microscopia química e crescimento de cristais - Innovation Days

CRISTAIS E MICROSCOPIA QUÍMICA.
Perspectivas no desenvolvimento de
material didáctico
Clementina Teixeira
Instituto Superior Técnico
clementina@ist.utl.pt
http://web.ist.utl.pt/clementina

A Química Descobre a Criança
CV/VI/ID976

OBJECTIVOS
INVESTIGAÇÃO APLICADA: ideias para projectos
ENSINO/ INDÚSTRIA DO“EDUTAINMENT”
QUÍMICA EXPERIMENTAL E CENTRAL
Mineralogia e Geologia
Física
Ciência dos Materiais
Matemática
Engenharia de cristais
Educação Visual – Artes Plásticas, Arte

Crescimento de cristais “On the rocks” por
nucleação heterogénea – Kits

PRODEP II FOCO CIÊNCIA VIVA SITAF EDUTAINMENT

1-TÉCNICA
TÉCNICAS DE CRISTALIZAÇÃO SIMPLES
(ARREFECIMENTO/EVAPORAÇÃO)
SOLVENTES- ÁGUA, OUTROS (Dissulfureto de carbono, etanol, ácidos,
bases, formamida, etc.)
2-SUBSTÂNCIAS
ELEMENTOS: S 8, Cu, Ag, Pb, Sn
COMPOSTOS : INORGÂNICOS (IÓNICOS), ORGÂNICOS
3-MATERIAIS DE SUPORTE:
ROCHAS E MINERAIS HOSPEDEIROS
CONCHAS RUGOSAS
VIDRO , METAIS: REDE, ARAME, LIMPA-CACHIMBOS
4-REACÇÕES ou INTERACÇÕES entre 2 e 3

NaCl : Cruz de Pátea/ Cruz de Malta
Crescimento Höpper
(crescimento dos vértices mais rápido)

NaCl - Dendrites

Álcool
polivinílico

Émile Monnin Chamot, Elementary Chemical Microscopy, John
Wiley & Sons, New York, 1915.
Improve your sight using Chemical Microscopy: the birth of sodium chloride
HCl+NaOH → NaCl + H 2O
pH indicador universal

The windmills of
Chemistry

HCl+NaOH → NaCl + H2O
pH universal indicador

From reaction to Abstraction:
The Redox Competition for Money
Cu (s) + 2AgNO 3 (aq) Cu(NO 3) 2 (aq) + 2Ag (s)
Vê lá se me pagas!!!!

“From reaction to abstraction”: the redox
competition for money
(silver and copper)
REDOX-POTENCIAIS COMBINADOS
Cu (s) + 2AgNO 3 (aq) Cu(NO 3) 2 (aq) + 2Ag (s)
Zn (s) + 2PbNO 3 (aq) Zn(NO 3) 2 (aq) + 2Pb(s)
Vê lá se me pagas!
Vê lá se não chumbas!

GOING DOWN THE SLOPE WITH FROST!!!!!

THE SOAP BALL COMPET IT I ON AND OTHER GAMES - KITS

Protótipos (Kits) E Outras Ofertas
Crescimento de cristais “On the Rocks”:
amostras “Lab Made”; kit-escola; superkit- escola; Kit - composto;
Kit-casa : http://web.ist.utl.pt/clementina/cristais
Experiências interactivas ligadas ao crescimento de cristais
(kits: jardins de sílica, incompatibilidade de lixívias, polímeros, etc.)
Viagem ao Interior da matéria (módulos expositivos):
dos cristais às redes cristalinas rigorosas
Microscopia Química e Microscopia :
atlas de imagens de cristais, reacções de química básica, incluindo filmes;
kits (antiguidades, artesanato, objectos comuns, etc.)
Os ourives do Século XXI: kit de observação e caracterização de “ jóias”

Agradecimentos
• Agência de Inovação/Ciência Viva
• Centro de Química Estrutural e DEQB, IST
• Escolas (infantário da APIST, Esc. Ribeiro
Sanches de Penamacor, Biblioteca de
Penamacor, etc.)
• Equipa do IST : Nuno Lourenço, Vânia André
Marta Smith, Mafalda Lancinha, Professores
do IST e investigadores do CQE
I’M YOURS
Clementina

