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UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
MÁRCIA GONÇALVES MONTEIRO
DESENVOLVIMENTO DE MATERIAIS INSTRUCIONAIS
VOLTADOS AO ENSINO DE ELETROQUÍMICA
VIÇOSA – MINAS GERAIS
2018
UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
MÁRCIA GONÇALVES MONTEIRO
DESENVOLVIMENTO DE MATERIAIS INSTRUCIONAIS
VOLTADOS AO ENSINO DE ELETROQUÍMICA
Monografia apresentada ao Departamento de
Química da Universidade Federal de Viçosa,
como parte das exigências para a conclusão do
Curso de Licenciatura em Química.
Orientador: Prof. Efraim Lázaro Reis
VIÇOSA – MINAS GERAIS
2018
i
UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
MÁRCIA GONÇALVES MONTEIRO
DESENVOLVIMENTO DE MATERIAIS INSTRUCIONAIS
VOLTADOS AO ENSINO DE ELETROQUÍMICA
Monografia aprovada em 28 de junho de 2018.
Profª. Odilaine Inácio de
Carvalho Damasceno
Colégio de Aplicação – Cap – Coluni
(Membro da banca avaliadora)
Profº. César Reis
Departamento de Química - UFV
(Membro da banca avaliadora)
Profª. Efraim Lázaro Reis
Departamento de Química – UFV
(Orientador)
Profº. Vinícius Catão Assis Souza
Departamento de Química – UFV
(Coordenador da Disciplina)
ii
AGRADECIMENTOS
Agradeço, primeiramente, a Deus, por ter me dado forças para chegar até aqui. Por
me fazer acreditar que sou capaz. Por ter me dado paciência e sabedoria para
enfrentar os obstáculos que surgiam pelo caminho.
Agradeço imensamente à minha mãe, Efigênia, e ao meu irmão, Marcio, por todo
apoio e incentivo. Por não desistirem de mim. Por acreditarem em mim. Só eles sabem
quão difícil foi essa luta e quanto eu sofri e enfrentei para chegar até aqui. Mas hoje eu
vejo e digo: tudo só foi possível com vocês ao meu lado. Sem vocês, eu não
conseguiria! Obrigada, meus amores. E ao meu pai, que também não desistiu de mim,
e que de alguma forma tem orgulho de mim.
Agradeço à minha tia Aparecida, às minhas primas Juliana e Jaqueline e, ao meu
primo Giovani, por também não desistirem de mim. Ao meu tio João Bosco, que
mesmo não estando mais entre nós, mas que eu tenho certeza, onde ele estiver,
estará orgulhoso de mim. Agradeço a vocês por sempre estarem ao meu lado. Por
toda força que me deram. Que continuemos sempre unidos. Na tristeza e na alegria.
Obrigada por serem a minha família.
Agradeço também aos amigos que a UFV me deu. Vocês foram essenciais na minha
vida acadêmica. Faço um agradecimento em especial à Claudinéia. Você está sempre
me ajudando. Sem você eu estaria perdida. Obrigada por tudo.
Ao Professor Efraim Lázaro Reis por me orientar neste trabalho, por me socorrer todas
as vezes em que precisei, por estar sempre pronto a ajudar. Obrigada por tudo.
Ao Professor Vinícius Catão Assis Souza pelos ensinamentos e contribuições
oferecidos durante a graduação.
Ao Professor César Reis e à Professora Odilaine Inácio de Carvalho Damasceno por
aceitarem contribuir com o meu trabalho participando da banca examinadora.
iii
RESUMO
Este trabalho consiste em desenvolver atividades experimentais com materiais
didáticos alternativos de baixo custo que colaborem para o Ensino de Eletroquímica, a
fim de favorecer a compreensão dos conceitos discutidos em sala de aula, bem como
analisar o desempenho e interesse dos alunos nas atividades e, desse modo,
contribuir com o processo de ensino e aprendizagem. As propostas de atividades
experimentais foram desenvolvidas para uma abordagem contextualizada e
investigativa através da elaboração de uma Sequência Didática para o Ensino de
Eletroquímica, contendo levantamento das concepções prévias dos alunos através de
questionários, textos para leitura e discussão, aplicação de vídeos e um questionário
final para verificar o ensino e aprendizagem. A montagem da Célula Galvânica baseia-
se em uma proveta central contendo uma solução salina e outros seis tubos de ensaio
periféricos presos ao seu redor, cada tubo com o eletrodo e a solução dos respectivos
íons. A elaboração dos eletrodos para as Células Galvânicas foi realizada utilizando
materiais alternativos simples e facilmente disponíveis no cotidiano. As Pontes Salinas
(tubos em “U”) que, são os contatos entre as soluções dos metais e a solução da
proveta, foram feitas a partir de tubos de vidro cortados. Para as medidas das
diferenças de potencial das celas galvânicas será utilizado um pHmetro, na escala de
milivolts. A montagem da Célula Eletrolítica foi feita a partir de dois eletrodos de
grafite, retirados do interior de pilhas descarregadas, tubo de caneta esferográfica,
uma solução salina e um indicador ácido-base apropriado para visualização do
processo. A fonte de energia, utilizada na Célula Eletrolítica e na Condutância, foi
obtida a partir de um carregador de celular, já inutilizado, o qual teve o conector do
aparelho retirado. No Medidor de Condutância foi utilizada uma lâmpada de LED como
sendo o indicador de corrente elétrica e tubos de canetas esferográficas que servirão
como suporte para os dois eletrodos de grafite retirados de pilhas descarregadas. Os
materiais desenvolvidos podem colaborar para o ensino e aprendizagem, bem como
contribuir para o interesse dos alunos pela Ciência/Química, bem como ser aplicados
em turmas do 2º ano do Ensino Médio, tanto em escolas públicas quanto em escolas
privadas, uma vez que foram utilizados materiais de baixo custo e que os mesmos
podem ser facilmente transportados. A Sequência Didática desenvolvida para essa
pesquisa apresenta-se como uma alternativa metodológica para o ensino do conteúdo
de Eletroquímica podendo ser adaptada e trabalhada em qualquer espaço físico. Com
isso, espera-se que os alunos sejam motivados a aprenderem o conteúdo de
Eletroquímica e que o mesmo possa ser facilitado, tornando a aprendizagem mais
efetiva através da abordagem do conhecimento e da experimentação.
Palavras chaves: Eletroquímica, Célula Galvânica, Célula Eletrolítica, Condutância.
iv
ABSTRACT
This work is to develop experimental activities with alternative teaching materials
inexpensive to collaborate for Electrochemical education in order to promote
understanding of the concepts discussed in class, as well as analyze performance and
students' interest in activities, and that contribute to the teaching and learning process.
Proposals for experimental activities have been developed for a contextualized and
investigative approach by developing a Didactic Sequence for Electrochemistry
Teaching containing survey of preconceptions of students through questionnaires, texts
for reading and discussion, application videos and a final questionnaire to verify
teaching and learning. The Galvanic Cell assembly is based on a central cylinder
containing a saline solution and six other peripheral test tubes attached to it, each tube
with the electrode and the solution of the respective ions. The elaboration of the
electrodes for the Galvanic Cells was carried out using alternative materials simple and
easily available in daily life. The Saline Bridges ("U" tubes), which are the contacts
between the solutions of the metals and the solution of the test tube, were made from
cut glass tubes. For the measurements of the potential differences of the galvanic cells,
a pH meter will be used, in the millivolt scale. The assembly of the electrolytic cell was
made from two graphite electrodes, taken from inside battery unloaded, one ballpoint
pen tube, salt solution and acid-base indicator suitable for process visualization. The
energy source, used in the Electrolytic Cell and the Conductance cell, was obtained
from a cellphone charger, which had already been used, which had the connector of
the device removed. In the Conductance Meter an LED lamp was used as the indicator
of electric current and tubes of ballpoint pens that will serve as support for the two
graphite electrodes removed from discharged batteries. The materials developed can
contribute to the teaching and learning as well as contribute to the students' interest in
Science/Chemistry, as well as be applied to groups of the 2nd year of high school, both
in public schools and in private schools, since they are materials that they can be easily
transported. The Didactic Sequence developed for this research presents itself as a
methodological alternative for teaching the content of Electrochemistry and can be
adapted and worked in any physical space. With this, students are expected to be
motivated to learn the content of Electrochemistry and that it can be facilitated, making
learning more effective through the approach of knowledge and experimentation.
Keywords: Electrochemistry, Galvanic Cell, Electrolytic Cell, Conductance.
v
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .......................................................................................................... 1
1.1 Justificativa ............................................................................................................. 2
2 OBJETIVOS .............................................................................................................. 3
2.1 Objetivo Geral ......................................................................................................... 3
2.2 Objetivos Específicos .............................................................................................. 3
3 REFERENCIAL TEÓRICO ........................................................................................ 3
3.1 Experimentação no Ensino de Química .................................................................. 3
3.2 O Ensino de Eletroquímica ..................................................................................... 4
4 METODOLOGIA ........................................................................................................ 5
4.1 Elaboração dos Eletrodos das Células Galvânicas ................................................. 5
4.2 Preparo das Soluções ............................................................................................. 6
4.3 Elaboração da Ponte Salina .................................................................................... 6
4.4 Elaboração das Células Galvânicas ........................................................................ 7
4.5 Elaboração Das Células Eletrolíticas ...................................................................... 8
4.6 Elaboração Do Medidor De Condutância ................................................................ 8
4.7 Sequência Didática ................................................................................................. 9
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES ............................................................................. 10
5.1 Células Galvânicas Múltiplas ................................................................................ 10
5.2 Eletrólise no Tubo em “U” ..................................................................................... 13
5.3 Medidor de Condutância ....................................................................................... 14
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS ..................................................................................... 15
7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................ 16
ANEXOS .................................................................................................................... 20
Anexo A.1 – Parte 1: Plano de Aula (Células Galvânicas) .......................................... 20
Anexo A.2 – Questionário 1 ........................................................................................ 22
Anexo A.3 – Texto: Como é feita a reciclagem de pilhas e baterias? .......................... 23
Anexo A.4 – Roteiro Aula Prática ................................................................................ 25
Anexo B – Parte 2: Plano de Aula (Célula Eletrolítica) ................................................ 27
vi
Anexo B.1 - Questionário 2 ......................................................................................... 29
Anexo B.2 – Texto: Etanol e hidrogênio: uma parceria de futuro para o Brasil ............ 30
Anexo B.3 – Roteiro Aula Prática ................................................................................ 32
Anexo C – Parte 3: Plano de Aula – Condutância ....................................................... 33
Anexo C.1 – Questionário 3 ........................................................................................ 35
Anexo C.2 – Texto: Efeitos da Corrente Elétrica no Corpo Humano ........................... 36
Anexo C.3 – Roteiro Aula Prática................................................................................ 37
Anexo D – Questionário Final ..................................................................................... 38
1
1 INTRODUÇÃO
A disciplina de Química faz parte do programa curricular do Ensino
Fundamental e Médio e o seu aprendizado deve envolver a compreensão tanto dos
processos químicos em si quanto da construção do conhecimento científico,
relacionando-os com suas aplicações tecnológicas, bem como suas implicações
ambientais, sociais, políticas e econômicas. Esse aprendizado deve ser promovido de
maneira ampla e adaptada, por meio da interdisciplinaridade, bem como da
contextualização e da investigação, para que os alunos sejam capazes de tomar
decisões enquanto indivíduos e cidadãos, desde que seja possível relacionar os
conhecimentos socialmente pertinentes, que façam sentido e que dialoguem com o
cotidiano (PCNEM, 1999).
