Laboratório virtual de transformações físicas e químicas

Este laboratório virtual de transformações físicas e químicas junta a prática clássica do "formou-se uma substância nova?" com a demonstração da conservação da massa em frasco fechado. Os alunos fazem sete transformações sobre uma balança, da fusão do gelo à queima de palha de aço e ao bicarbonato com vinagre. Eles pesam antes e depois, observam o termômetro e uma visão de partículas, marcam as evidências que viram e classificam cada transformação. Depois repetem num frasco fechado as transformações que ganharam ou perderam massa. Todos os valores abaixo foram lidos na simulação.

Alinhamento com o currículo

• NGSS MS-PS1-2 (padrão dos EUA): analisar dados sobre as propriedades das substâncias antes e depois de interagirem para decidir se houve reação química. MS-PS1-5: os átomos se rearranjam, então a massa se conserva.
• AQA GCSE Chemistry (8462), 4.3.1.1 e 4.3.1.3: conservação da massa e variações de massa quando um reagente ou um produto é um gás.
• Key Stage 3 science (Inglaterra) e Cambridge IGCSE Chemistry (0620), 6.1: a diferença entre transformações físicas e químicas.

O Simulic não é afiliado à AQA nem à Cambridge, nem endossado por elas.

Antes do laboratório (5 min)

Peça aos alunos que se comprometam com uma previsão, no papel ou como pergunta 1 do link da turma:

"Bicarbonato de sódio é despejado no vinagre num béquer aberto sobre uma balança. O que acontece com a leitura da balança no final?"

Espere muitos "fica igual, porque a massa se conserva".

Método na simulação

1. A página abre em Bicarbonato + vinagre e Aberto ao ar. Clique em Pesar antes e depois em Iniciar, e observe a balança, o termômetro e a visão de partículas. Clique em Pesar depois.
2. Marque as evidências que você viu, clique em Verificar evidências, escolha Transformação física ou Transformação química e clique em Registrar resultado.
3. Clique em Testar propriedades e Tentar reverter para juntar mais evidências.
4. Clique em Fechado (sistema fechado) e repita.
5. Faça as outras seis transformações no recipiente aberto e depois repita Queima de palha de aço e Ebulição da água no fechado.

Transformação	Recipiente	m antes (g)	m depois (g)	Δm (g)	Evidências	Física ou química?
Bicarbonato + vinagre	aberto
Bicarbonato + vinagre	fechado

Resultados esperados

A simulação não tem erro aleatório, então todos os alunos obtêm estes valores. No frasco fechado, Δm foi 0,00 g nas sete transformações.

Transformação (aberto)	Antes → depois (g)	Δm (g)	T (°C)	Tipo
Fusão do gelo	81,84 → 81,84	0,00	−5,0 → 8,0	física
Dissolução do sal	118,36 → 118,36	0,00	20,0 → 18,6	física
Ebulição da água	111,84 → 103,84	−8,00	20,0 → 100,0	física
Queima de palha de aço	63,84 → 64,26	+0,42	cerca de 750 no pico	química
Ferrugem do ferro (7 dias)	68,84 → 68,93	+0,09	20,0 → 20,0	química
Bicarbonato + vinagre	115,36 → 114,31	−1,05	20,0 → 16,6	química
Formação de precipitado	141,99 → 141,99	0,00	20,0 → 23,3	química

• Recipiente aberto: a massa diminuiu quando um gás saiu e aumentou quando o oxigênio se juntou a um sólido. O precipitado é uma transformação química, mas a massa não mudou.
• Frasco fechado: bicarbonato com vinagre marcou 200,88 g antes e depois; a palha de aço marcou 149,36 g nas duas vezes.
• Tentar reverter devolveu o gelo, o sal e a água nas transformações físicas, e nada nas químicas.
• Verificar evidências aceita gás, variação de energia, substância nova e variação de massa para bicarbonato com vinagre, mas só variação de energia e "facilmente revertida" para a dissolução do sal.

Perguntas para os alunos

1. (Previsão, feita de novo depois do laboratório) O que acontece com a leitura da balança quando o bicarbonato reage com vinagre num béquer aberto?
2. Qual é a variável independente quando você compara o béquer aberto com o frasco fechado?
3. Qual é o Δm da queima de palha de aço no recipiente aberto?
4. Que conclusão os resultados com o recipiente aberto apoiam?
5. Por que a ebulição da água é uma transformação física, mas bicarbonato com vinagre é uma transformação química?

Respostas para o professor: (1) Ela diminui, de 115,36 g para 114,31 g, porque o dióxido de carbono escapa. (2) Se o recipiente está aberto ou fechado. (3) +0,42 g (aceite 0,41–0,43). (4) Uma variação de massa no recipiente aberto mostra que um gás saiu ou entrou, não que a transformação é química. (5) O vapor continua sendo água e se condensa de volta; o dióxido de carbono e o etanoato de sódio são substâncias novas que não podem ser revertidas.

Erros conceituais comuns

• "Queimar deixa as coisas mais leves." A palha de aço ganhou 0,42 g de oxigênio do ar.
• "Bolhas indicam transformação química." A água fervendo também faz bolhas, mas as bolhas são vapor.
• "Uma mudança de temperatura prova que houve reação." A dissolução do sal esfriou a água até 18,6 °C, e é uma transformação física.

Extensão

• Faça o bicarbonato com vinagre no frasco fechado e conte os átomos de cada elemento na visão de partículas antes e depois (MS-PS1-5). No béquer aberto, o dióxido de carbono sai da visão, assim como sai da balança.
• Compare a queima da palha de aço (+0,42 g em um minuto) com a ferrugem (+0,09 g em sete dias): nos dois casos o ferro se combina com oxigênio, em velocidades muito diferentes.

Perguntas frequentes

Preciso mudar os valores iniciais do link da turma?

Não. Os valores padrão, Transformação Bicarbonato de sódio (NaHCO₃) com vinagre e Recipiente Aberto ao ar (gases podem entrar e sair), correspondem à pergunta 1. Deixe Mostrar as respostas assim que a transformação terminar (demonstração do professor) desmarcado para que os próprios alunos marquem as evidências.

Por que o frasco fechado marca muito mais que o béquer aberto?

A balança também pesa o recipiente, e o frasco com rolha é mais pesado. Compare o Δm.

Todos os alunos vão obter os mesmos números?

Sim. Não há erro aleatório, e a balança lê até 0,01 g.

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