FICHA DE TRABALHO LABORATORIAL DO ALUNO - EXPERIÊNCIA B: CRISTAIS LÍQUIDOS

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1 FICHA DE TRABALHO LABORATORIAL DO ALUNO - EXPERIÊNCIA B: CRISTAIS LÍQUIDOS Nome do aluno: Data:.. OBJECTIVO: - Compreender o conceito de automontagem - Compreender que a forma como um material se comporta à macro-escala é afectada pela sua estrutura à nano-escala - Conhecer os cristais líquidos e o modo como funcionam - Testar um verdadeiro cristal líquido termotrópico e ver como a sua cor se altera com a temperatura ANTES DE PREENCHER ESTA FICHA DE TRABALHO: - leia a ficha de REFERÊNCIA DO ALUNO - coloque perguntas aos seus professores se as tiver MATERIAIS: - 4 frascos com misturas líquido-cristalinas, cada um contendo uma mistura diferente - Um banho-maria (placa de aquecimento, recipiente em vidro Pyrex meio cheio com água, termómetro) - 1 folha de papel de contacto transparente - 1 mola da roupa - 1 espátula - 1 tesoura - 1 folha de cartolina preta (tamanho A4) - 1 placa de espuma (tamanho A4) - Luvas - Óculos de protecção - Papel de seda - Um termómetro ambiente Página 1 de 9

2 NOTA DE SEGURANÇA: Os produtos químicos utilizados nesta experiência devem-no ser de acordo com as especificações MSDS. Deve ser usada protecção pessoal conforme indicado. Como com todos os produtos químicos, adopte precauções. Não deve inalar sólidos e deve evitar o contacto com a pele, os olhos ou o vestuário. Lave bem as mãos após o manuseio. Elimine os produtos conforme indicado. Todas as experiências devem ser conduzidas na presença de um educador qualificado no ensino da ciência. Todas as experiências serão realizadas por sua conta e risco. A Universidade de Aarhus (inano) e o consórcio NANOYOU não assumem qualquer responsabilidade por danos ou prejuízos sofridos em resultado das experiências descritas. PROCEDIMENTO 1. Preparar quatro misturas líquido-cristalinas diferentes Siga o procedimento de síntese descrito no documento síntese das misturas líquido-cristalinas e prepare quatro misturas líquido-cristalinas diferentes de acordo com a tabela seguinte. Cada mistura deve ser sensível a diferentes variações de temperatura. Se não fizer a síntese, obtenha quatro frascos com as misturas junto do monitor/professor. Não inale o conteúdo dos frascos. Cristal líquido Carbonato de oleil colesterila Pelargonato de colesterila Benzoato de colesterila Temperatura ( C) Tipo 1 0,65 0,25 0, Tipo 2 0,45 0,45 0,10 26,5-30,5 Tipo 3 0,40 0,50 0, Tipo 4 0,30 0,60 0, Preparar quatro folhas líquido-cristalinas diferentes Corte duas folhas de papel de contacto transparente (cerca de 10x10 cm), descole o papel do verso e coloque na bancada do laboratório. Com uma espátula, aplique algum cristal líquido do Tipo 1 no centro da folha. Se o cristal líquido estiver muito frio e se solidificar, aqueça o primeiro frasco com um secador de cabelo (deverá ter a consistência do mel). Precisará de 2-3 espátulas de material. Coloque a segunda folha de papel de contacto sobre a primeira, para que as duas partes pegajosas adiram uma à outra. Ao fazê-lo, pressione suavemente na área central, onde está o cristal líquido, e distribua-o uniformemente. Precisa de criar uma membrana fina de cristal líquido com Página 2 de 9

3 cerca de 4x4 cm. Não pressione com força excessiva, senão o material sai pelas bordas. Corte a folha no fim em torno das bordas. Escreva com um marcador indelével no canto da folha um número correspondente ao tipo de cristal líquido (1 para Tipo 1 e por aí adiante). Repita o mesmo procedimento para os 4 tipos de cristais líquidos. P1. Qual é a temperatura na sala onde se encontra?. P2. Alguma das quatro misturas líquido-cristalinas que preparou pode ser usada para detectar a temperatura da sala? Se sim, qual?. 3. Teste agora as quatro folhas líquido-cristalinas diferentes! Coloque as quatro folhas líquido-cristalinas que acabou de preparar numa folha A4 de papel branco. Espere alguns segundos. Que vê? Agora pressione com um dedo (usando luvas) cada uma das folhas líquido-cristalinas. Repita a experiência, pondo as folhas numa folha A4 de cartolina preta. A fim de comparar as diferentes folhas, deve manter o dedo em cada folha durante o mesmo tempo. Registe as suas observações na tabela da página seguinte. Papel branco Papel preto Folha 1 (Tipo 1) Folha 2 (Tipo 2) Folha 3 (Tipo 3) Folha 4 (Tipo 4) P3. Por que razão obtém um resultado diferente quando testa as folhas líquido-cristalinas contra papel branco ou papel preto? Página 3 de 9

