Neste artigo, vamos mostrar como produzir peças de papelão que podem auxiliar na aprendizagem de conceitos importantes como o balanceamento de reações químicas e reagentes em excesso e limitante. As peças são produzidas com o uso de uma máquina de corte a laser e tem um custo muito baixo.
Preparando os desenhos
Vamos disponibilizar todos os desenhos usados para as peças mais abaixo. Caso você queira criar desenhos para outros materiais, vamos falar um pouquinho sobre esse processo aqui. Uma forma que será cortada na máquina de corte a laser deve ser produzida usando um software de desenho em vetores. Uma imagem vetorial, diferente de um arquivo de uma foto, por exemplo, possui as informações dos contornos de cada parte de uma ilustração. O software que controla a máquina de corte a laser vai usar essas informações para guiar o laser enquanto ele corta o material.
Existem vários programas de desenho em vetores, alguns pagos como o Corel Draw e o Adobe Illustrator e outros gratuitos, como o Inkscape. A nossa ideia neste trabalho foi fazer peças que representarão átomos ou íons que poderão ser usados para representar reações químicas. Os átomos e íons serão diferentes com relação a quantas ligações eles fazem, ou no caso dos íons, com relação à sua carga.
Vamos começar com um quadrado com cantos arredondados. Nós juntamos um segundo quadrado arredondado menor e o posicionamos ao lado do primeiro. Nós usamos um comando para juntar os contornos dos dois quadrados, formando uma das peças dos encaixes.
Usando as mesmas peças, nós movemos o quadrado menor, de modo a criar um encaixe que é o oposto do que fizemos no passo anterior. Agora usamos um comando que “corta” a peça que está por cima, fazendo a diferença entre os contornos.
Com estas ideias conseguimos fazer todas as peças, apenas mudando os tamanhos e o número de encaixes. Nós colocamos e centralizamos os símbolos dos elementos para finalizar. No nosso sistema, nós precisamos colocar os textos e outras partes que serão gravadas pela máquina de corte a laser em uma cor diferente daquela usada para os contornos. Assim, o software da máquina de corte a laser reconhece que tudo que está, por exemplo, em vermelho, será gravado e podemos escolher uma velocidade e potência do laser para a gravação. Tudo que está em preto será cortado, necessitando uma velocidade menor e maior potência do laser.
As peças
Vejam algumas reações químicas que nós escolhemos para representar com as peças:
2 N2 + 6 H2 –> 4 NH3
2 H2 + O2 –> 2 H2O
Pb(NO3)2 + 2 KI –> PbI2 + 2 KNO3
Note que nos exemplos acima, as peças são passadas para os alunos todas misturadas. Eles devem montar as fórmulas dos compostos reagentes e, em seguida, montar as fórmulas dos produtos, rearranjando os átomos. É importante que os alunos reflitam sobre esse processo e o que ele representam em termos reais. Por isso, acredito que o melhor momento para apresentar esta atividade seria após eles terem feito experimentos com diversos tipos de reações químicas, como os que apresentamos no artigo .
Outro ponto importante é que, além de apresentar o processo de balanceamento das equações, podemos usar este material também para apresentar os conceitos de reagente limitante e em excesso. Veja o exemplo abaixo, em que o hidrogênio está em excesso:
Cortando as peças
Você pode usar diversos materiais diferentes para fazer estas peças. Embora materiais como MDF ou acrílico sejam mais duráveis que o papelão que nós usamos, eles também são muito mais caros.
Nós usamos o papel paraná, um tipo de papelão não ondulado bem compacto. Você encontra esse material em diversas gramaturas (massa do papel por metro quadrado) e espessuras. Uma das vantagens do papel paraná é que ele tem uma cor clara, que dá um maior contraste à gravação das letras. Alguns tipos de papel paraná possuem um lado branco e o outro com a sua cor natural.
Você pode baixar os desenhos prontos para uso na máquina de corte a laser aqui: https://www.thingiverse.com/thing:5523467
E lembre-se que você não precisa ter uma máquina de corte a laser na sua escola! Procure um espaço maker na sua cidade. Algumas universidades possuem espaços que possuem um dia aberto ao público ou estão abertos a parcerias. Outros espaços comerciais alugam a máquina por hora. Em uma hora você consegue fazer muita coisa (como os outros projetos que usam essa máquina aqui do XCiência)!
Usando em aula
Você pode usar as peças em uma rotação, de modo que cada grupo de alunos recebe uma equação diferente para balancear. Após terminarem esse exercício, eles passam para outra mesa e fazem o exercício seguinte.
Coloque as peças necessárias para balancear uma determinada equação juntas em um saquinho plástico com fecho, ou embalagem similar, para facilitar a organização.
Os alunos devem montar as fórmulas dos reagentes e, em seguida, rearranjar as peças para chegar nas fórmulas dos produtos.
Como falamos acima, uma outra possibilidade é colocar um número de peças diferente da proporção ideal na equação balanceada, ou seja, colocar um dos reagentes em excesso. Os alunos montam as fórmulas dos reagentes e, ao rearranjarem os átomos disponíveis em produtos, irão verificar a sobra de um dos reagentes.
Finalmentes
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1 comentário
Boa tarde! Gostei muito das placas de íons, para efetuar as ligações, combinações… DOMINÓ QUÍMICO.
EXCELENTE APRENDIZAGEM …
Parabéns !