computaçao quimica

computaçao quimica

(Parte 3 de 5)

CNPq

O Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) é uma agência do Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT) destinada ao fomento da pesquisa científica e tecnológica e à formação de recursos humanos para a pesquisa no país. Sua história está diretamente ligada ao desenvolvimento científico e tecnológico do Brasil contemporâneo.

http://www.cnpq.br/

20 Claudia de F. Braga & Glaucio Jefferson A. Gomes

Os periódicos indexados apresentam-se como o meio de informação mais utilizado no meio acadêmico. Eles apresentam as informações mais específicas e detalhadas sobre um determinado assunto. Nem todo este material é disponível via internet, mas atualmente mais de 180 instituições pertencentes a todos os estados do país (inclusive a UFPB) possuem acesso on-line através do sítio chamado Portal Periódicos aos serviços promovidos pela Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES):

http://www.periodicos.capes.gov.br/ QUÍMICA NOVA

Química Nova publica artigos com resultados originais de pesquisa, trabalhos de revisão, divulgação de novos métodos ou técnicas, educação e assuntos gerais em português, espanhol e inglês. Os artigos submetidos à revista são avaliados por consultores (do Brasil e exterior) especialistas na área envolvida e que eventualmente podem pertencer ao Conselho Editorial. A edição de Química Nova está a cargo de um corpo editorial e suas linhas gerais e planejamento de longo prazo estão sob responsabilidade dos Editores e do Conselho Editorial. Química Nova é uma publicação bimestral, distribuída gratuitamente a todos os sócios ativos da SBQ. A SBQ também publica a revista Química Nova na Escola e o Journal of the Brazillian Chemical Society. Em seu site podemos encontrar grande quantidade de artigos publicados.

http://quimicanova.sbq.org.br/ QUÍMICA NOVA NA ESCOLA

A Revista Química Nova na Escola (QNEsc), com uma periodicidade semestral, propõe-se a subsidiar o trabalho, a formação e a atualização da comunidade do Ensino de Química brasileiro. Química Nova na Escola é um espaço aberto ao educador, suscitando debates e reflexões sobre o ensino e a aprendizagem de química. Nesse sentido, a Divisão de Ensino disponibiliza neste portal, na íntegra, e de forma totalmente gratuita, todos os artigos publicados além de Cadernos Temáticos e também é possível realizar buscas nas as edições já publicadas da revista.

http://qnesc.sbq.org.br/ LABVIRT

O Laboratório Didático Virtual é uma iniciativa da Universidade de São Paulo -

USP, atualmente coordenado pela Faculdade de Educação. Nele você vai encontrar simulações feitas pela equipe do LabVirt a partir de roteiros de alunos de ensino médio

21 Computação para Química DQ/CCEN/UFPB das escolas da rede pública; links para simulações e sitios interessantes encontrados na Internet; exemplos de projetos na seção "projetos educacionais" e respostas de especialistas para questões enviadas através do site.

http://www.labvirt.fe.usp.br/

2.2.1 Outros Sítios Nacionais

UNICAMP http://www.chemkeys.com/

USP http://gepeq.iq.usp.br/

HARDWARE http://www.gdhpress.com.br

3.2.2 Outros Sítios Internacionais

VÍDEOS DE QUÍMICA http://www.science-tube.com

Journal Chemical Education http://jchemed.chem.wisc.edu/

CURSOS DISPONIBILIZADOS PELO MIT http://www.ocw.cn/OcwWeb/index.htm

Para obter mais informações sobre o uso da internet no conhecimento científico e outros sítios voltados à química acesse o artigo da revista Química Nova a seguir.

2 Claudia de F. Braga & Glaucio Jefferson A. Gomes

3. - Planilha Eletrônica

O Microsoft Excel é um programa de planilha eletrônica, que permite ao usuário realizar rapidamente cálculos que seriam demorados se feitos ao método tradicional. As planilhas são usadas quando se necessita fazer cálculos, operações matemáticas, projeções, análise de tendências, gráficos ou qualquer tipo de operação que envolva números. Uma das maiores vantagens da planilha é que você pode tratar uma grande quantidade de informações, de forma fácil e rápida.4

Vamos agora nos familiarizar com a janela do Excel. Na parte superior da janela encontramos a barra de ferramentas onde estão os botões e atalhos para os recursos oferecidos. Ela pode variar de acordo com a versão do programa.

