66ª Reunião Anual da SBPC

Resumo aceito para apresentação na 66ª Reunião Anual da SBPC pela(o): SBQ - Sociedade Brasileira de Química

A. Ciências Exatas e da Terra - 4. Química - 2. Ensino de Química

Estudo do equilíbrio químico: Uma proposta contextualizada na compreensão do pH da água de chuva

Julio Cesar Bastos Fernandes - Universidade Municipal de São Caetano do Sul

INTRODUÇÃO:

O efeito da chuva ácida sobre o ambiente tem preocupado as autoridades de todas as áreas: política pública, econômica, de saúde, artística e científica. É bem conhecido que a chuva na ausência de poluentes na atmosfera apresenta um pH ligeiramente ácido devido ao dióxido de carbono dissolvido e que o pH aceito como referência, considerando a temperatura ambiente de 25 o C e pressão atmosférica de 1 atm é 5,6. Contudo, pode-se questionar: Porque a água de chuva apresenta caráter ácido e não neutro? Como se chega ao valor do pH de referência para considerarmos uma chuva ácida? O conceito algébrico de equilíbrio químico é muito abstrato e de difícil compreensão pelos alunos de ensino médio ou técnico quando não contextualizado, pois envolve matemática e física. A proposta deste trabalho é contextualizar o conceito matemático de equilíbrio químico usando como tema o estudo do equilíbrio químico ácido-base em água de chuva.

OBJETIVO DO TRABALHO:

Este trabalho visa apresentar os aspectos teóricos responsáveis pelo pH de água de chuva, como proposta didática para o ensino de equilíbrio químico.

MÉTODOS:

Usando a composição química média do ar seco ao nível do mar, foi determinado a pressão parcial de gás carbônico presente na atmosfera padrão usando a lei das pressões parciais de Dalton. Com o auxílio da lei de Henry foi calculado a solubilidade do gás carbônico em água na pressão de 1 atm e 25 o C. Através da constante de equilíbrio químico para a primeira dissociação do ácido carbônico em água determina-se a concentração molar de íons hidrogênio formados da dissociação. Aplicando a função logarítmica a esta concentração determinou-se o pH da água de chuva sem poluentes.

RESULTADOS E DISCUSSÃO:

O equilíbrio químico de um gás como o dióxido de carbono dissolvido em água envolve conceitos interdisciplinares entre química, física e matemática. Em princípio, a maioria dos alunos sem conhecimento do equilíbrio de dissolução do gás carbônico em água, mas fundamentados no conceito de pH, julgam que o pH da água de chuva é neutro (7,0). Por outro lado, uma análise apenas qualitativa do equilíbrio de dissociação ácido-base do gás carbônico em água leva a uma compreensão parcial por parte dos alunos, de que a água de chuva deve apresentar pH ácido. Nesta etapa, os alunos só compreendem o porquê a água de chuva sem poluentes apresenta caráter ácido, mas não conseguem estabelecer um limite que sirva como referência para entender quando uma chuva é considerada ácida. Lord Kelvin afirmava que “se você consegue medir aquilo de que está falando e expressar em números, você conhece alguma coisa sobre o assunto, mas quando você não o pode exprimir em números, seu conhecimento é pobre e insatisfatório”. O conceito mais relevante para a compreensão quantitativa do pH da água de chuva padrão é a constante de equilíbrio de dissociação. Este conceito matemático relaciona a concentração dos produtos iônicos pela concentração da espécie não dissociada. Contudo, ele sozinho não nos permite determinar um pH de referência para a água de chuva, uma vez que se faz necessários dois conceitos físicos, a lei das pressões parciais de Dalton para uma mistura gasosa e a lei de Henry que determina a solubilidade de um gás em um solvente em função da sua pressão parcial. Com a combinação destes conceitos interdisciplinares determinamos um pH para a água de chuva sem poluentes igual a 5,8, o qual é bem próximo do valor de referência, que é 5,62.

CONCLUSÕES:

Através da determinação do pH de referência da chuva sem poluentes podemos apresentar o conceito matemático de equilíbrio químico contextualizado com o fenômeno da chuva ácida. Esta proposta neste formato é aplicável a alunos de ensino médio e técnico de preferência nas séries finais, onde conceitos matemáticos de logaritmo e função de segundo grau já foram estabelecidos anteriormente. Contudo, um valor mais preciso pode ser calculado aplicando o conceito de atividade e levando em consideração também a segunda constante de dissociação para o ácido carbônico, proposta esta mais voltada para alunos de nível superior. Um estudo teórico mais abrangente, levando em consideração as mudanças de temperatura e pressão da atmosfera terrestre permitirá o desenvolvimento de algoritmos de simulação para o fenômeno da chuva ácida.

Palavras-chave: ensino de equilíbrio químico, contextualização, pH da chuva.