Entretanto, Bueno et al. (2007) ressaltam que se não houver uma conexão
entre teoria e prática, os conteúdos não terão muito sentido ou pouco contribuirão para
o desenvolvimento cognitivo dos alunos. Porém, os autores afirmam que o Ensino de
Química não oferece condições para favorecer a compreensão dos conceitos e nem a
sua aplicação no dia-a-dia dos estudantes.
Com a realização de experimentos, “os alunos podem ir além da observação
direta e da manipulação dos aparatos do laboratório, desde que a eles sejam
oferecidas condições para que possam levantar hipóteses e testar suas ideias sobre
os fenômenos científicos ali presentes” (BUENO; KOVALICZN, 2008, p.2). Em função
disso, Bizzo (2002) argumenta que:
(...) a experimentação é um elemento essencial nas aulas de
Ciências, mas que ela, por si só, não garante um bom aprendizado.
Pois a simples realização de um experimento não é suficiente para
modificar a forma de pensar dos alunos. Isso significa que a
realização de experimentos é uma tarefa importante, mas não
dispensa o acompanhamento do professor, que deve pesquisar quais
são as explicações apresentadas pelos alunos para os resultados
encontrados. (BIZZO, 2002, p. 75)
Contudo, Gonçalves (2005) ressalta que muitos professores creem que o
Ensino de Química possa ser mais diversificado mediante a utilização da
experimentação. No entanto, as atividades experimentais não são empregadas
constantemente nas escolas. E um dos principais motivos apontados por eles é a
ausência de laboratórios adequados e, também da falta de tempo para planejar as
aulas. Tendo isso em vista, várias pesquisas foram executadas como, por exemplo,
por Araújo et al. (2012), Assumpção et al. (2010) e, Hioka et al. (2000), Sanjuan et al.
2
(2009), nas quais abordam a experimentação no ensino de Ciências/Química propõem
alternativas para realização de experimentos simples, bem como para a utilização de
materiais de fácil aquisição, aparatos simples e de fácil manuseio.
1.1 JUSTIFICATIVA
O presente trabalho foi baseado no conteúdo de Eletroquímica devido “a sua
relevância no mundo físico e, por estabelecer estreitas relações com o dia – a – dia do
aluno, com suas experiências diárias e com seus conhecimentos prévios. Além disso,
a mesma é vista, pelos alunos, como um conteúdo de difícil compreensão, tendo sido
apontadas dificuldades conceituais” (SANJUAN et al., 2009, p.190). Desse modo, faz-
se necessária a busca por uma metodologia de ensino que auxilie na aprendizagem
desse assunto e que faça com que os alunos tenham a atenção voltada para o tema
abordado.
Por outro lado, é possível aproximar o conteúdo de Eletroquímica, segundo
Barreto (2016), do cotidiano do aluno por meio de suas aplicações e explicitar os
fenômenos numa abordagem investigativa, a fim de mostrar, por exemplo, como
ocorre o processo de Eletrodeposição (ou Galvanoplastia). Visto que muitos utensílios
domésticos, bijuterias, peças de automóveis, ferramentas, dentre outros, são
revestidos por uma camada de metal tal como ouro, prata, zinco, estanho ou cromo,
protegendo-os contra a corrosão.
Nessa perspectiva, este trabalho mostrará como a construção de materiais
alternativos, de baixo custo, podem contribuir para a compreensão do conteúdo de
pilhas e reações de oxirredução, bem como Eletrólise e Condutância. Para verificar a
compreensão dos alunos, foi elaborada uma Sequência Didática com questionários
investigativos com questões sobre o dia-a-dia dos alunos, textos para leitura e
discussão e, aplicação de vídeos para melhor entendimento dos temas abordados em
sala de aula.
O presente trabalho se constitui de um recurso prático e interativo, além de ser
bastante viável, uma vez que materiais de baixo custo e de fácil acesso serão
utilizados nos experimentos. O mesmo pode ser aplicado em turmas do 2º ano do
Ensino Médio, tanto em escolas públicas quanto em escolas privadas. Com isso,
espera-se que os alunos sejam motivados a aprender o conteúdo de Eletroquímica.
3
2 OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GERAL
O objetivo da presente pesquisa é desenvolver atividades experimentais com
materiais didáticos alternativos de baixo custo que colaborem para o Ensino de
Química abordando, principalmente, o conteúdo de Eletroquímica, a fim de favorecer a
compreensão dos conceitos discutidos em sala de aula, bem como analisar o
desempenho e interesse dos alunos nas atividades e, desse modo, contribuir com o
processo de ensino e aprendizagem.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Elaborar materiais alternativos de baixo custo e fácil acesso;
• Elaborar uma Sequência Didática voltada ao Ensino de Eletroquímica;
• Despertar o interesse e motivação dos alunos;
• Contribuir na melhoria do processo ensino e aprendizagem;
• Avaliar o desempenho dos alunos através de um questionário final com questões
envolvendo o conteúdo de Eletroquímica.
3 REFERENCIAL TEÓRICO
3.1 EXPERIMENTAÇÃO NO ENSINO DE QUÍMICA
A ementa de Eletroquímica é extensa e conteudista, favorecendo a
memorização de conceitos, símbolos, fórmulas, regras e cálculos intermináveis.
Estudos revelam que os alunos têm dificuldades em acompanhar a transição de níveis
de representações macroscópica, submicroscópica e simbólica (RAUPP et al., 2009).
No entanto, é importante ressaltar que
essa realidade vem em forma de testes, provas e exercícios, na qual
só se vê uma mera repetição gerando uma repulsa e falta de
interesse pela disciplina. Há uma explícita desconexão entre os
conteúdos científicos e o mundo real, os quais são apresentados em
formato “finalizado”, sem nenhuma discussão sobre os processos de
construção do conhecimento. Em tais aulas não ocorre a
contextualização fazendo com que o aluno tenha um menor
engajamento em seu aprendizado. (FOUREZ, 2003 apud VIEIRA,
2011)
Em função disso, vale ressaltar que é importante “utilizar formas alternativas de
ensino sempre tentando despertar o interesse, o raciocínio e o entendimento dos
conceitos químicos” (ASSUMPÇÃO et al., 2010, p.133). Os autores também afirmam
que a aula experimental é um instrumento de ensino muito eficaz, pois a mesma
4
facilita a visualização e compreensão de fenômenos, motiva os alunos a aprender os
conteúdos estudados em sala de aula e, desse modo, eles são conduzidos a pensar
de forma a construírem o conhecimento a partir de situações que os façam refletir
sobre o mundo que os cercam, além de despertar o interesse por disciplinas de
exatas.
Diante disso, pode-se afirmar que “estas visões de ensino experimental
ampliam as possibilidades de interação professor-aluno e aluno-objeto, na perspectiva
de se obter eficiência no processo ensino e aprendizagem” (BARBOSA et al., 1999,
p.107). Com isso, é possível proporcionar aos alunos do Ensino Médio experimentos
que empregam materiais existentes em seu cotidiano, sem prejudicar os objetivos e
metas da aprendizagem, por meio da construção de equipamentos alternativos de
baixo custo e fácil aquisição.
3.2 O ENSINO DE ELETROQUÍMICA
Uma das ramificações da Química enquanto Ciência, de extrema importância
para a formação do indivíduo, é a Eletroquímica. A mesma é capaz de interagir e
contribuir para o desenvolvimento da sociedade devido a sua vasta aplicabilidade no
cotidiano. As pilhas e baterias são cada vez mais utilizadas em nossas vidas e esses
dispositivos estão presentes em laptops, brinquedos, lanternas, celulares, filmadoras,
barbeadores, câmeras fotográficas, relógios, calculadoras, instrumentos de medição e
aferição, equipamentos médicos, dentre outros.
Ao abordar o conteúdo de Eletroquímica no Ensino Médio, “pode-se realizar
uma relação das pilhas e o meio ambiente e assim destacar que pilhas comuns,
muitas vezes, são eliminadas inadequadamente”, uma vez que os resíduos existentes
nas pilhas são tóxicos à saúde e ao meio ambiente (SILVA et al., 2016, p.238). Alguns
desses conteúdos também “são considerados difíceis e complexos para professores e,
eles mesmos revelam que deixam o tópico de Eletroquímica para o último semestre,
pois já sabem que não terão tempo de executá-lo e que, desse modo, ficam livres
dessa parte da matéria” (SANJUAN et al., 2009, p.191).
Ademais, os alunos têm grande facilidade em dispersar conceitos apreendidos
nas atividades em sala de aula, deixando assim de relacionar os conceitos com o
cotidiano” (MARQUES et al. 2008). Contudo, ressalta (BARRETO; BATISTA; CRUZ,
2016) que o conhecimento eletroquímico é complexo, uma vez que exige um
raciocínio mais elaborado e, que algumas vezes, as analogias com os fenômenos do
mundo real ficam difíceis de serem feitas. Pois, não é fácil compreender que, uma
substância doa elétrons para a outra em uma reação de oxidação e redução, e que
essa transferência de elétrons gera corrente elétrica.
5
Uma das principais características relacionadas ao ensino de Ciências/Química
é a “falta de interesse decorrente, principalmente, da metodologia de ensino tradicional
empregado que muitas vezes se resume a cálculos matemáticos, memorização de
fórmulas e regras de nomenclatura, sem valorizar os aspectos conceituais” (LIMA et
al., 2000, p.26), visando apenas o preparo para concursos e vestibulares. Como
consequência, tem-se um ensino que se coloca afastado da realidade do aluno, o que
leva a questionamentos por parte do mesmo a respeito do estudo de Química.
