Explorando a Nanotecnologia com Materiais do Dia a Dia: Uma Proposta Didática para o Ensino de Física

Nas últimas décadas, a Nanotecnologia vem ganhando cada vez mais espaço, se tornando uma das áreas da Ciência mais promissoras e de maior interesse em todo o mundo. 

Para entendermos melhor, a Nanociência estuda estruturas atômicas e moleculares em escalas nanométricas, ou seja, estruturas que variam entre 0,1 e 100 nanômetros. Para termos um pouco mais de ideia sobre essas estruturas, 1 nanômetro equivale a 1 bilionésimo de metro.

Apesar dos estudos relacionados à Nanotecnologia estarem em grandes avanços, o ensino relacionado a esses conceitos na educação básica ainda enfrenta muitos desafios. Sabendo desses desafios, um grupo de pesquisadoras elabora um artigo propondo uma alternativa para abordar os conceitos introdutórios sobre Nanotecnologia no ensino de Física do Ensino Médio. 

A proposta didática envolve a obtenção de nanopartículas magnéticas utilizando materiais do dia a dia.

Os materiais utilizados para a obtenção dessas partículas magnéticas foram os seguintes:

• Vinagre de álcool; 
• Palha de aço número 2;
• Solução à base de amônia; 
• Água oxigenada;
• Ímã retangular de 5 cm; 
• Hidróxido de amônio (NH4OH);
• Recipiente transparente de vidro com capacidade superior a 200 mL;
• Balança de cozinha. 

Metodologia:

As nanopartículas foram preparadas a partir das soluções de Fe2+e Fe3+. 

Para preparar a solução de Fe2+, a reação envolveu a oxidação do ferro a partir de 4,0 g de palha de aço pelo ácido acético que está contido em 200 mL do vinagre. Essa solução foi deixada em repouso por 20 horas para que ocorresse a reação. A solução apresentou uma coloração amarelada.

Após isso, foi preparada a solução de Fe3+a partir de 15 mL da solução de Fe2+e 20 gotas de água oxigenada. Essa reação é chamada de ‘’reação tipo Fenton’’ e é uma das reações mais eficazes para a oxidação de compostos orgânicos em solução aquosa. A solução agora apresenta uma coloração diferente, avermelhada.

Após a etapa de preparação das soluções, as nanopartículas magnéticas foram sintetizadas por coprecipitação em meio alcalino, e os cristais formados a partir da reação se apresentaram na cor preta.

A solução final foi deixada em repouso por 1 hora. 

Após o repouso, transferiu-se as nanopartículas magnéticas para um tubo de ensaio, e com o auxílio do ímã é possível observar a formação das nanopartículas (Figura 1).

A proposta didática que o artigo aborda consiste em um entendimento prévio dos(as) estudantes sobre o Sistema Internacional de Unidades (SI), uma aula introdutória sobre Nanociência, aula prática para a obtenção das nanopartículas magnéticas e, por fim, uma discussão sobre os resultados da prática experimental.

O estudo traz uma perspectiva interessante sobre a introdução da Nanotecnologia na educação básica, abordando conceitos complexos de uma maneira eficaz e eficiente, permitindo a compreensão e a reflexão dos(as) alunos(as) sobre ciência, tecnologia, sociedade e ambiente dentro da Nanociência e Nanotecnologia. Além disso, esse estudo também promove a interdisciplinaridade e o protagonismo dos(as) estudantes no processo de ensino-aprendizagem.

Para saber mais, consulte:

RIBEIRO, Andresa da Costa; COSTA, Marcia da; SANTOS, Cleciane Ramos dos; BONADIO, Taiana Gabriela Moretti; TOMINAGA, Tania Toyomi. Obtenção de nanopartículas magnéticas utilizando materiais do cotidiano: síntese, caracterização e abordagem didática para o ensino médio. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 43, e20200374, 2021. DOI: https://doi.org/10.1590/1806-9126-RBEF-2020-0374. Disponível em: www.scielo.br/rbef.