Exploração da Proposta de Alteração da Atividade Laboratorial 2.5 – Determinação do Teor de Cloretos numa Água para Consumo Humano pelo

Método de Mohr

De acordo com o procedimento experimental proposto na tabela 5.2, a execução experimental foi dividida em três partes.

Na primeira parte do procedimento experimental, para que se pudessem comparar as solubilidades dos solutos nos vários solventes, todas as experiências foram realizadas à mesma temperatura, com o mesmo volume de solvente e com a mesma massa de soluto. A forma como se misturaram os componentes também foi idêntica: o mesmo tipo de agitação no momento da mistura.

Na Parte II do procedimento experimental, por razões de economia de tempo, cada grupo trabalhou uma única amostra, de determinada massa, realizando pelo menos três ensaios, até obter dois que não apresentem uma variação superior a 1 oC. A média aritmética dos valores determinados representa o valor mais provável da

0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,2 4,4 4,6 4,8 5 5,2 5,4 pH

temperatura à qual a solução está em equilíbrio com a fase sólida (solução saturada). Para as quatro misturas ensaiadas, o valor da temperatura à qual o nitrato de potássio começou a precipitar foi o valor que foi colocado no gráfico que representa a variação da solubilidade desse sal em função da temperatura.

No sentido de executar a alteração proposta ao trabalho, foi também determinado o teor em cloretos da água da torneira do laboratório pelo Método de Mohr.

A atividade laboratorial foi desenvolvida por quatro grupos de três alunos. O material e reagentes necessários e disponibilizados para a execução da actividade encontram-se listados na tabela 6.7.

Tabela 6.7 – Material e reagentes necessários à realização da proposta de atividade laboratorial

2.5.

Material Reagentes

Diversos gobelés de 100 mL Água

Balança analítica Cloreto de sódio

Varetas de vidro Cloreto de magnésio

Esguicho Carbonato de cálcio

Etiquetas Carbonato de sódio

Tubos de ensaio Etanol

Suportes para tudo de ensaio Parafina

Rolhas para tubo de ensaio Nitrato de potássio

Pipeta graduada de 10 mL Nitrato de prata 0,1M

Pompete Cromato de potássio a 10%

Termómetro

Placa de aquecimento Bureta

Matrazes de 250 mL

A tabela 6.8 apresenta os resultados obtidos na Parte I do trabalho para avaliação da solubilidade dos sais nos três solventes.

Tabela 6.8 – Solubilidade de sais em três solventes.

Solutos

Solventes

Água Etanol Parafina Cloreto de sódio Solúvel Insolúvel Insolúvel

Cloreto de magnésio Solúvel Solúvel Insolúvel

Carbonato de cálcio Insolúvel Insolúvel Insolúvel

Carbonato de sódio Solúvel Insolúvel Insolúvel

Os resultados observados na tabela 6.8 permitiram concluir que uma substância pode ser muito solúvel num solvente, mas pouco solúvel noutro. Por exemplo, o cloreto de sódio é muito solúvel em água, mas é insolúvel em etanol e parafina.

Verificou-se também que a solubilidade de sais em água é muito variável. As diferenças de solubilidade podem ser explicadas em função da polaridade. Uma espécie dissolve outra espécie quando a ordem de grandeza das forças intermoleculares é semelhante.

Nos casos em que a quantidade de soluto foi superior à sua solubilidade, ficou soluto por dissolver. Estabeleceu-se um equilíbrio dinâmico heterogéneo, em que a velocidade com que o soluto se dissolveu no solvente foi exactamente igual à velocidade com que o soluto dissolvido precipitou. Portanto, a quantidade de soluto em solução permaneceu constante.

Seguidamente avaliou-se a solubilidade do nitrato de potássio em água com a temperatura e foram obtidos os resultados da tabela 6.9.

Tabela 6.9 – Variação da solubilidade de KNO3 em água com a temperatura.

Massa (g) de KNO3 dissolvida em 10mL de H2O 2,0 4,0 6,0 7,5

Temperatura (oC) a que ocorre a precipitação 4 20 32 42

Graficamente, os resultados da tabela 6.9 encontram-se na figura 6.4.

Figura 6.4 – Curva de solubilidade do KNO3 em água.

Como se pode observar pela análise do gráfico da figura 6.4, a solubilidade do nitrato de potássio em água aumenta com a temperatura. Este tipo de comportamento verifica-se na generalidade dos sais, embora haja algumas exceções.

