Procurando maneiras simples de mostrar para seus alunos que reações químicas podem liberar ou absorver energia? Neste artigo vamos apresentar duas reações simples que mostram muito bem estes fenômenos.
Preparando o experimento
Neste experimento, vamos usar um termômetro digital cujo sensor está na ponta de um fio. Nós criamos um suporte para o display digital usando a impressão 3D. Uma vantagem deste termômetro com relação a outros usados em culinária é que ele tem um display maior e mais visível.
Para a primeira reação, exotérmica, selecionamos a reação entre uma solução de cloreto de cobre e o alumínio de uma lata de refrigerante vazia. Viramos a lata com a boca para baixo e usamos a parte arredondada do fundo como o local da reação. Prenda o sensor do termômetro na lata, próximo ao local da reação. Não vamos mergulhar o sensor na solução de cloreto de cobre, pois o metal do sensor irá reagir com os íons de cobre. Na hora do experimento, chame a atenção para a temperatura inicial mostrada no termômetro. Em seguida, adicione a solução de cloreto de cobre e observe o aumento de temperatura.
A segunda reação é uma reação endotérmica. Os reagentes são o vinagre (uma solução diluída de ácido acético) e bicarbonato de sódio. Neste caso usamos um tubo de plástico para fazer a reação e mergulhamos o sensor no líquido.
Usando em sala de aula
Este experimento pode ser utilizado como uma demonstração, em que o professor apresenta o experimento e discute com os alunos o que aconteceu em cada parte. A opção pelo uso de uma demonstração pode ser interessante em diversas situações. Por exemplo, o professor pode ter apenas um termômetro digital e isso limita o uso do experimento feito pelos alunos divididos em diversos grupos. Outro motivo para usar a demonstração pode ser por um limite no tempo para esse tópico, com a demonstração podendo tomar um tempo menor que o experimento em que os alunos colocam a mão na massa.
Dito isso, é importante que os alunos possam manipular e observar experimentos de perto. O professor deve realizar a opção que mais se adapta à sua realidade, idealmente fazendo uso das duas estratégias quando possível.
Quando usando o experimento na opção em que os alunos desenvolvem a prática, é importante que o professor explique o que deve ser feito em cada caso, e peça aos alunos que anotem suas observações. Você pode pedir aos alunos que escrevam as equações das reações que ocorreram em cada caso. É interessante mostrar os gráficos de energia de reagentes e produtos para cada caso, das reações exo e endotérmicas.
O vídeo abaixo mostra os dois experimentos em ação.
O que acontece
Na primeira parte do experimento, fizemos a reação entre uma solução de cloreto de cobre e o alumínio da lata de refrigerante.
Nesta reação, os íons de cobre (II) são reduzidos pelo alumínio da lata, formando cobre metálico. Por outro lado, o alumínio é oxidado, formando íons de alumínio 3+. Esta reação é exotérmica e podemos ver a temperatura subir rapidamente.
A segunda reação utilizada é entre o bicarbonato de sódio e o ácido acético do vinagre.
O bicarbonato de sódio reage com o ácido acético (representado aqui como HAc), formando acetato de sódio, água e liberando gás carbônico. Esta reação é endotérmica, absorvendo energia do ambiente e baixando a a temperatura.
Quando olhamos para os gráficos de energia de reagentes e produtos, é mais fácil entender porque reações química espontâneas são exotérmicas, uma vez que a energia dos produtos é menor que a dos reagentes. Ir de um estado de maior energia para um de menor energia é algo que estamos acostumados a pensar, por exemplo quando um objeto cai de uma certa altura devido à gravidade.
Já o caso das reações endotérmicas é mais curioso, uma vez que estamos saindo de um estado de menor energia e indo para um estado de maior energia. Para entendermos quando uma reação química é espontânea, não basta olharmos para a variação de entalpia, que está ligada à energia dos reagentes e produtos. Precisamos também verificar se há uma variação de entropia. Na reação do vinagre com bicarbonato ocorre uma liberação de gás, o que causa um aumento da entropia na formação dos produtos e é isso que faz com que a reação seja espontânea.
Finalmentes
Professores de BH e região podem pegar o kit deste experimento emprestado no laboratório do XCiência.
Gostou do experimento? Mande um comentário abaixo e compartilhe nosso site com seus colegas.
1 comentário
[…] http://www.xciencia.org/2024/08/21/endo-e-exo-reacoes-quimicas-e-energia/ […]