ReBEQ v.3 n.2 - Revista Brasileira de Ensino de Química by Editora Átomo

Coordenação Editorial Pedro Faria dos Santos Filho – UNICAMP Robson Fernandes de Farias – UFRR Wilon Mazalla Jr – Editora Átomo Conselho Editorial Adriana Vitorino Rossi – UNICAMP Gláucia Maria da Silva – USP|RP Marcelo Carneiro Leão – UFRPE Mário Sérgio Galhiane – UNESP Osvaldo Antonio Serra – FFCLRP-USP Ótom Anselmo de Oliveira – UFRN Ricardo Ferreira – UFPE Sérgio Melo – UFC Yassuko Iamamoto – USP

Revista Brasileira de Ensino de Química (ReBEQ) é uma publicação semestral da Editora Átomo e colaboradores. Dentro do espírito maior da editora, que é a difusão do conhecimento por meio da democratização das valiosas pesquisas e avanços científico-educacionais, quase sempre em latência nas boas universidades, e pelo intercâmbio de idéias e experiências daqueles que participam do processo ensino/aprendizagem, a ReBEQ inaugura novo espaço, abrindo suas páginas para pesquisadores, docentes (ensino médio e superior), alunos de graduação e pós-graduação, com a visão de que o conhecimento deve ser construído e compartilhado coletivamente. O conhecimento contemporâneo deve ser apresentado de forma inter/transdisciplinar trazendo preocupações como a ética, o meio ambiente e a humanização dos processos e serviços. Centrada nas questões ensino/aprendizagem, visa contribuir para a atualização e otimização do Ensino de Química.

Conselho Ad hoc Marlon Herbert F. B. Soares – UFG Nidia Franca Roque – UFBA Viviani Alves de Lima – UFU

Ficha catalográfica elaborada pelo Sistema de

Revista Brasileira de Ensino de Química

Revista Brasileira de Ensino de Química Campinas, SP: Editora Átomo, 2006 v. 1, n. 1, jun./jun. 2006

rebeq@atomoealinea.com.br www.atomoealinea.com.br/rebeq Revisão Helena Moysés Capa e Editoração Eletrônica

Bibliotecas e Informação PUC-Campinas

Semestral Publicação científica-educacional 1. Química – Periódicos. 2. Ciências exatas – Periódicos.

Fabio Diego da Silva

CDD 540 Índice para Catálogo Sistemático 1. Química

540

Pede-se permuta. - Pide-se cange. We ask for exchange. - On demande l’echange. Si sollecita intercambio. Wir bitten un aurstausch un publikationen.

SUMÁRIO

Editorial

Artigos Comparando o Incomparável: uma discussão sobre a variação dos parâmetros atômicos na Tabela Periódica dos elementos Pedro Faria dos Santos Filho, Samira Faria Câmara Sales e Renato Henriques de Souza

Aprendizagem Significativa em Química a Partir de Mapas Conceituais Giseli Cristina Machado e Keller Paulo Nicolini

Regra do Octeto de Elétrons: reflexões e um estudo de caso Francivaldo S. da Silva, Acrísio G. da Silva Júnior, Joacy B. de Lima, Cicero W. B. Bezerra e Robson F. de Farias

Uma Ferramenta: artigos na disciplina tópicos em Físico-Química Rui Carlos Barros da Silva e Déa de Lima Vidal

Relatos de Experiência Exercitando com os Números da Química Stanlei Ivair Klein

A Produção do Hidrogênio: oportunidades para o aprendizado da química no contexto interdisciplinar Alba Denise de Queiroz Ferreira

Oficina de Química: experimentação para alunos do Ensino Médio Ivoneide de C. L. Barros, Vanuza O. dos Santos e Allana Christina S. de Oliveira

Instrumentos e Criatividade Construção de uma Bureta com Materiais Simples Matthieu Tubino, José de Alencar Simoni e Reinaldo Alberto Ricchi Júnior

História da Química “Serendipity” na História da Química RFF

Resenha

Normas Editoriais

CONTENTS

Editorial

Articles Comparing the Incomparable: a discussion on the variation of atomic parameters in the Periodic Table of elements Pedro Faria dos Santos Filho, Samira Faria Câmara Sales e Renato Henriques de Souza

Chemistry Learning Based on Concept Maps Giseli Cristina Machado e Keller Paulo Nicolini

The Octet Rule: reflexions and a case study Francivaldo S. da Silva, Acrísio G. da Silva Júnior, Joacy B. de Lima, Cicero W. B. Bezerra e Robson F. de Farias

A Tool: articles used in the topics of Physicochemistry teaching Rui Carlos Barros da Silva e Déa de Lima Vidal

Experiences Account Exercising With the Numbers of Chemistry Stanlei Ivair Klein

Hydrogen Production: opportunities for chemical learning in an interdisciplinary context Alba Denise de Queiroz Ferreira

Workshop on Chemistry: experiments for students of high school Ivoneide de C. L. Barros, Vanuza O. dos Santos e Allana Christina S. de Oliveira

Tools and Creativity The Construction of a Burette With Simple Materials Matthieu Tubino, José de Alencar Simoni e Reinaldo Alberto Ricchi Júnior

Chemistry History “Serendipity” in the Chemistry’s History RFF

Reviews

Editorial Standard

EDITORIAL

Com este segundo número de seu terceiro volume, a ReBEQ – por meio de interessante conteúdo: Discussão Sobre a Variação dos Parâmetros Atômicos na Tabela Periódica; Determinação do Calor Específico da Água; Construção de uma Bureta com Materiais Simples; Oficina de Química: experimentação para alunos do ensino médio; A Produção do Hidrogênio: oportunidades para o aprendizado da Química no contexto interdisciplinar; Exercitando com os números da Química, apresentado ao longo de suas seções – registra nova contribuição para o Ensino de Química. Dentre as seções da revista, Artigos, Relatos de Experiência, História da Química, Resenhas, Instrumentos e Criatividade, reiteramos nosso desejo especial pela manutenção da seção Memória Fotográfica da Química no Brasil e, por isso, novamente, convidamos os pesquisadores de todo o país e todos aqueles que labutam na área e que tenham material fotográfico passível de publicação. O conteúdo pode ser encaminhado para avaliação por e-mail ou correio; igualmente estendemos o convite para a seção Instrumentos e Criatividade. O ensino de Química no Brasil avança a passos firmes, consolidando-se como área de pesquisa e a ReBEQ, como veículo de difusão desse conhecimento, contribui para a formação e atualização de pesquisadores, professores e estudantes.

Coordenação Editorial

Artigo 1, v. 3, n. 2, 9-26, jul.-dez. 2008

ISSN 1809-6158

COMPARANDO O INCOMPARÁVEL: UMA DISCUSSÃO SOBRE A VARIAÇÃO DOS PARÂMETROS ATÔMICOS NA TABELA PERIÓDICA DOS ELEMENTOS Pedro Faria dos Santos Filho Samira Faria Câmara Sales Renato Henriques de Souza Instituto de Química – UNICAMP E-mail: pfaria@iqm.unicamp.br

RESUMO A correlação entre uma tabela de números atômicos e uma tabela de elementos químicos é apresentada e discutida. A variação entre os parâmetros atômicos é comparada à variação entre os números atômicos correspondentes e a existência ou não de um comportamento periódico nesta variação é avaliada. Na verdade, a aproximação que se faz, associando a variação em uma tabela de números atômicos às correspondentes variações nos parâmetros atômicos acaba sendo inadequada e leva a distorções no conhecimento sobre os elementos químicos. Palavras-chave: parâmetros atômicos; tabela periódica; periodicidade.

ABSTRACT COMPARING THE INCOMPARABLE: A DISCUSSION ON THE VARIATION OF ATOMIC PARAMETERS IN THE PERIODIC TABLE OF ELEMENTS. The relationship between a table of atomic numbers and a table of chemical elements is discussed. The variation in atomic parameters is compared to the corresponding variation in the atomic numbers and the existence of periodicity is checked. The comparisons indicate that the association between variation in atomic numbers and the corresponding in the atomic parameters is not adequate, pointing to distortions in the knowledge about chemical elements. Key-words: atomic parameters; periodic table; periodicity.

} INTRODUÇÃO

Ao longo de toda a nossa vida, quando estamos estudando determinado assunto, sempre nos perguntamos se já sabemos o suficiente sobre o mesmo ou, então, quando é que teremos conhecimento adequado para sustentar uma discussão em alto nível. Isso acontece em qualquer área do conhecimento e, muito provavelmente, constitua a dúvida mais comum dos aprendizes de qualquer atividade. No caso dos estudantes de química, parece que essa dúvida é mais acentuada e que todos os assuntos são complexos demais para serem assimilados em sua plenitude. Além disso, a impressão que fica é que quanto mais básico o assunto, maior o nível de detalhamento que pode ser tratado. E para agravar essa situação, parece que quanto mais baixo o nível de formação, maior é a impressão de que o conhecimento já está pronto e acabado e que um conjunto de palavras-chave já é suficiente para dominar determinado conteúdo. Um exemplo muito simples disso é a discussão acerca da tabela periódica. Essa discussão pode ser feita em qualquer nível de formação, desde o fundamental até disciplinas avançadas de pós-graduação. A verdade é que nunca saberemos se o assunto pode ser considerado esgotado ou suficientemente tratado, ou se já exploramos todos os aspectos pertinentes à mesma. Talvez esse seja o grande desafio e o maior estímulo a estudá-la “periodicamente” ao longo de nossa vida acadêmica e profissional. Nunca é tarde para começar mais uma vez.

} O VELHO PROBLEMA DA ESCOLHA DO MODELO Quando analisamos os livros de química geral, ou mesmo aqueles mais específicos sobre estrutura atômica, nos deparamos com muitos destes termos: camada, orbital, nível, esfera rígida, subnível, números quânticos, 2, 8, 18, 32, s, p, d, f etc. Em outras palavras, se desejarmos estudar o átomo, em princípio, ele pode ser qualquer coisa que imaginarmos. E, hoje em dia, podemos nos considerar em uma situação muito privilegiada, pois podemos aproveitar toda a experiência acumulada ao longo de cerca de 2400 anos. E, ao longo de todo esse tempo, o átomo já experimentou todas as formas possíveis e imagináveis: já foi rígido e indivisível, mas também experimentou ser constituído por outras partículas; já foi uma esfera rígida, impenetrável e indivisível, mas também já apresentou camadas, orbitais, níveis e subníveis. Enfim, já tomou todas as formas e aspectos que a mente humana foi capaz de sugerir, obedecendo aos mais rígidos critérios científicos que a época impunha. É incrível, à luz daquilo que conhecemos nos dias atuais, avaliar este passado e saber que cada um desses olhares já representou o máximo que a mente humana foi capaz de imaginar naquela época. Como escolher e o que determina a escolha por um ou outro modelo ou jeito de pensar, é uma dúvida muito comum em nossas vidas e representa uma situação corriqueira em nosso dia a dia. Todos os dias questionamos-nos se devemos gastar ou economizar, se devemos andar rápido ou devagar, se temos que estudar

muito ou apenas o suficiente etc. O que é comum, e que determina a escolha ou opção que fazemos por um ou outro caminho, ou o que determina a escolha por um ou outro jeito de pensar é a necessidade. É ela que determina o nosso jeito de pensar ou agir, que nos força a tomar decisões ou definir os nosso rumos. A necessidade determina a escolha! E a nossa necessidade – como químicos de nível superior, que buscam um nível mais elevado de entendimento, e que têm que tomar decisões por métodos, aparelhos, produtos ou caminhos científicos – IMPÕE que, em se tratando de átomo, os termos que nos fornecem os subsídios que necessitamos, nos remetem ao modelo do orbital atômico.

Se o modelo do orbital atômico nos fornece o conjunto de informações e todo o subsídio necessário para interpretar os dados de que dispomos nos dias de hoje, o entendimento básico, que temos obrigação de conhecer e saber aplicar, pode ser resumido na Tabela 1: Tabela 1. Conjunto de combinações de números quânticos, que têm significado físico, servindo de subsídio para interpretar as característica dos átomos. 1s 2s

Essa tabela resume tudo aquilo que tem significado físico a partir do conjunto de ideias que adotamos para interpretar o comportamento do elétron ao redor do núcleo de qualquer átomo. Cada posição nessa tabela pode ser representada por um número ou um conjunto de números, dependendo da necessidade. Em outras palavras, podemos dizer que essa tabela, pode ser interpretada como essencialmente numérica! A partir dela podemos tomar vários rumos: • Organizar todas as combinações nela representadas, em ordem crescente, segundo o afastamento em relação ao núcleo. Indiretamente, colocaríamos essa tabela em ordem crescente numérica. • Representar a diagonal externa (2p ® 3d ® 4f ® 5g...), da direita para a esquerda, pulando sempre uma linha entre o início de uma nova representação e o início da anterior.

} A TABELA DE NÚMEROS Tanto a organização, segundo o afastamento em relação ao núcleo, quanto a representação da diagonal externa, da direita para a esquerda, coincidem com a sequência sugerida por Pauling para a ocupação dessas combinações ou orbitais atômicos. O resultado de qualquer uma dessas representações é uma nova tabela, ainda numérica, que apresenta o formato a seguir:

11 12

13 14 15 16 17 18

19 20

21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

31 32 33 34 35 36

37 38

39 40 41 42 43 44 45 46 47 48

49 50 51 52 53 54

71 72 73 74 75 76 77 78 79 80

81 82 83 84 85 86

55 56

57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70

87 88

89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118

Esta nova tabela ainda é, essencialmente, numérica, e o seu significado também é apenas numérico. Devido à maneira como ela foi montada, esses números guardam entre si um conjunto de coincidências e tendências. Senão, vejamos:1 • A sequência constituída pelo número de colunas existentes em cada região da tabela é 6, 10, 14, (18, 22,..). Os números entre parênteses representam os números de colunas que existiriam se a tabela fosse continuada. Isso mostra

que a tabela numérica pode ser prevista ou continuada, de acordo com a tendên-

• As regiões têm início com os números 5, 21, 57, (121). As diferenças entre esses números, ou seja, 16, 36 (e 64), correspondem às diferenças entre os primeiros elementos correspondentes da região à esquerda. Essas são apenas algumas das coincidências numéricas que estão presentes nessa tabela. Temos uma tabela numérica, com muitas coincidências que se repetem em determinados pontos e, por isso, poderíamos chamar essas repetições de periódicas e classificar a tabela como “tabela periódica de números”.

cia ou periodicidade que vem apresentando até o ponto considerado. • Cada região situa-se duas linhas abaixo do início da região anterior. Isso acontece porque, quando optamos por representar a diagonal da direita para a esquerda, antes de qualquer representante dessa diagonal, existe sempre uma contribuição. Por exemplo, o 3p entre 2p e 3d, o 4d entre o 3d e o 4f, e assim sucessivamente. • Em qualquer região, a diferença numérica entre duas linhas quaisquer é sempre a mesma.

