Experimento Interdisciplinar de Química e Física no Ensino Médio

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XXX Congresso de Iniciação Científica da UNICAMP – 2022 1 
Experimento interdisciplinar entre Química e Física no 
Ensino Médio: determinação do volume de moléculas de 
glicose usando refração 
Palavras-Chave: INTERDISCIPLINARIDADE, ENSINO MÉDIO, VOLUME MOLECULAR 
Autores/as: 
Sofiah Dumit Gardinal [COLÉGIO JANDYRA] 
Sophia Salomão Rozenbaum [COLÉGIO JANDYRA] 
Sofia Gava [COLÉGIO JANDYRA] 
 
Prof. Dr. Yuri Alexandre Meyer (coorientador) [Colégio Jandyra e FT/UNICAMP] 
Prof. Me. Edivaldo Luis de Souza (coorientador) [Colégio Jandyra] 
Prof. Dr. Vitor Rafael Coluci (orientador) [FT/UNICAMP] 
 
INTRODUÇÃO: 
Um dos maiores desafios no Ensino Básico é mostrar aos alunos as aplicações dos conteúdos 
abordados nas disciplinas de Física e Química. Percebe-se que, muitas vezes, nestas disciplinas, há 
uma sistematização de ensino focado apenas na memorização (“decorebas”) de fórmulas, afastando-
se de sua verdadeira essência, isto é, do entendimento dos fenômenos que nos cercam. Esse tipo de 
ensino, de caráter mais informativo, se preocupa essencialmente com o cumprimento dos conteúdos 
ao longo dos três anos do Ensino Médio e deixa-se de lado o conhecimento prático e socialmente 
aplicável (Meyer et al. 2019). Assim, é muito comum encontrar alunos que não se interessam por tais 
disciplinas, já que eles entendem que é apenas uma linguagem matemática. Outro ponto que contribui 
para o desinteresse dos alunos na aprendizagem das Ciências é justamente a carência de 
experimentos científicos dentro das salas de aulas. Para mudar este cenário, ensinando aos alunos os 
verdadeiros propósitos da educação científica, Oliveira et al. (2021) destaca que é “importante pensar 
em estratégias que permitam abordar os conteúdos teóricos constantes nas ementas do Ensino Médio, 
utilizando de forma satisfatória os recursos disponíveis para evidenciar o objetivo e aplicação daquela 
experimentação”. É necessário que o processo de ensino-aprendizagem se torne algo significativo, 
próximo da realidade dos alunos. Desta forma, neste trabalho propomos um experimento 
interdisciplinar envolvendo conceitos de Química e Física que possibilite que alunos de Ensino Médio 
possam determinar o volume de moléculas de glicose usando o fenômeno de refração. O experimento 
proposto é de simples realização, de baixo custo e também exemplifica como informações 
 
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microscópicas podem ser extraídas a partir de medições macroscópicas de grandezas, no nosso caso, 
o comprimento. 
O volume molecular está relacionado, em magnitude, à polarizabilidade, que, por sua vez, pode 
ser definida sucintamente como a distorção da nuvem eletrônica das moléculas, quando um campo 
elétrico externo é aplicado. Esse conceito é geralmente trabalhado no primeiro ano do Ensino Médio, 
quando os professores de Química ensinam ligações (polar e apolar) e a geometria molecular, dando 
origem aos dipólos elétricos. Por outro lado, a refração, trabalhada na disciplina de Física, corresponde 
à mudança da trajetória (e velocidade) da luz quando ela passa de um meio para outro. Finalmente, 
escolheu-se a glicose por ser uma molécula presente nos processos bioquímicos do corpo humano, 
permitindo que os professores trabalhem a sua importância para o organismo. 
METODOLOGIA: 
Os materiais para o experimento em questão são os seguintes: béquer de 250mL (ou frasco 
equivalente); balão volumétrico de 100mL (ou frasco equivalente); cano de PVC de 3/4” (e altura 
equivalente ao béquer); água destilada; glicose (C6H12O6) comercial (marca Synth) e celular (ou 
câmera digital). 
Primeiramente foram preparadas soluções de diferentes concentrações (mol/L) de glicose 
(massa molar igual a 180,156 g/mol) em água destilada, usando balões volumétricos de 100mL em 
determinadas concentrações, bem como com os respectivos valores de densidades. Assim, utilizando-
se de um béquer de 250mL colou-se um cano de PVC dentro do béquer, preenchendo-o com as 
soluções. O celular foi mantido fixo por um pedestal à 20cm do béquer para registrar fotos para cada 
concentração (Fig. 1, esquerda). Posteriormente, os diâmetros do cano, dentro (d) e fora (D) da 
solução, foram determinados utilizando o software PowerPoint (Fig. 1, direita). Softwares de tratamento 
de imagens também podem ser usados para realizar essas medidas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1: Montagem experimental. 
D 
d 
 