Ao longo dos anos o Ensino de Ciências tem sido considerado desestimulante
e sem sentido pela maioria dos alunos do Ensino Médio. Assim, entende-se que “para
que o pensamento científico faça parte do aluno como uma prática cotidiana é
necessário que a Ciência esteja ao seu alcance, que o conhecimento tenha sentido,
ou seja, que possa ser utilizado na compreensão da realidade” (BUENO; KOVALICZN,
2008, p.5). A partir dessa reflexão, pode-se dizer que a realização de experimentos é
uma excelente ferramenta utilizada para que os alunos possam compreender o
conteúdo e estabelecer uma relação entre teoria e prática.
4 METODOLOGIA
Todo o desenvolvimento dos materiais foi feito em conjunto com alunos do
Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Científica Júnior (Pibic Jr), o qual tem
como objetivo despertar interesse pela pesquisa científica nos estudantes do Ensino
Médio da Rede Pública. No entanto, as atividades desenvolvidas devem ser
orientadas por um pesquisador especializado, em instituições de Ensino Superior ou
Institutos de Pesquisas.
O material desenvolvido foi elaborado para ser aplicado em Escolas
Estaduais/Federais/Privadas de Viçosa – Minas Gerais, podendo ser apresentado às
turmas do 2º ano do Ensino Médio, nas quais será utilizada como uma estratégia de
ensino mais diversificada, uma Sequência Didática voltada aos conteúdos de
Eletroquímica.
4.1 ELABORAÇÃO DOS ELETRODOS DAS CÉLULAS GALVÂNICAS
A elaboração dos eletrodos (Figura 1), para as Células Galvânicas foi realizada
utilizando materiais alternativos simples e facilmente disponíveis no cotidiano, como,
por exemplo, fita de magnésio, chapa de chumbo, bastão de zinco, fio de prata, fio de
cobre e bastão de ferro. Os eletrodos de magnésio, chumbo e de prata foram obtidos
lixando-se a fita para remoção da camada de óxido formado em suas superfícies. O
eletrodo de zinco foi obtido golpeando-se o bastão com um martelo para que o mesmo
apresentasse forma de uma chapa com diâmetro de 5mm, ajustando-a com auxílio de
6
uma tesoura. Já o fio de cobre e o bastão de ferro foram cortados com auxílio de um
alicate em pedaços de aproximadamente 12 cm.
Figura 1. Eletrodos metálicos utilizados nas Células Galvânicas Múltiplas.
4.2 PREPARO DAS SOLUÇÕES
As soluções dos respectivos íons metálicos dos eletrodos mencionados acima
foram preparadas a partir de nitratos e sulfatos: Mg(NO3)2.6H2O (98%, Merck),
Pb(NO3)2.6H2O (99%, Sigma Aldrich), Zn(NO3)2.6H2O (98%, Vetec), AgNO3 (99%,
Impex), CuSO4.5H2O (98%, Sigma Aldrich), FeSO4.7H2O (99%, Sigma Aldrich)
resultando numa concentração 0,1 mol/L dos metais em estudo. Para a Ponte Salina e
para a Condutância, foi preparada uma solução de KNO3 (99%, Sigma Aldrich) 0,1
mol/L. Já para as Células Eletrolíticas, foi preparada uma solução de Na2SO4 (99%,
Sigma Aldrich) 0,5 mol/L.
4.3 ELABORAÇÃO DA PONTE SALINA
O contato entre as soluções dos metais e a solução central da proveta foi feita
por meio de tubos em “U”, Ponte Salina (Figura 2), os quais foram confeccionados,
pelo professor, por medidas de segurança, a partir de tubos de vidro cortados. Estes
foram aquecidos e moldados, com auxílio do bico de Bünsen, até tomarem formato de
“U”. Os mesmos, preenchidos com solução KNO3 0,1 mol/L, conectam cada um dos
tubos de ensaio à proveta central.
7
Figura 2. Tubos em “U” utilizados como Ponte Salina.
4.4 ELABORAÇÃO DAS CÉLULAS GALVÂNICAS
Para a montagem da Célula Galvânica Múltipla (Figura 3), foi utilizada como
suporte uma proveta central, na qual foram fixados seis tubos de ensaio com auxílio
de gomas de elástico. Na proveta central foi adicionada uma solução de KNO3 0,1
mol/L e em cada um dos tubos periféricos foi adicionada uma solução contendo os
íons do respectivo eletrodo metálico.
Desta forma, foram obtidas 15 pilhas diferentes por meio de uma Combinação
Matemática de seis elementos tomados dois a dois, resultando num total de 15
combinações diferentes. Para medir a diferença de potencial das pilhas foi utilizado um
potenciômetro, o qual foi conectado, por meio de garras do tipo “jacaré”, aos eletrodos
que foram testados, na escala de milivolts. Na ausência do mesmo, pode-se utilizar
um multímetro digital simples.
(a) (b)
Figura 3. Montagem das Células Galvânicas Múltiplas. (a) vista de cima e (b) vista de
frente.
8
4.5 ELABORAÇÃO DAS CÉLULAS ELETROLÍTICAS
Para a montagem da Célula Eletrolítica foram utilizados dois eletrodos de
grafite (Figura 4a), retirados do interior de pilhas alcalinas descarregadas, fios
metálicos, dois tubos de canetas esferográficas e uma solução de sulfato de sódio 0,5
mol/L. Esta foi adicionada ao tubo em “U”, o qual foi fixado por uma garra, sendo
apoiado por um suporte (Figura 4b) e, posteriormente, os eletrodos foram colocados
em contato com a solução, na qual foi adicionado o indicador de azul de bromotimol
para que os alunos pudessem visualizar o processo.
Já a fonte de energia (Figura 4c), foi obtida a partir de um carregador de
celular, já inutilizado, o qual teve o conector do aparelho retirado. Os fios da
extremidade do carregador foram, então, separados e acoplados a conectores
metálicos com o auxílio de uma solda. Porém, esse procedimento deve ser realizado
pelo professor por medidas de segurança.
(a) (b) (c)
Figura 4. Célula Eletrolítica. (a) Montagem do eletrodo de grafite, (b) Montagem com o
tubo em “U” e (c) Fonte de energia elaborada com carregador de celular.
4.6 ELABORAÇÃO DO MEDIDOR DE CONDUTÂNCIA
Os eletrodos inertes de grafite utilizados na Condutância foram construídos da
mesma maneira que nas Células Eletrolíticas, também foram utilizados dois tubos de
canetas esferográficas, fios metálicos e uma fonte de energia. Além desses materiais,
foi utilizada uma lâmpada de LED para finalizar a elaboração do Medidor de
Condutância (Figura 5).
Em um dos eletrodos, foi inserido, um contato metálico, de aproximadamente 5
mm, o qual foi soldado a um fio e, a este foi conectado uma pequena lâmpada de LED
e, o sistema obtido foi inserido no interior de um dos tubos de caneta. Com o outro
eletrodo de grafite foi feito o mesmo procedimento, porém, sem a lâmpada de LED e,
esse sistema foi inserido dentro do outro tubo de caneta.
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As outras extremidades dos fios, nos dois casos mencionados acima, foram
soldadas a outros conectores metálicos, os quais foram encaixados na parte superior
dos respectivos tubos de caneta e, assim, os dois novos eletrodos foram obtidos.
Estes foram, então, acoplados lado a lado com o auxílio de uma cola e, assim, obteve-
se o Medidor de Condutância.
Figura 5. Fonte de energia elétrica e o Medidor de Condutância.
4.7 SEQUÊNCIA DIDÁTICA
Como método de ensino, foi elaborada uma Sequência Didática (Anexo A)
baseada em uma abordagem contextualizada, investigativa e interdisciplinar para o
Ensino de Eletroquímica. As atividades propostas nesta pesquisa foram desenvolvidas
através da experimentação com materiais alternativos e de baixo custo a fim de
promover o ensino e aprendizagem visando relacionar o conteúdo apresentado em
sala de aula com os acontecimentos no mundo real ou no cotidiano dos alunos.
Planejou-se uma Sequência Didática para o Ensino de Eletroquímica, sendo dividida
em três partes, da seguinte forma:
Parte 1 – Plano de Aula - Células Galvânicas (Anexo A.1)
1º Momento: Levantamento das Concepções Prévias: Pré-questionário investigativo.
(Anexo A.2). Investigação sobre descarte de pilhas e baterias relacionando o tema
com uma abordagem contextualizada de modo a verificar os conhecimentos prévios
dos alunos.
2º Momento: Exposição do vídeo: “Descarte consciente de pilhas e baterias -
UNASP/EC” para conscientização dos danos ao meio ambiente causado pelo descarte
incorreto de pilhas e baterias e, leitura e discussão do texto: “Como é feita a
reciclagem de pilhas e baterias?” (Anexo A.3).
3º Momento: Organização e aplicação do conhecimento: Desenvolvimento dos
conceitos fundamentais sobre pilhas através de atividades experimentais (Anexo A.4).
10
Parte 2 – Plano de Aula - Células Eletrolíticas (Anexo B)
1º Momento: Levantamento das Concepções Prévias: Pré-questionário investigativo
(Anexo B.1). Investigação sobre Eletrólise relacionando o tema com uma abordagem
contextualizada de modo a verificar os conhecimentos prévios dos alunos.
2º Momento: Leitura e discussão do texto: “Etanol e hidrogênio:
uma parceria de futuro para o Brasil” (Anexo B.2).
3º Momento: Organização e aplicação do conhecimento: Desenvolvimento dos
conceitos fundamentais sobre Eletrólise através de atividades experimentais (Anexo
B.3).
Parte 3 – Plano de Aula - Condutância (Anexo C)
1º Momento: Levantamento das Concepções Prévias: Pré-questionário investigativo
(Anexo C.1) Investigação sobre corrente elétrica de maneira interdisciplinar para
testar os conhecimentos prévios dos alunos.
2º Momento: Leitura e discussão do texto (Anexo C.2): “Efeitos da Corrente Elétrica
no Corpo Humano”
3º Momento: Organização e aplicação do conhecimento: Desenvolvimento dos
conceitos fundamentais sobre Condutância através de atividades experimentais
(Anexo C.3).
Parte 4 – Questionário Final (Anexo D)
Esta parte consiste da aplicação de um questionário final (Questionário 4) com
questões relacionadas ao conteúdo abordado durante as aulas para verificação do
ensino e aprendizagem.
