Experimentos sobre a conservação da massa são clássicos e muito relevantes, não no sentido de se verificar a teoria, mas de permitir que os alunos desenvolvam suas ideias e compreendam o que está acontecendo em uma reação química.
Neste artigo descrevemos um kit prático que apresenta diversas reações em sistemas abertos e fechados, onde os alunos podem comparar o que acontece.
Prepare o experimento
Não é possível acompanhar o que acontece com a massa de um sistema sem uma balança. Felizmente, não é necessário ter balanças muito precisas ou de preço elevado. É possível encontrar mini balanças portáteis com um custo muito acessível, de modo que se possa ter uma balança para cada grupo de alunos na sala.
Nós encontramos dois modelos de balança, um com uma plataforma maior e com medidas com 0,1 g de precisão e outra, menor, com precisão de 0,01g. Ambas tem preço muito parecido e podem ser compradas online.
Na primeira parte do experimento, vamos usar uma garrafa pequena de refrigerante ou água mineral, com sua tampa. A reação a ser usada aqui será entre bicarbonato de sódio e vinagre, dois materiais facilmente encontrados em supermercados. Vamos usar nesta parte também um tubo de ensaio que caiba dentro da garrafa, com ela fechada.
Na segunda parte a reação envolve a queima de palha de aço e a reação será feita em um pequeno vaso de alumínio. Você pode usar algum outro recipiente de metal para colocar a palha de aço (ou mesmo um béquer de vidro borosilicato).
Use o experimento na sua aula
A primeira parte deste experimento envolve a reação de bicarbonato de sódio com vinagre em sistema aberto. Colocamos cerca de 2 colheres de chá (em torno de 3 gramas) de bicarbonato de sódio dentro da garrafa de PET. Colocamos também vinagre no tubo de ensaio, até 3/4 de sua altura. As quantidades não são importantes. Ligue a balança e verifique que ela está zerada. Apóie o tubo de ensaio com vinagre em um pote ou béquer e coloque-o sobre a balança. Coloque a garrafa PET com bicarbonato de sódio sobre a balança e anote a massa. Em seguida, adicione o vinagre ao bicarbonato dentro da garrafa e observe a efervescência. Agite bem a garrafa até que a efervescência acabe. Pese novamente o conjunto contendo a garrafa onde ocorreu a reaçao e o pote contendo o tubo de ensaio vazio. Anote a massa.
Na sequência, a reação de vinagre com bicarbonato de sódio será repetida, mas agora em um sistema fechado. Para isso, colocamos novamente as mesmas quantidades de bicarbonato diretamente no fundo da garrafa PET e de vinagre no tubo de ensaio. O tubo de ensaio agora é introduzido dentro da garrafa de PET, que é fechada completamente com a tampa. Anote a massa desse sistema (massa antes da reação). Agora, vire a garrafa, derramando o vinagre sobre o bicarbonato. Observe a efervescência. Quando a reação acabar, pese novamente a garrafa e anote a massa (massa após a reação).
Pode ser interessante pedir para que cada grupo coloque seus resultados em tabelas no quadro. Assim, os alunos podem ver os resultados de todos os grupos e se houver algum resultado discrepante ele pode ser descartado.
A parte final do experimento é a queima da palha de aço. Usamos um maçarico portátil ou isqueiro para queimar a palha de aço. Abra a palha de aço para ter acesso a toda a sua superfície. Você pode tirar a palha de aço do vaso e virá-la para expor a parte inferior, e continuar a queimar toda o pedaço, até que esteja com a cor mais escura por igual. Lembre os alunos de anotarem a massa inicial e final. A diferença de massa não é grande, mas é perceptível mesmo em uma balança com precisão de 0,1g.
É interessante discutir com os alunos no final da aula sobre os resultados. Compare o resultado da mesma reação no sistema aberto e fechado e peça aos alunos que expliquem de onde vem a perda de massa no sistema aberto. Da mesma forma, peça aos alunos para explicarem o que aconteceu na queima da palha de aço e o porque do aumento de massa.
Você pode pedir aos alunos que representem o que aconteceu por meio de equações químicas, uma vez que a representação é uma parte importante do aprendizado da Química.
O que acontece
No primeiro experimento, podemos observar que a massa do sistema diminui – a massa final é menor que a inicial. Na reação do bicarbonato de sódio com o ácido acético do vinagre ocorre a formação de gás carbônico. Como o sistema está aberto, o gás escapa e sua massa não é contabilizada na balança.
Quando repetimos o experimento com a garrafa fechada, o gás não consegue escapar e a massa permanece a mesma, antes e depois da reação. Quando abrimos a tampa, podemos ver que a massa diminui assim que o gás escapa.
Já na terceira parte do experimento, temos a queima da palha de aço. Se consideramos a palha de aço sendo feita basicamente de ferro, na queima vai ocorrer a reação com o oxigênio do ar. O produto desta reação é sólido: o óxido de ferro. Quando pesamos a massa inicial do sistema, só consideramos a massa do ferro. Após a reação, a massa aumenta, pois o produto incorpora o oxigênio do ar que não havia sido pesado anteriormente.
Finalmentes
Gostou do experimento? Você costuma fazer experimentos para discutir a conservação da massa? Compartilhe com seus colegas e coloque um comentário abaixo se gostou das ideias.