Finalmente, no sentido de executar a alteração introduzida pela Parte III do procedimento experimental, os alunos procederam à determinação do teor em cloretos pelo Método de Mohr. Realizaram, igualmente, um ensaio em branco comparativo.

O ponto final da titulação deu-se para um volume de titulante gasto de 2,00 mL e no ensaio em branco foram gastos 0,30 mL de titulante. Desta forma, o teor de cloretos obtido foi de 60,3mgCl-/L. Este valor indica que a água é própria para

0 10 20 30 40 50 60 70 80 4 20 32 42 Sol u b ili d ad e ( g/ 1 0 0 cm 3) Temperatura (o_C)

7. Conclusão

Aquando da revisão da estrutura curricular da disciplina de Física e Química A, o Ministério da Educação e Ciência destacou a importância atribuída ao ensino das ciências experimentais já que, de acordo com o documento oficial de revisão curricular, (Gabinete do Ministro da Educação e Ciência) “nesta disciplina havia uma clara insuficiência de carga horária”. Seguindo esta linha orientadora, a disciplina de Física e Química A passou a beneficiar de aumento da carga horária dedicado ao trabalho experimental com a turma desdobrada. Martins e colegas (2003:2) justificaram esta decisão com o facto “de muitos dos saberes implícitos nos objetivos de aprendizagem listados no programa, poderem e deverem ser trabalhados em contexto de atividades práticas.”

Tanto no 10º como no 11º ano de escolaridade, o programa está agora dividido em dois grandes grupos (o de Física e o de Química) e os alunos dedicam 7 tempos letivos semanais à disciplina de Física e Química A, sendo que 3 são de caráter prático e utilizados para desenvolver as atividades laboratoriais obrigatórias.

As atividades laboratoriais estão agora definidas num documento oficial e são alvo de avaliação em exame nacional. Esta mudança revelou a importância atribuída ao trabalho experimental de tal forma que Martins e colegas (2003:2) afirmaram que “as atividades práticas de laboratório devem ser entendidas como vias para alcançar aprendizagens específicas e não como algo que se executa após o desenvolvimento dos temas num formato expositivo.”

No 11º ano de escolaridade os conteúdos de Física são trabalhados nas unidades “Movimentos na Terra e no Espaço” e “Comunicações” e os de Química nas unidades “Química e Indústria: equilíbrios e desequilíbrios” e “Da Atmosfera ao Oceano: soluções na Terra e para a Terra” como ilustrado na tabela 2.2.

A análise da tabela 2.3 revelou que é à Química que foi atribuída maior carga horária e para trabalhar a primeira unidade o programa sugeriu o amoníaco como ponto de partida para o estudo de conceitos envolvidos na produção industrial. Já os

conceitos inerentes à segunda unidade surgiram associados à água e às soluções aquosas naturais.

Para dar cumprimento aos objetos de ensino associados à segunda unidade de Química descritos na tabela 2.5, o programa oficial da disciplina propôs as atividades laboratoriais da tabela 2.6, que pretendem relacionar as características físico-químicas de uma água para consumo humano com os conceitos de Química previstos no programa.

No entanto, por comparação das tabelas 2.8 (parâmetro físico-químicos da água avaliados nas diferentes atividades laboratoriais) e 3.1. (parâmetros de qualidade de uma água para consumo humano) concluiu-se que muitos foram os parâmetros de qualidade de uma água para consumo humano que foram esquecidos pelo programa. Na verdade, das seis atividades laboratoriais obrigatórias na segunda unidade de Química, apenas em duas se notou a preocupação pelo estudo dos parâmetros de qualidade da água como foi apresentado na tabela 2.8, concretamente o pH, a temperatura e a condutividade. Na sequência desta conclusão apresentou-se uma

alternativa à proposta atual: a introdução da avaliação dos parâmetros alcalinidade e cloretos nas atividades laboratoriais 2.1 e 2.5 como se resumiu na tabela 2.9.

Não foram retirados nem substituídos objetos de ensino das actividades laboratoriais obrigatórias, apenas se acrescentaram novos objetos para dar cumprimento à alteração proposta. Assim, para determinar a alcalinidade de uma água propôs-se o método potenciométrico e para determinar o teor em cloretos o método de Mohr.

Para avaliar a exequibilidade da proposta de alteração, os protocolos (Tabelas 4.4. e 5.2) foram utilizados por 12 alunos do 11º A da Escola Secundária de S. Pedro em Vila Real, divididos em grupos de três elementos.

A intervenção dos alunos neste processo foi de extrema importância porque, de outra forma, seria difícil assegurar que: os três tempos letivos disponíveis para a realização da atividade prática eram suficientes para executar o novo protocolo, a

escola dispunha de recursos físicos necessários e que a nova proposta respeitava os saberes disponíveis dos alunos.