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES
5.1 CÉLULAS GALVÂNICAS MÚLTIPLAS
Nas Células Galvânicas ocorrem a transformação de energia química em
energia elétrica, essa conversão de energia é devida às reações de oxirredução, nas
quais há transferência de elétrons de uma espécie para a outra. Nos dois
compartimentos da pilha, chamados meia-células, ocorre as semi-reações, as quais
podem ser descritas por equações de redução. Assim, as semi-reações envolvidas na
montagem das pilhas integradas podem ser representadas da seguinte forma:
Ag+ (aq) + e- Ag (s) E0 = + 0,80 V
Cu2+ (aq) + 2 e- Cu (s) E0 = + 0,34 V
Fe2+ (aq) + 2e- Fe (s) E0 = - 0,44 V
Mg2+(aq) + 2e- Mg (s) E0 = - 2,37 V
Pb2+ (aq) + 2e- Pb (s) E0 = - 0,13 V
Zn2+ (aq) + 2e- Ag (s) E0 = - 0,76 V
11
Tendo isso em vista, e com base na literatura, as possíveis reações globais
para as 15 pilhas diferentes resultantes da Combinação Matemática de seis elementos
tomados dois a dois e seus respectivos potenciais de redução encontram-se listados
na Tabela 1 abaixo.
Tabela 1. Equações globais das 15 pilhas e seus respectivos potenciais globais.
Mg0 + Pb2+ ⇋ Mg2+ + Pb0 ∆E0 = + 2,23 V
Mg0 + Zn2+ ⇋ Mg2+ + Zn0 ∆E0 = + 1,60 V
Mg0 + 2 Ag+ ⇋ Mg2+ + 2 Ag0 ∆E0 = + 3,16 V
Mg0 + Cu2+ ⇋ Mg2+ + Cu0 ∆E0 = + 2,70 V
Mg0 + Fe2+ ⇋ Mg2+ + Fe0 ∆E0 = + 1,92 V
Pb2+ + Zn0 ⇋ Pb0 + Zn2+ ∆E0 = + 0,63 V
Pb0 + 2 Ag+ ⇋ Pb2+ + 2 Ag0 ∆E0 = + 0,93 V
Pb0 + Cu2+ ⇋ Pb2+ + Cu0 ∆E0 = + 0,47 V
Pb2+ + Fe0 ⇋ Pb0 + Fe2+ ∆E0 = + 0,31 V
Zn0 + 2 Ag+ ⇋ Zn2+ + 2 Ag0 ∆E0 = + 1,56 V
Zn0 + Cu2+ ⇋ Zn2+ + Cu0 ∆E0 = + 1,10 V
Zn0 + Fe2+ ⇋ Zn2+ + Fe0 ∆E0 = + 0,32 V
2 Ag+ + Cu0 ⇋ 2 Ag0 + Cu2+ ∆E0 = + 1,14 V
2 Ag0 + Fe2+ ⇋ 2 Ag+ + Fe0 ∆E0 = + 1,24 V
Cu2+ + Fe0 ⇋ Cu0 + Fe2+ ∆E0 = + 0,78 V
Já os valores encontrados para a diferença de potencial das possíveis
combinações das células para o sistema integrado estão listados na Tabela 2 a seguir.
12
Tabela 2. Valores das diferenças de potencial, em milivolts, entre as pilhas com
concentrações 0,1 mol/L
As diferenças de potencial encontradas apresentaram valores bem diferentes
dos valores teóricos, de acordo com a equação de Nernst dada abaixo, possivelmente
pela resistência oferecida pela ponte salina e/ou calibração do aparelho.
E = Eº - 0,0592 log Q
n Sendo,
E = Potencial da Célula Galvânica;
Eº = Potencial Padrão da Célula;
n = número de elétrons envolvidos no processo de oxirredução;
Q = razão entre as concentrações das espécies reduzidas e oxidadas.
Os valores medidos contra o eletrodo de chumbo apresentaram os maiores
desvios do calculado de acordo com a equação de Nernst. Este fato pode ser
justificado pela formação de uma camada de óxido de chumbo (PbO2), que altera a
natureza do eletrodo, além dos íons chumbo (Pb2+) presentes em solução serem
consumidos no processo de formação do óxido desse metal.
A reatividade química de um metal está relacionada com sua eletropositividade,
portanto, quanto mais eletropositivo for o elemento, mais reativo será o metal. Assim,
os metais mais reativos são aqueles que possuem grande tendência de perder
elétrons, logo, formam íons positivos com mais facilidade. Dessa forma, pode-se
verificar que, os metais utilizados nas Células Galvânicas apresentam uma ordem
crescente de reatividade baseada na fila de reatividade representada na Figura 6, na
qual a prata é o metal é menos reativo e, o magnésio é o metal mais reativo.
Polo Positivo do Potenciômetro
Mg Pb Zn Ag Cu Fe
Po
lo N
eg
ati
vo
do
Po
ten
ciô
metr
o
Mg X 795 440 1146 1258 1055
Pb X 426 825 344 40
Zn X 1018 720 466
Ag X 440 629
Cu X 345
Fe X
13
Figura 6. Fila de reatividade dos metais.
A ordem de reatividade dos metais também pode ser estabelecida tendo como
referência os potenciais padrão de redução, mencionados anteriormente, ou seja,
quanto maior e mais positivo o E0red, maior a tendência de ocorrência da redução.
Apesar dos desvios citados anteriormente, a montagem integrada de Células
Galvânicas Múltiplas pode ser utilizada em uma abordagem didática no estudo de
potenciais de redução, uma vez que possibilita aos alunos a construção de uma tabela
de potenciais e com auxílio desta é possível verificar a ordem de reatividade dos
metais através de uma montagem simples e compacta.
5.2 ELETRÓLISE NO TUBO EM “U”
Na Eletrólise da água utiliza-se uma fonte externa que fornece corrente elétrica
a Célula Eletrolítica, a qual atravessa dois elétrodos mergulhados em uma solução
aquosa contendo íons, denominada solução eletrolítica, permitindo a dissociação da
água em oxigênio (O2) e hidrogênio (H2).
Quando a Eletrólise ocorre em meio aquoso, a água fornece íons H+ e íons OH-
e, dessa forma, o processo de auto-ionização da água pode ser representado pela
seguinte equação:
2 H2O (l) ⇋ 2 H+ (aq) + 2 OH- (aq)
Quando um sal é dissolvido em água, ele sofre dissociação ou liberação de
íons, assim, uma solução aquosa de sulfato de sódio (Na2SO4) 0,5 mol/L quando
dissociada em água libera os seguintes íons:
Na2SO4 (aq) ⟶ 2 Na+ (aq) + SO42- (aq)
Em uma solução do sal Na2SO4, nem os íons sódio nem os íons sulfato
envolvem-se diretamente nas reações de eletrodo. A molécula de H2O é mais
facilmente oxidado no ânodo do que SO42– e no catodo, as moléculas de água são
reduzidas mais facilmente que os íons de sódio. Portanto, neste caso, o sulfato de
sódio atua apenas no transporte de elétrons e na manutenção da eletroneutralidade da
solução.
14
A semi-reação que ocorre no ânodo, polo positivo da meia-célula, é chamada
de reação de oxidação e é representada da seguinte forma:
H2O (l) ⟶ ½ O2 (g) + 2 H+ (aq) + 2 e-
A semi-reação que ocorre no catodo, polo negativo da meia-célula, é
denominada reação de redução e é dada por:
2 H2O (l) + 2 e- ⟶ H2 (g) + 2 OH- (aq)
Esse processo constitui uma reação de oxirredução e a soma das duas semi-
reações nos eletrodos é a reação global na Célula Eletrolítica, sendo indicada por:
H2O (l) ⟶ H2 (g) + ½ O2 (g)
Ao adicionar o indicador azul de bromotimol, de coloração esverdeada, na
solução de sulfato de sódio, com pH neutro, obtêm-se no ânodo uma solução
amarelada, à medida que o meio se torna ácido e, ao mesmo tempo, obtêm-se no
catodo uma solução azulada, à medida que o meio vai se tornando básico como
mostra a Figura 7. A adição do indicador permite a visualização do processo de
Eletrólise de acordo com as respectivas semi-reações nos dois eletrodos.
Portanto, conclui-se que o material alternativo desenvolvido para a Eletrólise
pode ser utilizado no Ensino Médio de modo a contribuir no ensino e aprendizagem e,
é facilmente executado em sala de aula ou em laboratório.
Figura 7. Processo de Eletrólise utilizando o indicador de azul de bromotimol.
5.3 MEDIDOR DE CONDUTÂNCIA
A Condutometria baseia-se nas medidas de condutividade elétrica de uma
solução eletrolítica. A condutância é a medida resultante da aplicação de uma força
eletromotriz (fem) entre dois eletrodos e ocorre devido à migração de íons positivos e
negativos.
Para verificar a condutividade elétrica das soluções, foi desenvolvido um
Medidor de Condutância que, quando imerso em uma solução aquosa de KNO3, por
exemplo, faz a lâmpada de LED acender, Figura 8a, devido à presença de íons K+ e
15
íons NO3- na solução. Por outro lado, quando o mesmo é imerso em, por exemplo,
água destilada, a lâmpada não se acende, Figura 8b, pois a água destilada apresenta
baixa condutibilidade por não haver íons suficientes para que a condução de
eletricidade ocorra.
Portanto, conclui-se que o dispositivo desenvolvido com materiais de baixo
custo pode ser utilizado tanto em sala de aula quanto em laboratório devido à sua
praticidade. Este aparelho pode ser reproduzido pelos próprios alunos, tendo em vista
a acessibilidade dos materiais utilizados e a facilidade de sua montagem. Espera-se
que o experimento possa estimular a curiosidade e despertar o interesse pela Ciência.
(a) (b)
Figura 8. Medidor de Condutância: (a) Eletrodo imerso na solução contendo uma
solução de nitrato de potássio 0,1 mol/L. (b) Eletrodo imerso no béquer contendo água
destilada.
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Após a elaboração dos dispositivos e realização dos testes foi possível verificar
que o desenvolvimento dos mesmos com materiais simples, de fácil acesso e de baixo
custo podem colaborar para o ensino e aprendizagem, bem como contribuir para o
interesse dos alunos pela Ciência/Química.
Esses dispositivos auxiliam na abordagem dos conceitos de Eletroquímica e se
constitui como um recurso valioso, capaz de promover a participação e motivação dos
alunos possibilitando uma aula mais dinâmica. Portanto, os dispositivos propostos
podem ser facilmente utilizados em sala de aula ou no laboratório e permite o
desenvolvimento de atividades investigativas, bem como a contextualização do
conteúdo buscando sempre trazer a realidade na qual os alunos estão inseridos
relacionando-o com o seu dia-a-dia ou com os acontecimentos ao seu redor.
