Aviso - Vídeos aulas de história da química.

Caros amigos, amantes do ensino de química, estudantes e também (por que não?) curiosos, por esses próximos dois meses me encontro estudando para a prova de doutorado, por isso, ainda não pude fazer a segunda parte da vídeo-aula de história da química, que conta a contribuição do egípcios para a ciência. Já estou com parte do script pronto, mas falta ainda narrar e editar o áudio, montar um vídeo com slides e por fim concatenar tudo. 

Um dia eu explicarei alguns truques básicos de edição de áudio e vídeo, para que, os professores, educadores e estudantes, possam desenvolver esses vídeos que são excelentes ferramentas de trabalho.

Por isso peço desculpas por essa demora.

Lei de Hess: Exercício para compreensão do conteúdo.

A lei de Hess é importante no aprendizado de que estuda química, pois esse consegue compreender que para se chegar em uma determinada reação, existem vários passos intermediários, sendo que, esses passos, são compostos de outras reações. Além disse torna-se fácil determinar a entalpia da reação, uma vez que, a entalpia total será a somatória de todos os valores de entalpia das reações intermediárias.

Existem exercícios mais simples do que esse que trago a seguir, porém, ele é bastante didático, pois envolve alguns passos interessantes.

"O propano é um gás muito utilizado como combustível, presente em botijões usados para acender fogões e espiriteiras. Determine a entalpia final da reação de síntese do propano."

Extraído do Atkins, Princípios de Química.

Primeiramente devemos montar a reação de síntese do propano:

Porém ainda não temos a entalpia dessa reação, então, será necessário determinarmos reações conhecidas, as quais, possuem nos reagentes ou nos produtos algum dos compostos existentes na reação de síntese do propano.

Para isso então, vamos propor 3 reações: Síntese do dióxido de carbono, síntese da água e combustão do propano, respectivamente.

Usando a equação de formação do dióxido de carbono e da formação da água, conseguimos montar um arranjado de equações, onde vamos olhar para as espécies que se encontram nos reagentes e nos produtos e então somamos todas essas espécies para poder escrever uma nova reação. O valor de entalpia também será somado, o que nos levará a um número diferente do que estamos partindo para cada reação. 

Obviamente, existem coisas a serem ressaltadas, a primeira coisa está ligada a observação das espécies, sendo que quando comparamos as reações e existir um mesmo composto, que esteja, presente tanto nos reagentes de uma reação x e também nos produtos da reação y, esse composto pode ser desconsiderado do sistema, desde que as quantidades estequiométricas sejam as mesmas, pois, num todo esse composto acaba não interferindo na reação. Dessa forma, quando trabalhamos com esse tipo de estudo, sempre existe a necessidade de tentar fazer com que um composto que se encontra tanto nos reagentes quanto nos produtos, tenha a mesma quantidade estequiométrica para poder ser anulado e então removido do sistema. Além disso, existe a importância de saber se a reação libera ou consome energia, sendo que, se ela consome energia, então o valor da entalpia será positivo, porém se ela liberar energia, então esse valor será negativo.

Inicialmente multiplicamos a equação da síntese do dióxido de carbono por 3, pois a molécula de propano possui cerca de 3 átomos de carbono, o que nos leva então a necessidade de alterar a quantidade de carbono na nossa primeira equação, com essa alteração, também modificamos a quantidade de oxigênio e como consequência o número de moléculas de dióxido de carbono também é modificada. Também podemos ver que como consequência disso, o valor da entalpia de formação do dióxido de carbono também é multiplicada por 3. Esse mesmo processo é aplicado à equação de formação da água, de onde temos o hidrogênio gasoso para a formação do propano. Para isso necessitamos de 8 átomos de hidrogênio, o que culmina na multiplicação por 4 de toda a equação, incluindo também o valor da entalpia de formação da água. Após isso, somamos as equações e, assim, obtivemos uma equação balanceada, com a quantidade exata de carbono e hidrogênio que podem ser usados para a síntese do propano.

Agora vamos utilizar a equação de combustão do propano, para poder determinar o valor da entalpia de formação desse composto. Uma combustão, parte do pressuposto que temos o composto já, então, para que consigamos ter o composto, o qual está sendo queimado, nos reagentes, devemos inverter a reação, sendo que, como consequência disso, o valor da entalpia muda seu sinal, ou seja, nesse caso, passando de negativo para positivo.

Podemos ver que, os compostos que se repetem tanto nos produtos quanto nos reagentes e, que se encontram estequiometricamente balanceadas, são removidos da reação, pois representam passagens intermediárias, o qual esses compostos não precisam ser rescritos no resultado final. Com isso somamos todas as equações e também os valores de entalpia e chegamos ao valor de entalpia de formação do propano, que é de -106 kJ.

