Nanotecnologia e Geometria molecular: Abordagem para o ensino médio de química por intermédio da síntese do Cristal de KAl(SO4)2.12H2O Via Método Jigsaw

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Ensino de Química

Autores

Camara, M.S.C.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO) ; Oliveira, L. (UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO) ; Apolinário, J.A.F. (UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO) ; Azevedo, L.N. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE)

Resumo

Relacionar novas tecnologias, como por exemplo, a nanotecnologia com a educação científica tem sido uma preocupação constante entre os países mais desenvolvidos do mundo. A geometria molecular é um dos fatores mais importantes par a determinação das propriedades das substâncias, tais como polaridade, pontos de fusão e ebulição, solubilidade, dureza, entre outros. Visando agregar habilidades em nanotecnologia ao ensino de química, alunos do ensino médio prepararam o cristal e o desodorante a partir de alúmen de potássio, no qual foi explorado nesse trabalho didaticamente, a relação da forma geométrica e a diminuição das partículas. Foi empregado uma metodologia experimental didático, e aplicou-se o método cooperativo Jigsaw para a investigação científica.

Palavras chaves

experimento didático; geometria molecular; nanotencologia

Introdução

Estratégias e ferramentas didático-metodológicas estão sendo desenvolvidas com o objetivo de estimular a aprendizagem de conteúdos de ciências trazendo para as discussões em sala de aula a produção de novas tecnologias (AFONSO, 2011; TOMA, 2005; SCHULZ, 2009). Um exemplo de estratégias de ensino que ganha destaque entre os pesquisadores do ensino de ciências é a investigação como atividade e a argumentação como forma de discussão e compreensão dos produtos da ciência investigada (CARVALHO, 2013; BELLUCO e CARVALHO, 2014; ZÔMPERO e LABURÚ, 2011; NUÑEZ e RIBEIRO, 2004). São necessárias propostas que viabilizem a inserção da nanotecnologia no ensino formal das escolas públicas tendo como propósito melhorias na qualidade do ensino e aprendizagem de conceitos científico-tecnológicos. Associar a nanotecnologia com atividades experimentais investigativas torna-se necessário porque põe o aluno como o centro do processo de ensino e aprendizagem, desenvolvimento de habilidades e de conceitos científicos relevantes, tais como: forças intermoleculares agindo em níveis atômicos, propriedades novas da matéria, evolução da ciência moderna, entre outros. A geometria molecular é um dos fatores mais importantes par a determinação das propriedades da substância, tais como polaridade, pontos de fusão e ebulição, solubilidade, dureza, entre outros. Diante desse contexto, um dos trabalhos a ser apresentado durante o congresso é a Produção de cristal e desodorante de KAl(SO4)2.12H2O (Sulfato duplo de alumínio potássio) conhecido popularmente como alúmem ou pedra une, no qual foi estabelecido uma relação com a geometria molecular, nanotecnologia e aplicações da mesma; além de tornar acessível economicamente os cuidados de desodorização na higiene pessoal.

Material e métodos

Materiais (Cristal de Alúmen): 100 mL de água destilada, 20 g de alúmen, 1 Palito de picolé ,30 cm de linha de algodão ou poliéster, 2 copos de vidro, 1 folha de papel toalha, 01 Papel filtro. Iniciou-se com a colocação dos EPI’s e organização dos materiais a serem utilizados. Procedimento: adicionou-se 20g de pó de alúmen em 100ml de água destilada para 50% dos alunos e 50% de água retirada do bebedouro da escola para o preparo da solução. Houve a diluição até a solução torna-se o mais homogênea possível (aumentando a agitação das moléculas e a superfície de contato). Pôs-se o copo em banho-maria a 70°C, durante 7 minutos sem parar de mexer a solução. Separou-se com um separador químico, e finalmente com um filtro para retirar qualquer impureza, e sobra dos cristais que não diluíram. Amarrou-se em um palito uma linha (63% poliéster e 37% algodão), exatamente posicionado no meio e foi feito dois nós na extremidade da linha de forma que ela ficou aproximadamente 1 cm de distância da superfície do copo. Foi deixada a solução em recipiente fechado com papel toalha para nucleação a uma temperatura de 20ºC até 8 dias após o preparo da solução Após 3 dias alguns cristais por precipitação já haviam se formado, porém sem uma nucleação perfeita devido terem resfriado rápido por estarem próximo ao ar condicionado. Materiais para o Desodorante de KAl(SO4)2.12 H2O: 100 ml de água fervida, 10 g de alúmen em pó, Papel filtro, 02 copos, Recipiente com tampa spray, Recipiente com tampa spray, Funil de separação ou funil simples; Procedimentos: adicionou-se 10g de pó de alúmen em 100ml de água da torneira fervida. Mexeu-se com uma colher esterilizada a solução para uma maior diluição. A solução foi filtrada. Colocou-se a solução no recipiente spray para a devida aplicação nas axilas.