16
A Sequência Didática desenvolvida para essa pesquisa apresenta-se como
uma alternativa metodológica para o ensino do conteúdo de Eletroquímica, podendo
ser adaptada e trabalhada em qualquer espaço físico, uma vez que foram utilizados
materiais de baixo custo e que os mesmos podem ser facilmente transportados.
Espera-se que a proposta favoreça o desenvolvimento da formação do conhecimento
científico de uma forma mais incentivadora.
Como as metodologias utilizadas nos livros não têm se mostrado muito
eficazes para que o aluno alcance uma aprendizagem significativa, espera-se que a
Sequência Didática aqui apresentada possa ajudar na reformulação do Ensino de
Química do 2º ano do Ensino Médio e servir como auxílio para professores.
Infelizmente, devido a alguns contratempos não foi possível aplicar a
Sequência Didática e nem verificar sua eficiência como uma estratégia de ensino
voltada para o desenvolvimento do senso crítico dos alunos. No entanto, espera-se
aplicá-la futuramente para assim poder constatar sua eficácia.
7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ARAÚJO, Sayonara Maria Ferreira; SILVA, Jamylles Soares; LORENZO, Jorge
Gonçalo Fernandez; SANTOS, Sérgio Ricardo Bezerra; SANTOS, Márcia de Lourdes
Bezerra; MONTEIRO, Hilton Costa. Confecção de celas galvânicas com materiais
de baixo custo para otimização de aulas sobre reações de oxirredução e
eletroquímica no ensino médio. VII Connepi Congresso Norte Nordeste de Pesquisa
e Inovação. Palmas – TO, 2012.
ASSUMPÇÃO, Mônica Helena; FREITAS, Kellen Heloizy; SOUZA, Fernanda; FILHO,
Orlando Fatibello. Construção e Adaptação de Materiais Alternativos em Titulação
Ácido-base. Eclética Química, São Paulo, vol. 35, n.4, p.133-138, 2010.
ATKINS, Peter; JONES, Loretta. Princípios de Química. 3. ed. Porto Alegre:
Bookman, 2006.
BAIO, José Augusto Fragale; RAMOS, Luiz Antônio; CAVALHEIRO, Éder Tadeu
Gomes. Construção de Eletrodo de Grafite Retirado de Pilha Comum: Aplicações
Didáticas. Química Nova, Vol. 37, N. 6, p. 1078-1084, 2014.
BARRETO, Bárbara; BATISTA, Carlos Henrique; CRUZ, Maria Clara. Células
Eletroquímicas, Cotidiano e Concepções dos Educandos. Química Nova na Escola,
São Paulo, vol.39, n.1, p. 52-58, fev. 2017.
BIZZO, Nélio. Ciências: fácil ou difícil. São Paulo: Ática, 2002.
17
BOCCHI, Nerilso; FERRACIN, Luiz Carlos; BIAGGIO, Sonia Regina. Pilhas e Baterias:
Funcionamento e Impacto Ambiental. Química Nova na Escola, n. 11, p. 3-9, maio
2000.
BUENO, Lígia; MOREIA, Kátia de Cássia; SOARES, Marília; DANTAS, Denise;
WIEZZEL, Andréia Cristiane Silva; TEIXEIRA, Marcos. O ensino de química por
meio de atividades experimentais: a realidade do ensino nas escolas. In: Silvania
Lanfredi Nobre; José Milton de Lima. (Org.). Livro Eletrônico do Segundo Encontro do
Núcleo de Ensino de Presidente Prudente São Paulo: Unesp, 2007.
BUENO, Regina de Souza Marques; KOVALICZN, Rosilda Aparecida. O Ensino de
Ciências e as Dificuldades das Atividades. Curitiba: SEED- PR/ PDE, 2008 (Portal
diaadiaeducacao.pr.gov.br).
BRASIL. Ministério da Educação, Secretaria de Educação Média e Tecnológica.
Parâmetros Curriculares Nacionais: Ensino Médio. Brasília: 1999.
FINAZZIA, Guilherme Antônio; MARTINS, Carlos Ney; CAPELATO, Milton Duffles;
FERREIRA, Luiz Henrique. Desenvolvimento de Experimento Didático de
Eletrogravimetria de Baixo Custo Utilizando Princípios da Química Verde. Química
Nova, v. 39, n. 1, p. 112-117, 2016.
GIORDAN, Marcelo. O Papel da Experimentação no Ensino de Ciências. Química
Nova na Escola, n.10, p.43-49, nov. 1999.
GONÇALVES, Fábio Peres. O texto de experimentação na educação em química:
discursos pedagógicos e epistemológicos. Tese de Doutorado. Universidade
Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências da Educação. Programa de Pós-
Graduação em Educação Científica e Tecnológica, 2005.
GUIMARÃES, Cleidson Carneiro. Experimentação no Ensino de Química: Caminhos e
Descaminhos Rumo à Aprendizagem Significativa. Química Nova na Escola, vol.31,
n.3 p.198-202, ago. 2009.
HIOKA, Noboru; FILHO, Ourides Santin; MENEZES, Aparecido Junior; YONEHARA,
Fernando Seiji, BERGAMASKI, Kleber; PEREIRA, Robson Valentim. Pilhas de Cu/Mg
Construídas com Materiais de Fácil Obtenção. Química Nova na Escola, n. 11, p.40-
44, maio 2000.
LIMA, Jozária de Fátima Lemos; PINA, Maria do Socorro Lopes; BARBOSA, Rejane
Martins Novais; JÓFILI, Zélia Maria Soares. A Contextualização no Ensino de Cinética
Química. Química Nova na Escola, n.11, p.26-29, maio 2000.
18
MARQUES, André; ALVES, Aline; SILVA, Ana Flávia; MORAIS, Lorraine;
GUIMARÃES, Pâmella; LIMA, Jocasta; RIBEIRO, Fernanda; SANTOS, Leidimar;
MEDEIROS, Eliziane; FRANCO, Vânia. A Importância De Aulas Práticas No Ensino
De Química Para Melhor Compreensão E Abstração De Conceitos Químicos. XIV
Encontro Nacional de Ensino de Química (XIV ENEQ) UFPR 2008.
MARTINS, Ana Laura da Silva. Uma Proposta de Sequência Didática para o Ensino
de Eletrólise na Educação Básica. 2017. Dissertação (Mestre em Ensino de
Ciências Naturais) – Universidade Federal de Mato Grosso, Mato Grosso.
MASTERTON, W.L.; SLOWINSKI, E.J. e STANITSKI, C.L. Princípios de química. 6.
ed. Rio de Janeiro: LTC, 1990.
MATSUBARA, Elaine Yoshiko; NERI, Cláudio Roberto; Rosolen, José Maurício. Pilhas
Alcalinas: Um Dispositivo Útil para o Ensino de Química. Química Nova, v. 30, n. 4,
p.1020-1025, mar 2007.
MESSIAS, Adriano Sousa; FERREIRA, Wendel Menezes. Eletroquímica e a
construção de pilhas e baterias com material de fácil aquisição. IV Colóquio
Internacional Educação e Contemporaneidade. Campo do Brito – SE.
PALMA, Maria Helena Cunha; TIERA, Vera Aparecida de Oliveira. Oxidação de
Metais. Química Nova na Escola, n.18, p.52-54, nov. 2003.
RAUPP, Daniele; SERRANO, Agostinho; MOREIRA, Marco Antônio. Desenvolvendo
Habilidades Visuoespaciais: Uso De Software De Construção De Modelos
Moleculares No Ensino De Isomeria Geométrica Em Química. Experiências em
Estudo de Ciências, v.4 (1), p.65-78, 2009.
SANJUAN, Maria Eugênia Cavalcante; SANTOS, Cláudia Viana; MAIA, Juliana de
Oliveira; SILVA, Aparecida de Fátima Andrade; WARTHA, Edson José. Maresia: Uma
Proposta para o Ensino de Eletroquímica. Química Nova na Escola, v.31, n. 3, p.190-
197, ago. 2009.
SARTORI, Elen; SANTOS, Vagner Bezerra; TRENCH, Aline; FATIBELLO-FILHO,
Orlando. Construção de Uma Célula para o Ensino de Eletrólise a Partir de Materiais
de Baixo Custo. Química Nova na Escola, v.35, n.2, p.107-111, maio 2013.
SILVA, Roberta Maria; SILVA, Renato César; ALMEIDA, Mayara Gabriela Oliveira;
AQUINO, Kátia Aparecida da Silva. Conexões entre Cinética Química e Eletroquímica:
A Experimentação na Perspectiva de Uma Aprendizagem Significativa. Química Nova
na Escola, São Paulo, v. 38, n. 3, p. 237-243, ago. 2016.
19
TOLENTINO, Mario; ROCHA-FILHO, Romeu Cardozo. O Bicentenário da Invenção da
Pilha Elétrica. Química Nova na Escola, n.11, p.35-39, maio 2000.
VIEIRA, Eloisa; MEIRELLES, Rosane; RODRIGUES, Denise. O USO DE
TECNOLOGIAS NO ENSINO DE QUÍMICA: A EXPERIÊNCIA DO LABORATÓRIO
VIRTUAL QUÍMICA FÁCIL. Disponível em <http://www.nutes.ufrj.br>. Acesso em 12
abr. 2018.
20
ANEXOS
Anexo A.1 – Parte 1: Plano de Aula (Células Galvânicas)
PLANO DE AULA – CÉLULAS GALVÂNICAS
PLANO DE AULA
TEMA: Células Galvânicas (Pilhas)
OBJETIVOS
GERAL: Desenvolver atividades experimentais com materiais didáticos alternativos de
baixo custo que colaborem para o Ensino de Química abordando, principalmente, o
conteúdo de Eletroquímica, a fim de favorecer a compreensão dos conceitos discutidos
em sala de aula, bem como analisar o desempenho e interesse dos alunos nas
atividades e, desse modo, contribuir com o processo de ensino e aprendizagem.
ESPECÍFICOS: Saber como se constrói uma Célula Galvânica e seu funcionamento.
Compreender os Potenciais de Redução. Compreender as reações de oxirredução.
CONTEÚDO
- Reações de oxidação-redução;
- Célula Galvânica (Pilha);
- Potencial Padrão de Hidrogênio;
- Potenciais padrão de redução;
- Força Eletromotriz (fem);
- Equação de Nernst.
