Atividade 2: Conhecendo mais sobre a combustão

Competências a desenvolver 1 – comparar combustíveis em relação à

composição, arranjo molecular e propriedades; 2 – compreender a combustão;

7 – elaborar argumentos em relação à escolha dos combustíveis.

Categorias de perguntas a responder

Características e propriedades dos combustíveis Impactos ambientais e possíveis soluções

Tipos de combustíveis e suas origens

A atividade número dois, realizada durante quatro períodos de aula, tinha como objetivo possibilitar aos alunos a construção do conceito de combustão como transformação química. Isso foi propiciado em duas partes. A primeira etapa da atividade consistia na visualização da queima da gasolina e do etanol e a identificação de diferenças nos dois processos como cor da chama, quantidade de calor percebida e quantidade de fuligem produzida, o que ajudou os alunos a iniciar a diferenciação destes combustíveis.

O experimento (APÊNDICE D), adaptado de Ferreira e outros (2007, p. 77), foi realizado no laboratório de Ciências da escola, de forma demonstrativa. Optou-se por isso devido ao perigo que a prática oferecia por envolver a queima de combustíveis altamente inflamáveis. Mesmo assim, alguns alunos participaram realizando as medições de volume, massa e temperatura. Pude perceber que os estudantes estavam bastante interessados no que estava acontecendo e comentavam uns com os outros sobre a intensidade e a cor das chamas dos dois combustíveis e sobre a grande quantidade de fumaça e pó preto que a gasolina estava liberando na sua combustão.

Quando questionados sobre qual atividade da UA acharam mais interessante, no questionário final, 40% dos alunos apontaram essa prática experimental, pois a atividade foi bem diferente e dinâmica e eles aprenderam mais.

Gostei muito da experiência que fizemos no laboratório, que foi a queima do etanol e da gasolina, pois pude ver a diferença na queima dos combustíveis. (Aluno MR) 4

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Para mim, a atividade mais interessante foi quando fomos ao laboratório realizar experiências envolvendo gasolina, pois gosto mais das aulas dinâmicas e com coisas novas. (Aluno MS)

Eu gostei da atividade da queima dos combustíveis que foi feita no laboratório, pois estudar na prática é mais interessante. (Aluno VW)

A melhor atividade foi a da comparação do etanol com a gasolina. Escolhi esta por ser feita na prática, o que torna o conteúdo mais interessante e de melhor compreensão. (Aluno LH)

De todas as atividades realizadas eu acho que a mais interessante foi a atividade que fizemos no laboratório, uma das primeiras, que foi a queima da gasolina e do etanol. Achei interessante, pois a queima da gasolina acontece mais rapidamente que a do etanol e polui mais, o que deu pra perceber na tampa que ficava em cima da chama e ficou preta. (Aluno CF).

De volta à sala de aula, dei sequência ao trabalho auxiliando os alunos na realização dos cálculos da quantidade de energia liberada por mol de etanol e de gasolina. Os alunos tiveram muita dificuldade em fazer as transformações de unidade de medida necessárias e, por isso, eu senti a necessidade de auxiliá-los resolvendo alguns cálculos com eles no quadro.

Por fim, os estudantes responderam às questões sobre a prática realizada, escrevendo, então, suas conclusões e análises. A primeira questão está diretamente relacionada com os resultados dos cálculos e, por isso, eles não tiveram dificuldades em perceber que a gasolina libera maior quantidade de energia, ou seja, que apresenta maior poder calorífico do que o etanol.

A segunda questão solicitava que os alunos escrevessem a equação de combustão dos dois combustíveis, mas, apesar deles já terem estudado as reações químicas na série anterior, eles não conseguiram realizar a tarefa sozinhos. Questionei-os sobre quais seriam os reagentes da combustão e, como a questão se referia à combustão completa, expliquei que seus produtos são CO2 e H2O. Assim,

com a ajuda deles, escrevi a equação geral da combustão no quadro: combustível + comburente (O2) → CO2 + H2O. Após, pedi que escrevessem as equações das

reações realizadas, balanceando-as corretamente.

A partir da leitura das equações de combustão da gasolina e do etanol, questionei a turma sobre qual seria a substância preta liberada na combustão da gasolina. Os estudantes concluíram que essa substância poderia ser carvão, que é preto e que é composto por carbono. Perguntei a eles como a equação deveria ser escrita então e, após ouvir suas opiniões, comentei com os alunos que, nesse caso,

a combustão não foi totalmente completa, ou seja, ao mesmo tempo a reação produziu monóxido de carbono e material particulado (partículas de carbono sólido).

