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Universidade Federal de São João del-Rei Coordenadoria do curso de Química Residência Pedagógica Plano de aula – Cinética Química 1. Identificação Disciplina: Química Nome do estudante: Mário Andrade Número de aulas: 2 Tempo de aula: 90 min. 2.Objetivos ● Compreender os fatores que influenciam a velocidade das reações químicas. ● Analisar o conceito de energia de ativação. ● Identificar a importância da temperatura, concentração, superfície de contato e catalisadores na cinética das reações. ● Aplicar os conhecimentos adquiridos em uma atividade prática e interativa (Kahoot). 3. Conteúdo 1. Conceito de Cinética Química: ● Definição: A cinética química é o ramo da química que estuda a velocidade das reações químicas e os fatores que a influenciam. Ela é essencial para entender como as reações acontecem em diferentes condições e como podem ser controladas para fins industriais e biológicos. ● Importância: Destacar a relevância da cinética química em diferentes áreas, como na indústria farmacêutica (desenvolvimento de medicamentos), na preservação de alimentos (uso de conservantes) e em processos biológicos (metabolismo). 2. Velocidade das Reações Químicas: ● Definição de velocidade de reação: A velocidade de uma reação química é definida como a mudança na concentração dos reagentes ou produtos ao longo do tempo. ● Expressão da velocidade de reação: Apresentar a fórmula básica para calcular a velocidade de uma reação química e exemplos simples. v= -ΔR/Δt = Δ[P]/Δt onde [R] é a concentração do reagente, [P] é a concentração do produto, e t é o tempo. 3. Fatores que Influenciam a Velocidade das Reações: ● Temperatura: ○ Efeito da temperatura: Explicar como o aumento da temperatura aumenta a energia cinética das moléculas, resultando em mais colisões entre as partículas dos reagentes. Isso, por sua vez, aumenta a frequência e a eficácia das colisões, acelerando a reação. ○ Exemplo: Aceleração da decomposição de peróxido de hidrogênio quando aquecido. ● Concentração dos Reagentes: ○ Efeito da concentração: A maior concentração de reagentes leva a um maior número de colisões por unidade de tempo, o que pode aumentar a velocidade da reação. ○ Lei da Velocidade: Introduzir a ideia da equação da velocidade (lei da velocidade), que relaciona a velocidade da reação com as concentrações dos reagentes. ● Superfície de Contato: ○ Efeito da superfície de contato: Em reações que envolvem sólidos, a velocidade pode ser aumentada pela pulverização do sólido para aumentar sua superfície de contato. Isso ocorre porque mais partículas do reagente sólido estão expostas para reagir. ■ Exemplo: A reação de magnésio em pó com ácido clorídrico ocorre mais rapidamente do que a reação de uma chapa de magnésio com ácido clorídrico. ○ Catalisadores: ■ Definição: Catalisadores são substâncias que aumentam a velocidade de uma reação sem serem consumidas nela. Eles funcionam ao reduzir a energia de ativação necessária para que a reação ocorra. ■ Exemplo: O uso de enzimas como catalisadores biológicos que aceleram reações específicas no corpo humano, como a digestão. 4. Energia de Ativação: ● Definição: A energia de ativação é a quantidade mínima de energia que os reagentes devem possuir para que uma reação ocorra. É a barreira energética que precisa ser superada. ● Gráficos de energia de ativação: Apresentar diagramas de energia que mostrem o perfil energético de uma reação, destacando a diferença entre reações endotérmicas e exotérmicas. ● Efeito dos catalisadores: Mostrar graficamente como um catalisador reduz a energia de ativação e acelera a reação. 5. Mecanismo das Reações Químicas: ● Etapas da Reação: Explicar que algumas reações ocorrem em várias etapas, e que a etapa mais lenta (etapa determinante da velocidade) controla a velocidade total da reação. ● Intermediários Reacionais: Introduzir o conceito de intermediários, que são espécies formadas em uma etapa e consumidas em outra. 6. Exemplos Práticos de Cinética Química: ● Exemplos no cotidiano: Como o uso de catalisadores em catalisadores automotivos para reduzir emissões, o efeito da temperatura na cozinha (cozinhar em fogo alto vs. fogo baixo) e o uso de preservativos em alimentos. ● Experimentos simples: Como medir a velocidade de uma reação usando mudanças de cor ou formação de bolhas. 4. Metodologia Introdução (15 minutos): ● Iniciar a aula com uma breve explicação sobre o que é a cinética química e por que ela é importante. ● Discutir exemplos do cotidiano em que a cinética química é relevante, como a preservação de alimentos (uso de conservantes) ou o funcionamento de airbags. Exposição Teórica (30 minutos): ● Velocidade das reações: Explicar o conceito de velocidade de reação e como ela é medida. ● Fatores que influenciam a velocidade das reações: ○ Temperatura: Como o aumento da temperatura aumenta a energia cinética das moléculas, resultando em mais colisões eficazes. ○ Concentração dos reagentes: A relação entre a concentração dos reagentes e a frequência das colisões entre as moléculas. ○ Superfície de contato: Explicar como a maior superfície de contato entre os reagentes pode aumentar a velocidade da reação. ○ Catalisadores: Definir o que são catalisadores e como eles funcionam para diminuir a energia de ativação das reações. ● Energia de Ativação: Utilizar gráficos para ilustrar o conceito de energia de ativação e como ela afeta a velocidade das reações. Atividade Prática (20 minutos): ● Demonstração (opcional): Realizar uma experiência simples que demonstre um ou mais dos fatores que influenciam a cinética química, como a decomposição do peróxido de hidrogênio com catalisador (iodeto de potássio). ● Discussão: Pedir aos alunos que expliquem o que aconteceu durante a experiência e relacionem com os conceitos discutidos. Atividade Interativa com Kahoot (20 minutos): ● Instruções: Distribuir dispositivos (celulares ou tablets) para os alunos ou pedir que usem seus próprios dispositivos. Acessar o Kahoot e fornecer o código para que os alunos participem do quiz. ● Quiz: Realizar o quiz preparado no Kahoot com perguntas sobre os conceitos discutidos. ● Discussão dos Resultados: Após o quiz, discutir as respostas corretas e erradas com os alunos, reforçando os conceitos aprendidos. Conclusão (5 minutos): ● Fazer um resumo dos principais pontos abordados na aula. ● Tirar dúvidas finais dos alunos e sugerir leituras complementares ou exercícios para reforço. 5. Avaliação ● A avaliação será feita de forma contínua, observando a participação dos alunos durante a aula e o desempenho no quiz do Kahoot. 6.Bibliografia