} A TABELA DE ELEMENTOS E como ultrapassar esse significado apenas numérico e se chegar à identidade atômica, particular, singular e perfeita? A resposta é muito simples; basta apenas relacionar cada posição da tabela, ou cada número absoluto, a um número específico de elétrons. Melhor dizendo, cada número absoluto passa agora a representar um número de elétrons ao redor de um núcleo específico. Dessa maneira, a tabela periódica de números passaria agora a ser uma “tabela periódica de elementos”. Nesta tabela, se iniciarmos no extremo superior esquerdo e

Considerando-se sempre o sentido da direita para a esquerda e desconsiderando, inicialmente, a primeira região à esquerda.

seguirmos cada uma das linhas horizontais até o seu final, e em seguida iniciarmos uma nova linha horizontal, teremos a ordem crescente de número atômico, ou a ordem crescente segundo a qual cada combinação vai aparecendo. Nessa tabela, passam a estar representados todos os elementos químicos descritos até o presente. Cada elemento químico dessa tabela apresenta um conjunto de parâmetros atômicos, descritos na literatura e obtidos a partir de informações acumuladas ao longo de séculos de experiência. Dentre essas características dos átomos, podemos destacar: distribuição eletrônica, raio atômico, energia de ionização, densidade e estados de oxidação mais comuns. Podemos, agora, substituir cada um dos números em nossa tabela original, por qualquer um dos parâmetros atômicos do átomo relacionado àquele número atômico, e analisar a variação nos valores do parâmetro ao longo de toda a tabela, procurando alguma periodicidade nos valores, semelhante àquela que existia entre os números absolutos iniciais da tabela. Em outras palavras, temos agora um conjunto de parâmetros atômicos, organizados em uma tabela, e que guardam entre si algum tipo de variação. A pergunta que fica agora é se a variação entre os valores dos parâmetros atômicos apresenta a mesma periodicidade dos números iniciais. Indiretamente, estamos preocupados em saber se podemos extrapolar as mesmas coincidências numéricas, ou as mesmas tendências observadas inicialmente entre os números, para os respectivos elementos químicos, que apresentam os números atômicos correspondentes.

Uma observação muito importante, que não podemos deixar de comentar, é que quando estabelecemos uma relação entre um valor

numérico (aquele da tabela original) e um átomo de um elemento químico, estamos comparando duas sequências, de ordem crescente de energia, completamente diferentes, como mostrado abaixo. 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d..... ® 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, 4s, 4p, 4d, 4f..... O problema que surge agora é que todos os parâmetros atômicos são uma consequência direta da ocupação dos orbitais atômicos mais externos e, particularmente, de como é o ambiente eletrônico mais externo ao redor do núcleo. Além disso, e ainda mais importante, é o fato de que a natureza do elemento químico, ou seja, se o mesmo apresenta comportamento metálico, ou se ele é encontrado como gás monoatômico ou diatômico, além de outras características, também é consequência desse ambiente eletrônico mais externo. Assim, antes de começarmos a procurar qualquer tendência ou periodicidade, é bom que saibamos muito bem o que estamos comparando. Por exemplo, em determinado período da tabela periódica, iniciamos na extrema esquerda com metais (Li), passamos por compostos poliméricos do elemento seguinte (Be), atingimos compostos moleculares de outros elementos (C, N) e chegamos aos gases diatômicos (O, F) para terminarmos o período com os gases monoatômicos (Ne). Dessa maneira, seja qual for o parâmetro atômico que venhamos a comparar ao longo de uma determinada região da tabela periódica de elementos, interessante saber a natureza da espécie na qual esse elemento está presente e o que significa esse parâmetro atômico. Uma boa estratégia seria dividirmos a discussão em duas partes, inicialmente discutindo a periodicidade dos elementos,

e, em seguida, tentando estudar e entender a periodicidade dos compostos destes elementos, se é que ela existe.

} A PERIODICIDADE NOS PARÂMETROS ATÔMICOS DOS ELEMENTOS – RAIO ATÔMICO

Existe um conjunto de parâmetros atômicos que são muito importantes para o entendimento tanto de propriedades quanto do comportamento de muitas substâncias e materiais. Mas antes de falarmos de qualquer um desses parâmetros, vale salientar que a distribuição eletrônica no átomo do elemento químico, associada à energia do conjunto de níveis e subníveis, acaba sendo o grande instrumento que nos auxilia a avaliar os parâmetros atômicos do elemento químico. Em princípio, a distribuição eletrônica no átomo de qualquer elemento químico não deve ser prevista. Não existe regra para se fazer a distribuição eletrônica; se utilizarmos o diagrama de Pauling para fazê-la, seguramente, cometeremos equívocos em cerca de 35-40% dos casos. A distribuição eletrônica deve ser proposta baseada em dados experimentais e a melhor conduta para sabê-la é consultar a literatura. Somente dessa maneira é que poderemos conhecê-la com um alto grau de confiabilidade. Uma característica muito importante do átomo é a sua dimensão. Seja qual for o parâmetro utilizado (raio, diâmetro, volume), a comparação das dimensões entre os átomos é muito importante. Já pensou se utilizássemos sais de lítio, ao invés de sais de sódio, no soro caseiro? Seguramente, as pessoas seriam muito diferentes.

A literatura apresenta os valores atribuídos ao raio atômico de todos os elementos conhecidos. Apesar de os valores serem confiáveis, precisamos conhecer o seu verdadeiro significado para podermos estabelecer uma comparação entre eles. Em um primeiro momento, podemos dizer que o raio atômico deve representar a distância entre o núcleo, de dimensões desprezíveis, e o elétron mais externo que sofre os efeitos do núcleo. Se os átomos fossem encontrados livres na natureza, bastaria congelar uma amostra de um determinado elemento químico, que poderíamos determinar qual seria essa distância. Felizmente, para um grupo de elementos, os np6, isso acontece e os seus respectivos raios atômicos são facilmente encontrados na literatura. Para o restante da tabela periódica de elementos, isso não acontece mais. E aqui o problema começa a se tornar mais sério. Existem os elementos metálicos, que representam a grande maioria da tabela periódica de elementos, que são encontrados no estado sólido, combinados a átomos iguais dos mesmos elementos. Se no cristal metálico existe átomo neutro ou íon, isso é uma outra discussão. O importante aqui é que, sejam átomos neutros ou íons, quando a comparação é efetuada entre espécies da mesma natureza, ela tem sentido e significado. Para facilitar a nossa discussão, vamos dividir os elementos químicos que apresentam comportamento metálico em grupos correspondentes aos orbitais mais externos que são ocupados nos respectivos átomos. Assim, teremos os metais do bloco s, os alcalinos e alcalino terrosos, os do bloco d, chamados de metais de transição, e aqueles do bloco f, os lantanídeos e os actinídeos.

Considerando-se, isoladamente, os elementos ns1-2 dos vários períodos, podemos verificar que os valores2 para o parâmetro raio atômico aumentam, gradativamente, à medida que aumenta o valor do número quântico principal n, conforme mostrado na Tabela 3. Tabela 3. Valores dos raios atômicos, em pm, dos elementos ns1-2. n

ns1

ns2

152

113

190

160

227

197

248

215

265

217

270

223

Em outras palavras, os valores do raio atômico dos metais alcalinos e alcalino terrosos aumentam de cima para baixo na tabela periódica dos elementos. Isso significa que, quando passamos da tabela de números para a tabela de elementos químicos, a variação periódica se manteve, ou seja, à medida que os números aumentam de cima para baixo, da mesma forma o fazem os valores do parâmetro raio atômico. Não podemos esquecer que estamos considerando apenas as regiões ns1-2. Passando agora para os elementos do bloco d, a comparação dos dados descritos na literatura torna-se bastante interessante. Considerando-se os átomos dos elementos nd1-10, em qualquer um dos períodos, os valores para os raios inicialmente diminuem, depois permanecem relativamente constantes, para, finalmente, aumentarem de valor, conforme mostrado na Tabela 4. Por outro lado, considerando-se agora os elementos correspondentes de períodos diferentes, observamos que, do quarto para o 2.

quinto período, desde d1 até d10, os valores do raio aumentam, da mesma forma que ocorria na comparação que estabelecemos no parágrafo anterior. Tabela 4. Valores dos raios atômicos para os elementos do bloco d, na mesma sequência em que aparecem na tabela periódica. 3d

161 145 132 125 124 124 125 125 128 133

181 160 143 136 136 134 135 138 144 149

188 156 143 137 137 135 136 138 144 160

Contrariamente, quando comparamos os valores do raio atômico para os elementos do quinto e sexto períodos, aquela variação periódica não se repete mais, e os valores para os elementos desses dois períodos são, aproximadamente, os mesmos. Mais drástica, ainda, é a constatação de que, comparando-se os elementos do quinto período Mo, Tc, Ru, Rh e Pd, tanto entre si, quanto com aqueles do sexto período, W, Re, Os, Ir e Pt, observamos que os valores do raio iônico, para todos eles, é, praticamente, o mesmo, como mostrado na Tabela 5, variando apenas em 3 pm, independentemente do número atômico variar em mais de trinta unidades. Tabela 5. Comparação entre os valores de raio atômico para alguns elementos do quinto e sexto períodos, mostrando que, apesar da diferença no número atômico e período, o raio atômico praticamente não varia. Mo 136

Tc 136

Ru 134

Rh 135

Pd 138

W 137

Re 137

Os 135

Ir 136

Pt 138

Ainda que restrita, mas não menos interessante, é a comparação entre os valores do raio atômico para elementos correspondentes do sexto e sétimo períodos do bloco f, mostrada na Tabela 6. Apesar de podermos fazer a comparação apenas para os sete primeiros elementos de cada período, contrariamente a

Os valores apresentados neste trabalho foram obtidos a partir da “Classificação Periódica dos Elementos”, distribuída pela Sociedade Brasileira de Química.

todos os exemplos anteriores, observamos que quando passamos do sexto para o sétimo período, ocorre um decréscimo no valor do raio atômico, que chega a ser de até 50 pm, quando comparamos Pm (181 pm) e Np (131 pm). Considerando-se as comparações que fizemos até aqui, entre os diferentes períodos de regiões específicas da tabela periódica de elementos, observamos que não existe nenhuma generalização que possa ser feita. Em outras palavras, comparando-se diferentes períodos, observamos que os valores para o parâmetro raio atômico, podem tanto aumentar, quanto diminuir, ou ainda, permanecer constante, a despeito da enorme variação no número atômico. Tabela 6. Comparação dos valores de raio atômico entre elementos do sexto e sétimo períodos, mostrando a diminuição no valor desse parâmetro, à medida que mudamos de período.

Mo 136

Tc 136

Ru 134

Rh 135

Pd 138

W 137

Re 137

Os 135

Ir 136

Pt 138

Finalmente, a comparação entre os valores do raio atômico nos elementos do bloco p é um pouco mais complicada. Nessa região da tabela periódica, os elementos químicos formam diferentes espécies, podendo ser metais, gases diatômicos, gases monoatômicos ou mesmo líquidos à temperatura ambiente. Se considerarmos, por exemplo, o conjunto dos elementos 2p do segundo período da tabela periódica, comparamos C, N, O, F e Ne. Acontece que o carbono é um sólido, seja ele diamante, grafite ou fulereno, enquanto que nitrogênio, oxigênio e flúor são gases diatômicos e Ne é um gás monoatômico. Não existe a menor correspondência entre o carbono e outros elementos desse período, para podermos estabelecer uma comparação entre eles. A alternativa razoável seria compararmos compostos moleculares desses elementos para tentar entender qualquer tipo de comparação

entre os parâmetros atômicos dos mesmos. Novamente, esbarraremos em outro problema porque as interações envolvendo esses átomos são diferentes porque os átomos são muito diferentes em sua natureza, fazendo com que a comparação seja inadequada. Comparando-se agora os elementos do bloco p, mas de períodos diferentes, esbarramos no mesmo problema anterior. Além disso, se a comparação entre os valores dos raios for feita a partir de dados obtidos de compostos moleculares envolvendo esses átomos, os parâmetros de repulsão eletrônica entre pares de elétrons não compartilhados que eram importantes no segundo período, já não o são mais do terceiro período em diante. Resumindo, podemos dizer que a comparação entre valores de raio atômico só faz sentido se estivermos comparando átomos de elementos que se encontram em condições muito semelhantes, ou seja, no mesmo estado físico, unidos por meio do mesmo tipo de interação e sob as mesmas condições. Do contrário, compararíamos o incomparável e chegaríamos, mesmo, às conclusões absurdas. Em outras palavras, não é possível estabelecer uma comparação coerente, entre os valores de raio atômico, que se estenda por toda a tabela periódica de elementos. Mais difícil ainda é tentar estabelecer um padrão periódico de variação para estes valores, semelhante àquele que existia, inicialmente, entre os números na tabela inicial.

Em muitas situações, apenas para facilitar a vida dos usuários, encontramos tabelas periódicas de elementos que apresentam uma grande quantidade de parâmetros para cada um dos elementos químicos que aparecem na tabela. Dentre esses parâmetros, normalmente, aparecem os valores de raio atômico,

densidade, abundância, energia de ionização, estados de oxidação, entre outros. Apesar de a iniciativa ser para tentar facilitar a vida dos usuários, isso acaba os induzindo ao erro. Um erro que se comete muito corriqueiramente é o de apenas olhar esses valores e compará-los, sem tomar o devido cuidado de saber o que se está comparando. Isso pode ser constatado na discussão anterior quando comparamos um metal com um gás monoatômico. E para se ter uma ideia de como a desatenção pode levar a erros muito sérios, à primeira vista, os valores que aparecem nessas tabelas indicam que a densidade do Xenônio, (5,49), é maior que aquela do iodo, (4,94), ou mesmo, que tanto o argônio quanto o cloro, que são gases à temperatura ambiente, são mais densos que muitos metais alcalinos e alcalino terrosos. Será que isto é possível? Gases mais densos que sólidos! Esse é o erro que se comete ao olhar, pura e simplesmente, os valores que aparecem nessas tabelas, sem fazer a devida interpretação de seus significados.3

} ENERGIA DE IONIZAÇÃO A energia mínima necessária para afastar um elétron a uma distância tal que não haja interação eletrostática entre este elétron e a espécie formada (o íon positivo), é chamada de potencial de ionização. Esse parâmetro refere-se à energia necessária para remover o elétron mais afastado do núcleo (ou o menos firmemente ligado, ou ainda, o mais fracamente atraído), resultando em um íon positivo; por isso é chamado de energia de ionização. Na verdade, o valor da energia de ioni-

zação reflete o compromisso entre a carga nuclear e distância, a partir do núcleo, em que se encontram os elétrons mais externos do átomo. Os valores de energia de ionização podem ser facilmente encontrados na literatura e são muito menos ambíguos que aqueles descritos para o raio atômico, justamente porque o entendimento acerca do significado de energia de ionização é muito claro e não deixa dúvidas. A comparação entre esses valores e sua variação ao longo da tabela periódica é muito interessante e merece a nossa atenção devido à sua importância. Em uma primeira análise, ainda que superficial, observamos uma variação da energia de ionização que acompanha a variação do raio atômico. De maneira geral, quanto maior for o afastamento do elétron em relação ao núcleo, menor a energia necessária para removê-lo a uma distância em que não haja mais qualquer interação eletrostática entre os mesmos. Obviamente, não podemos deixar de considerar, também, a variação na carga nuclear. Como fizemos nas comparações anteriores, vamos separar os elementos em blocos, de acordo com os orbitais mais externos que apresentam elétrons. Inicialmente, vamos considerar os elementos do bloco s, ou seja, os metais alcalinos e alcalino terrosos, deixando de lado, novamente, o átomo de hidrogênio4. A análise dos valores descritos na literatura indica que, nos dois grupos ns1 e ns2, a energia de ionização diminui à medida que aumenta o número quântico principal. É claro que, à medida que aumenta o número quântico principal, aumenta também a carga nuclear, porém, o maior afastamento em relação ao

Nesse caso, o erro que se cometeu foi não verificar que as densidades dos gases são expressas em g/L, enquanto que as dos sólidos são expressas em g/cm3.