Lupa estereoscópica
Microscópio
estereoscópico

NC RC, IST© 2007

NC RC, IST© 2007

NC RC, IST© 2007

TÊTE À TÊTE

TÊTE À TÊTE

Reacção do Mg com
água
fenolftaleína
Mg(c) + 2H 2O (l) Mg(OH) 2 + H 2 (g)

Potenciais padrão de redução do permanganato de potássio em meio básico padrão
Potenciais padrão de redução do permanganato de potássio em meio ácido padrão
MnO
0.
564V
MnO
−
4
0.
564V
MnO
0.
60V
MnO
2−
4
Diagramas de Latimer
2.
26V
MnO
1.51V
− 0.
05V
Mn(
OH)
−
2−
MnO 4
4
2
2
2
0.
95V
Mn
3+
−
1.
51V
1.
55V
Mn
2+
Mn
−
1.
18V
SO 4 2-_______ SO3 2-_______ S _______ S 2- (meio básico padrão)
-0.91 V -0.61V -0.48V
SO 2-_______
4 H2SO _______
3 S _______ H2S (meio ácido padrão)
0.17 V 0.45V 0.14V
Mn

The windmills of
Chemistry

“Chemical Microscopy” was defined by Émile Chamot in the
Introduction to his Elementary Chemical Microscopy as “the
application of the microscope to the solution of chemical
problems”, for the purpose of differentiating it from
“microchemical” methods and tests. He went on to explain that
“Microchemistry implies chemistry on a small scale,” and, indeed,
“all highly sensitive identification reactions and all quantitative
methods, which permit the use of samples smaller than are
commonly necessary in ‘standard methods’”. Under the term
“chemical microscopy” Chamot included “those methods,
principles, and phenomena of chemistry which may be studied
particularly advantageously by means of the microscope….”
Microchemistry and spot tests are, therefore, vital methods in the
practice of chemical microscopy.

Publicações
• Teixeira, C. (2000). Os Cristais no Ensino e Divulgação da Química.
Colóquio Ciências, Fundação Calouste Gulbenkian,25, 20-36. http:
//zircon.dcsa.fct.unl.pt/dspace.
• Teixeira, C., Lourenço, N., Matos, S. (2001). Blues...On The Rocks. In A.F.
Cachapuz (ed.), Proceedings of 6th European Conference on Research in
Chemical Education, 2nd European Conference on Chemical Education, A
Chemistry Odyssey, p09. Aveiro, Portugal: University of Aveiro.
• Teixeira, C. (1997, 2000).“On The Rocks” Crystallization on Rough
Surfaces -video nº2. Lisboa: Departamento de Engenharia Química and
Centro de Química Estrutural, Instituto Superior Técnico.
• Teixeira, C. (1996, 200X?).O Livro das Pedras. Lisboa: Instituto Superior
Técnico.
• Teixeira, C.(2004). Atlas de cristais e crescimento de cristais em
Laboratório. Lisboa: Instituto Superior Técnico.
• Teixeira, C.(2004).Módulos de Experiências. Colectânea de Imagens.
Lisboa: Instituto Superior Técnico.

[1] C. Teixeira, V. André, N. Lourenço, M. J. Rodrigues, “Crescimento de
Cristais por Nucleação Heterogénea: On the Rocks Revisited”, Ciência e
Tecnologia dos Materiais, 19, nº1-2 (2007) 66-77
[2] C. Teixeira, V. André, S. Chaves, H. Diogo, N. Lourenço, F. Menezes,
“Água quase tudo...e cloreto de sódio: purificação do cloreto de sódio”,
Química, Boletim da Sociedade Portuguesa de Química, 106 (2007) 18-29.
http://www.spq.pt/ (acesso codificado).
[3] C. Teixeira, “Mandei Vir os Ácidos, as Bases e os Sais: Aplicações da
Microscopia Química”, Química, Boletim da Sociedade Portuguesa de
Química, 107 (2007), 41 – 45.

Dados de Solubilidade para o DihidrogenoFosfato de Potássio (KDP)
Composição da solução saturada% (w/w)
60
50
40
30
20
10
0
y = 13,197e 0,0162x
R 2 = 0,9951
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Temperatura(ºC)
KH2PO4% (w/w) saturated solution
2
3
cooling series 4
4
5
6
Expon. (KH2PO4% (w/w) saturated solution)