METODOLOGIA
No início a aula, o professor deverá aplicar um questionário relacionado ao tema
abordado, o qual permitirá conhecer os saberes prévios dos alunos. Será entregue aos
alunos uma folha com as questões propostas, a qual deverá ser respondida com clareza
e sem rasuras. Também será apresentado um vídeo sobre algumas curiosidades sobre
as pilhas e leitura e discussão do texto: “Como é feita a reciclagem de pilhas e baterias?”
para estabelecer um diálogo sobre os temas envolvidos. Para a parte experimental, será
solicitado aos alunos que formem grupos e a esses grupos será entregue um kit de
Eletroquímica. O aluno deverá registrar as informações observadas na atividade
experimental e criar uma tabela com os potenciais de redução.
RECURSOS DIDÁTICOS
- Problematização inicial;
- Textos: “Como é feita a reciclagem de pilhas e baterias?”;
- Vídeos: “Descarte consciente de pilhas e baterias - UNASP/EC”;
21
- Quadro, giz e data-show;
- Espaço físico (sala de aula ou laboratório) para o desenvolvimento da atividade
experimental;
- Kit de Eletroquímica;
- Roteiro da aula;
- Questionário.
AVALIAÇÃO
Será aplicado um questionário com a problematização inicial com questões investigativas
para verificar os conhecimentos prévios dos alunos. Para verificar se o material didático
desenvolvido contribuiu para o processo de ensino e aprendizagem e, se os alunos
compreenderam os conceitos discutidos, será aplicado outro questionário ao final da
Sequência Didática direcionado aos conceitos relacionados aos temas abordados.
REFERÊNCIAS
• Básica
ATKINS, Peter; JONES, Loretta. Princípios de Química. 3. ed. Porto Alegre: Bookman,
2006.
MASTERTON, W.L.; SLOWINSKI, E.J. e STANITSKI, C.L. Princípios de Química. 6. ed.
Rio de Janeiro: LTC, 1990.
• Complementar
KOTZ, J.C.; TREICHEL Jr., P. Química e reações Químicas. Vol. 1 e 2. Rio de Janeiro:
LTC, 2005.
MARTINS, Ana Laura da Silva; SOARES, Elane Chaveiro. Uma Proposta de Sequência
Didática para o Ensino de Eletrólise na Educação Básica. Mato Grosso, p.5-39.
WOLF, Luiza. Como é feita a reciclagem de pilhas e baterias? Mundo Estranho, 2 out. 2013.
Disponível em: <https://mundoestranho.abril.com.br/ambiente/como-e-feita-a-reciclagem-
de-pilhas-e-baterias>. Acesso em 11 jun. 2018.
22
Anexo A.2 – Questionário 1
QUESTIONÁRIO 1 - DESENVOLVIMENTO DE
MATERIAIS INSTRUCIONAIS VOLTADOS AO
ENSINO DE ELETROQUÍMICA
Prezado (a) estudante,
O presente questionário tem como objetivo relacionar o conteúdo de Eletroquímica de
forma contextualizada, de modo a verificar os conhecimentos prévios dos alunos.
Solicita-se que responda as questões propostas com o máximo de atenção possível,
de modo que as suas respostas possam ajudar a avaliar se o experimento contribui
para um melhor entendimento dos conceitos de Química.
Por fim, agradeço a sua disponibilidade em responder ao questionário.
Márcia Gonçalves Monteiro – Monografia em Química
QUESTÃO 01: Observe a tirinha abaixo e responda.
Mafalda está em dúvida quanto ao descarte da pilha velha. Proponha uma maneira de
ajudá-la nesta tarefa indicando ações ou um local para o descarte.
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
Questão 02. O que você entende por conscientização ambiental?
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
23
QUESTÃO 03. Quais são riscos relacionados ao descarte inadequado de pilhas e
baterias no Meio Ambiente?
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
QUESTÃO 04. Na sua opinião, quem é responsável do descarte correto de pilhas e
baterias? Comente.
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
QUESTÂO 05. Você sabe como as pilhas e baterias são recicladas? Comente.
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
Anexo A.3 – Texto: Como é feita a reciclagem de pilhas e baterias?
Como é feita a reciclagem de pilhas e baterias?
Processo de reciclagem demora até dois meses
Os metais que compõem essas cápsulas de energia
são moídos, neutralizados e aquecidos para reuso.
No Brasil, são vendidos, em média, 400 milhões de
baterias e mais de 1 bilhão de pilhas por mês.
Infelizmente, apenas 1% é reciclado – em parte, por
causa do alto custo do processo: R$ 990 por tonelada
(a reciclagem de papel custa R$ 420 a tonelada). “O que falta no Brasil são mais
postos de recolhimento do material, além da educação das pessoas, que precisam se
acostumar a não jogar pilhas e baterias fora”, afirma Fatima Santos, diretora comercial
da Suzaquim, empresa que faz esse tipo de reciclagem. O processo é importante para
evitar que metais poluentes sejam descartados no meio ambiente.
24
Descarregando as baterias
1. Pilhas e baterias são separadas por composição. Baterias de carro vão para um
lado e de celulares para outro. As pilhas domésticas são abertas para separar a
cobertura plástica do miolo metálico. O plástico que envolve as pilhas vai para
reciclagem especializada.
2. O metal passa por uma máquina de trituração. As partículas resultantes seguem
para um reator químico, onde são dissolvidas e neutralizadas, ou seja, deixam de
reagir e serem tóxicas para o meio ambiente.
3. A pasta segue para um filtro prensa, que separa a parte líquida – esta segue para
uma estação de tratamento – da sólida. O material passa, então, por um teste químico,
que revela o metal mais abundante na composição – esse processo define a cor do
produto final.
4. A mistura vai a um forno, aquecido a mais de 1.300 Cº. O resultado é um óxido
metálico em pó, neutralizado e inofensivo, vendido como corante para a fabricação de
cerâmicas, vidros, pisos e azulejos.
Fonte: Disponível em: <https://mundoestranho.abril.com.br/ambiente/como-e-feita-a-
reciclagem-de-pilhas-e-baterias>. Acesso em 11 jun. 2018.
25
Anexo A.4 – Roteiro Aula Prática
ATIVIDADE PRÁTICA 1 – CÉLULAS GALVÂNICAS (PILHAS)
Objetivos: Verificar o funcionamento de uma pilha. Verificar a ordem de reatividade
dos metais. Obter uma tabela de potenciais de redução.
Materiais e Reagentes:
• 6 eletrodos: magnésio (Mg), chumbo (Pb), zinco (Zn), prata (Ag), cobre (Cu) e
ferro (Fe);
• 1 Proveta;
• 2 Gomas de elástico;
• 6 Tubos de ensaio;
• 6 Tubos em “U”;
• 1 Potenciômetro ou Multímetro Digital com garras tipo “jacaré”;
• Solução KNO3 0,1 mol/L;
• Soluções de Mg(NO3)2.6H2O 0,1 mol/L; Pb(NO3)2.6H2O 0,1 mol/L;
Zn(NO3)2.6H2O 0,1 mol/L; AgNO3 0,1 mol/L; CuSO4.5H2O 0,1 mol/L;
FeSO4.7H2O 0,1 mol/L.
Procedimentos:
1. Preparar as soluções de Mg(NO3)2.6H2O 0,1 mol/L; Pb(NO3)2.6H2O 0,1 mol/L;
Zn(NO3)2.6H2O 0,1 mol/L; AgNO3 0,1 mol/L; CuSO4.5H2O 0,1 mol/L; FeSO4.7H2O
0,1 mol/L e KNO3 0,1 mol/L;
2. Monte a Célula Galvânica: Pegue a proveta, os tubos de ensaio e prenda-os com as
gomas de elástico. Coloque enrole uma goma na parte de cima e enrole a outra goma
na parte de baixo, de modo que os tubos fiquem bem amarrados a proveta central.
3. Adicione, cuidadosamente, a cada um dos tubos de ensaio a respectiva solução dos
íons metálicos. Enumere de 1 a 6 os tubos de ensaio e anote os íons que estão em
cada um deles.
4. Pegue os tubos em “U” e adicione, cuidadosamente, a solução de KNO3 0,1 mol/L em
cada um deles.
5. Com muito cuidado, porém com uma certa rapidez para evitar que a solução saia do
tubo, conecte os tubos em “U” com a proveta e os tubos de ensaio.
6. Coloque um eletrodo em cada tubo de ensaio.
7. Conecte uma das garras do tipo “jacaré” num eletrodo mergulhado em um dos tubos de
ensaio, tubo 1, e a outra garra em um eletrodo diferente, tubo 2.
8. Ligue o potenciômetro na tomada e faça os ajustes necessários.
9. Meça a diferença de potencial dos eletrodos e anote o valor encontrado.
26
10. Faça o mesmo procedimento do item 6, porém, agora para o tubo 1 e tubo 3.
Repita o mesmo procedimento mantendo o tubo 1 e variando os demais tubos até
que todas as medições possíveis sejam feitas. Depois, faça o mesmo
procedimento mantendo o tubo 2 e variando os outros tubos e assim por diante até
obter um total de 15 pilhas diferentes. Anotando sempre os valores dos potenciais
de cada medida indicado no potenciômetro.
11. Monte uma tabela de potenciais de redução com os valores encontrados.
27
Anexo B – Parte 2: Plano de Aula (Célula Eletrolítica)
PLANO DE AULA – CÉLULAS ELETROLÍTICAS
PLANO DE AULA
TEMA: Eletrólise da água
OBJETIVOS
GERAL: Desenvolver atividades experimentais com materiais didáticos alternativos de
baixo custo que colaborem para o Ensino de Química abordando, principalmente, o
conteúdo de Eletrólise da água, a fim de favorecer a compreensão dos conceitos
discutidos em sala de aula, bem como analisar o desempenho e interesse dos alunos
nas atividades e, desse modo, contribuir com o processo de ensino e aprendizagem.
ESPECÍFICOS: Saber como se constrói uma Célula Eletrolítica e seu funcionamento.
Compreender as reações de oxirredução.
CONTEÚDO
- Eletrólise em solução aquosa com eletrodos inertes;
- Comparar o funcionamento das pilhas com a Eletrólise;
- Aplicações da Eletrólise.
METODOLOGIA
No início a aula, o professor deverá aplicar um questionário relacionado ao tema
abordado, o qual permitirá conhecer os saberes prévios dos alunos. Será entregue aos
alunos uma folha com as questões propostas, a qual deverá ser respondida com
clareza e sem rasuras. Também será apresentado um texto para leitura e discussão:
“Etanol e hidrogênio: uma parceria de futuro para o Brasil” para estabelecer um diálogo
sobre os temas envolvidos relacionando questões econômicas. Para a parte
experimental, será solicitado aos alunos que formem grupos e a esses grupos será
entregue um kit de Eletroquímica. O aluno deverá registrar as informações observadas
na atividade experimental para eventuais discussões.