Devido às suas características interessantes e únicas, este átomo será analisado posteriormente.

núcleo é mais importante que o aumento da carga nuclear e, assim, diminui o valor da energia de ionização. Associando, agora, essas duas variações, podemos dizer que, nos grupos ns1 e ns2, à medida que aumenta o raio atômico, diminui a energia de ionização, como mostrado na Tabela 7 para os elementos ns1.

Tabela 8. Comparação entre os valores de raio atômico e energia de ionização (itálico) para os elementos do bloco p. Nota-se uma variação periódica na medida em que aumenta o raio atômico em um grupo, diminui a energia de ionização. np1 83

np2

np3

np4

np5

np6

801 77 1086 71 1402 60 1314 71 1681 70 2081

143 577 117 787 93 1012 104 1000

1251 174 1520

122 579 123 762 125 947 215 941

1140

1351

163 558 141 709 182 834 143 869 133 1008 218 1170 170 589 175 716 155 703 167 812

930

1037

Tabela 7. Variação do raio atômico e da energia de ionização para os elementos ns1.

Raio

E.íon.

152

513

190

496

227

419

248

403

265

376

270

400

Para os elementos do bloco p, observamos, aproximadamente, o mesmo tipo de variação; comparando-se os elementos de um mesmo grupo, à medida que aumenta o raio atômico, diminui a energia de ionização5, como indicam os valores em itálico na Tabela 8. Novamente, isso reforça a ideia de que existe uma correlação muito boa entre a energia de ionização e o raio atômico. Podemos, agora, checar essa ideia comparando as variações em um mesmo período. No bloco s, essa comparação nos períodos é muito simples, uma vez que há somente dois elementos em cada um deles. Como o raio atômico diminui acentuadamente do primeiro para o segundo elemento de cada um desses períodos, a energia de ionização aumenta consideravelmente, em particular para os primeiros períodos.

Aparentemente, podemos dizer que existe uma correlação muito boa entre a energia de ionização e o raio atômico, de tal maneira que em um mesmo período, à medida que diminui o raio, aumenta a energia de ionização. Observando isso nos elementos de um mesmo período do bloco p, temos, mais ou menos, o mesmo tipo de comportamento; nos casos onde há uma diminuição no valor do raio atômico, existe um correspondente aumento no valor da energia de ionização. A comparação em um mesmo período merece um pouco mais de atenção, uma vez que existem outros efeitos envolvidos, em particular, o aumento da carga nuclear e o aumento na repulsão entre os elétrons que se situam no mesmo nível ou subnível de energia. Nos casos em que ocorre uma diminuição no valor do raio atômico, existe um correspondente aumento nos valores de energia de ionização; porém, em alguns casos entre elementos vizinhos, o valor do raio atômico praticamente não varia, mas existe um aumento no valor da energia de ionização. Isso é muito razoável porque houve um aumento na carga nuclear e um consequente aumento na atração por esses elétrons que se

Existe um ou outro elemento nessa região que não acompanha este tipo de variação, mas que pode ser justificado.

encontram, ainda, á mesma distância, apesar de ter havido um correspondente aumento na repulsão entre esses elétrons. O que se pode concluir é que o aumento na atração superou o aumento na repulsão e, por isso, a energia de ionização também aumentou. A tendência geral que se observa, também, ao longo dos períodos, é que o aumento da carga nuclear, aparentemente, supera todos os outros efeitos e leva há um correspondente aumento na energia de ionização. Em outras palavras, para os elementos do bloco p, em um mesmo período, a dificuldade de se remover os elétrons mais externos se acentua cada vez mais, à medida que aumenta a carga nuclear. Uma comparação dos valores de energia de ionização entre os elementos np1 e np6 indica que esses últimos apresentam um valor que é, em média, o dobro daquele dos elementos np1, como mostrado na Tabela 8. Até esse ponto, verificamos que tanto a distribuição eletrônica quanto o raio atômico e a energia de ionização têm uma variação, ou um comportamento, que segue uma tendência muito bem definida. Por outro lado, nos blocos d e f, a situação já não é mais tão simples; se os parâmetros atômicos acabam sendo uma consequência da distribuição eletrônica, e esta não apresenta mais uma tendência ou um comportamento que possa ser caracterizado como periódico, o estudo da variação desses parâmetros deverá ser um pouco mais complicado ou, no mínimo, menos previsível. Vamos continuar essa discussão analisando, agora, a variação da energia de ionização nos elementos do bloco d. Como já men-

cionamos, a energia de ionização está intimamente relacionada à carga nuclear e ao raio atômico. Em cada um dos períodos do bloco d, a variação no raio atômico é bem interessante e segue o mesmo padrão de comportamento; como a carga nuclear aumenta da esquerda para a direita, seria de se esperar uma diminuição gradual nos valores do raio atômico. Entretanto, o compromisso entre atração e repulsão ao longo de cada um dos períodos, associado ao aumento tanto no número de prótons quanto no de elétrons, que é maior que nos casos anteriores (blocos s e p), produz agora um efeito diferente. Em qualquer uma das séries de transição, observamos que os elementos centrais de cada uma delas apresentam, aproximadamente, o mesmo valor do raio atômico. Isso acontece a despeito do aumento da carga nuclear e do número de elétrons, como resultado do melhor compromisso entre atração e repulsão. Se considerarmos os elementos da segunda série de transição, temos os valores para o raio atômico e primeira energia de ionização mostrados na Tabela 9. Os valores mostrados nessa tabela confirmam as afirmações anteriores; o raio atômico diminui desde o ítrio até o molibdênio, permanece relativamente constante até o rutênio, voltando a aumentar do paládio até o cádmio. Enquanto isso, os valores de energia de ionização aumentam, gradativamente, à medida que aumenta a carga nuclear, mesmo que a variação no raio atômico não seja perceptível. Isso ocorre porque o efeito da maior carga nuclear é mais pronunciado que no elemento anterior onde os elétrons se

Tabela 9. Comparação entre os valores de raio atômico e energia de ionização para a segunda série de transição (4d). Y

Raio

181

160

143

136

134

135

138

144

149

Energia de ionização

616

660

664

685

702

711

720

805

731

868

encontravam à mesma distância. O único “desvio” nesse aumento gradativo ocorre no caso do paládio. Os valores mostrados na tabela indicam um aumento no valor da energia de ionização muito mais acentuado nesse elemento, e uma posterior diminuição no valor da energia de ionização quando se compara paládio e prata. Essa é uma comparação muito interessante e que nos remete ao mesmo comentário que fizemos quando discutimos a comparação, aparentemente ambígua, entre alguns valores de densidade. Nesse caso, novamente, a simples comparação dos valores de raio atômico e energia de ionização pode nos induzir a pensar que existe alguma anomalia nessa região. Na verdade, a explicação para esse valor, inesperadamente, maior para o paládio é uma consequência do fato que, contrariamente a todos os outros elementos dessa série de transição, a partir do cromo, o elétron que é ionizado é aquele do subnível d, contrariamente aos outros, em que o elétron é ionizado a partir do orbital s. Como a energia do orbital d e menor que aquela do s, a energia necessária para ionizar o elétron desse orbital acaba sendo bem maior. Contrariamente, no elemento posterior, que é a prata, o elétron, novamente, é ionizado a partir do orbital s e temos mais ou menos a mesma sequência que se observava antes do paládio. Essa última comparação é bem interessante e mostra que os parâmetros atômicos apresentam valores que são perfeitamente justificáveis e que acabam sendo consequência de um ou outro efeito menos aparente. Na verdade, cada um desses valores apresenta uma justificativa bem plausível e que é dependente de alguma característica, normalmente relacionada à distribuição eletrônica do elemento. Como esta não pode ser previsível para elementos a partir do número

atômico 20, o mesmo acaba acontecendo com os correspondentes parâmetros atômicos. Além disso, a variação desses valores não acompanha nenhuma tendência que vinha sendo observada para os elementos mais leves. A mesma discussão que fizemos para os elementos da segunda série de transição, pode ser estendida para os elementos das outras séries. As tendências de aumento ou diminuição nos valores de energia de ionização estão intimamente relacionadas às variações nos valores de raio atômico que, por sua vez, estão atrelados à correspondente distribuição eletrônica do elemento. Como nessa região não existe regra ou tendência de variação que seja geral, ou que se manifeste ao longo de toda a série, cada um dos exemplos deve ser avaliado cuidadosa e separadamente para, só em seguida, ser comparado aos demais e incluído em alguma tendência de variação ou comportamento. A comparação entre os elementos correspondentes das diferentes séries de transição também é muito interessante e esclarecedora. Avaliando-se, inicialmente, a variação do raio atômico, observamos que esse parâmetro aumenta de cerca de 10-20 pm da primeira para a segunda série de transição, como consequência do aumento do número atômico e da mudança de nível de energia. Por outro lado, a variação nos valores de energia de ionização não segue essa mesma tendência. Comparando-se os quatro primeiros elementos correspondentes das duas primeiras séries, verifica-se que ocorre a diminuição no valor da energia de ionização apenas para o primeiro elemento; contrariamente, a mesma tendência não é observada para os elementos posteriores, sendo que até o quarto elemento de cada série ocorre agora um aumento no valor da energia

Tabela 10. Valores para o raio atômico e energia de ionização (hachurado) para os elementos do bloco d. Sc

161 Ti 631

145 V 658

181 Zr 616

160 Nb 660

108 Hf 538

132 Cr 650 143 Mo 664

156 Ta 642

125 Mn 653 136 Tc 685

143 W 761

124 Fe 759 136 Ru 702

137 Re 770

124 Co

717

134 Rh 711

137 Os 760

de ionização. Finalmente, do quinto elemento em diante, ocorre, novamente, a diminuição nesses valores6, como mostrado na Tabela 10. Comparando-se agora os elementos da segunda e da terceira séries de transição, observa-se que a tendência de variação é diferente da comparação anterior. Em primeiro lugar, os valores dos raios atômicos praticamente não variam, a despeito de existir uma diferença de 32 prótons e elétrons entre uma série e outra. A partir do terceiro elemento de cada série, percebemos um aumento acentuado nos valores de energia de ionização, diferentemente de qualquer outra comparação entre períodos consecutivos da tabela periódica de elementos. Esse aumento é uma consequência da carga nuclear muito maior nos elementos da terceira série, manifestando-se nos elétrons mais externos, que estão à mesma distância que os elementos da segunda série. A interpretação dessas variações nos valores de energia de ionização é muito simples e coerente, bastado apenas relacioná-la à variação nos valores de raio atômico.7 Não podemos, e não devemos, esperar algum tipo de variação ou alguma tendência de variação

125 Ni 760 135 Pd 720

135 Ir 840

125 Cu 737 138 Ag 805

136 Pt 880

128 Zn 745 144 Cd 731

138 Au 870

133 906 149 868

144 Hg 890

160 1007

nesses valores, da mesma forma que era observado nos elementos mais leves, em que o compromisso entre carga nuclear, distribuição eletrônica, forças de atração e repulsão e raio atômico era muito mais simples. Finalmente, estendendo-se a discussão para os elementos do bloco f, percebemos que, a partir do sexto elemento de cada série (Sm e Pu, respectivamente), as distribuições eletrônicas são correspondentes e, assim, podemos tentar comparar e estabelecer algum padrão de variação nos valores de energia de ionização. Do sexto elemento em diante, os valores de raio atômico variam pouco, ao passo que a energia de ionização aumenta, gradativamente.8 Mas o mais interessante, é a comparação dos valores de energia de ionização entre os elementos lantanídeos (4f) e actinídeos (5f) correspondentes. Nessa região da tabela periódica, diferentemente das demais, comparando-se os elementos correspondentes de períodos diferentes, observa-se uma diminuição acentuada nos valores de raio atômico, independentemente da diferença de 32 prótons e elétrons entre os elementos correspondentes. Esta diferença acentuada de raio atômico leva a um aumento no valor da energia de ionização que pode chegar a cerca de 40 kJ mol-1.

A partir do quinto elemento, o único que não segue esta tendência de variação é o paládio, pela mesma razão comentada anteriormente, quanto à sua distribuição eletrônica.

Que dependem da carga nuclear, da distribuição eletrônica e do melhor compromisso entre atração e repulsão.

A diminuição observada para o último elemento é devida à presença de um único elétron em um orbital d, diferentemente dos elementos anteriores.

Tabela 11. Comparação entre os valores de raio atômico e energia de ionização (hachurado) entre elementos correspondentes do bloco f. Os valores que não são mostrados não estão descritos na referência consultada. Sm

180 Eu 543

204 Gd 547

151 Am 585

184 578

180 Tb

178 Dy

177 Ho

175 Yb

194 Lu

173

572

581

589

597

603

524

Cm 581

Bk 601

Cf 608

Es 619

Fm 627

Md 635

No 642

Tais afirmações representam, apenas e tão somente, o resultado de comparações entre um conjunto de valores que, nos dias de hoje, somos privilegiados em conhecer. Esses valores estão associados a cada um dos elementos da tabela e, seguramente, não eram conhecidos na época em que essa disposição dos elementos químicos foi proposta. Muito provavelmente, se essa disposição dos elementos químicos, com a conotação de periodicidade que foi enraizada ao longo do tempo, não tivesse sido proposta nos idos de 1869, talvez ela jamais 9.

176 Tm

565

Resumindo, pode-se dizer que a comparação da variação da energia de ionização, em regiões onde ela é possível e razoável, indica que, considerando-se a distribuição eletrônica, o raio atômico e a energia de ionização, nenhum destes parâmetros apresenta um tipo específico de variação, que se estenda por todas as regiões. Enquanto que, em alguns casos, existe um aumento nos valores e, em outros, ocorre uma diminuição dos mesmos. Em outras palavras, aquelas variações periódicas que se observava, inicialmente, entre os números, definitivamente, não podem ser estendidas para os elementos químicos. Nestes casos, a interdependência entre os vários parâmetros atômicos é que acaba determinando a sua variação ao longo da tabela, não seguindo nenhuma tendência ou comportamento periódico que se estenda por toda a tabela, como se observou inicialmente com os números.

