EXPERIMENTAÇÃO COMO RECURSO DIDÁTICO: CONTEXTUALIZANDO O ENSINO DE QUÍMICA ORGÂNICA ATRAVÉS DE ÓLEOS E GORDURAS (REAÇÃO DE SAPONIFICAÇÃO) Resumo

EXPERIMENTAÇÃO COMO RECURSO DIDÁTICO: CONTEXTUALIZANDO O ENSINO DE QUÍMICA ORGÂNICA ATRAVÉS DE ÓLEOS E GORDURAS (REAÇÃO DE SAPONIFICAÇÃO) Jocileide Nascimento Novais 1 Illa Fernanda Mesquita Silva 2

Resumo

A contextualização é de fundamental importância, já que é um fator motivador para a construção do conhecimento. Assim sendo, a realização de aulas práticas é uma maneira eficiente de ensinar e melhorar o entendimento do conteúdo de Química, facilitando a aprendizagem. Com base nisso a elaboração desse trabalho objetivou aumentar o interesse dos alunos na disciplina, por meio da contextualização do ensino e aplicação de experimentos, com o intuito de motivar os alunos durante as aulas e de modo que associem o conhecimento trabalhado em sala de aula com o seu cotidiano. O experimento foi realizado com uma turma de terceiro ano do IFMA – Campus Codó, tendo como objetivo a fabricação de sabão através de óleos e gorduras, visando uma contextualização da reação de saponificação. Inicialmente, foi feita uma introdução sobre o conceito de óleos e gorduras, em seguida, foi proposto aos alunos que armazenassem em garrafas PET’s o óleo de cozinha utilizado em suas casas durante uma semana. Paralelo a isso, realizamos em sala de aula discussões sobre a reação trabalhada (saponificação), citando de forma detalhada os processos a serem realizados, assim os aluno teriam domínio na parte teórica para podermos aplicar na prática. O experimento em questão visa além de melhorar a assimilação dos conteúdos da disciplina de Química, possibilitar, desenvolver e despertar a conscientização dos alunos sobre a preservação do meio ambiente, e como contribuir para este fim através da produção do sabão em barra a partir de rejeitos da cozinha que seriam despejados, de maneira geralmente incorreta, no meio ambiente, levando a uma ligação entre temas transversais.

Palavras chave: Contextualização; Prática; Saponificação.

Abstract

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The context is of fundamental importance, since it is a motivating factor for the construction of knowledge. Therefore, the realization of practical classes is an efficient way to train and improve the understanding of the content of Chemistry, facilitating learning. On this basis the preparation of this work aimed to increase student interest in the discipline, through contextualization of teaching and application of experiments, in order to motivate students during lessons and so linking knowledge working in the classroom with their daily lives. The experiment was conducted with a group of third year of IFMA - Campus Codó, aiming to make soap using oils and fats, aimed at contextualizing the saponification reaction. Initially, it was an introduction to the concept of oils and fats, then it was suggested to students that they store in PET bottles's the cooking oil used in their homes for a week. Parallel to this, we performed in class discussions about the reaction worked (saponification) room, citing in detail the procedures to be performed, so the student would have the theoretical domain in order to apply in practice. The experiment in question aims besides improving the assimilation of the content of the discipline of chemistry, enabling, developing and raising awareness of students about preserving the environment, and how to contribute to this through the production of bar soap from waste the kitchen that would be dumped, usually improper way, the environment, leading to a connection between cross-cutting themes.

Keywords: Context; Practice; Saponification.

Introdução A Química é parte integrante e obrigatória da base nacional comum, no currículo do ensino médio. Porém, a formação do pensamento químico, resultado de uma aprendizagem significativa, tem sido um desafio para educadores em Química em todo país, no entanto, a habitual abordagem do ensino de Química, realizado frequentemente mediante apresentação de conceitos, leis e fórmulas, normalmente distancia-se do mundo vivido pelos alunos e torna-se vazia de significado. Logo, a inclusão da experimentação no ensino de Química é de grande importância, pois além de demonstrar fenômenos palpáveis e de significados concretos, pode propiciar uma sólida construção do conhecimento pelo aluno e mostrar a relação interdisciplinar da Química com as demais ciências. É necessário para um bom ensino fazer uso da contextualização, pois esta é a ferramenta para promover inter-relações entre

