sexta-feira, 9 de dezembro de 2011

Abordagem do Conceito de pH através da Contextualização e Experimentação Através de Exemplos do Cotidiano dos Alunos

Abordagem do Conceito de pH através da Contextualização e Experimentação Através de Exemplos do Cotidiano dos Alunos.

NASCIMENTO,J.I.jr.1 ; BATISTA,A.T.1; SILVA,F.Y.S.1 ; Roberto,A.S.2

1Universidade Federal de Pernambuco Centro Acadêmico do Agreste – Licenciando em Química
2Universidade Federal de Pernambuco Centro Acadêmico do Agreste.

Resumo

O artigo mostra uma abordagem do tema pH enfatizando o cotidiano dos alunos a partir da contextualização e experimentação utilizando exemplos do seu cotidiano. Também mostraa importância das aulas práticas além das teóricas que têm sido bastante utilizadas pelos professores, principalmente em escolas que não há laboratórios.A metodologia é baseada em um sequência didática que aborda o tema em questão e faz uso de experimentos simples como extrato de repolho roxo. Também serão utilizados papel indicado e pHmetro para caracterização ácido-básico dos exemplos a serem analisados pesos discentes.
.   
Introdução
O ensino de química, muitas vezes, tem-se resumido a cálculos matemáticos, memorização de fórmulas e nomenclaturas, sem valorizar os aspectos conceituais. Observa-se a ausência quase total da experimentação contextualizada que, quando realizada, limita-se a demonstrações que não envolvem a participação ativa do aluno, ou apenas os convidam a seguir um roteiro, sem levar em consideração o caráter investigativo e a possibilidade de relação entre o experimento e os conceitos (Lima et.al, 2000).
Segundo os PCNEM e PCN+, é de suma importância o docente relacionar conteúdos químicos com aspectos e temas da vida cotidianados discentes a fim de que  eles compreendam alguns importantes conceitos desta ciência.
O ensino-aprendizagem da ciência química exige que o docente implemente em suas aulas uma metodologia investigadora, deixando, desta forma, para trás, a utilização de apenas cálculos direto ou a simples memorização de tabelas, conceitos  ou fórmulas. O ato de experimentar faz com que haja um espírito curioso e revolucionado por parte dos discentes(Lima etal., 2000).
Giordan (1999), afirmaque é de conhecimento dos professores de ciências o fato de que a experimentação despertar um forte interesse entre alunos de diversos níveis de escolarização. Em seus depoimentos, os alunos também costumam atribuir à experimentação um caráter motivador, lúdico, essencialmente vinculado aos sentidos. Por outro lado, não é incomum ouvir de professores a afirmativa de que a experimentação aumenta a capacidade de aprendizado, pois funciona como meio de envolver o aluno nos temas em pauta.
A pesquisa em sala de aula envolvendo questionamento, argumentação e validação, tem mostrado ser um espaço profícuo de enriquecimento das teorias sobre os processos, sempre complexos, de ensino-aprendizagem. Dessa forma, contribui para a consolidação de um conhecimento profissional mais enriquecido e fundamentado em cada um dos participantes (Giordan,1999).

pH e a Química
O pHde uma substância pode ser medido através de um aparelho chamado pH metro.No entanto, opH de uma substância também pode ser indicado através do uso de substâncias presentes em alguns extratos e vegetais, como por exemplos repolhoroxo e da flor hortênsia,embora com menos precisão.Esses vegetais contêm substâncias (antocianinas) que ficam de cores diferentes na presença de ácidos, bases e água denominadasde indicadores. Estes compostos são substâncias que alteram de cor em função da concentração de H+ e de OH- de uma solução, ou seja, do pH (Spencer et al., 2007).
Mas como os indicadores revelam se uma solução é ácida ou básica?A fenolftaleína é o indicador mais usado em laboratório de ciências; é um indicador sintético que, quando dissolvida em água se ioniza originando íons que estabelecem um equilíbrio e se transforma em uma solução incolor que ao entrar em contato com uma base ou ácido muda de cor. Exemplo: se adicionarmos na solução de fenolftaleína um ácido ela se torna incolor, pois, o aumento da concentração de H+ desloca o equilíbrio(Atkins & Jones, 2006).
O uso do papel tornassol também é indicado para diferenciar compostos básicos dos ácidos. A técnica utiliza papel tornassol vermelho ou azul, queem contato com uma solução determinada muda de cor. O papel tornassol vermelho em contato com uma base muda da cor vermelha para a azul. O papel tornassol azul em presença de uma solução ácida muda da cor azul para a vermelha. Isso ocorre porque os íons reagem mudando o arranjo dos átomos(Spencer et al., 2007).
Os indicadores ácido-base também podem ser naturais, por exemplo, extrato repolho de roxo. Esse extrato, em presença de solução neutra, apresenta coloração roxa, mas quando o pH muda sua coloração varia do vermelho ao amarelo-claro (Kotz, 2009).

