ANDRÉ GUIMARÃES DE OLIVEIRA KARINA TREVISAN RODRIGUES
DESENVOLVIMENTO DE PROJETO PARA DISCIPLINA DE
PRÍNCIPIOS EM ANÁLISE QUÍMICA – QFL 2241
SÃO PAULO 2010
Trabalho apresentado a disciplina de Prática de ensino em química e bioquímica do Instituto de Química da USP, como requisito para aprovação na disciplina.
1. INTRODUÇÃO
A química analítica se caracterizou até recentemente por uma visão tradicional, cuja funcionalidade se torna restrita ao seu propósito. Realmente, esta área desenvolveu-se principalmente baseada em técnicas que possibilitam a caracterização de substâncias inorgânicas por reações químicas.
Esta característica tradicional, qual deve ser considerada como obsoleta, persiste infelizmente e de maneira acentuada, no ensino de graduação em muitas instituições apesar dos desafios existentes na química, que exigem cada vez mais soluções criativas da química analítica (SKOOG, et al, 2006).
O ensino de química deve ter uma visão não só de aquisição dos conhecimentos que a constituem, mas também a inter-relação entre os conteúdos e as ciências afins, além das aplicações a vida cotidiana, sempre preocupando-se como finalidade educativa (SCHNETZLER, 1981).
O ensino de química tem como objetivo proporcionar aos alunos a aquisição de conhecimentos sobre a composição e estrutura de compostos e substâncias, suas propriedades e as leis que regem suas transformações, orientando os alunos por um raciocínio lógico e científico de valor educativo, coordenando-os pelo interesse das utilidades e aplicações desses conhecimentos na vida cotidiana (SCHNETZLER, 1981).
As aulas de laboratório de muitos cursos de química analítica introduzem ao estudante alguns aspectos das análises químicas clássicas. Um tempo considerável é gasto com a pratica de competências como calibração, titulação, separação de íons, preparo de amostra, entre outros. Essas competências são muito importantes para os químicos, mas não representa tudo o que pode ser feito com a química (HENDERLEITER, et al, 1999).
O foco desse projeto é a atitude dos estudantes referente ao laboratório de química analítica, deseja-se demonstrar-lhes que a química analítica qualitativa e quantitativa é uma ferramenta muito útil e pode ser utilizada em diversas áreas para muitas aplicações.
2. A DISCIPLINA “PRÍNCIPIOS DE ANÁLISE QUÍMICA”
A disciplina princípios de análise química é regularmente oferecida aos estudantes do 2ºano (3º semestre) do curso de química. A disciplina é dividida em aulas teóricas e aulas de laboratório semanais. O principal objetivo das aulas práticas é introduzir aos alunos os métodos de análise qualitativa, que compreende a separação e identificação de cátions e ânions e também os métodos de análise quantitativos, tais como titulação ácido-base, complexométrica, redox. As aulas são divididas em diversas práticas envolvendo os tópicos descritos acima e análises de composição e concentração de compostos de substância.
Foi programado que nas últimas aulas de laboratório do semestre os alunos iriam desenvolver um projeto que envolvesse a análise qualitativa e quantitativa de uma amostra, qual seria decidida posteriormente. Nos últimos anos tem-se utilizado como amostra a casca do ovo de galinha com para a determinação e identificação de cálcio e magnésio, mas como análise da casca de ovo é incomum no cotidiano resolveu-se que o projeto desse ano deveria envolver outros tipos de amostras, que possibilitassem a análise de outros íons além do magnésio e cálcio e a que fosse capaz de demonstrar ao aluno as diversas aplicações da química analítica.
3. OBJETIVOS
Este projeto tem como objetivo principal fornecer aos alunos uma visão mais abrangente das possíveis aplicações da química analítica qualitativa e quantitativa em diversas áreas, bem como promover o trabalho em grupo dos alunos e incentivá-los a pesquisar sobre como resolver problemas com relação a análise de substâncias no geral.