177 Er

593

fosse proposta nos dias de hoje, com as mesmas intenções da proposição inicial. Obviamente, isso se trata, apenas, de uma elucubração.

} A DENSIDADE Existe pelo menos um parâmetro atômico que tem uma variação incrivelmente regular ao longo da tabela periódica dos elementos. Esse parâmetro trata-se da densidade, que já fora citada anteriormente. Comparando-se tanto os metais quanto os gases entre si, as tendências são bem marcantes, diferentemente da variação da distribuição eletrônica, tamanho ou energia de ionização dos átomos. Apesar de não ser utilizado pelos químicos9 tão rotineiramente quanto os outros parâmetros atômicos, a densidade representa um bom exemplo de variação periódica, cuja justificativa acaba indo ao encontro do modelo do orbital atômico, adotado para o átomo. Para os professores de química, essa variação acaba sendo um grande argumento, que eles podem dispor a qualquer momento, para enriquecer as suas discussões sobre variação de energia dos orbitais atômicos. Se entendermos que o parâmetro densidade representa a porcentagem do espaço que é, efetivamente, ocupada pela espécie em questão, a discussão para os átomos torna-se muito atraente. Quando falamos que um átomo é mais denso que outro, estamos dizendo que ele

A diferença na densidade é de fundamental importância para os garimpeiros, que a utilizam rotineiramente, mesmo sem saber, para separar e/ou purificar o ouro encontrado nos garimpos.

Tabela 12. Valores de densidade para os elementos np6 de todos os períodos, mostrando o aumento no valor da densidade quanto maior o número de subníveis ocupados em cada um dos elementos. He

0,17

0,84 1,66

ocupa mais efetivamente a mesma porção do espaço que está sendo considerado. Se estamos fazendo essa comparação entre espécies da mesma natureza, estamos comparando os metais formados a partir dos diferentes elementos químicos. Se pudéssemos comparar, isoladamente, átomos de elementos químicos diferentes, seria muito fácil perceber que o mais denso seria aquele que fosse mais compacto. Em outras palavras, quanto mais próximos estivessem os níveis ou subníveis de energia, mais compacto seria o átomo do elemento químico que está sendo considerado e mais efetiva seria a ocupação do espaço ao redor do seu núcleo. Como a diferença de energia entre qualquer conjunto de orbitais diminui, à medida que aumenta o número atômico, quanto maior o número atômico, menor será a diferença de energia entre qualquer conjunto de orbitais. Em outras palavras, quanto maior o número atômico, mais próximos estarão todos os seus níveis e subníveis de energia. Isso significa que, quanto maior o número atômico, mais compacto é o átomo e, portanto, maior será a sua densidade. Ao longo dos períodos na tabela periódica, a variação do raio atômico é meio irregular e a maior ou menor compactação do átomo requer muito cuidado na sua avaliação. Por outro lado, passando-se de um nível para outro, a diferença de energia entre todos

3,48

5,49 5d

9,23

os subníveis anteriores torna-se cada vez menor e, por conseguinte, o átomo torna-se mais compacto. Isso significa que, passando-se de um nível de energia para outro, maior o número de subníveis e menor a diferença de energia entre eles, mais compacto é o átomo e, portanto, maior a sua densidade. Isso é uma consequência natural do modelo do orbital atômico adotado para o átomo. Essa comparação foi feita para todos os elementos do período 18, que são gases e que apresentam todos os orbitais do nível anterior completamente preenchidos, além dos orbitais s e p do nível correspondente ao elemento, também preenchidos. Os valores de densidade mostrados para os gases do grupo 18 da tabela periódica indicam que, quanto maior o número de subníveis ocupados, maior é a densidade; além disso, quanto maior o número de elétrons em cada um desses subníveis, maior é o incremento na densidade. Dessa maneira, podemos verificar que, comparando-se Ar, que apresenta apenas orbitais s e p ocupados, com Kr, que apresenta orbitais s, p e d, o valor de densidade praticamente dobra. Da mesma maneira, quando comparamos Xe, com orbitais s, p e d, com Rn, que apresenta orbitais s, p, d e f, novamente, o valor de densidade tem um aumento substancial, como resultado da maior proximidade entre os níveis e ocupação mais efetiva do espaço.

Tabela 13. Variação nos valores de raio atômico e densidade (hachurado) para os elementos do bloco d. Sc

161 Ti 2,99

181 Zr 4,47

132 Cr 6,09

160 Nb 6,51

108 Hf 6,16

145 V 4,51

143 Mo 8,58

156 Ta 13,3

125 Mn 7,14 136 Tc 10,3

143 W 16,7

124 Fe 7,44 136 Ru 11,5

137 Re 19,3

124 Co 7,87 134 Rh 12,5

137 Os 21,0

Novamente, tal constatação justifica-se pelo modelo do orbital atômico adotado. Felizmente, essa mesma ideia pode ser extrapolada para o material formado a partir de muitos átomos desse mesmo elemento químico. Isso significa que podemos utilizar esta ideia para comparar a densidade dos elementos metálicos ao longo de toda a tabela periódica, como exemplificado na Tabela 13 para os elementos do bloco d. Baseados em tudo isto, poderíamos estimar que, quanto maior fosse o número quântico n, maior deveria ser a densidade do átomo do elemento químico. Felizmente, isso acaba sendo verificado e a comparação dos valores de densidade ao longo de toda a tabela periódica dos elementos permite afirmar que a variação desse parâmetro é tal que ele aumenta de cima para baixo, na medida em que a diferença de energia entre todos os subníveis diminui, ocupando mais efetivamente o espaço ao redor do núcleo.

125 Ni 8,89 135 Pd 12,4

135 Ir 22,6

125 Cu 8,91 138 Ag 12,0

136 Pt 22,7

128 Zn 8,92 144 Cd 10,5

138 Au 21,5

133 7,14 149 8,64

144 Hg 19,3

160 13,6

} COMENTÁRIOS FINAIS Analisando o conjunto de parâmetros atômicos descritos na literatura, e a sua correspondente variação ao longo da tabela periódica dos elementos, podemos fazer algumas considerações: • A tabela periódica pode ser entendida como uma tabela de números, a partir da qual se associou um elemento químico a cada um desses números. Quando fizemos essa associação, nada nos garante que as mesmas tendências e repetições periódicas que se verificavam nos números, ainda continuam a ser observadas nos parâmetros atômicos referentes aos elementos químicos. • Alguns parâmetros atômicos tais como raio atômico e energia de ionização, intimamente relacionados ao modelo do orbital atômico, podem ser

Tudo isso nos permite afirmar que a densidade é o parâmetro atômico que apresenta a variação periódica mais regular, aumentando de cima para baixo ao longo de toda a tabela de elementos.10

considerados para uma avaliação de qualquer comportamento periódico. Entretanto, cada um destes parâmetros tem sua justificativa atrelada à correspondente distribuição eletrô-

10. Uma ou outra anomalia desse comportamento, observada em apenas dois elementos do bloco s, pode ser justificada em função das correspondentes distribuições eletrônicas.

nica, que, por sua vez, não apresenta nenhuma tendência de variação que se estenda por toda a tabela periódica. • Como não existe nenhuma tendência na variação da distribuição eletrônica dos elementos, que se estenda por toda a tabela periódica, e como os outros parâmetros atômicos dependem dessa distribuição eletrônica, poderíamos dizer que nenhum desses parâmetros atômicos apresenta alguma tendência, variação ou comportamento periódico. O último comentário é muito importante e requer certo cuidado em sua interpretação. Antes de mais nada, deve ficar muito claro que estamos nos referindo, exclusivamente, ao átomo de um elemento químico e não aos compostos formados a partir do mesmo. Entretanto, rotineiramente, estamos mais interessados nos compostos formados a partir destes elementos químicos e, infelizmente, ainda não sabemos em que medida essas observações referentes aos átomos podem ser extrapoladas para os correspondentes compostos desses elementos. Em outras palavras, a periodicidade, ou a falta dela, para os elementos químicos, não pode e não deve ser confundida com aquela dos compostos desses elementos. O que podemos afirmar até aqui é que, considerando-se apenas e tão somente os

átomos dos elementos químicos, em suas várias formas, ou seja, sólidos metálicos, sólidos moleculares, gases diatômicos ou monoatômicos, somente a densidade apresenta uma variação periódica que se estende ao longo de toda a tabela. Em outras palavras, como o próprio modelo do orbital atômico prevê, na medida em que se aumenta o número de níveis de energia, mais próximos eles vão se organizando e mais compacto torna-se o correspondente átomo. Por outro lado, os parâmetros raio atômico e energia de ionização, que estão intimamente relacionados e atrelados à distribuição eletrônica, não apresentam qualquer comportamento periódico, ou tendência de variação, que se estenda por toda a tabela periódica de elementos.

O que se pode afirmar é que o modelo do orbital atômico serve de subsídio para interpretarmos todas as variações, ou tendências de variações, dos parâmetros atômicos ao longo da tabela periódica. Se estas variações seguem, ou não, alguma tendência, ou algum tipo de comportamento, da mesma forma que ocorria com números puros, trata-se de mera coincidência, uma vez que a variação dos níveis de energia dos orbitais atômicos não tem qualquer paralelo ou semelhança com uma variação, meramente numérica, que é aquela observada para os números atômicos.

Artigo 2, v. 3, n. 2, 27-34, jul.-dez. 2008

ISSN 1809-6158

APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA EM QUÍMICA A PARTIR DE MAPAS CONCEITUAIS Giseli Cristina Machado Colégio Estadual Dr. Afonso Alves de Camargo E-mail: giselicrm@ibest.com.br

Keller Paulo Nicolini Fundação Universidade do Oeste de Santa Catarina – UNOESC E-mail: kellernicolini@gmail.com

RESUMO Este trabalho discute uma proposta para o Ensino de Química no Ensino Médio baseada nos conceitos da Teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel, tendo como ferramenta didática do processo os mapas conceituais propostos por John Joseph Novak. Os conteúdos: Teorias Atômicas, Ligações Químicas, Soluções e Cinética Química foram discutidos em sala de aula, que se tornou um espaço de discussão e reconstrução das relações entre os conceitos químicos e o cotidiano. No decorrer do processo, houve aprendizagem significativa para a grande maioria dos estudantes, demonstrando a importância da utilização de instrumentos diversificados durante o processo ensino-aprendizagem. Palavras-chave: Aprendizagem significativa; mapas conceituais; ensino de Química.

ABSTRACT CHEMISTRY LEARNING BASED ON CONCEPT MAPS. This work discusses proposed for the Teaching of Chemistry in the Medium Teaching based on the concepts of the Theory of David Ausubel’s Significant Learning, tends as didactic tool of the process the conceptual maps proposed by John Joseph Novak. The contents: Atomic Theories, Chemical Connections, Solutions and Chemical Kinetics were discussed in class room that became a discussion space and reconstruction of the relationships among the chemical concepts. In elapsing of the process there was significant learning for the students’ great majority, demonstrating the importance of the use of diversified instruments during the teaching-learning process. Key-words: Significant learning; conceptual maps; teach of chemistry.

} INTRODUÇÃO

O presente estudo tem por objetivo avaliar o Ensino de Química, baseadao na teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel, utilizando mapas conceituais como instrumento principal. O processo educacional está em constante desenvolvimento, vivendo, talvez, um paradigma, como diria Kuhn (apud Ostermann, 1996). Assim como a Ciência, a Educação também não é um processo imparcial, como diria Bachelard (apud Lopes, 1996). No contexto das discussões pedagógicas atuais, professores das mais diversas áreas do conhecimento se deparam com mudanças de paradigmas, numa constante busca por um ensino voltado à formação de cidadãos críticos e conscientes de seu papel na sociedade. Os profissionais da educação em Química tem contribuído nesse processo, aliando conhecimentos teóricos e práticos ao cotidiano do aluno. Percebe-se no dia a dia da escola que os alunos experimentam situações nas quais possuem dificuldade em relacionar os conceitos Químicos ao cotidiano e contexto social. Analisando os obstáculos encontrados na prática educativa para minimizar tais dificuldades, este estudo justifica-se por ser uma estratégia para melhorar o Ensino de Química, de acordo com a realidade brasileira. Estudos dos processos de desenvolvimento psicológico dos indivíduos como o construtivismo de Piaget, o desenvolvimento sociointeracionista de Vygotsky e a interação entre psiquismo, fisiologia e relações interpessoais de Wallon explicam o processo

de desenvolvimento do ponto de vista da periodização do desenvolvimento psicológico do indivíduo (Oliveira, 2002). No entanto, para o Ensino Médio, essas teorias são de difícil aplicação prática, sendo direcionadas ao desenvolvimento do indivíduo em suas fases iniciais, não sendo uma teoria de Ensino de Química, por exemplo. Dessa forma, torna-se importante que professores e escolas procurem aplicar propostas educacionais adaptadas a cada realidade educacional. Nesse sentido, a teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel se constitui numa ferramenta teórica e epistemológica importante a cerca da cognição dos estudantes de química, possibilitando um direcionamento efetivo do processo ensino-aprendizagem para que haja aprendizagem significativa. Ausubel preocupou-se com o processo cognitivo da aprendizagem, com foco na construção e reconstrução do conhecimento, independentemente da fase de desenvolvimento do sujeito aprendiz. Sua teoria tem como conceito-chave a aprendizagem significativa, ou seja, a construção idiossincrática do conhecimento que faz sentido para o aprendiz. A aprendizagem é dita significativa quando uma nova informação (conceito, idéia, proposição) adquire significados para o aprendiz [...] (Moreira, 1998).

A construção idiossincrática ocorre quando a linguagem, a interação pessoal e a forma com a qual o indivíduo relaciona diferentes conceitos ao seu conhecimento, torna-se importantes

e influenciam diretamente no processo ensino-aprendizagem. Por isso, também, em vez de se referir propriamente a conhecimentos, Ausubel prefere utilizar o termo ‘conceitos’, que são construções subjetivas sobre o objeto de conhecimento (Tavares, 2007). Na aprendizagem significativa o novo conhecimento nunca é internalizado de maneira literal, porque no momento em que passa a ter significado para o aprendiz entra em cena o componente idiossincrático da significação. Aprender significativamente implica atribuir significados e estes têm sempre componentes pessoais. Aprendizagem sem atribuição de significados pessoais, sem relação com o conhecimento preexistente, é mecânica, não significativa (Moreira, 1998).

Para compreender melhor a teoria da aprendizagem significativa de Ausubel, é importante conhecer os princípios básicos sobre os quais ela foi construída, denominados princípios programáticos facilitadores, que são: a) diferenciação progressiva; b) reconciliação integradora; c) organização sequencial d) consolidação. Estes princípios devem nortear o trabalho, que visa à aprendizagem significativa (Moreira, 1999, 2000).