Escala de pH, sistemas tamponantese sobrevivência das espécies
O pH refere-se à água ser um ácido, uma base, ou nenhum deles (neutra). Um pH de valor 7.0 diz-se neutro, um pH abaixo de 7.0 é ácidoe um pH acima de 7.0 é básico ou alcalino. Assim, alterar um pouco o pHpoderá acarretar em uma mudança mais química e mais perturbadora para os peixes, por exemploOs peixes adaptaram-se a sobreviver num dado intervalo da escala de pH variando entre 6,5 a 7,5 (Kotz, 2009).
O estudo do pH faz parte do nosso cotidiano. Em relação ao meio ambiente é de suma importância o controle do pH nos ecossistemas aquáticos (rios, tanques de criação de peixe ou camarão). Como também nos aterros sanitários no controle do lixo tóxico (pH< 3 ou >12,5). Existem vários sistemas tamponantes nos seres vivos. Eles são indispensáveis para o bom funcionamento dos nossos órgãos. Pois, são responsáveis pelo controle químicos e biológicos das macromóléculas.Uma solução tampão consiste de um ácido fraco e sua base conjugada. Eles têm a capacidade de resistir a variações no pH resultantes da adição de pequenas quantidades de ácidos ou bases. Os principais sistemas tampão do organismo humano são: bicarboanto, hemoglobina, fosfato e proteínas. A ação deles dar-se noslíquidos intravascular (sangue), líquidos intersticial (tecidos) e líquidos intracelular (interior das células)(Atkins & Jones, 2006).

Importância
Segundo Atkins & Jones(2006), ácidos são doadores de prótons e as bases são aceptoras de prótons. A composição de uma solução de um ácido ou de uma base sempre se ajusta para satisfazer os valores das constantes de equilíbrio de todas as reações de transferência de prótons que ocorrem.

