KIT QUÍMICA Nº3A (1) - Reação de simples troca e de dupla troca

 

O que acontece quando ocorre a ferrugem?

Olá, professores! Estão está em busca de exemplos para aproximar as aulas de química do cotidiano da turma? Acho que podemos ajudar!

Quem nunca esqueceu a bicicleta ao ar livre, no sereno, até aparecerem as ferrugens, na forma de manchas por toda a superfície e, em especial na corrente da ‘magrela’? Neste plano de aula, trazemos um experimento para mostrar aos estudantes como a ferrugem é provocada pela perda de elétrons dos átomos de ferro e outros metais (Al, Cr, Cu, Ni, Zn) para o oxigênio presente no ar (O2) e na água (H2O). 

QUÍMICA 3A - REAÇÃO DE SIMPLES TROCA E DE DUPLA TROCA

As reações de simples ou de dupla troca ocorrem sempre que uma substância é capaz de perder ou ganhar elétrons para outra substância, com a formação de produtos de diferente composição dos elementos químicos reagentes. Uma substância simples possui Número de Oxidação igual a 0 (O2, H2, N2, etc) e perdem elétrons para algum agente oxidante, que possui Número de Oxidação negativo (Nox do Oxigênio quando radical OH é -1). O agente oxidante reduz (ganha elétrons) o agente redutor oxida (perde elétrons).

O que ocorre ao diluirmos algumas substâncias:

Permanganato de Potássio: KMnO4 + H2O → K+(aq) + MnO4-1(aq)

Algumas reações desta aula: Fe(s) + NaClO(aq) → Fe2O3(s) + NaCl(aq)

👉Link do experimento

PLANO DE AULA

Disciplina:  Química

Curso: Ensino Médio

Tema: (EM13CNT101) Reação Oxi-redução ou Dupla-Troca

Duração de cada aula: 50 minutos

Objetivos:

- Observar características visíveis que denotam ocorrência de transformações químicas

- Compreender que as substâncias simples são formadas por um único elemento químico e as substâncias compostas por dois ou mais elementos químicos diferentes.

- Aprender a montar a equação química de simples troca: "A + BC → AB + C”

- Aprender a montar a equação química de dupla-troca "AB + CD → AD + BC”

- Aprender sobre Número de Oxidação (Nox): cátions (carga +) e ânions (carga -)

Abertura da aula

Local: O experimento deve ser realizado sobre uma bancada, preferencialmente em laboratório. 

Organização da turma: Agrupar estudantes em grupos de 5 a 6 integrantes.

Distribuição dos materiais: A montagem pode ser feita pelo professor ou entre os grupos de estudantes.

* Recomendamos que os estudantes tenham alguns instantes para explorar os materiais antes do início das instruções. Assim, evitamos que se distraiam durante a fala do professor.

Condução: Após a montagem do experimento, o professor pode perguntar à turma o que imaginam que pode acontecer a cada um dos pregos. Assim, os estudantes levantam hipóteses sobre o que vão observar. Ao final da prática, o professor deve fazer algumas perguntas para os grupos como por exemplo? Que tipo de evidências caracterizam que uma reação ocorreu em cada um dos tubos? Há mudança de propriedades físicas visíveis quando os reagentes formam novos produtos?

Desenvolvimento da prática

1) Manipulação segura de sulfato de cobre, medindo ⅛   da solução no tubo.

2)Preparo de solução salina,  medindo ⅛ de água e 1 colher de café de sal de cozinha para o segundo tubo.

3) Deposição segura dos pregos nos dois tubos de ensaio. 

4)Aguardar 2 minutos, e observar mudanças de coloração na superfície dos pregos imersos nas soluções. e posterior retirada do prego metálico do fundo dos tubos, com auxílio de ímã.

Condução das discussões

Entendendo a prática: O que foi feito: Quando colocamos os pregos submersos nas soluções foi possível observar que apenas o tubo que continha a solução de sulfato de cobre ocorreu a oxidação, e consequentemente uma deposição de cobre no fundo do tubo de ensaio. Já na solução salina, é possível perceber que nada ocorreu com o prego, portanto não houve nenhuma reação, esse meio pode ser chamado de básico, já o sulfato de cobre pode ser chamado de meio ácido. 

Ainda, substâncias sólidas estão estáveis, quando em contato com soluções ácidas ou básicas, existe uma troca de elétrons com formação de novas substâncias, e corrosão do sólido metálico. Metais (pregos) possuem muitos elétrons disponíveis, sendo fortemente reativos quando em meio aquoso. Meio líquido promove a formação de íons, e a consequente troca de cargas entre cátions e ânions.

Para além da prática: Após a prática, o professor pode trazer aslguns contextos em que observamos a oxidação

Por que elementos e/ou substâncias  metálicas oxidam com facilidade? 

R: Isso ocorre, pois  os metais têm a tendência de ceder elétrons, isto é, de se oxidar.Metais expostos se oxidam e corroem devido aos contaminantes presentes na atmosfera, resultando em uma resistência elevada.

Em nosso corpo, a todo momento sofremos com a oxidação de moléculas e substâncias ingeridas na alimentação. Como são conhecidos os resíduos de tais oxidações? 

R: São os “Radicais Livres”: são radicais, partes menores de moléculas, geralmente íons H+, que se desprendem em meio líquido e nosso corpo deve neutralizar. Uma forma de neutralização é a perda de Fosfato presente na matriz óssea sob a forma de Fosfato de Cálcio)

Para além da sala de aula:  É interessante que a turma possa observar o fenômeno fora do contexto escolar. 

Como evitar a oxidação de substâncias? (como proteger aparelhos domésticos e sua bicicleta de enferrujar?)

R: A primeira sugestão é usar álcool isopropílico (ou isopropanol) para a limpeza. A composição química desse produto não possui água, o que facilita a evaporação rápida e evita a oxidação, devido a umidade. 

Materiais disponibilizados no kit

Ao fazer o pedido deste kit, terá à sua disponibilidade:

• Pregos

• Tubos de ensaio

• Suporte para tubos de ensaio

• Imãs 

• Reagente: Sulfato de cobre 

• Cloreto de sódio 

• Bom bril (para limpar o prego após o experimento)

Materiais complementares

Você pode completar a aula com o vídeo  "Ordem de reatividade dos metais", disponível em: Ordem de reatividade dos metais. Reatividade dos metais.