Abaixo da barra de ferramentas encontramos a área comum a todas as versões.

Cabeçalho de Linha Referência a linha da célula selecionada

Cabeçalho de Coluna Referência a coluna da célula selecionada

Barra de Fórmula Mostra Fórmula inserida na célula selecionada

Guias de Planilha Seleciona a planilha ativa da pasta de trabalho

Caixa de Nome Mostra o endereço da célula selecionada

Célula Ativa (selecionada) Espaço para adição de formulas ou valores

Figura 24 - Barra de tarefas Microsoft Excel 7.0

Figura 25 - Barra de tarefas Microsoft Excel 2005 Figura 26 - Barra de tarefas Microsof Excel 2007

Planilha 1

23 Computação para Química DQ/CCEN/UFPB

Para inserir valores as células, basta clicar sobre a mesma digitar o número.

Para Fórmulas, seleciona-se a célula e insere-se o sinal de igual (=) seguido da respectiva fórmula. O sinal de igual condicionará ao programa que em seguida será digitado um mecanismo de cálculo (fórmula) e não um valor.

3.1 Digitando fórmulas Cálculo de concentração.

Neste exemplo, pretende-se calcular a concentração (mol/L) de diversos compostos químicos. Crie uma planilha, de acordo com a planilha 2 e siga o procedimento apresentado

Dados os elementos e suas respectivas massas atômicas, pretende-se calcular a massa molecular (g/mol) dos compostos e a concentração de uma solução contendo 100g de soluto em 500 mL de água.

Como sabemos, para calcular a massa molecular do Cloreto de sódio, basta somar as massas atômicas do Na e do Cl. Ao realizar a soma na planilha, inserimos o endereço da célula contendo as massas atômicas dos elementos Na e Cl.

A concentração em mol/L de uma solução tem a seguinte expressão:

C = n/V n=número de mol n=m/M V=Volume da solução (L)

m=massa do soluto (g) M=massa molar do soluto (g/mol)

Planilha 2 Planilha 3

Planilha 4

24 Claudia de F. Braga & Glaucio Jefferson A. Gomes

Responda: Qual a concentração de uma solução contendo 100g de cloreto de sódio em 500 mL de água? Como no nosso caso a massa é 100g e o volume é 500 mL (0,5 L), temos na célula 2F, a seguinte expressão:

Agora complete as células que faltam na planilha.

3.2 Construindo um gráfico

Na química os gráficos desempenham um importante papel na análise dos resultados obtidos em um experimento. Raros são os casos de publicações na área química que não possuam ao menos um gráfico. Desta forma a construção de gráficos é algo importante a se aprender.

Vamos inicialmente aprender a criar um gráfico através do Assistente de Gráfico oferecido pelo Microsoft Excel. Utilizaremos como exemplo a planilha 5.

a. Construa a planilha 5. b. Na Barra de ferramentas clique no botão

Inserir em seguida em Gráfico.

(O botão-atalho na barra de ferramentas leva ao mesmo assistente) Aparecerá a janela do assistente de gráfico.

Na primeira etapa deve-se escolher o tipo e o subtipo de gráfico desejado.

Para facilitar, o programa mostra um modelo do tipo de gráfico selecionado. No caso, escolha o tipo “Dispersão” e o subtipo “Dispersão com pontos de pontos conectados por linhas”. Clique em Avançar.

Na segunda etapa selecionam-se os dados que formarão o gráfico. Nessa, existem duas guias de opção: A de Intervalo de Dados e a de Serie.

Figura 27 - Assistente de Gráfico do Office – Etapa1 Planilha 5

25 Computação para Química DQ/CCEN/UFPB

Na guia Intervalo de dados, Clique no botão de inserção de dados e selecione as duas colunas de dados que formarão o gráfico. No caso, os valores de tempo e temperatura e clique novamente no botão de inserção de dados para concluir.

O assistente atribuirá automaticamente cada coluna a seu respectivo eixo.

ATENÇÃO: Essa opção apesar de muito prática pode apresentar erros principalmente quanto a escolha dos eixos, portanto verifique se os dados estão nos eixos corretos ao utilizá-la.

