A Termodinâmica, energia e entalpia das reações

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS[pic 1]

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

Plano de aula experimental

Estabelecimento de ensino: Universidade Estadual de Londrina
Professor: Airton Gabriel Buth	Disciplina: 2EST313
Município: Londrina
Carga horária: 1h	Data:         18/10/2017

Tema: Termodinâmica, energia e entalpia das reações

Conteúdo básico: Termodinâmica: energia envolvida nos fenômenos naturais, entalpia de uma reação, entalpia de formação, entalpia de dissolução, processos endotérmicos e exotérmicos.

Justificativa: todas as reações químicas presentes em nosso cotidiano, como assar um bolo, ou queimar um pedaço de carvão durante um churrasco, envolvem energia, tanto absorvendo-a, quanto liberando-a, podendo ser em forma de luz, calor, ondas mecânicas, energia cinética, etc. É importante saber como as reações se dão conforme suas energias, permitindo-nos controla-as, podendo fazê-la liberar mais energia quando precisamos do calor de energias exotérmicas, ou saber quanta energia precisamos fornecer para um processo endotérmico.

Objetivo geral: Compreender que há reações que liberam energia, e reações que absorvem energia, dependendo das substâncias reagentes e dos produtos.

Objetivo específico: 

• Compreender os conceitos de entalpia de reação, entalpia de formação e entalpia de dissolução;
• Classificar as reações propostas como endotérmicas e exotérmicas;
• Aplicar as classificações dessas reações em situações cotidianas

Desenvolvimento/metodologia: Será desenvolvida uma problematização em relação as bolsas térmicas, suas composições e aplicações, com o intuito de diferenciar as reações químicas que ocorrem a partir da mistura dos compostos presentes em seus interiores.

Atividade experimental: Quente ou Frio?

        Kelvin, um aluno muito dedicado ao estudo de ciências da natureza, estava assistindo um jogo de futebol. Um dos jogadores é acertado com uma joelhada na coxa e cai no chão. Ele não consegue se levantar, e logo em seguida, a equipe médica do time entra em campo. O menino vê que o médico coloca sobre a perna do jogador uma bolsa plástica azul, enquanto o comentarista da televisão explica que o procedimento feito foi a “compressa fria”, para diminuir a inflamação instantânea do local. O jogador foi substituído por não poder mais voltar a jogar naquela partida, e novamente foi mostrado o médico, mas desta vez, segurando uma bolsa plástica vermelha no local do ferimento, e o narrador do jogo explica que aquela é a “compressa quente”, para aumentar o fluxo de sangue no local do machucado.

        Kelvin ficou intrigado para saber como são feitas essas bolsas quentes ou frias, o que há "dentro" delas.  O jovem perguntou ao seu professor de biologia, no dia seguinte, no colégio, se as bolsas eram feitas com apenas água quente e água com gelo, mas o professor respondeu que não, que eram reações químicas que aconteciam nas bolsas, e que o professor de química poderia explicar melhor, mas o mesmo não se encontrava no colégio neste dia.

        No caminho para casa, Kelvin passou por uma farmácia, e procurou as tais “bolsas quentes e frias”, mas não encontrou com as respectivas cores, nem o registro de serem quentes ou frias. Havia nas bolsas algumas fórmulas químicas.

[pic 2]

        

O estudante leu atrás, no rótulo:

“As bolsas térmicas consistem de dois invólucros selados e separados, onde são armazenadas diferentes substâncias químicas. Quando a camada que separa os dois invólucros é rompida, as substâncias neles contidas misturam-se e ocorre o aquecimento ou o resfriamento”.

Infelizmente, ele não tinha dinheiro no momento para comprar as bolsas e testá-las. Como diferenciar as bolsas como quente ou fria?

        

Materiais:

- 20 mL Ácido clorídrico (HCl) 0,1 M

- 0,2 g Zinco metálico (Zn)

- 1,0 g de nitrato de amônio (NH4NO3)

- Cadinho de porcelana

- 1,0 g de carbonato de cálcio

- Pedras de gelo

- Termômetro

- 5 mL de etanol

1. Em um béquer, coloque o ácido clorídrico e meça sua temperatura. Em seguida, adicione o zinco metálico. Durante a reação, verifique o que acontece com a temperatura.

2. Em um tubo de ensaio, adicione 20 mL de água à temperatura ambiente. Adicione o nitrato de amônio e verifique a temperatura.

3. Anote a massa de carbonato de cálcio pesada inicialmente e do cadinho de porcelana vazio. Coloque o carbonato de cálcio no cadinho de porcelana, e aqueça-o no bico de Bunsen. Depois de 10 minutos, resfrie o cadinho e meça sua massa com o produto dentro.

4. Em outro béquer, misture 20 mL de água, também à temperatura ambiente, e adicione o que sobrou no cadinho de porcelana do experimento anterior. Registre a temperatura após o experimento.

5. Segure uma pequena pedra de gelo em sua mão. Qual é a sensação térmica?

6. Coloque os 5 mL de álcool em um béquer e ateie fogo ao álcool. Qual é a sensação térmica próximo a sua abertura?

        A partir disto, discuta com seus colegas:

1) Como podemos classificar os fenômenos ocorridos nos experimentos quanto à energia?