Abaixo nós temos uma tabelinha com valores de entalpia de combustão de alguns compostos muito utilizados em exercícios (extraído do Atkins, Princípios de Química).

Nitrato de Prata em solução com Carbonato de Sódio - exercício de balanceamento e cálculo de massas.

Hoje trago um exercício de Química Analítica bem simples, porém, pode ser um daqueles casos em que os alunos acabam por se confundir em alguma etapa, já que esse exercício é simples, porém, podemos dizer que é simples para um nível mais avançado de aprendizado, uma vez que o aluno precisa ter um bom conhecimento de estequiometria.

Qual a massa de AgNO3 (169,9 g/mol) necessária para converter 2,33 g de Na2CO3 (106,0 g/mol) para Ag2CO3?

O exercício compreende que o aluno é capaz de montar a reação de dupla-troca desses sais, ou seja, deve saber separar a reação em cátions e ânions. Ou seja:

Esse é o primeiro passo que o aluno tem que fazer, sendo que em seguida existe a necessidade de balancear essa reação, então deve-se conhecer o número correto de íons de na reação. Podemos dizer que esse é o passo mais importante do exercício. Ou seja:

Logo, conhecendo o número correto íons, conseguimos balancear a equação, que fica da seguinte forma:

e consequentemente a isso, temos:

Com a equação balanceada torna-se fácil resolver o exercício, uma vez que sabemos a proporção de mols que existem na reação, ou seja, sabemos que para 1 mol de carbonato de sódio, temos 2 mols de nitrato de prata. Então, se utilizando da massa que o exercício nos deu previamente (2,33 g de carbonato de sódio), conseguimos calcular a massa de nitrato de prata utilizando a razão de proporção, ou seja:

Utilizamos então uma regra de três básica e obtemos Y, sendo que Y é a massa de nitrato de prata que se usa para reagir com 2,33 g de carbonato de sódio, sendo que Y é igual a 7,47 g.

Agora se quisermos saber por exemplo a massa de carbonato de prata (275,7 g/mol), também podemos usar a mesma regra de três, porém substituindo a massa do nitrato de prata pela massa do carbonato de prata. Dessa forma:

Logo Z indica a massa do nitrato de prata, que é de 6,06 g para essa reação.

Ou seja, esse é um exercício razoavelmente simples, porém, existem vários passos que necessitam de atenção para que o exercício se dê de forma correta. Para que isso ocorra existe a necessidade do aluno aprender a organizar os passos, por isso é aconselhável o professor tentar usar um bom tempo para explicar um exercício desse tipo. Dessa forma é interessante se desenvolver uma aula temática, onde, o contexto de um dos reagentes seja importante. Um exemplo para isso é explicar o produção de espelhos, uma vez que o carbonato de prata torna-se sólido nessa reação, ou seja, o composto precipita e forma uma camada brilhante e metálica.

Esse exercício foi extraído do livro: Fundamentos de Química Analítica - Skoog - oitava edição.

História da Química | Civilização Egípcia - Parte 1

E ai pessoal tudo bom?

Aqui estou eu mais uma vez postando um vídeo sobre história da química, nos vídeo dessa semana vamos aprender mais sobre o quanto os egípcios foram importantes para o desenvolvimento da ciência.

Essa aula será dividida em duas partes, essa primeira parte vamos falar sobre Metalurgia, Cerâmica e Vidro, já no segundo vídeo iremos falar sobre Papiro, Cosméticos e Cerveja.

Acredito que o áudio melhorou muito, pois agora estou usando um microfone condensador (dos baratinhos, pois infelizmente ainda estou sem bolsa). Ainda estou usando o esquema de slides para apresentar o texto falado, mas creio que isso é interessante, pois um professor, quando monta uma aula em datashow, acaba por fazer esse mesmo processo que faço nesses vídeos. Também coloquei uma trilha sonora nessa aula (trilha sonora do filme "A Múmia").

Muita gente tem me falado que seria bom os vídeos serem mais curtos, porém, como é uma aula, eles necessitam de um pouco mais de tempo, pois existe um grande número de informação e, creio eu, que aprender química como se fosse mais uma pessoa dando uma aula, cheia de fatos históricos é mais legal (pelo menos eu sou bastante fã). 

Obviamente, essa é uma aula que visa mais aos professores e quem está se formando em curso de ciências, do que aos alunos do colegial, porém, as ideias que são mostradas aqui, servem de quebras de paradigmas e garantir uma forma de criarem conexões visuais entre conteúdo químico e história. 

História da Química | O primeiro passo do homem frente ao aprender e ao relatar.

E ai pessoal... Tudo beleza?