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Após a realização do experimento, o índice de refração n foi obtido por meio da razão n=d/D 
(Lopes e Aguiar (2013), Meyer et al. (2019)). A partir de n, obtém-se a refratividade molar (r), definida 
por: r=(n
2
-1)/[ρ(n
2
+2)], onde ρ é a densidade em g/cm³. A unidade da refratividade molar é dada em 
cm³/g. Posteriormente, calcula-se a polarizabilidade volumétrica (α) expressa por: α=3Rm/(4πNA), 
sendo que NA corresponde à constante de Avogadro (6,02214086 × 10
23 mol-1), e Rm=rM , sendo M a 
massa molar da molécula (180,156 g/mol); Rm é conhecida como refração molar, expressa cm³/mol. A 
unidade de α é expressa em C².J-1.m-1 e seu valor é similar, em magnitude, ao volume molecular, ou 
seja, α ~ (raio da molécula)3 (Atkins et al., 2006). 
 
RESULTADOS E DISCUSSÃO: 
A tabela 1 apresenta os resultados obtidos com o experimento. 
 
 
Tabela 1 - Valores determinados a partir do experimento. 
 
Pode-se notar uma tendência linear para os valores do índice de refração com o aumento da 
concentração, conforme reportado anteriormente por Malinin et al. (2014) e Chamoli et al. (2020). 
Além disso, os valores obtidos para o volume molecular da glicose possuem a mesma ordem de 
grandeza (~10-23 cm³) daqueles reportados por Seitz et al. (2019) para a molécula D-glicose em 
diferentes condições de temperatura e pressão. 
Do ponto de vista pedagógico, os alunos tiveram a oportunidade, ao longo de um ano letivo, de 
vivenciarem a metodologia científica durante a montagem e execução do experimento e nas 
discussões dos resultados, conforme relatados por alguns: “achei muito importante para aprender a 
fazer experimentos passo a passo” e “é gratificante chegar nos resultados esperados pela teoria”. 
Além disso, o experimento facilitou o aprendizado dos conceitos envolvidos: “o projeto possibilitou que 
eu entendesse melhor os conceitos teóricos”. 
 
CONCENTRAÇÃO 
(mol/L) 
DENSIDADE 
(g/cm³) 
ÍNDICE DE 
REFRAÇÃO 
(valores 
médios) 
±0,005 
 
REFRATIVIDADE 
MOLAR, r 
(cm³/g) 
Raio 
Molecular 
(x 10
-8
cm) 
Volume 
Molecular 
 
(raio molecular)³ 
(x 10
-23
cm³) 
0,1 1,005 1,315 0,194 2,40 1,38 
0,4 1,027 1,332 0,199 2,42 1,42 
0,7 1,047 1,342 0,201 2,43 1,43 
1,2 1,088 1,338 0,192 2,38 1,35 
 
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CONCLUSÕES: 
 A atividade proposta neste trabalho possibilitou que professores e alunos do Ensino Médio 
pudessem realizar um experimento interdisciplinar de baixo custo que comprovasse a ordem de 
grandeza do volume de moléculas de glicose em solução, obtida a partir de medições de comprimento 
feitas usando fotos digitais e software. O experimento é de fácil execução e permite que os alunos 
vivenciem o método científico em sala de aula e relacionem conceitos de diferentes disciplinas. 
AGRADECIMENTOS: 
Agradecemos ao Colégio Jandyra, em especial aos mantenedores Maria Cristina de Almeida 
Rosa Andrade e Prof. Dr. José Geraldo Pena de Andrade (professor aposentado da FT/UNICAMP), 
pela oportunidade de desenvolvermos o presente trabalho com os alunos do Ensino Médio. 
Agradecemos também os alunos Lívia Germano, Beatriz Piovani, Sofia Martins Canton, Benedicto 
Fagundes Neto e Antônio Fernando Albuquerque Nascimento pela participação em diferentes 
momentos no projeto. 
 
BIBLIOGRAFIA 
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