Neste artigo vamos falar sobre uma maneira diferente de se observar reações químicas com experimentos em microescala. Nós já falamos sobre a Química em microescala no artigo “Investigando as reações químicas: microescala e rotação de estações”. Nesse artigo anterior, observamos as reações usando gotas dos reagentes colocadas sobre uma pasta plástica em “L”, dando foco nas evidências de que uma transformação química estava acontecendo.
Este novo artigo foi inspirado diretamente pelo trabalho publicado no Journal of Chemical Education intitulado
Bob Worley, Eric M. Villa, Jess M. Gunn, and Bruce Mattson
Journal of Chemical Education 2019 96 (5), 951-954 (DOI: 10.1021/acs.jchemed.8b00563)
Câmera lenta
Nesta variação, vamos usar o mesmo tipo de montagem, usando a pasta plástica e fazer algumas pequenas mudanças.
Ao invés de usar soluções dos reagentes, vamos usar uma pequena quantidade dos compostos sólidos. Alem disso, e o que é o mais importante para o efeito de “câmera lenta”, nós vamos colocar uma pequena “poça” de água entre os reagentes. Na folha impressa que colocamos no interior da pasta plástica, colocamos um círculo sobre o qual a água deve ser colocada e as instruções para a realização do experimento. Ter as instruções claramente dispostas no local onde a prática será realizada é algo que facilita enormemente a execução correta das instruções, uma vez que elas estão mais acessíveis.
Precipitação em câmera lenta
O primeiro exemplo de um tipo de reação que pode ser feita em “câmera lenta” é a reação de precipitação. Vamos mostrar inicialmente a reação de formação do carbonato de cálcio, a partir de carbonato de sódio e cloreto de cálcio. O vídeo abaixo traz o experimento:
Como se pode ver no vídeo, criamos uma “poça” adicionando cerca de 10 gotas de água no centro do círculo. Os reagentes sólidos são colocados em lados opostos da poça, e empurrados simultaneamente para a beirada da água.
Com isso, podemos discutir diversos aspectos do que está acontecendo. Inicialmente, os reagentes se dissolvem na água. Neste processo, os íons (cátions e ânions) se separam e são envoltos por moléculas de água. Em seguida, os íons irão de difundir pela poça de água. Este processo de difusão é algo que ocorre espontaneamente. Sempre que colocamos um sal para se dissolver, após algum tempo a solução estará homogênea, já que os íons se espalharam de maneira uniforme por todo o líquido disponível.
Mas é o terceiro processo que é mais interessante, pois este sim é bem visível: os íons que estavam avançando pela água, vindos de lados opostos, se encontram no meio da poça e formam um novo composto, que é insolúvel em água. No caso deste vídeo, os íons carbonato vindos do carbonato de sódio e os íons cálcio (do cloreto de cálcio) se encontraram no meio do caminho e formaram o precipitado branco de carbonato de cálcio, que é muito, muito pouco solúvel em água.
Acreditamos ser importante guiar os alunos para que eles não só observem este fenômeno, mas também reflitam sobre o que está acontecendo, ajudando-os a criar modelos para cada uma destas etapas.
Neutralização em câmera lenta
Uma outra reação que pode ser observada com a “câmera lenta” é a neutralização. Para isso, usamos um ácido sólido, o ácido cítrico. Usamos também o bicarbonato de sódio. No centro, colocamos não apenas água, mas também um indicador ácido-base. Veja o experimento no vídeo abaixo.
No vídeo podemos ver que o indicador ácido-base utilizado (uma mistura de azul de bromotimol e alaranjado de metila) muda de cor quando introduzimos os reagentes em lados opostos da poça. O ácido cítrico torna a solução avermelhada e o bicarbonato de sódio torna a solução azul. Assim, podemos acompanhar a difusão destes dois reagentes até que eles se encontrem no meio da poça. Quando eles se encontram, podemos perceber a formação de bolhas de gás e que a solução toma uma coloração esverdeada (que indica uma solução neutra com pH em torno de 7).
Pegue as folhas da atividade
Finalmentes
É muito comum se fazer experimentos de precipitação usando tubos de ensaio, o que acaba gastando mais reagentes e gerando mais resíduos para descarte. A atividade descrita aqui usa quantidades muito pequenas de materiais e apresenta uma enorme facilidade de limpeza,. Basta passar um papel toalha sobre o plástico e um outro aluno já pode repetir a atividade.
Mas, para além das questões práticas, esta atividade possui vantagens pedagógicas ao apresentar a reação nas suas diversas etapas e permitir que os alunos modelem o processo passo a passo.
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