Relatório: Uma introdução ao método científico

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Universidade Federal de Pernambuco
Centro das Ciências Exatas e da Natureza
Departamento de Química Fundamental
Experimento Nº 2
Uma introdução ao método científico
Aluna: Larissa Cavalcante Ribeiro
Turma Q0, turno manhã.
Professora: Mariana Cabrera.
Recife, 05 de setembro de 2016.
INTRODUÇÃO
O processo de aquisição do conhecimento científico é frequentemente atribuído ao método científico, fundamento de toda a ciência. O processo científico é iniciado com observações. Embora estas sejam algumas vezes acidentais, são normalmente realizadas sob condições rigorosamente controladas no laboratório. Os registros das observações são chamados dados. Esses dados podem ser armazenados na forma de gráficos, tabelas ou por relações matemáticas. Análises cuidadosas dos dados científicos algumas vezes revelam similaridades, regularidades ou coerências, que podem ser resumidas em uma generalização conhecida como lei natural, ou simplesmente uma lei. [1]. Em suma, há um levantamento de hipóteses, testes a fim de acatar ou refutar as hipóteses a fim de se chegar às conclusões e as leis.
EXPERIMENTAL
 MATERIAIS E MÉTODOS
Nesse experimento fora utilizado um erlenmeyer arrolhado com um líquido desconhecido em seu interior, outro erlenmeyer vazio, uma rolha, além de um borbulhador de oxigênio e outro de nitrogênio.
 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
De início, observaram-se os aspectos gerais do líquido desconhecido, em seguida, agitou-se o sistema e, rapidamente, houve uma mudança de cor do líquido contido no frasco. Inicialmente o líquido mostrava-se incolor e, após agitado, passou a ser azul escuro. Entretanto, após alguns minutos a cor azul desaparece uniformemente até que o líquido tornar-se incolor novamente. Isso pode ser visto nas Figuras 1 e 2. Figura 1. Frasco na coloração inicial, incolor
 Figura 2. Frasco na coloração após ser agitado, azul
A partir disso, como não houve uma explicação plausível para o fato, então, resolveu-se analisar algumas hipóteses pré-estabelecidas, tais que:
H1: O líquido fica colorido ao entrar em contato com a rolha, a qual parece impregnada de uma substância azul.
H2: Quando o líquido é agitado, aumenta muito o seu contato com as paredes do frasco. Isto torna o líquido azul.
H3: A agitação aumenta a energia térmica das moléculas, e isto produz a cor azul.
H4: Existe um gás acima do líquido que, ao misturar-se com ele durante a agitação, torna o líquido azul.
Em seguida, analisamos cada uma das hipóteses através de testes:
O teste da primeira hipótese fez-se o líquido entrar em contato com a rolha e, posteriormente, agitou-o sem deixar tocar na rolha.
O teste da segunda hipótese, o frasco fora girado cuidadosamente e o líquido percorreu toda a superfície interna, porém, sem agitar. 
O teste da terceira hipótese, o erlenmeyer foi esfregado com a mão, a fim de aquecer levemente o líquido, mas sem agitação.
O teste da quarta hipótese, o frasco fora agitado e observou-se a interface entre o líquido à medida que o descoramento se processava.
Isso gerou uma dúvida na hipótese quatro, assim, criou-se uma nova hipótese a H4’: seria dois líquidos imiscíveis um incolor, presente em maior quantidade e o outro azul, menos denso, que forma a camada azulada da superfície. Com a agitação, os dois se misturam e a cor se dispersa por todo o volume, assim permanecendo enquanto durar a mistura. 
Entretanto, faz-se necessário o teste do gás, para tal, abriu-se o frasco e o líquido fora transferido para o outro erlenmeyer vazio e, em seguida fechado, então, o frasco fora agitado. Outra dúvida surgiu, seria uma mistura ou uma reação química com o gás? 
Com isso, o frasco fora novamente agitado. Se o gás mistura-se ocorrerá à formação de bolhas durante o descoramento. Para identificar se houve reação, o frasco fora destampado e sua rolha molhada com água destilada e depois tampado novamente. Assim, o frasco fora agitado três vezes, esperando o líquido ficar incolor no intervalo de cada agito e, posteriormente, a rolha fora retirada, vagarosamente, para observar se houve alguma mudança. Novamente, fica uma dúvida seria esse gás o oxigênio ou o nitrogênio? A partir desse pressuposto, faz-se o borbulhamento de oxigênio e, logo após, o de nitrogênio.
Por fim, para analisar o que a temperatura ocasiona para essa reação, em uma chapa de aquecimento, dentro de um béquer com água, ou seja, um “banho-maria” coloca-se o frasco por, em média, três minutos e observa o que ocorre com o líquido, em seguida, agita-se e vê o que acontece. Um outro frasco, deve ser colocado em um “banho gelado” e, também, observar o que ocorrer com o líquido e, depois, agitar e verificar o que se procede.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Agora, faz-se uma análise dos dados colhidos a partir dos testes e, por fim, que conclusões se podem obtidas.
 
 TRATAMENTO DE DADOS
De início, comentara-se a respeito dos testes das hipóteses:
No teste da primeira hipótese fora constatado que ao entrar em contato com a rolha o líquido continua incolor e, além disso, que o líquido fica azul mesmo sem o contato com a rolha. Levando, portanto a invalidação da primeira hipótese.