RECURSOS DIDÁTICOS
- Problematização inicial;
- Texto: “Etanol e hidrogênio: uma parceria de futuro para o Brasil”;
- Quadro, giz e data-show;
- Espaço físico (sala de aula ou laboratório) para o desenvolvimento da atividade
experimental;
- Kit de Eletroquímica;
- Roteiro da aula;
- Questionário.
AVALIAÇÃO
28
Será apresentada uma problematização inicial com questões investigativas para
verificar os conhecimentos prévios dos alunos. Para verificar se o material didático
desenvolvido contribuiu para o processo de ensino e aprendizagem e, se os alunos
compreenderam os conceitos discutidos, será aplicado outro questionário ao final da
Sequência Didática direcionado aos conceitos relacionados aos temas abordados.
REFERÊNCIAS
• Básica
ATKINS, Peter; JONES, Loretta. Princípios de Química. 3. ed. Porto Alegre:
Bookman, 2006.
MASTERTON, W.L.; SLOWINSKI, E.J. e STANITSKI, C.L. Princípios de Química. 6.
ed. Rio de Janeiro: LTC, 1990.
• Complementar
KOTZ, J.C.; TREICHEL Jr., P. Química e reações Químicas. Vol. 1 e 2. Rio de
Janeiro: LTC, 2005.
MARTINS, Ana Laura da Silva; SOARES, Elane Chaveiro. Uma Proposta de
Sequência Didática para o Ensino de Eletrólise na Educação Básica. Mato Grosso,
p.5-39.
SILVA, Ennio Peres. Etanol e hidrogênio: uma parceria de futuro para o Brasil.
Ambiente e Sociedade, São Paulo, p.51. Disponível em:
<http://cienciaecultura.bvs.br/pdf/cic/v60n3/a15v60n3.pdf>. Acesso em 12 jun. 2018.
29
Anexo B.1 - Questionário 2
QUESTIONÁRIO 2 - DESENVOLVIMENTO DE
MATERIAIS INSTRUCIONAIS VOLTADOS AO
ENSINO DE ELETROQUÍMICA
Prezado (a) estudante,
O presente questionário tem como objetivo relacionar o conteúdo de Eletroquímica de
forma contextualizada, de modo a verificar os conhecimentos prévios dos alunos.
Solicita-se que responda as questões propostas com o máximo de atenção possível,
de modo que as suas respostas possam ajudar a avaliar se o experimento contribui
para um melhor entendimento dos conceitos de Química.
Por fim, agradeço a sua disponibilidade em responder ao questionário.
Márcia Gonçalves Monteiro – Monografia em Química
QUESTÃO 01: Você acha que existe uma relação entre as palavras eletricidade e
eletrólise? Explique.
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
QUESTÃO 02: Você acredita que seja possível produzir gás hidrogênio utilizando
eletricidade e água? Explique.
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
QUESTÃO 03: Você acredita que é possível utilizar gás hidrogênio como combustível
para automóveis? Explique.
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
30
QUESTÃO 04. A célula à combustível é uma tecnologia que utiliza o hidrogênio e o
oxigênio para gerar eletricidade com alta eficiência e essa energia elétrica produzida
pode ser empregada em veículos automotores. Em sua opinião, é possível produzir
esse gás através de outra substância? Explique.
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
Anexo B.2 – Texto: Etanol e hidrogênio: uma parceria de futuro para o Brasil
Etanol e hidrogênio: uma parceria de futuro para o Brasil
A crescente busca mundial pela redução dos
impactos ambientais globais tem conduzido os
países à diminuição das emissões e ao aumento
da participação das fontes renováveis de energia
em suas respectivas matrizes energéticas. No
caso específico da redução das emissões de
gás carbônico, além de um uso mais eficiente
dos combustíveis fósseis procuram-se maneiras
de evitar a emissão desse gás (por ex. através
do sequestro do carbono) e a substituição
desses combustíveis por outros de origem renovável, como o etanol e o biodiesel.
Neste cenário a combinação do etanol e do hidrogênio resulta em um dos mais
interessantes sistemas energéticos disponíveis.
Por não ser encontrado livre na natureza, o hidrogênio deve ser produzido a
partir de um insumo químico que possua esse elemento, como a água ou os
hidrocarbonetos, e uma fonte de energia térmica e/ou elétrica, que pode ou não ser
renovável. Sua obtenção a partir de fontes fósseis, como o carvão, derivados de
petróleo e gás natural, representa uma forma menos impactante desses energéticos,
enquanto que a partir de fontes renováveis, como a hidroeletricidade e a biomassa,
representa uma das formas menos agressivas ao meio ambiente disponíveis.
Quando utilizado em motores de combustão interna ou turbinas, apesar das
menores emissões de poluentes e nenhuma emissão de gás carbônico, o hidrogênio
não apresenta ganhos de eficiência em relação aos combustíveis tradicionais. Porém,
31
quando empregado em células a combustível, além de emissões quase desprezíveis
esse combustível pode ser empregado com até 50% de eficiência.
A obtenção do hidrogênio a partir do etanol pode ser realizada através de
diversos processos, entre eles o de reforma-vapor, no qual este composto reage
quimicamente com a água, produzindo uma mistura gasosa cujo componente principal
é o hidrogênio. A eficiência desse processo situa-se na casa dos 80%. Uma vez
disponível, esse hidrogênio pode ser utilizado energeticamente em motores de
combustão interna, turbinas a gás e células a combustível. Este último dispositivo é
um reator eletroquímico que converte o hidrogênio e o oxigênio do ar em eletricidade,
calor e água, com elevada eficiência de conversão (em torno de 50%).
A energia elétrica produzida nas células a combustível pode ser empregada
para uso veicular, caracterizando-se como uma forma alternativa do uso do etanol em
veículos de passeio. Pode ser empregada também em aplicações aonde o etanol não
vem sendo utilizado diretamente, como veículos pesados (ônibus e de carga) e
geração distribuída de eletricidade (sistemas isolados e rurais, sistemas
complementares à rede elétrica, de segurança, etc). Como se pode perceber, a
eficiência global da combinação etanol, hidrogênio e veículos com células a
combustível está por volta de 40%, quase o dobro daquela verificada nos veículos com
motores de combustão interna a álcool (cerca de 25%), sendo que em todo seu ciclo
de produção e utilização não há praticamente nenhuma emissão de poluentes.
Portanto a associação do etanol e do hidrogênio representa a forma mais
eficiente e menos impactante de utilização desse biocombustível, praticamente
dobrando sua disponibilidade para substituição de combustíveis não renováveis em
todo mundo, o que poderá significar para o Brasil, além da posição de maior produtor,
também a de maior exportador de energia renovável do mundo.
Fonte: Disponível em <http://cienciaecultura.bvs.br/pdf/cic/v60n3/a15v60n3.pdf>.
Acesso em 12 jun. 2018.
32
Anexo B.3 – Roteiro Aula Prática
AULA PRÁTICA 2 – CÉLULA ELETROLÍTICA (ELETRÓLISE)
Objetivos: Realizar o processo de Eletrólise de uma solução aquosa de sulfato de
sódio;
Materiais e Reagentes:
• 2 eletrodos de grafite
• 1 Tubo em “U”
• Suporte com garra
• Solução Na2SO4 0,5 mol/L
• Indicador azul de bromotimol
• Fonte de energia (carregador de celular)
Procedimentos:
1. Preparar a solução de Na2SO4 0,5 mol/L.
2. Prenda o tubo em “U” no suporte com garra.
3. Coloque a solução Na2SO4 0,5 mol/L no tubo.
4. Adicione 2 gotas de indicador azul de bromotimol.
5. Encaixe os dois eletrodos de grafite no tubo em “U”.
6. Ligue a fonte de energia na tomada. Observe. Anote.
33
Anexo C – Parte 3: Plano de Aula – Condutância
PLANO DE AULA – CONDUTÂNCIA
PLANO DE AULA
TEMA: Condutância
OBJETIVOS
GERAL: Desenvolver atividades experimentais com materiais didáticos alternativos
de baixo custo que colaborem para o Ensino de Química abordando, principalmente,
o conteúdo de Condutância, a fim de favorecer a compreensão dos conceitos
discutidos em sala de aula, bem como analisar o desempenho e interesse dos
alunos nas atividades e, desse modo, contribuir com o processo de ensino e
aprendizagem.
ESPECÍFICOS: Saber como se constrói uma Célula Eletrolítica e seu
funcionamento. Compreender as reações de oxirredução.
CONTEÚDO
- Corrente Elétrica;
- Corpo Humano;
-Condutividade elétrica dos compostos.
METODOLOGIA
No início a aula, o professor deverá aplicar um questionário relacionado ao tema
abordado, o qual permitirá conhecer os saberes prévios dos alunos. Será entregue
aos alunos uma folha com as questões propostas, a qual deverá ser respondida
com clareza e sem rasuras. Também será aplicado um vídeo para complementar a
aula, bem como um texto para leitura e discussão: “Efeitos da Corrente Elétrica no
Corpo Humano” para estabelecer um diálogo sobre os temas envolvidos por meio
da interdisciplinaridade. Para a parte experimental, será solicitado aos alunos que
formem grupos e a esses grupos será entregue um kit de Eletroquímica. O aluno
deverá registrar as informações observadas na atividade experimental para
eventuais discussões.
RECURSOS DIDÁTICOS
- Problematização inicial;
- Texto: “Efeitos da Corrente Elétrica no Corpo Humano”;
- Vídeo: “Choque elétrico (Parte 1) - O MELHOR vídeo - Curso NR10 Engehall”;
- Quadro, giz e data-show;
- Espaço físico (sala de aula ou laboratório) para o desenvolvimento da atividade
experimental;
- Kit de Eletroquímica;
- Roteiro da aula;
34
- Questionário.
AVALIAÇÃO
Será aplicado um questionário com a problematização inicial com questões
investigativas para verificar os conhecimentos prévios dos alunos. Para verificar se o
material didático desenvolvido contribuiu para o processo de ensino e aprendizagem
e, se os alunos compreenderam os conceitos discutidos, será aplicado outro
questionário ao final da Sequência Didática direcionado aos conceitos relacionados
aos temas abordados.