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fatos/situações presentes no dia-a-dia dos alunos, assim como nas demais ciências, pois contextualizar é imprimir significados aos conteúdos escolares, fazendo com que os alunos aprendam de forma significativa. A produção de sabão em si, proposta pelo tema é apenas uma das inúmeras possibilidades de se trabalhar o conhecimento químico em sala de aula de forma contextualizada e significativa, pois de acordo com Ausubel, (apud Peixoto, 2005), “as estratégias de ensino devem ser orientadas no sentido de permitir que o aluno tenha o aprendizado significativo, ou seja, algo que o faça perceber um sentido nas coisas que aprende, relacionáveis entre si e que possam ter uma aplicação para o seu dia-a-dia”. E a partir deste tema foi possível desenvolvermos este tipo de aprendizagem, relacionamos conteúdos e conceitos fundamentais como: identificação e caracterização de funções químicas do tipo: hidróxidos, ésteres, álcoois, sais de ácidos carboxílicos dentre outras; reação de esterificação, velocidade de reação e fatores que a influenciam; polaridade das moléculas e forças intermoleculares; tensão superficial; solubilidade; água mole e água dura; surfactantes; emulsificantes, sabão mole e sabão duro, em fim, trabalhamos conteúdos tidos como difíceis pelos alunos de forma dinâmica, contextualizada e de fácil compreensão. Entendemos que isto é uma aprendizagem significativa, e assim estará havendo um ensino que contribui para o exercício da cidadania, uma vez que o aluno está aprendendo algo que pode ser usado por ele para intervir no seu dia-a-dia. Para Santos e Schnetzler (2000, p.13) “[..], o ensino atual de nossas escolas está muito distante do que o cidadão necessita conhecer para exercer sua cidadania”. E de acordo com um artigo publicado na revista Química Nova na Escola (Santa Maria et al, 2002, p.19): A partir de um bom aprendizado de química, o aluno pode torna-se um cidadão com melhores condições de analisar mais criticamente situações do cotidiano. Pode, por exemplo, colaborar em campanhas de preservação do meio ambiente, solicitar equipamentos de proteção em sua área de trabalho, evitar exposições a agentes tóxicos. Pode, portanto, ser um cidadão capaz de interagir de forma mais consciente com o mundo.

Ainda segundo os autores citados, usar o conhecimento químico com o fim de educar para o exercício da cidadania significa inter-relacionar dois componentes básicos: a informação química e o contexto social, pois para o cidadão participar da

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sociedade precisa não só compreender a Química, mas entender a sociedade em que está inserido.

Parte Experimental

Dentre as etapas do projeto, a produção do sabão em si é sem dúvida a parte mais esperada pelos alunos, contudo é um processo que exige cuidados, pois se faz uso do hidróxido de sódio, comumente chamado de soda caustica, e como é de conhecimento oferece riscos por ser altamente corrosivo por este motivo esta solução foi preparada antecipadamente sem a intervenção dos alunos. Utilizamos os rejeitos de cozinha (óleos e gorduras) armazenados pelos alunos, água deionizada e soda caustica, juntamente com os materiais: Béquer (500 mL), bastão de vidro, chapa de aquecimento, pipeta (10 mL), proveta (100 mL). Misturou-se, primeiramente, a água e a soda cáustica em um béquer de 500 ml. Homogenizou-se até que toda a soda cáustica estivesse diluída e aqueceu-se a mesma até 80°, aproximadamente. Adicionou-se, aos poucos, o óleo e o misturou-se com o bastão de vidro durante 30 minutos. Finalmente, coloca se a mistura em uma forma para secar por 10 horas.

Entendendo o procedimento.

A saponificação é uma dos mais antigos processos orgânicos conhecidos e utilizados pelo homem, permitindo a conversão de gorduras animais e óleos vegetais em sabão. Essa é a reação em que tais gorduras formadas por ésteres e insolúveis em água reagem com soluções alcalinas, de hidróxido de potássio, produzindo sabão (figura 1). Mas quimicamente falando, sabões são sais de metais alcalinos obtidos a partir de ácidos carboxílicos de cadeia longa. Exemplo: dodecanoato de sódio ou laurato de sódio, principal constituinte do sabão de coco para limpeza (figura 2). E saponificação é o caso especial de hidrólise em meio alcalino, em que um éster reage com uma base para produzir um álcool e um sal de ácido (figura 3). Os sabões e os detergentes são espécies químicas que contêm grandes grupos hidrocarbônicos, os grupos hidrofóbicos (que não tem afinidade pela água), e um ou mais grupos hidrofílicos (que tem afinidade pela água). O grupo hidrófobo do sabão interage fortemente com a gordura, e, o hidrófilo, com a água, o que promove a mistura da gordura com a água. A capacidade de limpeza dos sabões e detergentes depende de