Relativamente à atividade laboratorial 2.1 – Alcalinidade de uma Água para

Consumo Humano - o procedimento experimental (Tabela 4.4) foi dividido em quatro

partes como apresentado na tabela 4.4. As partes I, II e III do procedimento foram retiradas do programa oficial e a parte IV foi acrescentada.

Na primeira parte do procedimento experimental os alunos efetuaram uma avaliação qualitativa do pH das diferentes amostras de água. Na avaliação quantitativa prevista na segunda parte do procedimento, os alunos recorreram a um medidor de pH com elétrodo de vidro e sonda de temperatura e determinaram o pH das diferentes amostras de água. O estudo da variação do pH com a temperatura previsto na terceira parte do procedimento experimental foi feito recorrendo ao medidor de pH. Para determinar a alcalinidade de uma água para consumo humano, neste caso a água da torneira, prevista na quarta parte do procedimento, os alunos efetuaram uma titulação potenciométrica em que o titulante foi uma solução de ácido sulfúrico a 0,1 N.

Quanto aos resultados obtidos na determinação da alcalinidade da água da torneira, como a água em questão tinha um pH de 7,47, ou seja, inferior a 9, por análise da figura 3.3, apenas foi possível determinar a alcalinidade total da água e não a alcalinidade à fenolftaleína. A alcalinidade total da água da torneira foi de 220,10 mg CaCO3/L.

O procedimento da atividade laboratorial 2.5 (Tabela 5.2) – Determinação do

Teor de Cloretos numa Água para Consumo Humano pelo Método de Mohr – foi

dividido em três partes. As partes I e II foram retiradas do programa oficial da disciplina e a parte III representa a alteração proposta.

Na primeira parte do procedimento experimental foram comparadas as solubilidades de quatro solutos (cloreto de sódio, cloreto de magnésio, carbonato de cálcio e carbonato de sódio) em três solventes (água, etanol e parafina). Para garantir as mesmas condições em todos os ensaios, foi mantido o mesmo tipo de agitação no

momento da mistura, todas as experiências foram realizadas à mesma temperatura, com o mesmo volume de solvente e com a mesma massa de soluto.

Finalmente, na terceira parte do procedimento os alunos determinaram o teor de cloretos pelo Método de Mohr, começando por realizar um ensaio em branco comparativo. O teor de cloretos obtido foi de 60,3mgCl-/L, valor muito inferior ao máximo recomendado (250mgCl-/L) pelo Decreto-Lei n.º 306/2007, de 27 de Agosto, o que revelou que a água em questão estava própria para consumo humano.

A observação do trabalho desenvolvido pelos alunos nas duas atividades laboratoriais permitiu tirar três conclusões importantes: os recursos físicos disponíveis

no laboratório de Química da Escola Secundária de S. Pedro foram suficientes para realizar com sucesso as duas atividades, a adaptação sofrida pelos protocolos experimentais adequou-se ao tempo disponível para realizar as atividades e os saberes disponíveis dos alunos foram compatíveis com as novas exigências dos protocolos.

Admite-se que o material e reagentes (tabelas 6.1 e 6.7) disponíveis na Escola Secundária de S. Pedro existam em todos os laboratórios de Química de todas as escolas secundárias do país, uma vez que são praticamente os mesmos que seriam necessários para as atividades obrigatórias.

As três horas disponíveis para a realização das atividades permitiram tratar os dados experimentais e discutir as conclusões dos diferentes grupos, pelo que se deduz que o tempo disponibilizado é suficiente.

Quanto aos saberes disponíveis dos alunos, concluiu-se que eram compatíveis com as alterações, uma vez que, de acordo com o programa da disciplina, previamente às atividades laboratoriais, foram abordadas as características físico-químicas de uma água para consumo humano, logo os parâmetros alcalinidade e teor em cloretos. Por outro lado, antes da realização da atividade laboratorial 2.1 foram relembrados os conceitos de pH, ácido, base e introduzido o estudo da variação do pH mediante diferentes condições. Do mesmo modo, antes da atividade laboratorial 2.5, foram

Deste modo entende-se que as alterações propostas às atividades laboratoriais obrigatórias, nomeadamente às atividades 2.1 e 2.5, são exequíveis e vão de encontro às exigências do programa já que não retiram objetivos de ensino. São, portanto uma forma de ajustar a importância atribuída à água para consumo humano com o trabalho experimental que já é feito.

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