4 P4. As folhas exibiram todas alguma cor? Se não, qual é a razão? Que pode fazer para que estas folhas exibam cor? Esfregue agora as mãos e volte a testar cada uma das folhas. Vê alguma diferença?. Ligue agora o banho-maria a uma temperatura da água de 15 C. Para conseguir ver as alterações de cor, coloque uma folha A4 de cartolina preta, em segurança, atrás do banho-maria. Nota: não deve deixar o papel e a cartolina tocarem na placa de aquecimento! Prenda a primeira Folha 1 (tipo 1) líquido-cristalina com uma mola da roupa e mergulhe-a no banho-maria (ver figura infra). Vê alguma cor? Agora aumente a temperatura da placa de aquecimento para que a água atinja 23 C. Registe as cores que vê quando a temperatura sobe: Folha 1 (Tipo 1) Temperatura (C) Cor Comentários Página 4 de 9

5 P5. A que temperatura começa a ver alguma cor (folha 1)? Corresponde à temperatura prevista (segundo a tabela 1)?. P6. A escala de cores que registou na tabela supra corresponde a uma escala de comprimentos de onda? Porquê?. P7. Quando retira a folha líquido-cristalina do banho-maria, ela perde imediatamente a cor? Se não, porque acha que isso acontece? P8. Imagine que coloca a Folha 1 (Tipo 1) líquido-cristalina num banho-maria de que não conhece a temperatura. A folha torna-se laranja. A que temperatura está o banho-maria? Continue a experiência testando as outras folhas líquido-cristalinas que preparou. - Coloque a Folha 2 no banho-maria que acabou de usar (agora a 23 C) e aumente a temperatura para que a água atinja gradualmente 30 C. Que acontece? Registe as suas observações (use a tabela seguinte). Página 5 de 9

6 Folha 2 (Tipo 2) Temperatura (C) Cor Comentários Quando a temperatura da água atinge 30 C, teste de novo a Folha 1 (Tipo 1). P9. A Folha 1 pode detectar temperaturas da ordem dos 30 C? Porquê?... Continue a experiência testando as outras folhas líquido-cristalinas que preparou. - Teste a Folha 3 (Tipo 3): Coloque a Folha 3 no banho-maria que acabou de usar (agora a 30 C) e aumente a temperatura para que a água atinja gradualmente 35 C. Que acontece? Registe as suas observações (use a tabela seguinte). Página 6 de 9

7 Folha 3 (Tipo 3) Temperatura (C) Cor Comentários Agora teste a Folha 4 (Tipo 4): Aumente a temperatura da placa de aquecimento para que a temperatura da água suba de 35 para 40 C. Registe as suas observações na tabela seguinte. Folha 4 (Tipo 4) Temperatura (C) Cor Comentários Página 7 de 9

8 P10. A sequência de cores que observou para a Folha 3 e para a Folha 4 foi a mesma da Folha 1? Porquê/Porque não? P11. Quando retira a Folha 3 ou a Folha 4 líquido-cristalina do banho-maria, ela comporta-se como a Folha 1? Que diferença observa? Porquê? P12. Que tipo de cristal líquido, entre os quatro tipos que tem, usaria para verificar se está com febre? Porquê? 3. Fazer um termómetro ambiente de cristais líquidos Pode agora fazer um termómetro ambiente de cristais líquidos. Pode usar as folhas líquido-cristalinas, preparadas na parte anterior da experiência. Pode preparar folhas novas, se necessário. Nota de segurança: use luvas ao fazer o termómetro. Tenha cuidado para não apertar as folhas líquido-cristalinas de modo que o cristal líquido extravase da folha. Se isso acontecer, limpe imediatamente com papel. - Escreva na espuma branca a palavra NANO. Tem de encher cada letra com uma folha líquido-cristalina, pelo que deve ter atenção para que cada letra seja suficientemente grande (veja a imagem). - Com um corta-papel, recorte as quatro letras da placa de espuma. - Fixe ao verso de cada letra uma folha líquido-cristalina diferente, seguindo esta ordem: Página 8 de 9

9 N Tipo 1 A Tipo 2 N Tipo 3 O Tipo 4 - Cole uma letra de cada vez, usando tiras compridas de papel de contacto transparente. Alternativamente, pode usar fita-cola transparente. Certifique-se de que as folhas líquido-cristalinas não se sobrepõem no interior das letras. A ideia é que cada letra contenha apenas uma folha líquidocristalina. - Assim que fixar todas as folhas líquido-cristalinas, cole a espuma branca à cartolina preta (colocando o lado em que as folhas estão contra a cartolina preta). - Agora tem um termómetro ambiente! P13. O seu termómetro ambiente mostra alguma cor? Se não, porquê?.. Se não obtiver nenhuma reacção do termómetro, tente colocá-lo sobre um computador portátil em funcionamento Será mostrado aquilo que todos sabemos, que aquecem! - Pode usar o seu termómetro ao longo do ano. No Verão, ponha-o ao sol no exterior ou coloque-o na janela da sala de aula.. AUTORIA: Esta experiência foi adaptada da actividade Preparação de Cristais Líquidos de Ésteres de Colesterila, disponível em e da actividade Exploração de materiais: Cristais Líquidos, desenvolvida pela rede NISE (Creative Commons Attribution ShareAlike 3.0). A actividade foi desenvolvida para a rede NISE com financiamento da Fundação Nacional da Ciência sob o Acordo de Cooperação nº ESI Quaisquer opiniões, constatações e conclusões ou recomendações expressas neste relatório são as dos autores e não reflectem necessariamente as opiniões da Fundação. Página 9 de 9