REFERÊNCIAS
• Básica
ATKINS, Peter; JONES, Loretta. Princípios de Química. 3. ed. Porto Alegre:
Bookman, 2006.
MASTERTON, W.L.; SLOWINSKI, E.J. e STANITSKI, C.L. Princípios de Química.
6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1990.
• Complementar
KOTZ, J.C.; TREICHEL Jr., P. Química e reações Químicas. Vol. 1 e 2. Rio de
Janeiro: LTC, 2005.
MARTINS, Ana Laura da Silva; SOARES, Elane Chaveiro. Uma Proposta de
Sequência Didática para o Ensino de Eletrólise na Educação Básica. Mato
Grosso, p.5-39.
https://www.youtube.com/watch?v=usLEVgJwyss
JÚNIOR, Joab Silas da Silva. Disponível em:
<https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/efeitos-corrente-eletrica-no-corpo-
humano.htm>. Acesso em 13 jun. 2018.
35
Anexo C.1 – Questionário 3
QUESTIONÁRIO 3 - DESENVOLVIMENTO DE
MATERIAIS INSTRUCIONAIS VOLTADOS AO
ENSINO DE ELETROQUÍMICA
Prezado (a) estudante,
O presente questionário tem como objetivo relacionar o conteúdo de Eletroquímica
utilizando uma abordagem interdisciplinar. Solicita-se que responda as questões
propostas com o máximo de atenção possível, de modo que as suas respostas
possam ajudar a avaliar se a Sequência Didática contribui para um melhor
entendimento dos conceitos de Química.
Por fim, agradeço a sua disponibilidade em responder ao questionário.
Márcia Gonçalves Monteiro – Monografia em Química
QUESTÃO 01: O que acontece quando tomamos um choque elétrico? Comente.
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
QUESTÃO 02. Como você acha que a corrente elétrica percorre nosso corpo? Comente.
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
QUESTÃO 03. Por que os pássaros não tomam choques quando pousam nos fios da rede
elétrica?
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
36
Anexo C.2 – Texto: Efeitos da Corrente Elétrica no Corpo Humano
Efeitos da Corrente Elétrica no Corpo Humano
Os efeitos da corrente elétrica no corpo humano dependem da sua intensidade. Entre
as consequências do choque elétrico, podemos citar formigamentos e até a morte.
A corrente elétrica é um fenômeno que
pode levar um ser humano à morte.
Quando se estabelece uma diferença de
potencial entre dois pontos do corpo
humano, flui uma corrente elétrica entre
eles. A intensidade dessa corrente
depende da diferença de potencial e
da resistência elétrica entre esses
pontos sobre os quais se aplica
a voltagem, por exemplo, a resistência elétrica entre as orelhas é igual a 100 Ω,
aproximadamente.
A sensação de choque elétrico surge com correntes elétricas de intensidade
superior a 1 mA. Com correntes superiores a 10 mA, os músculos contraem-se, o que
dificulta, por exemplo, o pulo (salto). Correntes próximas de 20 mA tornam
a respiração mais difícil, a qual pode cessar com correntes que chegam a 80 mA. As
correntes elétricas que chegam a matar são aquelas cuja intensidade está
compreendida na faixa entre 100 mA e 200 mA. Com intensidade próxima dos 100
mA, as paredes do coração executam movimentos descontrolados, o que é chamado
de fibrilação. As correntes que chegam a ultrapassar os 200 mA não são tão perigosas
quanto as de 100 mA, pois as contrações musculares do coração são tão violentas
que esse órgão fica paralisado, fato que acaba aumentando a possibilidade de
sobrevivência de um ser humano submetido a esse tipo de choque elétrico.
Ao contrário do que muitos pensam, as correntes elétricas mais perigosas são
aquelas que têm intensidades relativamente mais baixas, que podem ser obtidas em
eletrodomésticos comuns que funcionam a 110 V e 220 V. Correntes mais intensas
podem provocar desmaios e fortes queimaduras, porém não chegam a matar de
imediato.
O socorro a uma vítima de choque elétrico deve ser rápido, começando pelo
corte da tensão elétrica. Caso não seja possível cessá-la, deve-se retirar a pessoa do
local com um material que seja isolante, como materiais plásticos. Feito isso, é
necessário chamar os bombeiros, que são pessoas altamente preparadas para esse
tipo de atendimento emergencial.
37
Fonte: Disponível em <https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/efeitos-corrente-
eletrica-no-corpo-humano.htm>. Acesso em 13 jun. 2018.
Anexo C.3 – Roteiro Aula Prática
AULA PRÁTICA 3 – CONDUTÂNCIA
Objetivos: Verificar a condução de corrente elétrica dos compostos.
Materiais e Reagentes:
• 2 béqueres 50 mL
• Água destilada
• Solução KNO3 0,1 mol/L
• Medidor de Condutância
• Fonte de energia (carregador de celular)
Procedimentos:
1. Preparar a solução de KNO3 0,1 mol/L.
2. Adicione cerca de 25 mL da solução de KNO3 0,1 mol/L em um béquer.
3. Conecte o Medidor de Condutância na fonte de energia e ligue-o na tomada.
Observe. Anote.
4. Lave o Medidor de Condutância com um pouco de água destilada.
5. Agora, adicione cerca de 25 mL de água destilada no outro béquer.
6. Conecte o Medidor de Condutância na fonte de energia e ligue-o na tomada.
Observe. Anote.
38
Anexo D – Questionário Final
QUESTIONÁRIO FINAL- DESENVOLVIMENTO DE
MATERIAIS INSTRUCIONAIS VOLTADOS AO
ENSINO DE ELETROQUÍMICA
Prezado (a) estudante,
O presente questionário tem como objetivo identificar se a experimentação é uma
estratégia eficiente para o Ensino de Eletroquímica. Solicita-se que responda as
questões propostas com o máximo de atenção possível, de modo que as suas
respostas possam ajudar a avaliar se o experimento contribui para um melhor
entendimento dos conceitos de Química.
Por fim, agradeço a sua disponibilidade em responder ao questionário.
Márcia Gonçalves Monteiro – Monografia em Química
QUESTÃO 01. O funcionamento de uma Célula Galvânica (pilha) depende da
reatividade dos metais. Com base na ordem de reatividade dos metais e considerando
o íon Fe2+, faça o que se pede.
a) Quais reações seriam possíveis com os seguintes íons Cu+2, Pb+2, Zn2+, Mg2+ e Ag+.
Justifique.
39
b) Equacione as semi-reações que você verificou que poderiam acontecer.
c) Escreva as reações globais para duas das reações verificadas no item b.
d) Escolha uma das reações globais do item c e classifique qual metal sofreu
oxidação e qual sofreu redução indicando também os agentes oxidante e redutor.
40
QUESTÃO 02. Observe a Célula Galvânica representada a seguir:
Considere os seguintes potenciais padrão de redução:
Podemos afirmar corretamente sobre essa célula que:
a) O eletrodo de níquel é o catodo, e a ddp da pilha é +0,59V.
b) O eletrodo de cobre é o ânodo, e a ddp da pilha é +0,59V.
c) A transferência de elétrons se dá do cobre para o níquel porque E0Cu > E0
Ni.
d) A reação global espontânea da pilha é Cu2+ + Ni0 ⟶ Cu0+ Ni2+ (∆E0 = - 0,59V).
e) O níquel sofre oxidação enquanto o cobre é agente oxidante.
QUESTÃO 03. A obtenção de vários materiais utilizados pelo homem é realizada
através do processo da eletrólise. O equipamento abaixo foi utilizado para efetuarmos
a eletrólise de uma solução aquosa de cloreto de cobre II (CuCl2) com eletrodos de
grafite.
a) Escreva o sentido do movimento das cargas (íons positivos, íons negativos e
elétrons) nesta célula através dos fios e na solução durante o processo da eletrólise.
41
b) Neste equipamento há uma corrente elétrica e uma corrente iônica. Explique a
origem dessas correntes.
c) Explique o que acontece durante o processo da eletrólise indicando em qual polo
ocorreu a redução e a oxidação relacionando-os com os termos ânodo e catodo.
QUESTÃO 04. Uma solução de cloreto de sódio (NaCl) 0,1 mol.L-1 foi adicionada em
um tubo em “U”. Em seguida, acrescentou-se uma solução de azul de bromotimol. Em
cada extremidade do tubo foi colocado eletrodos inertes de grafite ligado a uma fonte
elétrica. Você como estudante de Química pode concluir que:
a) Em um dos lados do tubo houve liberação de H2 (g) e OH- (aq) tornando o meio
ácido indicando uma coloração amarelada.
b) Em um dos lados do tubo houve liberação de H+ (aq) e O2 (g) tornando o meio
básico indicando uma coloração azulada.
c) Ao introduzirmos o eletrodo ocorre uma reação de redução no ânodo e uma reação
de oxidação no catodo indicando a eletrólise da água.
d) Ao introduzirmos o eletrodo ocorre uma reação de redução no catodo e uma
reação de oxidação no ânodo indicando a eletrólise da água.
42
e) O procedimento realizado indica uma reação espontânea característica da
eletrólise, na qual utilizou-se uma fonte externa para provocar uma transformação
química.
QUESTÃO 05. Descreva o que ocorre nos experimentos representados na figura a
seguir.
QUESTÃO 06. Foi colocado em um recipiente A uma solução de C6H12O6 (açúcar) e
em um recipiente B foi adicionada uma solução de NaOH (soda cáustica). Em cada
recipiente foi introduzido um eletrodo composto por uma fonte de energia que gera
uma corrente elétrica capaz de acender uma lâmpada de LED quando o circuito é
fechado. De acordo com estas informações indique a alternativa que explica
erroneamente o experimento realizado.
a) Ao introduzir o eletrodo na solução A foi percebido que a lâmpada de LED acendeu
e na solução B isso não ocorreu. Tal fato se deve ao caráter covalente da solução de
C6H12O6 e iônico para o NaOH.
b) Ao introduzir o eletrodo na solução A foi percebido que a lâmpada de LED não
acendeu e na solução B acendeu. Tal fato se deve ao caráter covalente da solução de
C6H12O6 e iônico para o NaOH.
43
c) A solução A não possui íons suficientes para que o circuito seja fechado, devido a
isso a lâmpada de LED não acende. Já a solução B contém íons suficientes de modo
que a lâmpada de LED acenda.
d) A presença de íons livres em solução faz com que haja a condução de corrente
elétrica capaz de acender a lâmpada de LED.
e) Podemos obter o mesmo resultado dos procedimentos descritos se utilizarmos
como solução A água destilada e solução B, NaCl.