4. DESCRIÇÃO DO PROJETO E PARTE EXPERIMENTAL
O projeto realizado foi baseado na capacidade dos alunos de resolverem diferentes problemas analíticos na prática, utilizando os conceitos aprendidos na disciplina e referências literárias por eles pesquisadas. Para isso os alunos foram divididos em 12 grupos de 6 integrantes, cada um dos grupos recebeu uma amostra diferente (Tabela 1) onde eles tiveram que quantificar e identificar os analitos propostos, utilizando titulações ou outras técnicas por eles propostas (que pudessem ser realizadas no laboratório didático de química analítica), os alunos também foram responsáveis pelo preparo de todas as soluções utilizadas nos experimentos, incluindo suas padronizações quando necessárias, por esse motivo optou-se pelo grande número de integrantes em cada grupo. Todo o processo pode ser dividido em seis etapas diferentes:
1a Etapa. Seleção e Sorteio das Amostras
A primeira parte de todo o projeto foi realizada pelos professores e monitores em conjunto, tal etapa consistiu na elaboração de uma lista de diferentes amostras que possuíssem algum analito que pudesse ser identificado e quantificado através de técnicas analíticas trabalhadas ao longo do semestre e que pudesse ser realizada no laboratório. As amostras foram sorteadas nos 12 grupos, a Tabela 1 indica as 12 amostras diferentes e os analitos presentes em tais amostras:
Tabela 1. Amostras sorteadas e analitos presentes.
Grupo Amostra Íons analisados
1 Talco Mg2+ 2 Leite em Pó Ca2+ 3 Suplemento Alimentar Fe2+ 4 Suplemento Alimentar Mg2+ 5 Minério Al3+ 6 Suplemento Alimentar Zn2+ 7 Mármore Co32- e Ca2+ 8 Suplemento Alimentar Al3+ 9 Minério Fe3+ 10 Conchas C032-, Ca2+- 11 Giz Mg2+ 12 Ovo CO32- e Ca2+
2a Etapa. Pesquisa Bibliográfica
Após sortear as amostras os alunos tiveram que pesquisar na literatura as etapas necessárias para realizar abertura da amostra, identificação e quantificação dos respectivos analitos, sendo que diferentes metodologias podem ser encontradas facilmente em diversos artigos e livros. Para nos certificarmos de que as metodologias por eles selecionadas eram plausíveis, capazes de serem realizadas dentro do tempo disponível (4 horas), além de demonstrar aos demais alunos qual era o objetivo e como eles planejavam resolver os problemas pertinentes, os grupos tiveram que apresentar suas propostas de projetos para os professores, monitores e toda a sala.
3a Etapa. Apresentação dos Projetos
A apresentação dos projetos foi realizada em duas tardes devido ao grande número de grupos, as técnicas tradicionais e mais simples foram as mais utilizadas, no entanto alguns grupos surpreenderam e apresentaram sistemas mais complexos.
Um que pode ser destacado é o grupo 7 que propôs a quantificação do carbonato em mármore utilizando a variação do volume de uma coluna d’água devido à liberação de gás carbônico após acidificação de sua amostra.
Por parte dos professores e monitores sugestões foram feitas para melhorarem alguns casos e conselhos foram dados, como calcular previamente as concentrações de titulantes e o provável volume que seria gasto nas titulações, além de propor modificações nos processos apresentados quando necessário.
4a Etapa. Correção e Sugestões das propostas apresentadas pelos grupos.
Após as apresentações os alunos tiveram aproximadamente uma semana para: realizarem possíveis correções, cálculos referentes à seus projetos e de planejarem como seria a divisão de tarefas no dia do trabalho.
5a Etapa. Realização do Projeto no Laboratório
Por se tratarem de amostras reais o processo de abertura (liberar o analito da matriz em que ele se encontra) das mesmas nem sempre era trivial, por essa razão na semana anterior (22/06) os alunos que possuíssem amostras com abertura mais complicada poderiam iniciá-la neste dia, porém poucos grupos fizeram tal opção.
No dia 29/06 os alunos foram ao laboratório para realizarem suas análises qualitativas e quantitativas das amostras propostas. As amostras foram adquiridas pelos próprios alunos.