Ácidos e Bases Segundo Arrhenius
A primeira definição de ácidos e bases foi dada por Arrhenius (1884).Para ele ácido é todo composto que, dissolvido em água, origina H+ como único cátion. Enquanto que base é todo composto que, dissolvido em água, origina OH- como único ânion. As definições de Arrhenius são limitadas, pois aplicam-se apenas a soluções aquosas (Atkins & Jones, 2006).
A teoria de Arrheniusfoi formulada com base em sua teoria de deionização das substâncias em soluções aquosas. As substâncias que se dissociavam totalmente ou em parte como íons em solução aquosa eram considerados eletrólitos. Aquelas que se dissociavam totalmente eram eletrólitos fortes, as que não se dissociavam totalmente eram eletrólitos fracos.
No caso dos ácidos fortes tais como H2SO4, HNO3, HCl, HClO4, os quais se ionizam completamente em solução aquosa e fornecem íons hidrogênio (H+), a teoria de Arrheniusfuncionava perfeitamente. De modo semelhante, as bases fortes como o NaOH e KOH também se ionizam completamente em solução aquosa e produzem íons hidroxilas (Atkins & Jones, 2006).
No entanto, em alguns casos, a teoria de Arrhenius não se aplicava bem onde asolução não era aquosa e até mesmo nestas condições onde certas substâncias com caráter ácido ou básico não forneciam íons H+ou OH-, respectivamente. Como por exemplo, a amônia (NH3) não contém íons hidroxila, porém em solução aquosa ela pode produzir íons hidroxilas reagindocom a água:
NH3(aq) + H2O → NH3HOH → NH4OH →NH4+ (aq) + OH -(aq)(1)
    O conceito de Arrhenius promoveu a ideia errônea que dissociação iônica era indispensável para manifestação da acidez e que, portanto,reaçõesdo tipo  ácido-base não poderiam ocorrer na maioria dos solventes não aquosos e na ausência de solvente(Atkins & Jones, 2006).
Química dos Refrigerantes
 Segundo Palha (2005), refrigerante é uma bebida não alcoólica, carbonatada, com alto poder refrescante encontrada em diversos sabores. Os ingredientes que compõem a formulação do refrigerante têm finalidades específicas e devem se enquadrar nos padrões estabelecidos. São eles: águaconstitui cerca de 88% m/m do produto final. Ela precisa preencher certos requisitos para ser empregada na manufatura de refrigerante.
Baixa alcalinidade:carbonatos e bicarbonatos interagem com ácidos orgânicos, como ascórbico e cítrico, presentes na formulação, alterando o sabor do refrigerante, pois reduzem sua acidez e provocam perda de aroma. Os Sulfatos e cloretos auxiliam na de-finição do sabor, porém o excesso é prejudicial, pois o gosto ficará dema¬siado acentuado;o cloro dá um sabor característico de remédio e provoca reações de oxidação e despigmentação, alterando a cor original do refrigerante. Os fenóis transferem seu sabor típico, principalmente quando combinado com o cloro (clorofenóis) (Palha, 2005).
 Os metais Ferro, cobre e manganês aceleram reações de oxidação, degradando o refrigerante.Em relação aos padrões microbiológicos, é necessário um plano de higienização e controle criterioso na unidade industrial, que garantam à água todas as características desejadas: límpida, inodora e livre de microorganismos(Palha, 2005).
Açúcar é o segundo ingrediente em quantidade (cerca de 11% m/m). Ele confere o sabor adocicado, “encorpa” o produto, juntamente com o acidulante, fixa e realça o paladar e fornece energia. A sacarose (dissacarídeo de fórmula C12H22O11- glicose + frutose) é o açúcar comumente usado (açúcar cristal). Em relação aos concentrados, eles conferem o sabor característico à bebida. São compostos por extratos, óleos essenciais e destilados de frutas e vegetais. (Goretti, 2005).
Os acidulante regulam a doçura do açúcar, realça o paladar e baixa o pH da bebida, inibindo a proliferação de microorganismos. Todos os refrige¬rantes possuem pH ácido (2,7 a 3,5 de acordo com a bebida). Na escolha do acidulante, o fator mais importante é a capacidade de realçar o sabor em questão (Palha, 2005).
Segundo Goretti, (2005) o ácido cítrico (INS1 330) é obtido a partir do microorganismo Asper¬gillusniger, que transforma diretamente a glicose em ácido cítrico. Os refrigerantes de limão já o contêm na sua composição normal. O ácido fosfórico (INS 338) apresenta a maior acidez dentre todos aqueles utilizados em bebidas. É utilizado principalmente nos refrigerantes do tipo cola. O ácido tartárico (INS 334) é usado nos refrigerantes de sabor uva por ser um dos seus componentes naturais (Goretti, 2005).
Osagentesantioxidantes previnem a influência negativa do oxigênio na bebida. Aldeídos, ésteres e outros componentes responsáveis pelosabor são susceptíveis a oxidações pelo oxigênio do ar durante a estocagem. Luz solar e calor aceleram as oxidações. Por isso, os refrigerantes nunca devem ser expostos ao sol. Os ácidos ascórbico e isoascórbico (INS 300) são muito usados para essa finalidade. Quando o primeiro é utilizado não é com o objetivo de conferir vitamina C ao refrigerante, e sim servir unicamente como antioxidante (Goretti, 2005).
O ácido benzoico (INS 211) atua praticamente contra todas as espécies de microorganismos. Sua ação máxima é em pH = 3. É barato e bem tolerado pelo organismo. Como esse ácido é pouco solúvel em água, é utilizado na forma de benzoato de sódio. O ácido sórbico (INS 202) é usado como sorbato de potássio e atua mais especificamente sobre bolores e leveduras(Goretti, 2005).
Edulcoranteé uma substância que confere sabor doce às bebidas em lugar da sacarose. As bebidas de baixa caloria (diet) seguem os padrões de identidade e qualidade das bebidas correspondentes, com exceção do teor calórico. A carbonatação dá “vida” ao produto, realça o paladar e a aparência da bebida. Sua ação refrescante está associada à solubilidade dos gases em líquidos, que diminui com o aumento da temperatura (Palha, 2005).O artigo propõe uma abordagem do conceito de pH através da Contextualização e Experimentação utilizando exemplos do cotidiano dos alunos.

Metodologia
A partir dos conceitos básicos dos alunos adquiridos em sala de aula sobre pH das substâncias, será aplicado um questionário que abordará este tema. Em seguida, utilizar-se-á uma sequência didática baseado em um modelo experimental onde serão utilizados materiais que fazem parte do cotidiano dos discentes como: refrigerantes, extratos de repolho roxo, vinagre, suco de limão, água sanitária, detergente e produto de limpeza “veja”. Com esta atividade espera-se dinamizar o ensino-aprendizagem da química.