Resultado e discussão

Os resultados apresentados foram obtidos pelos alunos do 3o ano do ensino médio da Escola Ayres Gama na cidade de Flores/PE. Após a realização do experimento os estudantes compreenderam a relação estrutura geométrica da molécula, formação do cristal e foi iniciada a explanação sobre nanotecnologia e suas aplicações tecnológicas, pois o nano tornou-se macro e real para os estudantes que produziram o cristal, conforme ilustrado na figura 1 e aplicaram o desodorante de alúmem, conforme ilustrado na figura 2, que funcionou para todos em situações de esforço físico ou não, em que a transpiração ocorreu sem os odores causados pelas bactérias em um tempo médio de 5 horas. Assim, foi comprovada sua ação antibactericida , além da real aplicação da nanotecnologia e sua relação com a superfície de contato penetrando na membrana plasmática das bactérias neutralizando os odores. Ao realizar a oficina utilizando o método jigsaw sobre a alotropia do carbono, os alunos do grupo de estudantes Y que tratou de nanotubos observou que o nanotubos considera a superfície de contato como fator importante para a reatividade do composto, coloca o lado perigoso disso ao ser humano e também o uso dessa propriedade de “aprisionar”, tão útil na nanotecnologia. Observou-se que houve níveis de entendimento diferentes, onde o grupo β se coloca mais em relação à geometria molecular do grafite, sem citar a correlação com as propriedades físico-químicas; o grupo x que relaciona o tipo de ligação, força de atração e a direta relação com as propriedades físicas: fusão e ebulição. Foi observado que a quantidade de soluto proporcionou a obtenção de cristais de KAl(SO4)2.12 H2O com forma octédrica e não octaédrica. O cristal com geometria octaédrica indicou que o desodorante com estabilidade.

Cristal de KAl(SO4)2.12 H2O:


Desodorante de KAl(SO4)2.12 H2O

Conclusões

A síntese do cristal de Alúmem e sua relação com a forma geométrica, ligação química, alotropia do carbono e área de superfície, proporcionou conhecimento aos estudantes a respeito do conteúdo de nanotecnologia. Ficou visível a dimensão do macro ao nanométro e tornou-se macro e real para os estudantes que produziram o cristal e aplicaram o desodorante de alúmem/sulfato de alumínio potássio (KAl(SO4)2.12 H2O) popularmente conhecido entre eles como pedra une que funcionou para todos em situações de esforço físico ou não, em que a transpiração ocorreu sem os odores causados pelas bactérias.

Agradecimentos

A Escola de Referência em Ensino Médio Aires Gama e a UFRPE/UAST.

Referências

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MENEZES, L. C. A Ciência como Linguagem – Prioridades no Currículo do Ensino Médio. In: O Currículo na Escola Média: Desafios e Perspectivas. São Paulo. CENP/SEE. 2004
Métodos de pesquisa / [organizado por] Tatiana Engel Gerhardt e Denise Tolfo Silveira ; coordenado pela Universidade Aberta do Brasil – UAB/UFRGS e pelo Curso de Graduação Tecnológica – Planejamento e Gestão para o Desenvolvimento Rural da SEAD/UFRGS. – Porto Alegre: Editora da UFRGS, 2009.
FONSECA, J. J. S. Metodologia da pesquisa científica. Fortaleza: UEC, 2002. Apostila.
GIL, A. C. Como elaborar projetos de pesquisa. 4. ed. São Paulo: Atlas, 2007.
Disponível em < http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422002000300024 > Acessado em 14/02/17
Disponível em http://www.ebah.com.br/content/ABAAABIAcAE/sintese-alumen-potassio Acessado em 14/02/17> Acessado em 14/02/17