para calcular o potencial de redução, o potencial de oxidação, a força eletromotriz (FEM) e a constante de equilíbrio em eletroquímica.
   • É importante que o professor enfatize os pontos-chave da equação de Nernst e repita os exemplos práticos utilizados durante a aula para reforçar o entendimento dos alunos.

2. Conexão com a prática (2 - 3 minutos)

   • Em seguida, o professor deve orientar os alunos a fazer a conexão entre a teoria estudada e a prática. Isso pode ser feito retomando as situações-problema apresentadas no início da aula e discutindo como a equação de Nernst foi aplicada para resolvê-las.
   • O professor pode também propor aos alunos que identifiquem outras situações do cotidiano em que a eletroquímica e a equação de Nernst podem ser aplicadas, como o funcionamento de uma pilha ou bateria, a corrosão de metais, ou até mesmo processos biológicos, como a respiração celular.

3. Reflexão sobre o aprendizado (2 - 3 minutos)

   • O professor deve então solicitar que os alunos reflitam sobre o que foi aprendido. Para isso, pode propor perguntas como:
     1. Qual foi o conceito mais importante aprendido hoje?
     2. Quais questões ainda não foram respondidas?
   • Os alunos devem ser incentivados a expressar suas opiniões e dúvidas, promovendo um ambiente de diálogo e aprendizado coletivo.

4. Tarefa de casa (1 minuto)

   • Para consolidar o aprendizado e preparar os alunos para a próxima aula, o professor deve propor uma tarefa de casa. Ela pode consistir na resolução de problemas adicionais envolvendo a equação de Nernst, ou na pesquisa e elaboração de um pequeno relatório sobre uma aplicação prática da eletroquímica e da equação de Nernst.
   • O professor deve explicar claramente o que é esperado dos alunos na tarefa de casa e estabelecer um prazo para a entrega.

5. Encerramento da aula (1 minuto)

   • O professor deve encerrar a aula agradecendo a participação dos alunos, reforçando a importância do estudo da eletroquímica e da equação de Nernst e incentivando-os a continuar explorando o tema e esclarecendo suas dúvidas.

Conclusão (5 - 7 minutos)

1. Resumo dos conteúdos (2 - 3 minutos)

   • O professor deve iniciar a Conclusão da aula fazendo um resumo dos principais conteúdos abordados. Isso inclui a definição da equação de Nernst, a relação entre o potencial de redução de uma meia-célula, a concentração dos íons e a temperatura, e como calcular o potencial de redução, o potencial de oxidação, a força eletromotriz (FEM) e a constante de equilíbrio em eletroquímica utilizando a equação de Nernst.
   • O professor deve reforçar os conceitos mais importantes e lembrar aos alunos onde podem encontrar mais informações sobre o assunto, seja no livro didático, na internet ou em outros recursos.

2. Conexão entre teoria, prática e aplicações (1 - 2 minutos)

   • Em seguida, o professor deve destacar como a aula conectou a teoria, a prática e as aplicações. Deve-se lembrar aos alunos que, embora a equação de Nernst seja uma ferramenta matemática, ela tem implicações reais e práticas, como a capacidade de calcular o potencial de uma reação redox em diferentes condições.
   • O professor pode reforçar isso relembrando as situações-problema apresentadas no início da aula e discutindo novamente como a equação de Nernst foi aplicada para resolvê-las.

3. Sugestão de materiais extras (1 minuto)

   • Para aprofundar o entendimento dos alunos sobre a equação de Nernst e a eletroquímica, o professor pode sugerir alguns materiais extras para estudo. Isso pode incluir vídeos educativos disponíveis na internet, sites de química com explicações detalhadas e exemplos de aplicação da equação de Nernst, ou livros de química que tratem do assunto de forma aprofundada.
   • O professor deve encorajar os alunos a explorar esses recursos adicionais por conta própria, lembrando que o estudo autônomo é uma parte importante do processo de aprendizado.

4. Relevância do assunto para o dia a dia (1 - 2 minutos)

   • Por fim, o professor deve ressaltar a importância do estudo da eletroquímica e da equação de Nernst para o dia a dia. Deve-se lembrar aos alunos que esses conceitos têm aplicações práticas em várias áreas, desde a geração de energia em nossas casas (através do funcionamento de pilhas e baterias), até a prevenção da corrosão de metais.
   • O professor pode encerrar a aula reforçando que o conhecimento adquirido na aula não é apenas útil para a disciplina de química, mas também para a compreensão e apreciação do mundo ao nosso redor.