} OS MAPAS CONCEITUAIS E A APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA De maneira geral, pode-se dizer que os mapas conceituais são diagramas elaborados de modo a ordenar hierarquicamente os conceitos de um determinado campo do conhecimento, seja ele amplo ou de um tema específico de modo que as relações entre os conceitos possam ser identificadas.

A hierarquização dos conceitos na construção dos mapas, proposta por Novak, constitui-se num meio de representar graficamente a construção mental do conhecimento proposta por Ausubel, onde conhecimentos novos e específicos vão sendo agregados a um conhecimento prévio mais geral e inclusivo. Em outras palavras, as hierarquias conceituais prescrevem uma sequência descendente. Procurar mecanismos que venham a solucionar problemas relacionados ao Ensino de Química é uma tarefa cotidiana do educador. Muitas iniciativas têm dado resultado, principalmente quando o aluno é levado a pensar criticamente com relação a fatos do cotidiano (Nicolini; Wisnieswski, 2009). A aplicação de atividades diferenciadas no processo de ensino-aprendizagem, concatenando a teoria com a prática, apoiando-se em materiais comuns do dia a dia dos estudantes, o uso da criatividade e a audácia de persistir ensinando a Química, aproximam o aluno da linguagem científica (Novak, 1981). É justamente na possibilidade de representar graficamente a estruturação cognitiva acionada na aprendizagem que está o caráter instrumental dos mapas de conceitos no ensino. Por apresentarem os conceitos numa ordem hierárquica e numa rede de relações, os mapas se tornam facilitadores da aprendizagem significativa, se encaixando no formato dos organizadores prévios preconizados por Ausubel e que ainda proporcionam a diferenciação progressiva e a reconciliação integradora. De acordo com os estudos de Ausubel, existe relação entre a natureza hierárquica dos mapas conceituais e a natureza hierárquica da estrutura cognitiva. Ausubel imaginava, com relação à estruturação do conhecimento na mente, levar em consideração três níveis:

a) No primeiro, um conceito geral; b) No segundo, conceitos secundários A e B; c) No terceiro, os conceitos secundários A e B se subdividem em conceitos específicos A1/An e B1/Bn respectivamente (Machado; Nicolini, 2008). Dentre as possibilidades de aplicação dos mapas conceituais, destacam-se três: a) organização e análise do conteúdo; b) ensino; c) instrumento de avaliação.

É importante reforçar o caráter qualitativo da avaliação que os mapas possibilitam no sentido de que os mapas conceituais são construídos pelos alunos, podendo guiar a prática do professor. Não é possível uma abordagem tradicional de avaliação por meio desse instrumento, pois não existem mapas corretos ou incorretos, eles apenas refletem a visão global e hierárquica que o seu construtor tem de um determinado assunto. No entanto, há mapas que podem revelar uma riqueza de relações entre conceitos e mapas notadamente pobres que revelam falta de compreensão de conceitos e relações por parte do aluno. Para o aluno construir seu mapa de conceitos, ele procura externalizar suas estruturas cognitivas consolidando sua aprendizagem, torna-a significativa. A análise dos mapas confeccionados pelo aluno deve estar atrelada à análise das explicações dadas por ele para as relações que ele estabeleceu entre os conceitos, seja de forma oral ou escrita. Tavares aponta que existem diversos tipos de mapas conceituais: a) o tipo teia de aranha – em que os conceitos mais específicos ficam em torno de um conceito central;

b) o tipo fluxograma – em que os conceitos são organizados de forma linear e não revelam muitas relações entre os conceitos; c) o tipo sistema (entrada e saída) – bastante complexo, revelando muitas relações entre conceitos partindo de um conceito em direção a outro; d) o tipo hierárquico – mais recomendado para o processo de aprendizagem significativa (Tavares, 2007). O conceito central ou conceito-chave e mais inclusivo encontra-se no topo do mapa, no qual os conceitos mais específicos estão ligados abaixo. Os conceitos, geralmente, são colocados em figuras geométricas. O mapa deve ser capaz de apresentar as significações relativas a conceitos e relações entre conceitos no contexto de um conjunto de conhecimentos de uma disciplina ou entre disciplinas – caracterizando um processo de ensino-aprendizagem interdisciplinar.

} MATERIAIS E MÉTODOS Este trabalho foi realizado sob a perspectiva da teoria da Aprendizagem Significativa de Ausubel, seguindo seus pressupostos básicos, com o auxílio do uso de mapas conceituais propostos por Novak. O estudo foi desenvolvido na primeira série do Ensino Médio, envolvendo conteúdos relativos a Teorias Atômicas e Ligações Químicas e na segunda série do Ensino Médio envolvendo os conteúdos relativos a Soluções e Cinética Química. Todo o trabalho foi executado no Colégio Estadual Dr. Afonso Alves de Camargo, na cidade de Rio Azul – PR, entre maio a junho

de 2008, onde 76 alunos participaram da pesquisa, sendo 34 alunos do primeiro ano e 42 alunos do segundo ano. Foram necessárias 12 horas-aula para realizar as atividades em cada uma das turmas. As etapas que orientaram a realização do trabalho foram: a) Discussão prévia dos conteúdos a serem trabalhados; b) Verificação dos conhecimentos prévios dos alunos sobre o tema através da aplicação de ICD – Pré-Teste (Instrumento de coleta de dados) com questões subjetivas, sendo este um instrumento de verificação dos denominados subsunçores – conjunto de estruturas cognitivas com conceitos preexistentes; c) Leitura e interpretação de mapas conceituais, como forma de aplicação de organizadores prévios, segundo a teoria ausubeliana; d) Exposição oral do conteúdo; e) Leitura de textos didáticos e paradidáticos previamente elaborados; f) Realização de exercícios de fixação do conteúdo previamente elaborados entre outros existentes no livro didático do aluno; g) Realização de experimentos em laboratório, como instrumento de consolidação da aprendizagem significativa; h) Construção de mapas conceituais pelos estudantes; i) Aplicação de ICD – Pós-Teste para verificar a aprendizagem e a evolução conceitual dos estudantes sobre os conteúdos trabalhados. Essas etapas foram seguidas durante o desenvolvimento de cada tema e tiveram

importância fundamental para o desenvolvimento do trabalho. No entanto, o uso de mapas conceituais foi evidenciado e experimentos laboratoriais foram preparados e aplicados de acordo com a realidade de cada turma. A aplicação dos ICDs se constitui numa estratégia importante para verificar o conhecimento prévio dos estudantes e posteriormente, para verificar o progresso conceitual relativo ao trabalho utilizando mapas conceituais (Novak, 1991). Os conceitos são ligados entre si traçando-se linhas, revelando uma relação entre eles, sendo que para auxiliar o entendimento dessa relação, podem-se escrever algumas palavras-chave. Além disso, as linhas podem ter formato de seta, para dar sentido e direção para as relações conceituais. As palavras escritas sobre as linhas, os chamados conectivos, juntamente com os conceitos unidos pelas linhas, devem dar a ideia de proposições que expressam as relações entre os conceitos (Moreira; Caballero; Rodríguez, 1997). O uso de setas ou linhas por si só não explica a relação entre conceitos, pois os mapas conceituais não são autoexplicativos: é sempre necessário que sejam explicados por quem os faz (Moreira, 1986). Assim, o mapa

conceitual do professor terá utilidade como instrumento de ensino quando for apresentado e explicado aos alunos, podendo ser utilizado também para levantar discussões e sanar dúvidas a respeito das relações atribuídas aos conceitos no mapa. Com relação aos mapas confeccionados pelos alunos, é imprescindível a orientação do professor, pois eles podem, ainda, não ter umaa visão abrangente sobre os conceitos relevantes e suas relações. Nesse sentido, não existe o mapa conceitual correto. Quando existe dificuldade por parte do aluno em construir seu

mapa, o papel do professor é incentivá-lo a refazer esse mapa até que ele consiga apresentar satisfatoriamente os conceitos e suas relações. É no processo de construir o mapa que se dá a aprendizagem significativa, pois os mapas se constituem como organizadores prévios e instrumentos de consolidação da aprendizagem. Apresentou-se aos alunos um mapa previamente elaborado como modelo, exemplificando a ordem hierárquica considerada consistente de acordo com a teoria ausubeliana. Os ICDs foram elaborados com questões objetivas e subjetivas. Optou-se por fazer a análise das respostas reunindo-as em grupos por semelhança conceitual. Mesmo que as respostas tenham sido escritas de diversas formas pelos alunos, procurou-se reuni-las de acordo com a compreensão conceitual apresentada pelos alunos, primeiramente, no Pré-Teste e depois no Pós-Teste.

} RESULTADOS E DISCUSSÕES Teorias atômicas Como resultado das aulas, percebeu-se que nas respostas ao Pós-Teste, o conceito que os alunos tinham sobre modelo atômico evoluiu significativamente, considerando a correção conceitual da maioria das respostas. Para que os alunos construíssem um mapa de conceitos sobre esse tema, foram sugeridas as palavras-chave: átomos, prótons, nêutrons, elétrons, núcleo atômico, eletrosfera, massa e carga elétrica. Os alunos foram instruídos a construir o mapa utilizando esses conceitos, podendo ou não incluir outros conceitos que considerassem importantes e usando conectivos sobre as setas para estabelecer relações entre

os conceitos. Dentre os 34 alunos, 25 entregaram o trabalho onde se observou que 15 mapas (60 %) foram considerados ótimos, apresentando os conceitos propostos com relações bastante claras e dispostos numa hierarquia bem compreensível.

Ligações químicas A análise das respostas dos ICDs revelou que houve grande avanço com relação à compreensão e representação das ligações químicas, pois no Pré-Teste, nenhum aluno soube explicar e identificar os diferentes tipos de ligação química, enquanto que no Pós-Teste mais da metade o fez de modo adequado. Para construir o mapa conceitual sobre este tema, os alunos da primeira série receberam instruções relativas à construção dos mapas conceituais e foram sugeridas as palavras-chave: ligações químicas; iônica; covalente; metálica; elétrons; teoria do octeto. Dentre os 34 alunos, 25 entregaram seus mapas que apresentaram os conceitos em ordens hierárquicas que demonstraram aprendizagem significativa. Ainda foi possível constatar que 7 mapas (28 %) foram ótimos, com variada riqueza de conceitos extras e relações entre eles com conectivos adequados, surpreendendo pela autoexplicação demonstrando um alto grau de compreensão dos conteúdos e da complexidade de relações entre conceitos.

Concentração de soluções O Pré-Teste revelou total desconhecimento da turma sobre os conceitos que seriam estudados quanto as unidades de medidas e formas de representação de concentração de soluções. No entanto, o método utilizado durante as aulas resultou em aprendizagem

significativa, como se pôde perceber nas respostas do Pós-Teste. Alguns alunos chegaram a citar o multímetro como instrumento de verificação da concentração demonstrando que as atividades experimentais contribuíram no processo ensino-aprendizagem. Para a construção do mapa, foram sugeridas aos alunos as palavras-chave: solução, coeficiente de solubilidade, solução insaturada, solução saturada, solução supersaturada, soluto e solvente. Foram dadas as devidas instruções para a sua confecção. Dentre os 42 alunos, foram recolhidos 40 mapas, observando-se que todos apresentam níveis hierárquicos entre os conceitos, com graus variados de relações entre eles. Constatou-se que 18 mapas (45 %) podem ser considerados ótimos, com relações claras entre os conceitos, com conectivos adequados e relação hierárquica satisfatória. Cinética química: Este tema foi considerado difícil no Pré-Teste, mas o que surpreendeu foi o fato de vários alunos no Pós-Teste terem citado o calor (que não é o mesmo que temperatura) como fator de influência na velocidade das reações. Isso mostra que eles estabeleceram relações entre esses conceitos. Para a elaboração dos mapas, foram sugeridos os conceitos: cinética química, colisão efetiva, energia de ativação, fatores de influência, aumento da velocidade e redução da velocidade. Dentre os 42 alunos, 33 mapas foram recolhidos, onde 23 (69,7 %) dos mapas conceituais foram considerados ótimos, apresentando os conceitos propostos e relacionando-os de forma compreensível com inclusão de outras palavras-chave.

} CONSIDERAÇÕES FINAIS A partir das atividades didático-pedagógicas desenvolvidas nas aulas de química pode-se verificar que houve aprendizagem significativa de grande parte dos alunos. Ocorrendo uma grande heterogeneidade de erros e acertos, demonstrando diferentes relações de significados estabelecidas durante o processo ensino-aprendizagem. O uso de mapas conceituais pode ser utilizado como uma ferramenta para auxiliar o processo avaliativo, uma vez que o processo avaliativo deve ser flexível aos diferentes níveis de ralações estabelecidos pelos alunos a cerca dos conhecimentos trabalhados. Para a promoção da aprendizagem significativa, o uso de mapas conceituais tem importância por facilitar a inserção das diferentes tecnologias e informações associadas ao cotidiano escolar, buscando promover uma educação crítica que promova a criticidade dos cidadãos.

} REFERÊNCIAS [1] OSTERMANN, F. A Epistemologia de Kuhn. In: Caderno Catarinense de Ensino de Física. V. 13, n. 3, p. 184-196, dez., 1996. [2] LOPES, A. R. C. Bachelard: o Filósofo da Desilusão. In: Caderno Catarinense de Ensino de Física. V. 13, n. 3, p. 248-273, dez., 1996. [3] OLIVEIRA, M. K. de. Psicologia, Educação e as Temáticas da Vida Contemporânea. São Paulo: Moderna, 2002. [4] MOREIRA, M. A. Mapas Conceituais e Aprendizagem Significativa. In: Cadernos de Aplicação, 11(2): 143-156, 1998.

[5] TAVARES, R. Construindo Mapas Conceituais. In: Ciências & Cognição, vol. 12: 72-85, 2007.

[9] NOVAK, J. D. Uma Teoria de Educação. São Paulo: Pioneira: 1981.

[6] MOREIRA, M. A. Aprendizagem Significativa Crítica. Versão revisada e estendida de conferência proferida no III Encontro Internacional sobre Aprendizagem Significativa, Lisboa (Peniche), 11 a 15 de setembro de 2000. Publicada nas Atas desse Encontro, p.p. 33-45, com o título original de Aprendizagem significativa subversiva.

[10] MACHADO, G.C.; NICOLINI, K.P. Química no Nível Médio. 8º Encontro de Iniciação Científica, 8º Mostra de Pós-Graduação, p. 10-18, FAFIUV, 2008.

[7] MOREIRA, M. A. Teorias de Aprendizagem. São Paulo: EPU, 1999. [8] NICOLINI, K.P.; WISNIESWSKI, G. Educação Química, Cultura e Sociedade: o Ensino de Química e a Significação da Escola no Brasil. Ensino e Pesquisa, n. 6, p.75-76, 2009.