Para auxiliar nessa explicação utilizei as equações que representam a combustão incompleta da gasolina, com formação de CO(g) e C(s). Pedi que os

alunos analisassem a quantidade de mols de oxigênio presente nas três equações, para que percebessem que a combustão incompleta ocorre com quantidade insuficiente de oxigênio. Além disso, informei-lhes a quantidade de energia liberada na combustão completa e na incompleta, para que pudessem perceber que nas reações incompletas há liberação de uma quantidade menor de energia, o que as tornam menos eficientes. Por fim, solicitei que lembrassem da cor da chama da gasolina e do etanol e expliquei para eles que a cor caracteriza o tipo de combustão (Amarela alaranjada – combustão incompleta; azul – combustão completa).

A terceira e última questão do relatório da prática experimental, pedia aos alunos que comparassem a quantidade de gás carbônico produzido nas reações completas da gasolina e do etanol. Os alunos comentaram que ao comparar as equações químicas é possível perceber que um mol de gasolina libera quatro vezes mais CO2 (g) do que um mol de etanol, concluindo, assim, que esse combustível é

mais poluente. Sobre o aspecto do recipiente que continha a água e ficou sob a chama dos combustíveis, os alunos explicaram que ele ficou preto devido a combustão ter ocorrido, nessa experiência, de forma incompleta, caracterizada pela chama de cor amarela.

Percebi que os alunos estiveram muito mais interessados no laboratório, durante a atividade experimental, do que quando voltaram para a sala e realizaram os cálculos da quantidade de energia liberada e responderam às questões sobre a prática. Questionei-os sobre isso e eles disseram que nas atividades práticas eles conseguem visualizar o que estamos ou vamos estudar e fica muito mais fácil de aprender.

A segunda parte dessa atividade tinha por objetivo possibilitar que os alunos construíssem o conceito de combustão e que aprendessem a sua representação por meio de equações químicas. Iniciei essa etapa questionando os alunos sobre o que é uma combustão, o que ocorre durante a queima de uma substância, quais são as características desse processo, buscando que eles expressassem suas ideias sobre o assunto.

Na sequência, entreguei o Quadro 2 e pedi que preenchessem com as suas hipóteses. Para cada situação, eles deveriam dizer se há liberação de energia, se há presença de chama e se está ocorrendo uma combustão.

Reação química Produz

chama?

Libera energia?

É uma combustão? Queima de uma folha de

papel

Queima de uma vela

Queima de gás de cozinha (butano) no fogão

Digestão de alimentos

Prego enferrujando no meio ambiente

Quadro 2 – Entendendo a combustão

Os alunos não tiveram muita dificuldade em responder às questões e preencher o quadro, o que ajudou a sistematizar o que já havíamos discutido nas etapas anteriores. Os alunos concluíram que a combustão é uma transformação química que libera energia na forma de calor, mas que, nem sempre, produz também energia luminosa (luz visível), como no caso da digestão dos alimentos.

Como forma de aprofundar um pouco mais esse conhecimento, acrescentei, na socialização, que toda combustão envolve a quebra de ligações entre os átomos constituintes das moléculas dos reagentes e a formação de novas ligações entre os átomos que constituem os produtos, processo este que necessita de energia para começar, mas que, após o início, passa a liberar energia (OLIVEIRA e SANTOS, 1998). Além disso, comentei, também, que esse tipo de reação química é caracterizado como um processo exotérmico, pois libera energia na forma de calor.

Após, solicitei que os alunos escrevessem as equações de combustão da celulose, da parafina, do gás de cozinha (butano), da glicose, bem como a reação de oxidação do prego, identificando seus reagentes e seus produtos. Para tal, foram fornecidas aos alunos as fórmulas moleculares das substâncias e as suas entalpias de combustão, para que eles pudessem acrescentar, nas equações químicas, os valores de variação de energia.

Durante a socialização dos resultados, questionei os alunos sobre as situações que envolviam o papel, a parafina e o gás de cozinha, para que identificassem o tipo de combustão (se completa ou incompleta). Pedi que eles pensassem em como poderiam responder a esse questionamento. Em seguida, os alunos comentaram que poderiam responder utilizando a cor da chama como parâmetro, demonstrando que haviam compreendido o conceito e não apenas o memorizado.

Por fim, aproveitei esse espaço para questionar os alunos sobre as diferenças entre as moléculas da glicose, da celulose, da parafina e do butano. Os alunos conseguiram identificar as duas últimas como pertencentes à função química dos hidrocarbonetos, por possuírem apenas carbono e hidrogênio, pois já haviam estudado sobre essas substâncias anteriormente. Expliquei para eles que a celulose e a glicose são exemplos de substâncias pertencentes às funções orgânicas oxigenadas, pois possuem, além de átomos de carbono e hidrogênio, átomos de oxigênio na sua composição e identifiquei o grupo funcional dos álcoois e dos aldeídos presentes nas moléculas.

Enfim, a cada atividade realizada eu percebo como esse assunto pode possibilitar o desenvolvimento de diversos conhecimentos químicos os quais são, geralmente, trabalhados de forma isolada. Porém, ao serem abordados juntos, possibilitam a construção da competência em química, pois os conceitos adquirem muito mais significado para os alunos.