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sua capacidade de formar emulsões com materiais solúveis nas gorduras. Na emulsão os íons constituinte do sabão ou detergente envolvem a sujeira de modo a colocá-la em um envelope solúvel em água, a micela (figura 4). De forma simplificada, micelas são agregados contidos em um sistema coloidal formado pela agitação de sabão e água. Numa micela, as cadeias de carbono (lipofílicas) ficam voltadas para o centro e as partes com carga(hidrofílicas) ficam em contato com a água. Os íons positivos (Na+) ficam na água (Figura 5). Em geral, o sabão comum é um sal de sódio. Esses sais são solúveis em água (formando a micela). Ao contrário, os sais de Ca2+, Mg2+ ou Fe3+ são insolúveis em água. Dessa forma, um sabão não pode ser utilizado com eficiência num meio que contenha esses íons (água dura); uma vez que nesse caso os sais insolúveis precipitam e aderem ao tecido que está sendo lavado (ou à beira da pia, do tanque, da banheira etc.). Os problemas relacionados ao uso dos sabões comuns em água dura (formação de sais insolúveis) levaram ao desenvolvimento de detergentes sintéticos. Como os sabões, os detergentes contêm uma parte orgânica com um grupo com carga na extremidade da cadeia. Quando os detergentes têm cadeias com carga positiva, são denominados catiônicos; quando a carga é negativa, são aniônicos; quando não têm carga são nãoiônicos, e quando possuem uma carga negativa e outra positiva são chamados detergentes anfóteros.

Resultados e discussão

O sabão obtido, após a secagem, mostrou se excelente para limpezas simples, como de recipientes. Entretanto, não se espera que esse tipo de sabão seja eficiente em águas ácidas. O produto da reação, entretanto, apresentou um aroma desagradável, o que pode ser corrigido com adição de aromatizantes ao composto. Quanto a parte teórica, foi entregue aos alunos uma folha contendo duas questões, o que foi denominado como questionário sondagem. Os alunos levaram em média 10 minutos para respondê-lo. Na primeira questão perguntamos: O que é sabão? E na segunda: Você conhece o processo de obtenção do sabão? Comente. O objetivo primário era saber se os alunos sabiam definir quimicamente o sabão e se já conheciam superficialmente ou em detalhes o modo de fabricação do mesmo. E como mostra o gráfico da 1º questão (figura 6) do referido questionário sondagem, 96% dos alunos tem uma noção aceitável do que é o sabão, e apenas 4% disseram não saber como o sabão é

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formado e nem sua estrutura. Em relação à 2º questão do mesmo questionário (figura 7), 67% dos alunos disseram “Não” quanto ao conhecer o processo de obtenção do sabão, e 33% responderam de forma errônea, demonstrando pouquíssimo conhecimento quanto ao assunto. Os resultados mostram também que houve a contextualização dos conteúdos, no sentido de estabelecer inter-relações entre os conhecimentos escolares e fatos/situações presentes no dia-a-dia dos alunos, e que foi possível tirar o aluno da situação de receptor passivo, tornando-o motivado e participativo durante as aulas e em busca do conhecimento. Isto pôde ser detectado através do alto grau de participação dos alunos nas atividades propostas, na motivação deles para responder e fazer perguntas. .

Além da contextualização

o

material também tornou

possível

a

interdisciplinaridade de alguns conhecimentos do campo da Biologia e da Física. Da Biologia no momento em que os alunos levantaram questionamentos a respeito da biossíntese das matérias graxas pelos organismos (seres humanos), do colesterol e ausência deste nas células vegetais, e quando relacionam a produção de enzimas com a biodegradabilidade dos sabões e detergentes. E no campo da física, quando eles recorrem ao conhecimento de vetores em física para explicar as forças que geram a tensão superficial dos líquidos. Por fim, afirmamos que os resultados foram extremamente positivos e satisfatórios,

com esse projeto

os alunos

contextualizaram,

participaram e

compreenderam com riquezas de detalhes a reação de saponificação, um pouco da história do sabão, e a importância de ter um ensino de Química dinâmico e significativo.