Resultados e Discussão
O questionamento P1 abordará sobre exemplos de alimentos ou outros materiais do cotidiano dos alunos que apresentem caráter ácido ou e básico. Espera-se que eles citem mais exemplos de elementos que apresentem caráter ácido como limão, acerola ou Coca-Cola. Este resultado já é esperado, devido à relação que eles possam fazer com o aspecto ácido estar ligado ao sabor azedo de alguns alimentos. Em relação às bases, pode-se surgirexemplos de drogas com ação antiácidas como hidróxido de alumínio, hidróxido de cálcio ou hidróxido de sódio (soda cáustica).
P2 abordará a experimentação com extrato de repolho roxo. Será mostrado que a partir de exemplos do cotidiano,podemos investigar se uma substância é ácida ou básica através de substâncias que agem como indicador. Através das análises de sucos de várias frutas, refrigerantes e produtos de limpeza, objetiva-se que os discentes saibam diferenciá-los quanto a este aspecto. Consequentemente, os conceitos ácido-básico, poderão ser melhores trabalhados e assim, facilitar o ensino-aprendizagem da química.
A caracterização dos indicadores ácido-base e o seu princípio de funcionamento abordado por P3,oportunizará aos alunos, através investigação acima, o conhecimento químico da ação de alguns extratos vegetais. Eles poderão verificar que alguns vegetais, como exemplo o repolho roxo, contêm substâncias que ficam de cores diferentes na presença de ácidos, bases e água (antocianinas).Eles deverão concluir que indicador ácido-base é uma substância que apresenta uma determinada coloração em meio ácido e outra em meio básico.
A questão P4 enfatizará sobre os diferentes meios utilizados para aferir o pH das substâncias. Dentre eles o pHmetro e papel indicador. Serão feitos questionamentos sobre o método mais preciso e em quais os casos específicos se devem aplica-los. A partir da discussão levantada, espera-se que eles compreendam a importância como também e saibam utilizar cada método na aferição do pH.
Por último, após a experimentação, será sugerido aos alunos que discutam sobre o que foi mostrado na aula prática. Com esta etapa, deseja-se mostrá-los sobre a importância da experimentação e contextualização para o entendimento dos conceitos químicos. Espera-se que eles demonstrem o quanto foi prazeroso aprender sobre a química do pH utilizando exemplos práticos, econômicos  que procuram incentivar o espírito científico dos alunos.

Conclusão
Através deste artigo pretende-se mostrar que a abordagem do temapH enfatizando o cotidiano dos alunos a partir da contextualização e experimentação,é de suma  importância no entendimento deste conceito. Também procura mostrar a importância de haver aulas práticas além das teóricas que tem sidos bastantes utilizadas pelos professores, principalmente em escolas que não há laboratórios.

Referências Bibliográficas
LIMA,J.F.L.;PINA,M.S.L.;BARBOSA,R.M.N. e JÓFILI,Z.M.S. A contextualização no Ensino de Cinética Química. Química Nova na Escola nº 11, mai. 2000.
GIORDAN,M. Experimentação no Ensino de Ciências. Química Nova Na Escola, nº10, nov. 1999.
SOUZA,L. A. , “ indicadores e pH ”, Disponível  em :<http://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/indicadores-ph.htm>, Acesso em : 29 out. 2011.
A. Lavoronti, “Conceitos de ácidos e bases.”, Disponível em: <www.lce.esalq.usp.br/arquimedes/Atividade04.pdf>, Acessado em: 8 nov.2011.
PALHA, P.G. Tecnologia de refrigerantes. Rio de Janeiro: AmBev, 2005.
GORETTI, M. Manual de treinamento – análise sensorial. São Paulo: AmBev, 2005.
LIMA, A. C.S e AFONSO,J. C. A Química da Refrigerante. Química Nova Na Escola, vol.31,nº 3, ago. 2009.
ATKINS, P., JONES, L. Princípios de Química. Questionando a vida moderna e o meio ambiente. 6. ed. Editora Artmed-Bookman, 2006.

Jonh C. Kotz, Professor com Distinção em Ensino StateUniversityof New York_ Suny_CollegeatOneonta, Paul M. Truchel_ Professor de Química da Universityof Wisconsin_ Radison, Gabriela C. Weaver, Professora Associada da ChemistryPurdueUniversity. Química Geral e Reações Químicas, Vol. 1. 2009

JAMES N. SPENCER, GEORGE M. BODNER, LUMAN H. RICKARD, FRANKLIN an Marshall College, 2_ Purdue University, 3_ Millerville University Química, Vol. 2.3ª Ediçao. 2007

Foto do artigo apresentado em banner:
Ijaelson e Antoyelle a esquerda e Francielle a direita

Nenhum comentário:

Postar um comentário

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...