[11] MOREIRA, M. A.; CABALLERO, M. C.; RODRÍGUEZ, M. L. Aprendizagem Significativa: um Conceito Subjacente. In: Actas del Encuentro Internacional sobre el Aprendizaje Significativo. Burgos, España, pp. 19-44, 1997. [12] MOREIRA, M. A.; ROSA, P. Mapas Conceituais. In: Caderno Catarinense de Ensino de Física. Florianópolis, 3(1): 17-25, abr., 1986.

Artigo 3, v. 3, n. 2, 35-42, jul.-dez. 2008

ISSN 1809-6158

REGRA DO OCTETO DE ELÉTRONS: REFLEXÕES E UM ESTUDO DE CASO Francivaldo S. da Silva Acrísio G. da Silva Júnior Joacy B. de Lima Cicero W. B. Bezerra Departamento de Química, Universidade Federal do Maranhão E-mail: cícero@ufma.br

Robson F. de Farias Departamento de Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte

RESUMO Em dois momentos diferentes, foram aplicados questionários aos alunos de uma escola de Ensino Médio, na cidade de São Luís – MA. O objetivo era avaliar suas concepções sobre a regra do octeto e a consequente estabilidade da espécie após uma ligação química. Os alunos precisariam calcular as mudanças da entalpia na formação do cloreto de sódio, dos respectivos elementos de gás neutro. De acordo com o cálculo, eles poderiam contradizer a explicação da estabilidade estabelecida com base na regra do octeto. O resultado indicou a má-formação desses alunos, tanto no desempenho com cálculos quanto no reconhecimento da necessidade de contestar uma ideia conflitante baseada em novas evidências. Palavras-chave: regra do octeto; ensino médio; ligação química.

ABSTRACT THE OCTET RULE: REFLEXIONS AND A CASE STUDY At two different moments, questionnaires had been applied to students from some High School at São Luís-MA city. The objective was to evaluate their conceptions about the octet rule and the consequent stability from species after a chemical bonding. The students would need calculate the enthalpy changes in the formation of solid sodium chloride, from the respective gaseous neutral elements. According to calculation, they could contradict the explanation of the established stability on the basis octet rule. The results indicated the bad formation of these students, as in calculations performance, as in recognizing the necessity to refute a conflictive idea based in new evidences. Key-words: octet rule; high school; chemical bond.

} INTRODUÇÃO

A LDB (Secretaria de Educação Média e Tecnológica, 2002) enfatiza que a aprendizagem em química, em nível médio, deve possibilitar ao estudante a compreensão crítica das transformações da matéria que ocorrem no mundo. Mais que a interpretação científica dos fatos químicos, os estudantes devem desenvolver também habilidades e competências para que possam se situar e ser agentes de transformação social, provocando mudanças de atitude diante de algumas situações problemas que requerem o conhecimento da área. Uma das exigências que surge é o entendimento do porquê de os elementos se combinarem entre si para formarem espécies estáveis, e de como poucos elementos são responsáveis pela grande diversidade da matéria que existe na natureza. É por meio do entendimento das ligações químicas que eles poderão acompanhar e participar da revolução tecnológica que caracteriza a sociedade contemporânea. Entretanto, trabalhos anteriores (Ferreira, 1962; Mortimer; Mol; Duarte, 1994) apontaram a fragilidade da metodologia tradicional, entendida aqui como a abordagem ao item ligações químicas pela regra do octeto de elétrons. Essa regra, erroneamente atribuída ao químico norte -americano, G. Lewis (Stranger, 1984; Gugliotti, 2001), estabelece que a união entre os elementos químicos é governada pelo simples fato de eles necessitarem adquirir, seja por compartilhamento (ligação covalente) ou por transferência (ligação iônica), o mesmo

número de elétrons do gás nobre mais próximo. A grande maioria dos livros-textos explora ainda essa concepção, muito embora não represente o nosso conhecimento atual sobre ligações. O grande inconveniente, além de parecer mais exceção que regra, é que não corresponde a realidade dos fatos e induz a um entendimento errôneo das causas da ligação química. Como resultado, os alunos constroem um modelo cognitivo ineficaz de interação atômica, não explicando a formação de uma série de substâncias estáveis e, o que é pior, dificul- tando a apreensão e o entendimento de novos conceitos e fatos. Até antes de 1962, quando o primeiro composto envolvendo um gás nobre foi preparado, os elementos da família 18 da tabela periódica eram denominados de gases inertes, devido a sua inércia química. A alta estabilidade desses elementos, de acordo com a explicação mais usual nos livros-textos, está vinculada ao fato de possuírem a última camada completa, isso é, com o número máximo de elétrons que essa camada pode conter, como última. Entretanto, essa estabilidade é melhor entendida como decorrente do emparelhamento de elétrons da nuvem de valência, com o consequente momento angular orbital resultante nulo. Com isso, os elétrons de um gás nobre pouco perturbam, ou são perturbados, por átomos vizinhos (Ohlweiler, 1971). No caso de cátions ou ânions, isoeletrônicos aos gases nobres, tem que ser considerada também a força eletrostática que eles exercem entre si, em virtude das cargas que possuem. Essa atração

mútua de íons gera uma energia eletrostática de estabilização, conhecida como energia do retículo (Companion, 1975). Assim, a estabilidade de um gás nobre, decorrente da sua estrutura eletrônica, se distingue da estabilidade das demais espécies que adquiriram a mesma configuração eletrônica pelo simples fato destas últimas apresentarem cargas. Dizer, por exemplo, que o íon cloreto é estável por ter a mesma configuração eletrônica que o argônio, é simplificar por demais os fatos para o estudante, visto que o cloreto interage, ao contrário do argônio, com diversas espécies químicas, em virtude da sua carga. A motivação para a reatividade química, de acordo com o octeto, é apenas adquirir o número mágico de oito elétrons na camada externa. Equivale a dizer, por exemplo, que o íon Na+, ou outro cátion, é mais estável que o seu correspondente elemento, pois aquele possui o octeto de elétrons na nuvem de valência. Entretanto, há um consumo de energia para a retirada desse elétron, o que torna negativa a afirmação anterior, com base apenas na perspectiva do ter oito elétrons de valência. Pela abordagem do octeto, em nenhum momento é questionado o porquê da tendência em apresentar oito elétrons na nuvem de valência de diversos compostos, especialmente aqueles que envolvem os elementos do segundo período da tabela periódica, e não se faz uma discussão paralela das energias envolvidas na formação dessas espécies. No caso da formação espontânea do íon cloreto a partir do cloro em diversas reações, nem simplificadamente, deveria ser explicada pelo fato do íon apresentar oito elétrons na nuvem de valência. Mas, sim por meio de um ciclo energético mostrando que o balanço final da energia é favorável a formação dessa espécie monovalente e não, por exemplo, do íon Cl=, já que a segunda afinidade eletrônica é posi-

tiva e aumentaria em muito a energia do processo. Além disso, existe uma série de compostos que não seguem a regra do octeto e que são apresentados, em alguns casos, como exceção (Noury; Silvi; Gillespie, 2002; Mahan; Myers, 1998). Neste trabalho, investigamos por meio da aplicação de questionários, a concepção que os alunos de algumas das Escolas (públicas e particulares) de ensino médio de São Luís-MA fazem sobre a teoria de octeto de elétrons. Os alunos, para responder o questionário, tiveram que estabelecer uma relação entre conteúdos aparentemente distintos, considerando a fragmentação atual dos tópicos no ensino médio, e, a partir dessa relação, julgar a validade da regra do octeto. Essa mesma abordagem foi feita anteriormente, pela análise das respostas de vestibulandos para a UFMG, em 1992 (Mortimer; Mol; Duarte, 1994). Além de ser considerada uma outra época, um outro meio e outras condições psicológicas dos candidatos, preocupava-os com relação ao tempo e a diversas outras questões, por exemplo. Este trabalho também se justifica pela importância e atualidade do tema.

} METODOLOGIA Os dados obtidos foram extraídos de questionários aplicados em dois momentos, em 2000 e em 2005, a alunos do segundo e terceiro ano das principais Escolas Particulares (Ept) e Públicas (Epb) de São Luís. Em 2000, foram envolvidas 8 escolas e 560 alunos. Um segundo momento foi necessário e motivado pelo grande número de respostas em branco, quando da primeira coleta dos dados. Era necessário descartar a ideia do desinteresse dos alunos, em favor da falta de conhecimento e habilidade dos mesmos. Em 2005, o número de alunos

amostrados foi menor e igual a 341 (155 Ept/186 Epb) No questionário, foram apresentadas as seguintes entalpias para as etapas de formação do NaCl(s): Na(g) ® Na+(g) + e– Cl(g) + e– ® Cl–(g)

(DH = 502,0 kJmol-1) (DH = - 342,0 kJmol-1)

Na+(g) + Cl–(g) ® NaCl(s)

(DH = - 788,0 kJmol-1)

Em seguida, os alunos deveriam calcular a variação das entalpias associadas às reações 1 e 2, e a partir desses valores, justificar a seguinte afirmação: “o que estabiliza o cloreto de sódio é a formação de octetos de elétrons de valência nos íons cloreto e sódio”. Reação 1: Na(g) + Cl(g) ® Na+(g) + Cl–(g) Reação 2: Na(g) + Cl(g) ® NaCl(S)

professores de química, fizeram a entrega e a coleta dos mesmos. Os questionários foram analisados por escola, mas serão apresentados, aqui, agrupados em classes, referentes às Escolas Particular e Pública.

Além dos tópicos acima, foi solicitado que os alunos apresentassem uma definição da teoria do octeto e incluídas também questões sobre a autoria da regra e livros mais consultados pelos alunos. A forma como foi aplicado o questionário requer um comentário adicional. Na avaliação dessa questão, os autores (Mortimer; Mol; Duarte, 1994) comentaram que o fato dos vestibulandos se encontrarem em uma situação anormal, sob tensão emocional e pressionados pelo tempo, poderia prejudicar uma análise do quesito, como mostrada na teoria piagetiana de equilibração, a qual requer um tempo para que a perturbação seja devidamente refletida pelos estudantes e absorvida num processo de construção compensatória. Assim, optamos por deixar o questionário com os estudantes, ao invés de aplicá-lo em um tempo predeterminado. Nos dois momentos, os questionários foram entregues aos coordenadores pedagógicos de cada escola, os quais, juntamente com os

} RESULTADOS Sobre os livros mais consultados Na Tabela 1, estão apresentados os livros-textos mais relacionados pelos alunos. Não significa que os mesmos sejam adotados pelas Escolas. Na verdade, nas escolas públicas, os professores apenas sugerem literatura para os alunos consultarem. Os apontamentos são redigidos no quadro e os alunos transcrevem os textos para o caderno. Algumas escolas particulares adotam livros, mas outras têm apostilas próprias. Tabela 1. Relação dos livros-textos mais consultados pelos alunos (%Brancos = 51). %

Referência

REIS, M. Química. Vols. 1, 2. São Paulo: FTD, 1992.

LEMBO, A.; SARDELLA, A. Química. São Paulo: Ática, 1999.

SALVADOR, U. Química. Vol. 1. São Paulo: Saraiva, 1995.

TITO, C. Química. Vol. 1: na abordagem do cotidiano. São Paulo: Moderna, 1993.

COVRE, G. J. Química. O Homem e a Natureza. São Paulo: FTD, 2000.

FELTRE, R. Química Geral vol. 1. São Paulo: Moderna, 1994.

Outros

Sobre a autoria da regra Quanto ao(s) mentor(es) da regra do octeto, tanto nas escolas públicas quanto nas particulares, desponta o nome de Gilbert Lewis (~ 80%). Alguns alunos escreveram

Tabela 2. Percentagens de acerto e de brancos sobre os cálculos entálpicos nos dois momentos da pesquisa. 1° Momento (nt = 560) Cálculos Entálpicos

Ept (n = 270)

2° Momento (nt = 341)

Epb (n = 290)

Ept (n = 155)

Epb (n = 186)

Branco (%)

Acerto (%)

Branco (%)

Acerto (%)

Branco (%)

Acerto (%)

Branco (%)

Acerto (%)

1° Cálculo

1,5

2° Cálculo

22,5

Gilberto Levis, Livis ou Glewis, para este pesquisador. Porém, constaram, ainda nas respostas, pesquisadores como Kekulé (~ 1%) Lavoisier (2%), Dalton (1%) e Linus Pauling (~13 %). A única distinção digna de nota, desconsiderando os valores percentuais é que alguns alunos, tanto das escolas particulares quanto públicas, não atribuíram a teoria apenas a Lewis, mas também a Kossel, simultaneamente. Os livros-textos apontam Lewis, em sua maioria a Lewis e Kossel, como idealizadores da regra do octeto. Na verdade, é uma interpretação equivocada e simplificada da história da química. Diversos pesquisadores mencionaram o número mágico oito nos seus trabalhos, dentre eles: Newlands, Meyer, Mendeleiev, Abegg, Kossel e, principalmente, Lewis, nos seus artigos de 1916; apontaram também a tendência dos elementos adquirirem oito elétrons de valência. Foi I. Langmuir quem divulgou a ideia desses pesquisadores e propôs o nome de regra de octeto para este fato. É difícil, portanto, sem incorrer no risco da omissão, a atribuição de um nome em particular para a autoria da regra do octeto de elétrons.

Sobre os cálculos entálpicos A primeira reação mostra a formação dos íons gasosos a partir dos átomos neutros, ou seja, formação do octeto de elétrons para ambas espécies. O processo tem como resultado uma variação de DH positivo (+ 160 kJmol-1). Esse

valor evidencia que essa etapa é desfavorável energeticamente. Isso significa que não é a tendência a adquirir um octeto de elétrons a causa do fenômeno da transferência eletrônica. No cálculo seguinte (Reação 2), o aluno atento notaria que é a atração eletrostática entre o cátion e o ânion que assegura a estabilidade ao cloreto de sódio, pois há uma variação negativa para o DH (- 628 kJmol-1), indicando que é a formação da rede cristalina, e não o octeto de elétrons que estabiliza o NaCl(s). Na Tabela 2, estão apresentados os resultados da avaliação dos cálculos entálpicos. Os resultados revelam, assustadoramente, a baixa qualidade da formação dos alunos. O alto índice de respostas em branco não foi mero descaso por parte deles. Os alunos verdadeiramente desinteressados nem chegaram a devolver os questionários. Constata-se também, neste caso, a superioridade dos alunos das escolas particulares (Ept) em relação aos alunos das escolas públicas (Epb). No primeiro momento, nenhum estudante da Epb acertou completamente os dois cálculos entálpicos. Esse fato incapacita-os de criticar a afirmação do octeto de elétrons e a rejeitar esse modelo, já que chegaram a valores errados de entalpia.