Conclusão

Os sabões, derivados de óleos e gorduras animal e vegetal, são biodegradáveis. Isto significa que os resíduos gerados pela utilização destes é levado para lagos e rios e lá micro-organismos presentes na água conseguem decompô-los. Já os detergentes, que são derivados do petróleo, agem de maneira contrária, depositando se nos rios e formando uma densa camada de espuma. A biodegradabilidade dos sabões e não dos detergentes pode ser explicada por suas cadeias carbônicas, isto é, os micro-organismos produzem enzimas que conseguem quebrar apenas moléculas lineares. As cadeias ramificadas, que caracterizam os detergentes, não conseguem ser reconhecidas pelas

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enzimas e, portanto, passam praticamente inalterados por esgotos e por estações de tratamento de efluentes. Os detergentes e sabões também diferem bastante quanto aos seus comportamentos em águas duras e águas ácidas. Os primeiros não perdem sua ação tensoativa, enquanto que os sabões podem até perder seu poder de limpeza. Isto ocorre nos sabões porque os íos Ca2+ e Mg2+ presentes na água dura formam um precipitado insolúvel. Entretanto, os detergentes agridem mais a pele, por retirarem até mesmo a sua gordura natural presente, o que pode causar o seu ressecamento. Em fim, concluímos que á medida que as aulas eram ministradas, houve um aumento significativo da colaboração entre os alunos e da participação deles nas diversas atividades desenvolvidas. Com isso o rendimento correspondeu às expectativas esperadas. Foi constatado através de relatórios escritos e depoimentos verbais dos alunos que esta forma de ensinar química é mais atraente, e, que deveria ser esta a realidade em todas as escolas: procurar não só relacionar o que se estuda com contextos, mas usar os contextos para se estudar química.

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Lista de Figuras Figura 1- Representação estrutural e esquemática de detergentes sintéticos

Fonte: Química Nova na Escola, n° 2, novembro 1995

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Figura 2 - Sabão

Figura 3 - Saponificação

Observe queÓleo a molécula de óleo ou de gordura é um triéster (apresenta três grupos funcionais éster). Os ou gordura radicais R, R1 e R2 – que são derivados de ácidos graxos (ácidos monocarboxílicos com cadeia normal que contém acima de 10 carbonos, sempre em número par) – podem ser iguais ou diferentes entre si. No óleo os radicais R, R1 e R2 são predominantemente insaturados e na gordura os saturados predominam. Um subproduto da manufatura dos sabões é a glicerina, da qual se pode obter a nitroglicerina, poderoso explosivo e que também tem largo emprego em produtos farmacêuticos, tintas, no acabamento de papel, bem como em lubrificantes, bacteriostáticos, fluidos hidráulicos e umectantes.

Figura 4 - Micela do surfactante em meio aquoso Micela do surfactante (do inglês surface active agents = surfactants) em meio aquoso após atingir a concentração crítica (concentração na qual é possível a formação de micelas). As partes hidrofóbicas se atraem e os grupos negativos (partes hidrófilas) se repelem entre si e ao mesmo tempo fazem ligações de hidrogênio com a água.

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Figura 5 - Representação esquemática de uma micela contendo óleo em seu interior.

Fonte: Química Nova na Escola, n° 2, novembro 1995

Figura 6 – Gráfico das respostas á primeira questão do teste de sondagem

I- É um composto químico ou algo utilizado para limpeza pessoal e/ou doméstica. II- Mistura de substância que reage com a gordura ou que dissolve as gorduras. III- Sabão é um sal, que tem no íon uma cadeia carbônica e é utilizado para limpeza. IV- É uma união de uma série de produtos químicos, dos quais não tenho conhecimento. V- Não sei como o sabão é formado, nem a sua estrutura,

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Figura 7 - Gráfico das respostas à segunda questão do teste de sondagem.

I - Não. II - Faz-se a partir de animais como cachorros. III - Feito com a junção de um ácido graxo com uma base, era fabricado misturando gorduras com cinzas. IV - Só sei que utiliza banha ou sebo ou gordura vegetal. 1

Graduanda em Licenciatura em Química pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão – IFMA Campus Codó e bolsista do Programa Institucional de Bolsas de Iniciação à Docência. 2 Graduanda em Licenciatura em Química pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão – IFMA Campus Codó e bolsista do Programa Institucional de Bolsas de Iniciação à Docência.