Júlio Cesar de Carvalho*
Especial para a Página 3 Pedagogia & Comunicação
Objetivos
Ilustrar a destilação fracionada e a evaporação, processos importantes para a produção de insumos que usamos diretamente no dia a dia, como combustíveis, gases hospitalares e até adubos.
Fixar a idéia de que, em qualquer separação de misturas, há uma "força" de separação e alguma diferença nas propriedades das substâncias a separar.
A separação de misturas geralmente é estudada no início do primeiro ano, quando os alunos têm pouca experiência com a química. Nesse sentido, a aula deve funcionar como um estímulo ao estudo das propriedades da matéria, de forma a explicar os "porquês" da destilação e da evaporação. No entanto, este tema é excelente para ilustrar o tópico "geometria e polaridade de moléculas", visto mais à frente no 1º ano, ou até o tema "tabela periódica". Se as atividades sugeridas puderem ser conduzidas em um laboratório ou como aula demonstrativa, será ainda mais interessante.
2) Peça aos alunos que trabalhem em duplas ou trios, por um ou dois minutos, e que um deles conceitue os termos "evaporação" e "ebulição". Os outros devem ajudar a definir o conceito, através de perguntas.
3) Trabalhe com os alunos definições para evaporação e ebulição. Peça, agora, a eles que enumerem fatores que facilitam ou dificultam a ebulição de uma substância pura. Podem aparecer os fatores "calor latente" ou entalpia de vaporização, temperatura, massa molecular, polaridade, pressão, entre outros, dependendo da turma - se de iniciantes ou de revisão.
4) Trabalhe rapidamente os fatores que surgirem, discutindo quais os que tem maior importância (temperatura, polaridade e massa) e deixe de lado outros (como pressão e entalpia), para manter o foco. Esses outros fatores poderão ser discutidos em outra aula.
5) Como fica a ebulição em misturas? Será que moléculas de diferentes substâncias interagem? Claro que sim, mas isso não altera o raciocínio geral do item 6, a seguir.
6) Dadas as misturas de etanol (pe = 78°C) e água (pe = 100°C), de água e sal (1413°C), propano (-42°C) e butano (-0,5°C), ou outras, qual a substância que sai "antes"? Para fazer essa análise, uma boa idéia é, em, mais ou menos, uns 5 minutos:
Listar as substâncias sem os pontos de ebulição e pedir que os alunos dêem seus palpites, com base nas substâncias que conhecerem;
Ainda antes de dar a resposta correta, mostrar como é a estrutura de cada uma das moléculas, desenhando no quadro e indicando quando houver polaridade, especialmente para as moléculas orgânicas. Novos palpites aparecerão.
Finalmente, escrever os pontos de ebulição das substâncias. Nesse ponto ficará claro para os alunos como as pontes de hidrogênio de uma molécula pequena como a da água são importantes.
Analisando os dados, os alunos inferirão, corretamente, que a substância com menor ponto de ebulição em cada par é a que sai "antes" da mistura.
1) Dada a mistura de gases que é apresentada no texto "Gases nobres", qual a ordem provável de "fervura" de cada gás?
2) Explique que a destilação é uma operação antiga, desenvolvida ainda na Idade Média, e de grande utilidade. Peça exemplos, (álcool e petróleo são os mais comuns).
3) Faça o mesmo com a evaporação - também uma operação muito antiga, cujo exemplo mais comum é a extração do sal da água do mar.
4) Para fazer em casa ou no laboratório: peça aos alunos que preparem uma solução saturada de sal e deixem-na cristalizando - essa simples prática mostra a evaporação e a formação de estruturas organizadas do sal. Como fazer uma solução saturada:
Coloque água em um copo - um pouquinho só de água, senão a evaporação completa será muito demorada.
Adicione sal, agitando. Se todo o sal for dissolvido, adicione mais. Se depois de um minuto de agitação ainda houver sal no fundo do copo, a solução está "saturada".
Transfira a solução para outro copo limpo (copos de cafezinho funcionam muito bem). Deixe evaporando em um local ventilado. A evaporação pode levar de algumas horas a alguns dias, dependendo do clima.
É bem mais difícil fazer essa prática com açúcar; o sal de cozinha funciona muito bem.
Sugestões e dicas
Alunos do primeiro ano, em geral, não conhecem química orgânica, o que pode complicar a análise das moléculas. Mas porque não usar alguns minutos desta ou de outra aula para explicar o que são hidrocarbonetos? Afinal, esses compostos são usados o tempo todo em combustíveis e solventes, e as noções de química do ensino fundamental são suficientes para uma pequena introdução à quiímica orgânica.
A secagem é semelhante à evaporação, mas usamos esse termo para a separação de um líquido, de um material sólido ou pastoso; afora isso e a dificuldade de agitação, os princípios de evaporação e secagem são semelhantes.
Sobrou tempo em aula? Pode ser usado para trabalhar os diagramas de aquecimento x mudança de fase, comuns nos materiais didáticos, e em seguida discutir ou relembrar o que é mistura azeótropica.
Sobrou tempo ainda? Sugira aos alunos que, em equipes, "projetem" um equipamento que seja capaz de usar a luz solar para aquecer água salgada e fornecer água destilada. Discuta rapidamente os projetos e sugira que eles montem os equipamentos - e relatem os resultados no futuro. Se acharem muito difícil, permita que busquem na Internet ilustrações com os termos solar distiller.
*Júlio C. de Carvalho é engenheiro químico e professor do curso de Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia da UFPR.
Os textos publicados antes de 1º de janeiro de 2009 não seguem o novo Acordo Ortográfico da Língua Portuguesa. A grafia vigente até então e a da reforma ortográfica serão aceitas até 2012
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