A guia Série é mais recomendável pelo fato de se escolher os dados que formarão cada eixo manualmente. Clique em Adicionar, daí basta clicar no botão de inserção de dados de cada eixo e selecionar ao invés das duas colunas, uma de cada vez em seu respectivo eixo.

Essa guia também oferece uma opção para adicionar o nome do gráfico tornando mais prática sua posterior formatação. >Avançar

Na terceira etapa adicionam-se as legendas e titulo do gráfico. Além disso, temos uma visão antecipada de como o gráfico ficará quando concluído.

As demais guias desta etapa oferecem opções como adição de linhas de grade e posição das legendas do gráfico. > Avançar

A última etapa seleciona-se se onde o gráfico será adicionado. Se em uma nova planilha ou se como um objeto na planilha atual. Neste caso (e quase sempre) adicione como objeto na planilha e clique em Concluir.

Figura 28 - Etapa 2

Figura 29 - Etapa 3

Figura 30 - Etapa 4 Figura 31 - Etapa 5

26 Claudia de F. Braga & Glaucio Jefferson A. Gomes

Vamos seguir avançando nossos conhecimentos no Excel, resolvendo o exercício a seguir:

Exercício

A planilha 6 mostra o comportamento do estado de agregação de uma solução de cloreto de sódio durante o aquecimento.

b) Faça uma transformação de

a) Construa a planilha. temperatura para as unidades de medida Kelvin e Fahrenheit, sabendo que:

c) Construa o gráfico de

Temperatura (°C) x Tempo (minuto).

d) Analise os gráficos do aquecimento da água destilada (feito anteriormente – Planilha 03) e da solução de cloreto de sódio. Qual a principal diferença entre as duas curvas (água destilada e solução de NaCl) e como essa diferença pode ser explicada?

Planilha 6

Variação do estado de agregação de uma solução (100 mL) de NaCl (100g/L) durante aquecimento

Tempo (min.)

Temperatura (°C)

Estado de

Agregação

27 Computação para Química DQ/CCEN/UFPB

3.3 Aplicação em Cinética Química

Dada a reação A → P, é possível que a velocidade de reação seja proporcional a concentração dos reagentes.

Velocidade de Reação = k [A]n

Sendo, coeficiente k=constante de velocidade, [A] é a concentração molar de A e n é a ordem da reação.

Uma equação desse tipo, determinada experimentalmente, é chamada de “lei de velocidade”. Algumas equações são deduzidas para caracterizar a ordem das reações, e podem nos auxiliar na manipulação dos dados experimentais. As velocidades de reação de reações de 1a e 2a ordem podem ser ajustadas as seguintes equações:

Estas equações podem ser relacionadas à equação da reta: y = a + bx

Comparativamente tem-se y(t), k o coeficiente angular, e o termo independente é ln[A0] para eq.1 ou 1/[A0] para eq.2.

Exercício A planilha 7 contém dados referentes a reação de decomposição a decomposição do iodeto de hidrogênio, a 508 °C.

Considerando os dados fornecidos, faça uma planilha no Excel para encontrar as curvas correspondentes às equações 1 e 2.

Dica: Crie duas colunas ln[A] e 1/[A].

Agora faça os gráficos, ln[A] x t e 1/[A]. x t (ATENÇÃO: tempo no eixo x). Utilize o tipo “Dispersão” e o subtipo “Dispersão com pontos de dados conectados por linhas suaves”.

Adicione a linha de tendência aos gráficos. É só clicar com a tecla da direita do mouse sobre a curva e escolha adicionar linha de tendência – linear. Marcar as opções exibir equação no gráfico, exibir valor de R-quadrado no gráfico.

Planilha 7

2HI(g) →H2(g) + I2(g) Concentração de

HI (mol/L)

Tempo (s)

28 Claudia de F. Braga & Glaucio Jefferson A. Gomes

Figura 32 - Linha de Tendência 1 Figura 3 - Linha de Tendência 2

Com os gráficos correspondentes aos ajustes da velocidade da reação para cinética de 1ª e 2ª ordem, realizou-se a linearização dos pontos do gráfico a fim de obter a reta que melhor se ajusta aos dados experimentais. No Excel isto se faz adicionando uma linha de tendência e através do coeficiente de determinação (R2) podemos avaliar a qualidade do ajuste. Quanto melhor for o ajuste, ou seja, quanto mais os pontos se aproximarem da reta de tendência, mais o R2 se aproximará de 1. A curva que apresentar o melhor R2 corresponderá a ordem dessa reação. Neste exemplo, temos uma reação de 2ª ordem.