Eu havia comentado que, uma das minhas mais novas abordagens para o blog, seriam vídeos sobre ensino de química. Então estou começando a desenvolver esse projeto.

Fiz um vídeo zero, ou seja, um vídeo inicial, o qual, exponho as considerações sobre o projeto. Hoje trago o primeiro vídeo onde já começo a abordar alguma coisa sobre o tema dessa série de vídeos/aulas que estou preparando. 

Para quem ainda não viu o vídeo zero, pretendo fazer várias aulas, na forma de dicas, para professores e estudantes de ciências/química, que pretendem algum dia ministrarem aulas, sejam elas em ensino médio, sejam elas no ensino superior.

A abordagem de trazer aos alunos algo que mostre que o pensar não é algo linear, mas sim, que necessita ser construído pedaço por pedaço é de grande importância para o desenvolvimento crítico, tanto de professores, quanto de alunos em relação ao que compreendemos como ciências. Por isso a abordagem de História da Química é tão importante, para quem pretende trabalhar com essa área do saber.

Nesse vídeo falo sobre a construção do pensar, passando desde o simples relatar, até ao fato do homem primitivo compreender que tudo que ele observa e faz sentido, em relação à uma ação e uma reação, possuí lógica, ou seja, se seguido um conjunto de regras ou mesmo ações, pode-se informar e até reproduzir um fato.

Obviamente o nível desses dois vídeos não são dos melhores, aconselho quem for ver, usar fone de ouvido, uma vez que a fala saiu um tanto quanto baixa, porém, esses são entraves que encontramos quando iniciamos um projeto. Com certeza, isso vai melhorar muito com o passar do tempo. 

Também evitei fazer muitas edições, como cortes no áudio, pois queria mostrar algo contínuo, algo que o professor ou mesmo um aluno, conseguem perceber que não tive tantos problemas para criar um texto e tentar narra-lo como se fosse uma aula de verdade. Então em alguns momentos, pode-se perceber que eu tomo fôlego para falar, gaguejo um pouco e também me encontro raciocinando ou mesmo pensando sobre o que eu irei falar. Isso tudo também são fatos que com o passar do tempo irão melhorar.

História da Química | Uma nova proposta para o blog!

E aí como vai pessoal que gosta de química e de educação!

Estou montando um canal sobre licenciatura em química no youtube e em breve irei publicar os vídeos por aqui também. 

O canal se chama: Ciência Química!

Ainda não tenho nada de substancial publicado, mas em breve pretendo iniciar uma série sobre história da química. O objetivo desse canal, assim como desse blog é trazer algum auxílio às pessoas envolvidas em educação, no âmbito da química, ou seja, tento trazer um pouco do que aprendi no meu curso e, que, pode servir de auxílio para quem está fazendo licenciatura, pensa em fazer ou mesmo, para quem já é formado e pode estar dando aulas. 

Para começo de conversa, fiz um vídeo bem simples para dar início ao canal (se encontra logo abaixo), a edição não está das melhores, mas creio que possa esclarecer algumas coisas. Nesse vídeo, o qual chamo de "Considerações Iniciais - Vídeo Zero", tem como objetivo mostrar qual a proposta que existe por trás do que pretendo desenvolver. 

Além dos tópicos dentro da disciplinaridade da química, pretendo trazer alguns fatos que possam ajudar no ânimo de quem pensa em cursar, ou já cursa, licenciatura em química. Esses fatos serão entrevistas com pessoas que fizeram o curso de licenciatura e hoje se encontram em diversas áreas do mundo químico, seja, dando aulas, trabalhando na indústria, empreendendo, trabalhando no comércio, fazendo pós-graduação, ou mesmo que resolveu trocar de área.

Resumindo tudo, o que quero trazer é uma possibilidade de quebras de paradigma e uma maior capacidade de subjetivação do pensar frente a uma situação em química. E para finalizar, também espero garantir uma possibilidade de mostrar ao licenciando que, o curso de licenciatura não faz com que portas se fechem para ele em relação ao mercado de trabalho como um todo, uma vez que, quem é  formado para ser professor, tem que ser extremamente dinâmico... e isso agrada muito a quem emprega e a quem é empreendedor.

Reações SN1 e SN2 - Conceitos básicos e ligação com Físico-Química.

Um dos bichos-papões da química se encontra na interação entre orgânica e físico-química, a chamada Dinâmica das Reações Orgânicas. Obviamente a química orgânica somente é um estudo orientado ao carbono e, isso se dá pois, o carbono é um dos elementos mais comuns no universo e consequentemente no nosso planeta. O grande interesse sobre esse elemento também se passa por ele ser relacionado com a vida, uma vez que, tudo o que tem vida é formado a base de carbono.