Sobre a definição do octeto Admitindo como correta a definição livresca, a qual é a fonte de consulta da maioria dos estudantes, apenas 2% dos alunos da Epb, no

Tabela 3. Percentagens de acerto e de brancos sobre a definição da regra do octeto de elétrons nos dois momentos da pesquisa. 1° Momento (nt = 560) Octeto de elétrons Definição

Ept (n = 270)

2° Momento (nt = 341)

Epb (n = 290)

Ept (n = 155)

Epb (n = 186)

Branco (%)

Acerto (%)

Branco (%)

Acerto (%)

Branco (%)

Acerto (%)

Branco (%)

Acerto (%)

22,5

Tabela 4. Percentagens de acerto e de brancos sobre a validade da regra do octeto de elétrons nos dois momentos da pesquisa. Octeto de elétrons a partir da H Validade

1° Momento (nt = 560) Ept (n = 270)

2° Momento (nt = 341)

Epb (n = 290)

Ept (n = 155)

Epb (n = 186)

Branco (%)

Acerto (%)

Branco (%)

Acerto (%)

Branco (%)

Acerto (%)

Branco (%)

Acerto (%)

0,5

primeiro momento e 14% no segundo momento, definiram corretamente a regra do octeto. Novamente, a elevada percentagem de resposta em branco (97% e 85%) deixa evidente a superioridade das escolas particulares (ver Tabela 3). As frases seguintes são exemplos das definições dos estudantes para a regra do octeto. As duas primeiras são de escolas públicas e as demais, particulares. “[...] diz respeito a estabilidade eletrônica. Quando um átomo apresenta oito elétrons na sua camada mais externa, diz-se átomo estável”. “[...] refere-se a estabilidade dos átomos, como, por exemplo, o carbono, que para tornar-se estabilizado precisa ter na última camada 4 elétrons para poder compartilhar com outros átomos”. “[...] consiste em todos os elementos atingirem 8 elétrons na camada de valência”. “[...] elemento tem que possuir 8 elétrons na última camada”. “[...] é a regra que mostra que os elementos ficam estáveis com 8 elétrons na última camada”.

Quanto a análise da regra do octeto com base nos cálculos de variação de entalpia, todos os estudantes da rede pública, no primeiro momento, obviamente com exceção dos que não responderam a questão, tomaram como verdadeira a afirmativa contida no questionário, ou seja, de que “o que estabiliza o cloreto de sódio é a formação de elétrons de valência nos íons cloreto e sódio”. No geral, os estudantes não souberam associar a variação de entalpia com a regra do octeto de elétrons (ver Tabela 4). Mesmos os que responderam que é o retículo cristalino que estabiliza o composto, tomaram como verdadeira a afirmação proposta. Com relação a esse quesito, no concurso vestibular da UFMG, em 1992, os autores3 avaliaram que 7,8% dos estudantes acertaram completamente o item, dizendo que o mesmo era falso com argumentos do seguinte tipo: “[...] a formação dos octetos necessita de energia, não sendo estáveis, e não é a formação desses octetos o que estabiliza o NaCl, e sim a união dos íons” “[...] a afirmativa é falsa, pois para que Na(g) e Cl(g) se estabilizem, é necessário a sua união como a liberação de energia, e não só a formação de octeto”.

Nenhum padrão desse tipo foi encontrado nas respostas dos estudantes amostrados neste trabalho. As justificativas mais comuns para a validade do modelo, foram: “[...] é verdadeira, pois os íons de sódio e cloro em seu estado normal são instáveis porque o sódio (um metal) tem a tendência de doar elétrons e cloro (não metal) de receber elétrons. Portanto, ao se ligarem ionicamente, ganham estabilidade, formando o retículo cristalino”. “[...] o Na+, por ser da família 1ª, doa seu elétron para o Cl–, que tem que receber por ser da família 7A, formando, assim, uma ligação irreversível, estabilizando o cloreto de sódio”. “[...] a partir do instante em que o sódio (1A) doa o seu elétron para o cloro (7A), forma-se o retículo cristalino altamente estável”.

} CONCLUSÃO Em linhas gerais, o que podemos observar é que a regra de octeto satisfaz aos estudantes como explicação da estabilidade dos compostos. Assim, o de mais grave para a formação dos alunos não é a atribuição da autoria do octeto de elétrons a um nome em particular, pela maioria dos livros-textos, mas, a distorção que causam no entendimento da estabilidade adquirida pelas espécies químicas mediante uma reação. É comum os autores considerarem a regra do octeto como explicação suficiente para a estabilidade das substâncias, a partir da combinação de átomos isolados, usando como argumento, que os elementos tendem a adquirir oito elétrons na camada de valência (2 no caso do hélio) para atingir configuração de gás nobre. Desse modo, os alunos são inclinados a acreditar na estabilidade advinda do octeto, sem observar as variações das energias do sistema.

Uma metodologia mais conveniente para se iniciar uma discussão em torno do assunto de ligações químicas talvez seja por meio da construção de curvas de potencial (energia x distância entre os núcleos que estão se combinando), para espécies covalentes e ciclo entálpico para compostos iônicos. Por esse modelo, os alunos poderão perceber que, para cada sistema, ocorrerá uma diminuição da energia, à medida que avança uma reação espontânea, e que haverá uma distância de equilíbrio definida, distância de ligação, a partir da qual ocorrerá a repulsão entre as espécies e aumento da energia do sistema. Porém, esse modelo é comentado modestamente no final do capítulo, como complementação ou mera curiosidade, em alguns, nos livros didáticos. O trabalho deixou claro também a falta de habilidade dos estudantes de refutar uma ideia distorcida, mesmo diante de provas quantitativas. Mesmo que tivessem uma concepção falha sobre a estabilidade química, vinculado-a apenas ao octeto de elétrons, diante dos valores das entalpias, deveriam questionar e refutar a validade do modelo apreendido. Isso evidencia a fragilidade do nosso modelo de ensino, o qual está mais baseado na memorização de fórmulas e regras que no desenvolvimento de um raciocínio lógico e interligado. Os alunos não estão sendo preparados para pensar e questionar, mas para aceitar e repetir informações, sendo incapazes de tirar conclusões a partir de fatos novos e situações perturbadoras.

} REFERÊNCIAS COMPANION, A. L. Ligação Química. São Paulo: Edgard Blucher LTDA, 1975. FERREIRA, R. Ciência e cultura, v. 14, 76, 1962. GUGLIOTTI, M. Quim. Nova, v. 24, n. 4, 568-572, 2001.

HARTWING, D. R. Química 1: química geral e inorgânica. São Paulo: Scipione 1999. MAHAN, B. M.; MYERS, R. J. Química: um curso universitário. São Paulo, Edgard Blucher LTDA, 1998. MORTIMER, E. F.; MOL. G.; DUARTE, P. L. Quim. Nova, v. 17, n. 2, 243-252, 1994. NOURY, S.; SILVI, B.; GILLESPIE, R. J. Inorg. Chem., v. 41, n. 8, 2164-2172, 2002.

OHLWEILER, O. A. Introdução a Química Geral. Porto alegre, Editora Globo, 1971. SECRETARIA DE EDUCAÇÃO MÉDIA E TECNOLÓGICA. Ministério Da Educação E Cultura. Parâmetros Curriculares Nacionais PCN – Ensino Médio. Brasília, 360 p., 2002. STRANGER, A. N. J. Chem Educ., 61, 1984.

Artigo 4, v. 3, n. 2, 43-54, jul.-dez. 2008

ISSN 1809-6158

UMA FERRAMENTA: ARTIGOS NA DISCIPLINA TÓPICOS EM FÍSICO-QUÍMICA Rui Carlos Barros da Silva Departamento de Química, Universidade Estadual do Ceará E-mail: rcbs@uece.br

Déa de Lima Vidal Faculdade de Veterinária, Universidade Estadual do Ceará

RESUMO Neste trabalho, a avaliação da percepção dos alunos do Curso de Especialização em Ensino de Química sobre a disciplina Físico-Química durante seu curso de graduação foi investigada. É descrita a metodologia para essa proposta e os resultados e sua discussão são apresentados. Em geral, é notado que os estudantes acreditam que o uso de artigos durante as aulas de Físico-Química é bastante interessante e pode promover a elucidação de aspectos e conceitos de assuntos abordados e em discussão. Palavras-chave: Físico-Química; alunos formados; artigos; percepção.

ABSTRACT A TOOL: ARTICLES USED IN THE TOPICS OF PHYSICOCHEMISTRY TEACHING In this work, the evaluation of the postgraduate students perception about Physics Chemistry during their graduate course was investigated. It has described the methodology for this purpose and the results and their discussion are presented. In general, it is noticed that the student believe the use of papers during the physics chemistry classes are very interesting and can promote the high elucidation about the subject in discussion. Key-words: Physics Chemistry; postgraduate students; papers; perception.

Agradecemos ao Prof. Dr. Augusto Leite Coelho e aos alunos da disciplina Tópicos em Físico-Química, do Curso de Especialização em Ensino de Química, da Universidade Estadual do Ceará.

} INTRODUÇÃO

A interpretação teórica e/ou prática de diversos fenômenos físico-químicos é baseada no conhecimento e na conceituação de parâmetros e fatores da Natureza, bem como na formulação e questionamento crítico destes fenômenos. Neste sentido, tem-se inserida a efetiva participação introdutória de conceitos por parte dos professores, especialmente daqueles com formação específica na área de Físico-Química, aos alunos matriculados nos Cursos de Química. No entanto, verifica-se que estes profissionais limitam-se à exposição oral (ministração de aula expositiva seja teórica e/ou prática), desconsiderando a abordagem crítica do fenômeno sob estudo, implicando na conceituação simplificada dos parâmetros envolvidos nesta investigação. Este procedimento pode levar, por sua vez, a erros e enganos que tendem a se propagar futuramente. Uma ferramenta bastante útil a fim de minimizar a propagação de conceitos equivocados na Físico-Química, é a leitura de artigos recentes voltados para a elucidação daqueles conceitos, exaltando-se a sua interpretação crítica subliminar e aplicação. Em geral, estes artigos são encontrados em periódicos internacionais de ampla abrangência, ou seja, que abordam as várias subáreas da Química. Por outro lado, tem-se que estudos de caso ou a problematização de conceitos são propostos aos estudantes, e estes recursos de ensino estão, em sua maioria, elaborados com base em artigos científicos (Schein; Coelho, 2006, p. 68). Com o objetivo mencionado acima, a literatura (Castanho; Castanho, 1999;

Costa; Silva; Moita Neto, 1999; Santos; Sá; Queiroz, 2006, p. 1121) aponta que no processo de ensino e aprendizagem de conteúdos específicos e no aperfeiçoamento de habilidades tem-se a contribuição da comunicação oral e escrita em linguagem científica e o estímulo a discussões sobre o planejamento de uma investigação e a interpretação de dados obtidos em experimentos. Neste trabalho, descreve-se a avaliação da utilização de artigos científicos para o aperfeiçoamento de conceitos específicos inerentes à área de Físico-Química em grupo de alunos do Curso de Especialização em Ensino de Química. Esta avaliação exigiu a proposição da leitura de artigos científicos pelos alunos e a redação posterior de resumos sobre o conteúdo dos artigos e a sua apresentação na forma de seminário aberto à discussão e debates. Durante a execução deste trabalho, que perdurou o período da ministração da disciplina pelo docente responsável, foram formados grupos de discussão e os envolvidos na experiência compartilharam os conhecimentos adquiridos e as impressões a respeito do processo. A avaliação das manifestações orais e escritas dos alunos possibilitou agrupar, em categorias, as percepções enfatizadas nos depoimentos quanto à utilização de artigos com relação à aprendizagem em Química, à capacidade de expressão em linguagem escrita e oral e ao aperfeiçoamento de conceitos específicos. A apresentação destas percepções, a proposta da disciplina Tópicos em Físico-Química e a formação em nível de Graduação dos alunos colaboraram para exprimir a

reflexão sobre a utilização de artigos científicos fundamentados na interpretação crítica de conceitos específicos da área.

} PROPOSTA E COLETA DE DADOS É bastante comum em muitas disciplinas de Pós-graduação, independentemente da área de conhecimento, o uso de artigos científicos como ferramenta no processo de ensino e aprendizagem dos conteúdos das disciplinas. A proposta de execução deste trabalho seguiu-se neste sentido, tendo-se a aplicação dos artigos a alunos matriculados na disciplina Tópicos em Físico-Química do Curso de Especialização em Ensino de Química da Coordenação de Química, da Universidade Estadual do Ceará. A carga horária é de 15 horas e conta com a participação de 10 alunos matriculados. A ementa da disciplina tem como proposta destacar a fundamentação teórica necessária para a compreensão da Físico-Química como suporte da Química Pura e da Química Tecnológica em todas as suas divisões. Todos os alunos matriculados participaram efetivamente das atividades componentes deste trabalho, o qual teve caráter obrigatório e o seu cumpri-

mento implicou no rendimento (em termos de nota e conceito) da disciplina, isto é, na média final do aluno na disciplina. A aplicação da proposta e a execução deste trabalho foram acompanhadas plenamente pelo docente, com formação específica na área de Físico-Química, responsável pela disciplina. Isto é, o docente detém o título de doutor em Físico-Química e realiza pesquisas nesta área. Ressalta-se que a maioria dos alunos do grupo formado tem a sua formação como graduado em curso de nível superior na área de Química e são professores de Química da rede de Ensino Público do Estado do Ceará. A seleção prévia dos artigos foi realizada em parceria com o docente da disciplina, cujo critério foi pautado na apresentação de conteúdos e conceitos relacionados à ementa da disciplina de Físico-Química, resguardando-se a elucidação de definições e conceituações; os artigos são redigidos em língua inglesa e de períodos relativamente recentes de publicação (de 1997 a 2007). Todos os artigos foram extraídos do periódico Journal of Chemical Education. A Tabela 1 apresenta alguns destes artigos, cujos títulos reportam aos parâmetros intrinsecamente ligados a Físico-Química. Observa-se que estes parâmetros estão intima-

Tabela 1. Alguns artigos previamente selecionados e utilizados na disciplina Tópicos em Físico-Química. Título 2

E = mc for Chemist: When is mass conserved? What is a reaction rate? +

pH Paradoxes: Demonstrating that it is not true that pH = -log[H ] S is for entropy. U is for energy. What was Clausius thinking? "Misteries" of the first and second laws of Thermodynamics Graham´s law and perpetuation of error

Autor(es)

Volume, Número, Mês, Ano

Richard S. Treptow

82, 11, novembro, 2005

Guy Schmitz

82, 7, julho, 2005

Christopher G. McCarty e Ed Vitz

83, 5, maio, 2006

Irmgard K. Howard

78, 4, abril, 2001

Rubin Battino

84, 5, maio, 2007

Stephen J. Hawkes

74, 9, setembro, 1997

Prospective teachers´ Misconceptions of vaporization and vapor pressure

Nurtac Canpolat, Tacetin Pinarbasi e Mustafa Sözbilir

83, 8, agosto, 2006

The microscopic statement of the second law of Thermodynamics

Igor Novak

80, 12, dezembro, 2003

The q/T paradox: Which "contains more heat", a cup of coffee at 95 °C or a liter of icewater?

