Como ensinar separação de misturas

Introdução:
Separação de misturas: o passo fundamental para entender análises químicas

As aulas relacionadas à separação de mistura são ministradas na 9ª série do Fundamental ou na 1ª série do Ensino Médio, quando o aluno tem os primeiros contatos com Química. Sua importância está em inserir o aluno em aspectos práticos de um laboratório de química, fazê-lo refletir sobre os trabalhos de um químico, bioquímico, laboratorista não importa de que área, ao trabalhar numa bancada de laboratório de análises químicas, e de preparar o aluno para um momento posterior, as aulas de Fisico-química que ocorrerão no 2º ano do Ensino Médio.

Há um encaminhamento clássico para este assunto que funciona em termos de recepção por parte do aluno, mas que deve ser bem demonstrado pelo professor para que o aluno sinta crescer em si o conhecimento químico, o que é uma construção de saber. Por mais óbvias que sejam as experiências, por mais cotidianas, devemos fazê-los entender que a Química está em todos os momentos e em todas as partes de sua vida. Desta forma, vamos apresentar uma linha de encaminhamento em passos abaixo definidos.

Instruções

O que você precisará

Basicamente livros ou gravuras. Caso a escola tenha um laboratório de química, a situação essencial é sua manutenção e material de consumoscola

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Neste primeiro contato, certificar-se de que o aluno já tenha recebido algumas aulas que tratarão de conceitos operativos básicos, como:
> matéria, substâncias, corpo e objeto;
> deve ter a capacidade de distinguir substâncias puras simples, espécies químicas ou elementos químicos (moléculas formadas por átomos de um só elemento químico) das substâncias puras compostas (moléculas formados por dois ou mais elementos químicos) por sua composição molecular;
> é importante que entenda com clareza a noção de mistura – como uma reunião de duas ou mais substâncias químicas em QUAISQUER PROPORÇÕES, cada uma conservando sua individualidade, vale dizer, suas propriedades físicas e químicas, percebendo que é deste modo que a matéria se apresenta na natureza, cabendo ao químico sua separação.
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A partir destes conceitos operativos, é fundamental ensinarmos as noções de sistemas: abertos (troca matéria e energia com o meio ambiente – água num copo) e fechados:
a) quimicamente isolado – não pode trocar matéria, mas pode trocar energia com o meio ambiente. Exemplo: água numa ampola ou recipiente totalmente vedado ao meio ambiente – não troca matéria, mas troca energia (pode ser congelado, pode entrar em fusão);
b) fisicamente isolado – não pode trocar nem matéria, nem energia com o meio ambiente. Um exemplo, mesmo imperfeito é uma garrafa térmica.

Um elemento que é fundamental para a percepção imediata e visual para os alunos é a ideia de fases num sistema: azeite e água, um pedaço de mármore onde as fases são dispostas em camadas, são ótimos para que o aluno visualize e deduza os componentes do sistema.
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A partir destas considerações e demonstrações, podemos entrar na questão central – misturas – fazendo a correlação entre misturas e fases de um sistema.

Iniciar por mistura homogênea (sistema monofásico – distinção de fase a olho nu) e mistura heterogênea (polifásico – distinção não necessariamente a olho nu, necessitando de serem desdobradas (analisadas, subdivididas em componentes) em laboratório, por processos mecãnicos – filtraçaõ, catação, peneiração, centrifucação, etc).

Observe que estamos dando mais um passo, tanto na parte conceitual e processual de conceitos químicos, quanto na parte propriamente de manuseio de técnicas usadas em química para análise de materiais.

Exercícios – É importante começar a treinar o aluno a usar o vocabulário específico de Química. O ALUNO NÃO CONHECE ESTE VOCABULÁRIO, então temos de ensiná-lo, devagar, a usar os termos corretos. Ao falar desdobramento, mencionar análise, separação; ao demonstrar uma mistura – exemplo: água e azeite, fazer o aluno definir o tipo de mistura – heterogênea – o número de fases – 2 – e os compontentes – água e azeite. Preferencialmente, fazer esta demonstração em sala de aula.

Facilmente, numa sala de aula, mesmo sem ser um laboratório, esta demonstração dará aos alunos um ótimo grau de concretude.

É também importante que os alunos aprendam a definir uma substância pura pelos seus critérios de pureza. Exemplo: água – substância pura composta que, em condições constantes de temperatura e pressão atmosférica – ao nível do mar:
> Ponto de fusão: 0º C
> Ponto de ebulição: 100º C
> Massa específica: 1 g/cm3

A partir desta constatação sobre a água, explicar que:
a) Misturas x combinações – nas misturas os componentes se encontram em quaisquer proporções e nas combinações, como é o caso da água (H2O), em proporções fixas e definidas. Um bom e simples problema é colocar num tubinho fechado água e terra. Mexer e apresentar aos alunos a solução. Solicitar sugestões para desdobramento. Enquanto o material fica sobre a mesa decantando, você dá sua aula. Depois de decantado, demonstra e filtra.
b) Misturas são fenômenos físicos; combinações são fenômenos químicos.
c) As misturas não resistem aos processos físicos de fracionamento; as combinações resistem, só se decompondo por processos químicos.

O cubinho de água e terra vai ajudar a provar esta questão.
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Nesta fase iniciamos a exposição dos componentes das misturas. Dependendo das condições ou facilidades de laboratório em sua escola, vai ficar mais ou menos fácil ou rica suas aulas demonstrativas destes processos. Sugerimos que, em última análise, não havendo laboratório (fato comum), você use ou um laboratório virtual – projetando com datashow – ou, na impossibilidade, use gravuras em papel.

Laboratórios virtuais:
http://quimicavirtual.blogspot.com/2007/05/blog-post_9285.html

Lab da Univrsidade de Londres
http://www.imagina.pt/produtos/software/laboratorio-virtual-de-quimica/

Pearson
http://www.pearson.com.br/

Supondo que você irá selecionar imagens de processos e demonstrá-las em sala ou usar as imagens de livros didáticos ou apostilas adotadas no seu colégio, sugerimso a seguinte ordenação clássica:

I – Desdobramento ou análise imediata de mistura heterogêneas – mencionando separação de componentes por processos mecânicos :
> Levigação
> Decantação
> Filtração
> Centrifugação
> Ventilação
> Peneiração ou tamisação
> Separação magnética
> Dissolução fracionada
> Flotação

II – Desdobramento de misturas homogêneas – desdobramento baseado em mudanças de estado físico (fusão, vaporização, solidificação, liquefação, etc):
> Destilação
> Destilação simples
> Destilação fracionada
> Fusão fracionada
> Solidificação fracionada
> Liquefação fracionada

É importante dar exemplos concretos em cada caso, fazendo o aluno pensar, tentar sugerir caminhos e ser orientado pelo professor que apresenta o processo ideal para cada caso.

III – O último tópico da matéria diz respeito a misturas especiais: Misturas Eutéticas e Azeotrópicas, enfatizando os gráficos de mudanças de estado físico de substâncias puras (pontos de fusão e ebulição constantes) e as comparando com gráficos de misturas em geral(pontos de fusão e ebulição variáveis).

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