Portanto poderia existir um estudo específico sobre o oxigênio, ou hidrogênio, ou qualquer outro elemento da mesma forma que existe para o carbono. Logo a química orgânica engloba um conjunto de observações sobre o carbono e seus compostos, observações essas que passam pela físico-química.

Dessa forma torna-se claro que a existem áreas mais específicas e gerais dentro da química, sendo que, as áreas em que existem mais variáveis e que podem ser utilizadas como tendências, essas são as áreas mais gerais como analítica e físico-química. Já a química orgânica, como comentamos até aqui, essa é uma área muito específica. Porém, existe a necessidade de mesclarmos a área mais específica com as áreas mais gerais. E é dessa forma que se desenvolve a Dinâmica das Reações Orgânicas.

Dentro da Dinâmica das Reações Orgânicas existe a necessidade de entendermos que dinâmica está relacionada com movimento e um movimento organizado se relaciona com mecanismo, logo, os mecanismos são essenciais na química, sejam eles dentro do estudo do carbono, ou de qualquer outro elemento.

Um mecanismo tenta explicar como uma reação ocorre, ou seja, como os reagentes se comportam, qual o composto que tem mais importância na reação (substrato), como ocorrem as ligações, dentre outras coisas.

Os mecanismos mais importantes são conhecidos como Substituição Nucleofílica de Primeira Ordem (SN1) ou Substituição Nucleofílica de Segunda Ordem (SN2).

A SN1 é um mecanismo em que o existe a formação de uma espécie catiônica do carbono, conhecida como carbocátion, onde o substrato fica com uma carga positiva, ou seja, pode fazer ainda uma ligação, isso indica que o carbono se encontra deficiente em elétrons (6 elétrons). Dessa forma os carbocátions são conhecidos como ácidos de Lewis e são eletrófilos. Logo os chamados nucleófilos são as bases de Lewis, ou seja, íons carregados negativamente.

Obviamente existem substratos bons para que aconteça a formação do carbocátion, sendo que os melhores são os que tem carbono terciário ligado a um haleto, pois os haletos são boas espécies abandonadoras, ou seja, que levam um elétron quando deslocados e, assim estabilizam e contribuem para a formação dos carbocátions.

Nas reações SN1, além de haver a importância do substrato, existe também, a necessidade do uso de um bom solvente, que consiga estabilizar o carbocátion. Os solventes bons para a SN1 são aqueles que garantem a possibilidade de formação de ligações de hidrogênio, ou seja, compostos conhecidos  como Solventes Polares Próticos. Esses compostos que são bons para solvatar os carbocátions em geral são solventes de caráter mais ácido, como por exemplo água, metanol e ácido fórmico.

A fase lenta é quando ocorre a formação do carbocátion, com o haleto abandonando o substrato terciário (usando cetona como solvente). A fase rápida se dá com o ataque do nucleófilo (hidroxila) ao eletrófilo (carbocátion). Essa reação é conhecida como uma reação de primeira ordem pois somente depende da concentração do substrato (V=k[Cloreto de Terc Butila])

Por outro lado a SN2 é uma reação em que existe a formação de uma espécie intermediária, onde o substrato (geralmente carbono primário ou secundário), fica parcialmente ligado ao nucleófilo. Para que ocorra a SN2, o solvente tem que ser do tipo polar aprótico, ou seja, solventes que não são bons para a formação de ligações de hidrogênio. Alguns exemplos desses solventes são o Dimetilsulfóxido (DMS), Dimetilformamida (DMF) e o Metanotiol.

Diferente da SN1, que ataca o eletrófilo pela frente, devido ao impedimento estérico, a SN2 pelo fato de formar o intermediário, o nucleófilo ataca por trás e então após a liberação do grupo de saída, temos a inversão da configuração.

O ataque do nucleófilo (Metanotiol) se dá por trás da estrutura em um carbono primário, levando à formação dos estado de transição, onde temos a ligação com o metanotiol parcialmente concluída e a saída do cloro parcialmente finalizada. Após isso temos a inversão da estrutura do substrato e a formação de ácido clorídrico. A SN2 é uma reação de segunda ordem, pois a lei de velocidade das reações que seguem esse tipo de mecanismo respeita do seguinte formalismo:
V=[substrato][nucleófilo].

 Obviamente temos diversos outros tipos de reações que representam uma SN1 e uma SN2, porém as mais simples são as com haletos terciários para a SN1 e haletos primários para SN2. Podemos ver que nessas reações existem muitas abordagens de físico-química, como os mecanismos de reação e a dependência das leis de velocidade.

Por isso durante um curso de química é mais coerente se estudar físico-química antes de partirmos para frentes que necessitam de um entendimento mais coerente do que é mecanismo, cinética química e leis de velocidade.