Estudando logaritmos com o pH de substâncias diversas no PHET

A atividade a seguir foi vivenciada em um segundo ano do ensino médio em uma escola estadual do Rio de Janeiro. Trata-se da medição do pH de diferentes substâncias no PHET. Você pode acessar o simulador que utilizei clicando aqui. O cálculo do pH está diretamente ligado aos logaritmos e no site Brasil Escola encontrei as informações de que precisava para integrar a Matemática à Química em minha aula. Você pode acessar a matéria consultada clicando aqui.

Explorando

Iniciei a aula online explorando o aplicativo supracitado e  pedi aos estudantes que observassem o pH medido e o valor da concentração de  H₃O⁺ registrado.

Comecei com a medição do pH do vômito.

Aqui, eles observaram que o valor da concentração de H₃O⁺ era 1x 10^-2 moL^-1 e que o pH medido era 2.

Logo após, mostrei a medição do pH do ácido de bateria.

Aqui, eles observaram que o valor da concentração de H₃O⁺ era 1x10^-1 moL^-1e que o pH medido era 1.

Logo após, mostrei a medição do pH da água.

Aqui, eles observaram que a concentração de ${𝐻}_3{𝑂}^{+}$ era $1\times 10^{-7}$ mol/L e que o pH medido era 7.

Na sequência, mostrei a medição do pH do café.

Aqui, eles observaram que o valor da concentração de H₃O⁺ era 1x10^10^-5 moL^-1 e que o pH medido era 5.

A esta altura da exploração eles já haviam percebido que o pH estava ligado ao expoente da base 10, que se o expoente fosse -5 o pH era 5 (café), se o expoente fosse -1 o pH era 1(ácido de bateria), se o expoente fosse -2 0 pH era 2(vômito) e se o pH fosse -7 o pH era 7 (água). Observe que só utilizei valores de pH inteiros.

Atenção!

Se eu utilizasse uma substância cujo pH não fosse inteiro, cálculos adicionais seriam necessários, então, deixei investigações de casos como este para um momento posterior. Adiante você encontra um exemplo de medição de um pH não inteiro e de seu cálculo.  

Desvendando o mistério

Após esta investigação era chegado o momento de mostrar a relação do logaritmo com a medição do pH. Comecei explicando o que era pH.

fonte: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculos-envolvendo-ph-solucoes.htm

Depois, apresentei a fórmula que relaciona pH ao logaritmo.

fonte: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculos-envolvendo-ph-solucoes.htm

A partir desta equação logarítmica chegamos na relação que eles perceberam no simulador PHET.

fonte: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculos-envolvendo-ph-solucoes.htm

Voltando ao café

Após esta intervenção, voltei à medida do pH do café para a tela.

Mostrei então como a fórmula que tínhamos visto era aplicada e os alunos a relacionaram com o que tinham percebido na exploração.

fonte: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculos-envolvendo-ph-solucoes.htm

Considerações finais

Os alunos se interessaram bastante pela exploração no simulador e participaram muito ativamente da exploração. Eles fizeram comentários muito pertinentes acerca das suas observações em relação à acidez do vômito e do café por exemplo, a qual eles observam em seu dia a dia. Foi uma manhã muito produtiva e uma forma muito interessante de mostrar que os logaritmos estão em nosso dia a dia. Experimente! Leve esta atividade para a sua sala de aula e desperte a curiosidade dos seus alunos.

Agradecimentos

Agradeço à Engenheira de Materiais (UFRRJ) Laís Mendes de Carvalho pela revisão e assessoria neste artigo.

A autora

Daniela Mendes Vieira da Silva é doutora pelo programa de pós graduação em ensino de Matemática da UFRJ, professora adjunta do departamento de Matemática da FFP/UERJ, coordenadora geral do projeto de extensão LEM FFP UERJ ITINERANTE e do projeto de pesquisa, fomentado pela FAPERJ, Matemática e Física na mala. Orientadora do programa Residência Pedagógica, Matemática-FFP/UERJ da CAPES. É também líder do grupo de pesquisa em aprendizagem e ensino de Matemática da FFP-UERJ (GPAEM-FFP) e coordenadora do Programa de Mestrado Profissional em Matemática em Rede Nacional (Profmat) na FFP/UERJ.