Exercícios:

1. A planilha 8 apresenta os dados experimentais da reação de decomposição de N2O5.

a) Determine a ordem da reação.

b) Determine o valor da constante de velocidade “k”, coloque a unidade.

Planilha 9

2. A planilha 9 apresenta os dados experimentais da reação de Síntese do ciclohexano.

a) Determine a ordem da reação.

b) Determine o valor da constante de velocidade “k”, coloque a unidade.

Planilha 8

29 Computação para Química DQ/CCEN/UFPB

3.4 Assistente de Função

Pode-se adicionar uma função a uma determinada célula é utilizando o assistente de função. Ele faz uso de um banco de dados que contém inúmeras funções que podem fazer os mais diversos tipos de calculo. As funções estão agrupadas de acordo com sua área de uso financeira, matemática e trigonométrica, estatística e etc.

Para inserir uma função através do assistente, selecione uma célula vazia e clique sobre o “fx” que está entre a barra de fórmula e a caixa de nome (ou vá em Inserir> Função...).

Caso não saiba ao certo qual função utilizar, faça uma busca geral sobre o banco de dados e o assistente lhe dará algumas opções de função para que julgue a que mais se encaixa.

Por exemplo caso queira calcular o Seno de um valor (ângulo) para saber qual a referência correta a digitar na caixa de fórmula digite “Seno” na caixa de busca e o assitente lhe trará varias opções das quais neste caso, provavelmente a ultima delas é a desejada (SEN).

Exemplo: Construa e complete a planilha 10 utilizando o assistente de fórmula.

Exercícios: Construa a planilha 1, considerando as seguintes informações:

Para calcular as médias dos alunos utilize o assistente para encontrar a função “Média”.

A Média Final pode ser calculada como a média das medias semestrais. Considere a situação do aluno como “Aprovado” ou “Reprovado”. Para tal, utilize a função “SE”. Pode se utilizar, por exemplo, como teste lógico se o aluno obteve média final menor que 7,0 ele esta reprovado logo:

Planilha 10

Graus Radianos Seno de θ

(radianos)

Coseno de θ (radianos)

Tangente de θ (radianos)

TESTE LÓGICO “MEDIA FINAL”< 7,0

VALOR SE VERDADEIRO Reprovado VALOR SE FALSO Aprovado

30 Claudia de F. Braga & Glaucio Jefferson A. Gomes

Faça um gráfico de Pizza do número de alunos que foram aprovados e reprovados. Para isso, use a função “CONT.SE” ela pode contar por exemplo da turma quantos alunos apareceu o termo “Aprovado”. No intervalo selecione a coluna onde deseja contar e como critério pode utilizar “Aprovado” ou “Reprovado” (NO SINGULAR – DA MESMA FORMA COMO APARECE NA CELULA, CASO

CONTRÁRIO NÃO SERÁ CONTADO) Planilha 1

1ª Série do Ensino Médio da Escola Rutherford 1º Semestre 2 º Semestre

Aluno (a) o t a o t a o t a

M é d i a o t a o t a o t a

M é d i a

M é d i a

F i n a l

S i t u a ç ã o

Média da Turma N° DE ALUNOS

31 Computação para Química DQ/CCEN/UFPB 3.5 Desafios

3.5.1 Ajuste de funções

Abra uma planilha e entre com seguintes dados: Planilha 12

1. Formate a coluna A para 2 casas decimais, formate as colunas B e C para 4 casas decimais.

2. Na célula D, digite Temp °C. Entre com a fórmula para converter temperatura em Fahrenheit para temperatura em graus Celsius. °C=°F-32*(5/9). Formate a coluna D para 4 casas decimais. 3. Na célula E1, escreva densidade. Entre com uma função na célula E2 para calcular a densidade.

(Parte 3 de 5)

Comentários