A realização do projeto levou cerca de 4 horas, como previsto. Alguns grupos encontraram algumas dificuldades e ocuparam maior tempo, mas outros terminaram em menor tempo. Sendo assim, o projeto foi concluído pelos alunos, com bons resultados ou não, quais foram discutidos no relatório que deve ser entregue como forma de avaliação do projeto.
6a Etapa. Síntese do Relatório
Os relatórios foram entregues no dia 05/07. Em relação aos critérios de correção esperava-se que os alunos relatassem as atividades realizadas no laboratório, os cálculos realizados e os resultados obtidos. Nos casos onde as análises não puderam ser realizadas com sucesso (devido à falhas no processo de abertura ou problemas inesperados com as titulações) os alunos deveriam discutir as possíveis razões para o insucesso do experimento.
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os resultados obtidos foram satisfatórios, pois pode-se atingir o objetivo principal, ou seja, proporcionar ao aluno a oportunidade de trabalhar com amostras reais e resolver problemas referentes a análise de amostras de diferentes tipos.
As apresentações foram boas, pois proporcionaram aos alunos dos outros grupos compreenderem o que seria feito e mostrou a capacidade da química analítica.
No dia do trabalho em laboratório pôde se notar que mesmo após a apresentação dos projetos muitos não estavam preparados, apesar de alguns grupos terem apresentados cálculos em suas apresentações e apesar das
sugestões dos professores e monitores eles não sabiam em qual concentração eles iriam preparar as soluções que posteriormente seriam utilizadas.
Uma grande preocupação era com relação ao tempo disponível para a realização do experimento, no entanto todos os grupos acabaram dentro do horário previsto, em relação à organização percebeu-se que eles foram capazes de dividir o grupo em diferentes tarefas fazendo um bom aproveitamento do tempo.
Alguns grupos foram bem sucedidos, conseguiram abrir suas amostras sem maiores esforços e suas titulações ocorreram da maneira prevista, já outros grupos tiveram grande dificuldade no processo de abertura da amostra, apesar de utilizarem tratamentos envolvendo aquecimento em meio fortemente ácido a titulação apresentou resultados bem abaixo do esperado ou em outros casos a titulação não foi possível devido a diversos fatores que atrapalhariam a quantificação, como por exemplo, a visualização do ponto final.
Por se tratarem de amostras reais o valor encontrado nas titulações não poderia servir como único meio de avaliação, sendo assim, os grupos tiveram de fazer um relatório explicando o procedimento realizado e os resultados obtidos, incluindo explicações para divergências no resultado encontrado do esperado.
Os relatórios foram corrigidos por todos os monitores e professores da disciplina. O aspecto que foi levado em consideração para a correção foi à discussão dos resultados ou dos problemas encontrados. Alguns eram bem simples no aspecto físico, mas não continham as explicações necessárias, enquanto outros estavam bem discutidos e apresentavam um bom texto no geral.
Através dos relatórios e dos trabalhos em laboratório pode-se constatar que o objetivo foi alcançado, sendo que alguns alunos até relataram que o projeto foi muito bom para eles, pois proporcionou grande aprendizado e aquisição de informações relevantes para sua formação.
O projeto também serviu para verificar quais amostras podem continuar sendo usadas para futuros projetos, agora se sabe com quais amostras é possível desenvolver um trabalho bom e que ofereça resultado,
para que assim o aluno fique mais realizado, por ter trabalhado e visto um resultado no final.
6. CONCLUSÃO
Após a realização do trabalho no laboratório e a correção dos relatórios pode-se concluir que o objetivo do projeto foi alcançado e que este tipo de projeto pode continuar sendo aplicado nos cursos de graduação que possuem a disciplina de química analítica qualitativa e quantitativa na grade curricular.
Algumas coisas precisam ser corrigidas e reavaliadas, mas no geral o projeto foi bem sucedido, pois viu-se que os alunos gostaram de trabalhar no projeto, apesar do tempo, e que isso acrescentou muito para eles.
7. BIBLIOGRAFIA
HENDERLEITER, J.; PRINGLE, D. L. Journal of Chemical Education, 76, 1999, p.100
SCHNETZLER, R. Química Nova, 4 (1), 1981, p.6
SKOOG, D. A, et al. Fundamento de Química Analítica. Pioneira, São Paulo, 2006.