Após o frasco ser girado cuidadosamente e com o líquido ter percorrido toda a superfície interna do frasco, sem agito, não houve alteração na cor do líquido, o que torna refutável a segunda hipótese.
O erlenmeyer fora esfregado com a mão para testar a terceira hipótese, no entanto, nada fora observado. Com isso, invalidando a terceira hipótese. 
Pela observação da interface do liquido no processo de descoloração constatou-se que a mesma permanece azul por mais tempo que o resto do líquido, o que indica a causa da mudança de cor do líquido deve ser uma mistura ou uma reação com o gás presente dentro do frasco, validando a quarta hipótese.
A análise da hipótese quatro linha, fora observado que o descoramento não ocorre de baixo para cima, mas sim, do centro para a periferia, tornando inválida essa hipótese.
Agora, após a transferência do líquido para o erlenmeyer vazio e posterior agitação, analisou-se que mesmo continuava a ficar azul, porém o tempo de descoloração aumentou.
Convém ainda pontuar que com a identificação o gás, a dúvida consiste na forma como ele interage com o líquido. Para tirar a dúvida o frasco foi agitado novamente. E não foi observada a formação de bolhas durante o descoramento do líquido, mas houve formação de pequenas partículas azuis. No experimento feito para identificar se ocorre reação, a rolha foi retirada com mais dificuldade depois que o frasco foi agitado três vezes, além disso, a água que molhou a rolha escorre no frasco.
Após o teste para saber qual dos gases atmosféricos é o gás que se procura, observou-se uma forte mudança de cor no borbulhamento do oxigênio e um leve anel azulado quando se borbulhou o nitrogênio.
Por fim, ao se colocar o frasco no “banho-maria”, a 48º C, por certo tempo, Figura 1, percebe-se uma coloração amarelada no frasco, Figura 2, e ao agitar vê-se que o mesmo não ficou azul. Ao ser colocado no “banho de gelo”, Figura 3, o frasco fica incolor e ao agitar ele torna a ficar azul, Figura 4. 
Figura 3. Aquecimento em "banho-maria" do frasco
 Figura 4. Coloração do frasco após o aquecimento prolongado
Figura 5. Frasco inserido no "banho de gelo"
Figura 6. Frasco após ser agitado fica azul
 CONCLUSÕES
Fica claro, portanto, que, através do teste das hipóteses, a maior probabilidade de haver no frasco um gás, o qual faz parte do ar atmosférico, isso pode ser visto na viabilidade do teste da hipótese quatro. Esse gás é possivelmente o oxigênio, pois o teste do borbulhamento deu positivo para esse gás e negativo para o outro. Com isso, percebe-se que o líquido incolor reage quimicamente com o oxigênio, depois de agitar o frasco, formando uma substância azul e isso acontece de forma reversível, pois após um determinado tempo a substância azul torna-se incolor novamente.
Na forma: líquido + oxigênio → substância azul
Para o descoramento temos duasopções:
1: substância azul → líquido + oxigênio ou 
2: substância azul + substância B→ substância incolor
Assim, para escolher a melhor opção para reação de descoramento, deve-se analisar se a pressão no frasco aumentará na descoloração, em caso positivo, a melhor representação será a um, em caso negativo, a melhor será a dois.
Por fim, a reação das substâncias encontradas no líquido e o oxigênio:
Leuco metileno(aq) + C6H12O6(aq) + O2(g) + NaOH(aq) ↔ Azul de metileno(aq) + C5H9NO4(aq)
 (sistema incolor) (sistema azul)
Observação: Sobre a cor amarelada apresentada quando se aquece a 48ºC de forma prolongada, isso ocorre pelo fato do azul de metileno ser uma substância complexa e ao aquecê-la demasiadamente ela perde seu efeito reversível, ficando amarelo. E ao ser “gelado” retarda a reação deixando o frasco incolor e não alterando a reação após a agitação.
QUESTÕES
1. Fazer o teste do borbulhamento com vários gases, inclusive os do ar atmosférico, oxigênio e nitrogênio, a fim de comprovar que não existia um gás X misterioso.
2. Primeiro, observa-se o evento a ser explicado. Depois, tentamos induzir hipóteses plausíveis que podem explicar o fenômeno. Testes experimentais devem ser usados para averiguar qual, ou quais, hipótese(s) pode(m) estar certa(s).
3. Hipóteses são ideias que tentam explicar um fato observável;Teorias são hipóteses que passaram pelo processo de averiguação de suas previsões;Leis são hipóteses que explicam eventos que ocorrem com regularidade.
REFERÊNCIAS
[1] Russel, J. B. Química Geral, Vol. 1. 2ª edição, São Paulo; Makron Books, 1994.
[2]Cook, A. G.; Tolliver, R. M. and Williams, J. E., J. Chem. Educ.,1994, 71, 160.
[3] Morris, H.; Arena, S.; “Fundamentos de Química Geral” 9ª ed. Editora LTC, cap.1 1998.
[4] Santos,T.H.Como a Ciência Funciona: Hipóteses, Teorias e Leis.http://polegaropositor.com.br/polegaropositor/como-a-ciencia-funciona-hipoteses-teorias-e-leis/, 05/04/2015.