Do qualitativo ao quantitativo: o uso do planejamento fatorial no estudo da cinética de oxidação da dipirona em aulas de química

Resumo

O ensino tradicional de química no nível médio carece, muitas vezes, de contextualização, o que dificulta a compreensão dos alunos sobre como variáveis como concentração e temperatura interagem na cinética química. Para mitigar essa lacuna, este trabalho relata uma intervenção pedagógica que converteu um experimento tradicionalmente qualitativo, a oxidação da dipirona pelo hipoclorito de sódio (NaOCl), em um estudo quantitativo e modelável. Foi aplicado um planejamento fatorial para avaliar simultaneamente os efeitos da concentração de dipirona, da concentração de água sanitária e da temperatura no tempo de reação. Diferente do método tradicional de uma variável por vez, o planejamento experimental permitiu identificar interações complexas entre os fatores, as quais foram processadas no software livre GNU Octave para a geração de superfícies de resposta e gráficos de contorno. Os resultados demonstraram que o aumento da temperatura e da concentração de dipirona acelerou a reação em até 40 segundos, enquanto um efeito anômalo de retardamento foi observado para altas concentrações de água sanitária, provavelmente devido a variações de pH e rotas reacionais paralelas. O uso de ferramentas estatísticas e modelagem matemática permitiu que os alunos transcendessem a observação passiva, promovendo a alfabetização científica através de uma abordagem investigativa. Esta metodologia provou ser uma estratégia acessível, de baixo custo e robusta para integrar a ciência de dados e o rigor experimental ao ensino básico de química.