Pôr do sol químico

 

Descubra por que o céu é azul e o que acontece no pôr do sol usando uma reação química e de quebra aprenda mais sobre a velocidade das reações.

Palavras-chave

Quimica; cinética quimica; velocidade de reação: rapidez de reação; eleito Tindal 1. espalhamento de luz; coloides; retroprojetor.

Você vai precisar de:

Solução de tiostiltato de sádio;
solução de ácido clorídrico;
bastâo de vidro;
béquer;
retroprojetor;
cartolina preta;
celofane azul.

Mãos à obra

Passo 1
Preparando o retroprojetor

Cubra a base do retroprojetor com papel, deixando um espaço central em que caiba uma folha de papel A4.

Coloque a transparência com a imagem de fundo e prenda-a na parte inferior da base com fita adesiva. A imagem do fundo está disponível no pontociência, no endereço: http://pontociencia.org. br/ciencianatela/pordosol .pdf.

Cubra a transparência com um pedaço de celofane azul de 23cm x 36cm. Faça um furo de 4,5 cm de diâmetro a cerca de 12 cm de uma das extremidades do celofane. Adapte as medidas do celofane e do furo para o seu retroprojetor e para o frasco que você irá usar.

Coloque o béquer sobre o furo e ajuste o foco.

 

Passo 2
Preparando as soluções e cuidados

Dissolva 0,25 g de tiosulfato de sódio penta-hidratado (Na2S2O3.5H20) em 30 ml de água. Prepare uma solução de ácido clorídrico 1 mol/L diluindo cerca de 3 ml da solução concentrada comercial em 100 ml de solução.

Tome cuidado ao manipular as soluções de ácido clorídrico, pois estas são corrosivas e atacam a pele.

Em caso de respingos, lave o local com bastante água corrente. O uso de óculos de segurança é recomendado. A mistura obtida no final da reação pode ser descartada na pia.

Passo 3
Preparando a demonstração

Posicione o béquer sobre o furo. Adicione a solução de tiosulfato de sódio no béquer. Ligue o retroprojetor e ajuste o foco. A demonstração está pronta para a apresentação.

Passo 4
Apresentando a demonstração

Ligue o retroprojetor. Chame a atenção para a paisagem bucólica e para a cor da solução no “sol” projetado. Adicione três gotas da solução de ácido clorídrico 1 mol/L e agite.

À medida que o “sol” fica mais vermelho, vá puxando o celofane azul e baixando o béquer até ele desaparecer atrás das montanhas. Esse é um bom momento para utilizar uma música de fundo apropriada para se assistir a um pôr do sol. Você pode abaixar o volume da música e mostrar que ao mesmo tempo em que a cor do sol projetado está ficando mais avermelhada, a luz espalhada no interior do béquer está ficando mais azulada.

Outra possibilidade para não interromper a música do pôr do sol é realizar a demonstração duas vezes, tocando a música sem interrupções na primeira vez e discutindo o fenômeno com a audiência na segunda apresentação. É interessante pedir que os alunos descrevam as suas observações e que digam o que conhecem ou imaginam que ocorre no pôr do sol real. Alguns minutos após a demonstração já é possível visualizar bem o precipitado formado dentro do béquer se decantando no fundo e mostrar aos alunos que um material sólido se formou na reação.

 

Passo 5
Variação da velocidade da reação

Esta demonstração também pode ser utilizada para mostrar que reações químicas não são instantâneas, mas possuem velocidades diferentes. Nesse contexto é possível explorar mais o fenômeno mostrando como a velocidade da reação muda, por exemplo, com a concentração de ácido clorídrico. Você pode variar as quantidades da solução de ácido clorídrico como na tabela a seguir.

As três reações são realizadas simultaneamente no retroprojetor. Para isso retire a transparência e o celofane azul e realize a reação em três recipientes colocados lado a lado na base do retroprojetor. Chame alguns voluntários para ajudar e oriente-os para que misturem as soluções ao mesmo tempo, agitem-nas com bastões de vidro e se afastem para permitir a visualização do que ocorre.

 

O que acontece

O tiosulfato de sódio reage com o ácido cloríd rico formando enxofre. O enxofre produzido está na forma de partículas muito pequenas, coloidais. Um coloide é definido como uma mistura de duas substâncias na qual uma delas está dispersa como partículas muito pequenas, de tamanho entre 5 e 200 nanômetros (um nanômetro corresponde a 1 0 metros, ou 60 mil vezes menor que a espessura de um fio de cabelo). Apesar de serem partículas pequenas e distribuídas de maneira homogênea, um coloide apresenta partículas muito maiores que uma solução verdadeira. No nosso caso, temos um sólido (o enxofre) disperso num líquido (a água), o que é chamado de um sol (nada a ver com o pôr do sol).

A equação da reação é a seguinte:

Os coloides conseguem espalhar a luz, e a luz espalhada sai a 90 graus da luz incidente. Este espalhamento é conhecido como efeito Tyndall. A luz vinda da lâmpada do retroprojetor é branca, ou seja, contém todas as cores. Ao atravessar a mistura coloidal, parte da luz é espalhada. Podemos perceber que a luz azul é espalhada preterencialmente e quando olhamos para o béquer a 90 graus ele está azulado. Já a luz vermelha atravessa a mistura e quando olhamos para a tela a projeção do béquer aparece avermelhada. À medida que a reação prossegue, mais e mais enxofre se forma e mais luz é espalhada, tornando o nosso “sol” projetado mais vermelho, até que nenhuma luz consiga mais passar.

A velocidade da reação depende, dentre outros fatores, da concentração dos dois reagentes. Para se investigar o efeito da concentração do ácido, por exemplo, devemos manter todos os outros fatores constantes, como a temperatura e a concentração do tiosulfato. Por isso mantivemos o volume total constante, dessa forma a concentração do tiosulf ato não varia.

Para saber mais

No pôr do sol real, a luz é espalhada pelas moléculas do ar na atmosfera. Este espalhamento é conhecido como espalhamento Rayleigh.

Veja também

Para outras maneiras de observar este efeito, consulte os seguintes artigos:
MAY, Jetfrey C. The sunset demonstration-A variation. Journal of
Chemical Education, v. 59, p. 57, 1982.
ACKERSON, Paul. Tyndall’s effect-Artificial sunset. Journal of
Chemical Education, v. 36. p. A309, 1959.
 
 

Referência: Matheus, A.L.; Reis, D.D; Paula, H.F. e- "Ciência na tela experimentos no retroprojetor".

 

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