Monitorização de reações químicas com recurso a sensores

Abstract

O objetivo desta dissertação é ilustrar a monitorização de reações químicas e vários trabalhos práticos adequados aos objetivos pedagógicos das disciplinas de Química. O uso de sensores apresenta várias vantagens, nomeadamente a maior motivação dos alunos, melhor visualização dos dados, construção de gráficos em tempo real e comparação dos resultados obtidos com os previstos. Com o intuito de explorar o recurso a sensores, foram selecionados seis trabalhos suscetíveis de serem aplicados no ensino secundário: monitorização da curva de aquecimento de líquidos, análise estequiométrica da reação de decomposição de um carbonato, determinação da percentagem em massa de NaHCO3 num antiácido, monitorização da ação de um absorvente de CO2, determinação da entalpia de uma reação química e titulação ácido-base. Nestes trabalhos foram monitorizadas várias grandezas: temperatura, pressão de um gás, diferença de potencial, pH e volume (a pressão constante). São apresentados os objetivos de aprendizagem relativos a cada um dos trabalhos ilustrados, resultados experimentais, tratamento dos resultados e questionários exploratórios das atividades propostas. A monitorização das grandezas referidas permite a realização de muitas outras experiências tornando-se assim um recurso importante tanto para docentes como para discentes.

The purpose of this work is to illustrate the on-line monitoring of chemical reactions and other experimental activities with pedagogical objectives in the scope of chemistry. The use of sensors has several advantages, including increased student motivation, better visualization of data, graphing in real time and possibility of performing an easy comparison of experimental results with provided data. In order to explore the use of sensors, six experimental activities were selected due to their adequacy to the programs of the secondary school: Monitoring the curve of heating liquids; Analysis of the stoichiometric reaction of decomposition of a carbonate; Determination of the percentage by weight of NaHCO3 in antacid tablets; Monitoring the action of a CO2 absorber; Determination of the enthalpy of a chemical reaction; and Strong acid-strong base titration. In these works were monitored different properties of the systems, such as: temperature, gas, pressure, volume (constant pressure), potential difference, pH and volume of a titrant. The learning objectives of all activities were delineated. Typical results and their analysis and exploratory surveys are also presented. Besides, it is discussed the application of the quantified variables on the study of other reactions that can also be used as important resources for both teachers and for students.