Ed Vitz

82, 6, junho, 2005

P. K. Thamburaj

84, 3, março, 2007

Known-to-unknown approach to teach about Coulomb´s law

mente associados a tópicos altamente relevantes de discussão de fenômenos físico-químicos, tais como, conservação de energia, cinética química, conceito de pH, termodinâmica (energia interna, entalpia, entropia e energia livre), estudo de gases e soluções. No primeiro dia de aula da disciplina, ocorreu a apresentação e explicação das atividades componentes da proposta de avaliação dos alunos matriculados na disciplina e também das atividades para a execução deste trabalho. A receptividade da proposta foi imediatamente aceita por todos, sem que houvesse críticas e/ou sugestões. Os artigos previamente selecionados foram distribuídos ao grupo de alunos que, neste momento, teria que ler, rapidamente, o seu conteúdo e escolher apenas um, com o qual trabalharia. A redação de um resumo sobre o artigo lido foi também solicitada. Este resumo foi apresentado no final do período da disciplina, assim como a apresentação oral da reflexão sobre o artigo. Os resumos deveriam seguir as diretrizes apresentadas no Quadro 1. Durante as aulas da disciplina, foram aplicados três questionários com o intuito de realizar a caracterização do alunado, a análise da metodologia adotada na disciplina e a percepção dos conceitos e conhecimentos adquiridos, bem como, a reflexão da utilização de artigos dentro da disciplina. Foi sugerido ao grupo que cada um acompanhasse a interpretação do artigo dos demais colegas. Dessa forma, no momento da apresentação oral do artigo, todos estariam familiarizados com o tema do artigo a ser discutido. Também foi colocado que, caso o aluno encontrasse dificuldades na interpretação (leitura e linguagem) do artigo, consultasse outras fontes de estudo para auxiliá-lo e esclarecer alguns aspectos e/ou entrasse em contato com o docente responsável pela disciplina.

Instruções para a preparação de resumo sobre o artigo A seguir, encontram-se apresentados aspectos importantes que devem ser considerados na redação do resumo sobre o artigo. O trabalho de redação do resumo é individual. O resumo do artigo deve ser entregue no final do período da disciplina. Ao elaborar o resumo, considere os seguintes aspectos: 1. Qual a proposta do trabalho apresentado no artigo lido? Qual a sua importância? 2. Que conclusões o(s) autor(es) chegaram com base nos dados apresentados no artigo? 3. Quais os aspectos positivos e negativos para o entendimento dos fenômenos físico-químicos? 4. Quais as suas impressões sobre a leitura do artigo? Aponte as suas dificuldades e facilidades para o entendimento do artigo. 5. Os conceitos adquiridos na disciplina Tópicos em Físico-Química auxiliaram na compreensão do artigo? A redação do texto de resumo do artigo deve ocupar, no máximo, duas páginas de folha de papel A4, utilizando letra no formato Times New Roman, no tamanho 12, com espaçamento 1,5 entre linhas. Quadro 1. Diretrizes para a produção do resumo na atividade desenvolvida na disciplina Tópicos em Físico-Química.

} RESULTADOS E DISCUSSÃO Os alunos e sua visão sobre a Físico-Química Antes de anunciar e iniciar a proposta de atividades deste trabalho, foi realizada uma breve entrevista com os alunos buscando relacionar os diferentes aspectos, do ponto de vista de cada um, sobre a disciplina Físico-Química. Portanto, foi formulada a seguinte pergunta: O que é Físico-Química? Esta pergunta causou certo temor por parte dos alunos, explicitamente visível em seus semblantes. No entanto, a partir do momento que um dos alunos se pronunciou, alguns complementaram a resposta do colega e outros propuseram diferentes respostas. O aluno que teve a iniciativa de responder disse: “É o estudo dos processos físico-químicos”. Com o intuito de estimular ainda mais a participação dos demais alunos, o docente interferiu, definindo processos físico-químicos e salientando que aquela resposta estava incompleta. Neste momento, outros se pronunciaram. Ao gerar

esta discussão, com a interferência do professor, pôde-se observar que os alunos detinham a priori a percepção do que é Físico-Química; todavia, ao expressar conceitual e formalmente, cometiam grandes equívocos, citando termos inadequados e errados. Por outro lado, esta discussão gerou debates acerca de diversos termos usados e intrinsecamente associados à Físico-Química, permitindo elucidar muitos conceitos que, conforme depoimentos orais dos próprios alunos, eram muito abstratos e, aparentemente, não possuíam relação com fenômenos ou processos químicos. Portanto, construiu-se a definição formal por meio da reflexão dos alunos da disciplina Tópicos em Físico-Química. Pôde-se perceber também que os alunos elegem a disciplina de Físico-Química como a mais difícil do curso de Química, e apontam que esta dificuldade está no fato de exigir “muito” cálculo. É evidente que a exposição meramente teórica do conteúdo programático da disciplina Físico-Química, com deduções de equações e fórmulas, torna-se algo de incremento ao desestímulo e a não motivação do aluno, bem como pode criar uma barreira para o efetivo aprendizado da disciplina. Neste contexto de atividades baseadas na discussão e no debate sobre o que é Físico-Química, discute-se também o papel do questionamento na construção do conhecimento do aluno. O questionamento aparece como ferramenta facilitadora da aprendizagem do aluno por favorecer a explicitação do seu conhecimento prévio e o desenvolvimento de capacidades de observação, investigação e explicação, assim como por estimular o estabelecimento de um maior número de conexões entre o real e o abstrato e contribuir para o progresso do aluno para níveis de maior complexidade conceitual.

Caracterização do alunado Os alunos da disciplina Tópicos em Físico-Química totalizam 80% Licenciados em Química, 20% Farmacêuticos e 20% do total apresentou mais de uma formação em nível superior. Estes últimos possuem o título de Licenciado em Química e o de Químico Industrial. Todos os alunos do Curso de Especialização são professores da rede de Ensino Público do Estado do Ceará, no Ensino Médio, onde 80% são professores efetivos com mais de três anos de magistério. O Quadro 2 ilustra as questões elaboradas neste questionário (Questionário 1). Tem-se que 40% dos alunos cursaram apenas uma disciplina na área de Físico-Química, ao passo que 20% tiveram três disciplinas nesta área. Por outro lado, 40% elegeram duas disciplinas na área. O fato de alguns alunos declararem que cursaram três disciplinas na área de Físico-Química está associado à exigência curricular de seu curso de formação de graduação. Por exemplo, em geral, na grade curricular dos cursos de Química Industrial têm-se três disciplinas na área de Físico-Química, são elas: Físico-Química I, Físico-Química II e FísicoQuímica III. Por outro lado, verifica-se que 60% dos alunos indicaram que na matéria de Físico-Química havia aulas práticas, ou seja, executavam experimentos relacionados com o assunto abordado em sala de aula (aula teórica), porém, não se caracterizando em uma outra disciplina na área de Físico-Química. Observa-se que em muitos currículos de cursos na área de Química, as ementas das disciplinas de Físico-Química comportam, em sua carga horária, aulas teóricas e aulas práticas. Portanto, justifica-se, nesse sentido, o fato de não ocorrer um direcionamento mais especulativo dos experimentos executados dentro da disciplina Físico-Química.

QUESTIONÁRIO 1 1. Qual é a sua formação (curso de graduação)? ( ) Química ( ) Licenc. Química ( ) Química Industrial ( ) Engenharia Química ( ) Farmácia ( ) Outras Especificar: ____________________________________________________________________________________ 2. Quantas disciplinas na área de Físico-Química você cursou na Graduação? ( )1

( )2

( )3

( ) Nenhuma

3. Nas disciplinas de Físico-Química, havia aulas práticas (laboratório didático)? ( ) Sim ( ) Não ( ) Não sei informar 4. Você cursou mais de uma vez a mesma disciplina de Físico-Química? ( ) Sim ( ) Não ( ) Não sei informar Se a resposta for Sim, qual foi o motivo? ( ) Grau insuficiente ( ) Baixa frequência ( ) Abandono ( ) Outro. Especificar: ____________________________________________________________________________________ 5. Há quanto tempo você é formado? ( ) 1 ano ( ) 2 anos ( ) 3 anos ou mais 6. Você é professor do Ensino Médio da Rede Pública? ( ) Sim Caso a resposta seja Sim, você é: ( ) Professor Temporário ( ) Professor Efetivo.

( ) Não

7. Há quanto tempo você ministra aulas de Química? (Exclua o tempo de aulas particulares e em Estágio) ( ) 1 ano ( ) 2 anos ( ) 3 anos ou mais 8. Nas suas aulas de Química, você realiza experimentos? ( ) Sim ( ) Não ( ) Algumas vezes

9. Qual foi o grau de importância da Físico-Química para a sua formação? ( ) Alto ( ) Baixo ( ) Médio ( ) Nulo 10. Você possui livros de Físico-Química? ( ) Sim ( ) Não Se a resposta for Sim, quantos livros? ( ) 1 ( ) 2 ( ) 3 ou mais. 11. Dentre as disciplinas relacionadas abaixo, assinale aquela(s) que você tem menos interesse. ( ) Química Geral ( ) Química Orgânica ( ) Química Inorgânica ( ) Química Analítica ( ) Físico-Química ( ) Bioquímica 12. Dentre as disciplinas relacionadas abaixo, assinale aquela(s) que você tem mais dificuldade. ( ) Química Geral ( ) Química Orgânica ( ) Química Inorgânica ( ) Química Analítica ( ) Físico-Química ( ) Bioquímica 13. Dentre as áreas da Química relacionadas abaixo, assinale aquela(s) que você optaria para cursar pós-graduação (mestrado e/ou doutorado). ( ) Química Geral ( ) Química Orgânica ( ) Química Inorgânica ( ) Química Analítica ( ) Físico-Química ( ) Bioquímica 14. Você acha que a Físico-Química tem relação com as outras áreas da Química? ( ) Sim ( ) Não ( ) Não sei informar Quadro 2. Questionário aplicado aos alunos no início do desenvolvimento das atividades da proposta deste trabalho.

É interessante notar que todos (100%) responderam que cursaram apenas uma vez a disciplina na área de Físico-Química. De fato, isto é coerente ao considerar que, informalmente, a maioria dos alunos afirmou que

interrompia o curso quando via que se tinha muito cálculo, ou seja, na explanação teórica de determinado assunto ou tópico da disciplina, o professor deduzia fórmulas e expressões matemáticas que exigem conhecimentos de Cálculo

Diferencial e Integral. Destaca-se que esta disciplina é pré-requisito condicional para as disciplinas de Físico-Química. Por outro lado, verifica-se que ao serem questionados quanto à importância da Físico-Química para a sua formação, 60% dos alunos responderam que equivaleria a um grau de importância médio; 20%, grau de importância alto e 20%, grau de importância baixo. Visto que 60% afirmaram que foi importante a disciplina de Físico-Química para sua formação, este resultado aponta para, a provável associação com o fato de que estes alunos tiveram duas ou três disciplinas de Físico-Química durante o seu curso de graduação, implicando, portanto, no conhecimento e visão mais ampla da disciplina e de suas aplicações ou campos de aplicação. Isto também é denotado ao serem interrogados quanto à relação da Físico-Química com outras disciplinas da Química; 80% afirmaram que há relação. Neste sentido, reflete-se a evidência de que o interesse pela área e pela disciplina de Físico-Química merece enfocar não somente uma visão mais crítica e conceitual, mas também apontar para uma abordagem elucidativo-explicativa que venha a atender aos anseios e sanar frustrações dos alunos cursando a disciplina. Um fato curioso é observado. Verifica-se que apenas 60% dos alunos possuem livros de Físico-Química e dentre estes, somente 20% têm apenas dois livros. Este fato é corroborado pela resposta a questão do interesse pelas disciplinas da Química. 40% dos alunos apontaram que a Físico-Química é uma das disciplinas que desperta pouco interesse em seus estudos, porém, 80% acre-

ditam que seja esta disciplina que representa, dentre todas as disciplinas de Química, aquela de maior dificuldade de assimilação.

Os alunos e o seu contato com artigos O Questionário 2, colocado no Quadro 3, aborda a percepção dos alunos com relação a experiência de utilização de artigos científicos como ferramenta didática na disciplina Tópicos em Físico-Química. Percebe-se que 60% dos alunos nunca haviam utilizado este recurso como material complementar nas disciplinas que cursaram durante o seu curso de graduação. No entanto, 20% responderam que o usaram, especificamente, nas disciplinas de Química Inorgânica e Química Orgânica. Embora todos respondessem que já leram artigos em outra língua, diferente da língua portuguesa, especificamente, em língua inglesa, verificou-se que uma das dificuldades da leitura é fazer a tradução, ficando claramente explicitado este fato. A frequência de leitura de artigos em outra língua é muito baixa, considerando-se o tempo de formação do aluno (aproximadamente igual a três anos) e a duração de seu curso de graduação de quatro anos. Verifica-se que, em média, os alunos leram em torno de três artigos, ressaltando-se que o fato de terem lido artigos não necessariamente está associado ao fato de terem ou não realizado estágios de iniciação científica ou outra atividade de pesquisa que necessitasse de referências bibliográficas, especificamente, artigos em inglês. Todavia, os alunos afirmam que a importância da leitura de artigos dentro de uma disciplina é alta, pois ampliaria e atualizaria conteúdos da disciplina.

QUESTIONÁRIO 2 1. Você já utilizou anteriormente artigos como recurso didático em alguma disciplina?

( ) Sim

( ) Não

Se a resposta for Sim, em qual(is) disciplina(s)? ________________________________________________________________ 2. Você já leu artigos em língua inglesa ou em outra língua, diferente da língua portuguesa? Se a resposta for Sim, quantas vezes?

( )1

( )2

( ) Sim

( ) Não

( ) 3 ou mais vezes

3. Em relação ao artigo que você leu dentro da disciplina Tópicos em Físico-Química, como você o considera de um modo geral? ( ) Interessante

( ) Desinteressante ( ) Não sei informar

4. O tema do artigo lido tem relação com os assuntos abordados dentro da disciplina Tópicos em Físico-Química? ( ) Sim

( ) Não ( ) Não sei informar

Se a resposta for Sim, indique o grau de relação? ( ) Baixo

( ) Médio

( ) Alto

5. Durante o seu curso de Graduação, você realizou atividades extracurriculares?

( ) Não sei informar

( ) Sim

( ) Não

Se a resposta for Sim, qual(is) atividade(s)? ( ) Monitoria

( ) Iniciação Científica

( ) Iniciação Artística

( ) Bolsista de Trabalho

( ) Estágio Curricular

( ) Outra. Especificar: ___________________________________________________________________________________ 6. Durante esta(s) atividade(s), você teve que ler artigos?

( ) Sim

( ) Não

7. Para você, qual a importância da leitura de artigos dentro de uma disciplina? ( ) Alta

( ) Baixa

( ) Nenhuma

8. Como é a sua habilidade para a leitura de artigos? ( ) Excelente

( ) Boa

(

) Regular

( ) Praticamente nula

50 9. Para você, o fato de ler artigos em outra língua, principalmente, em língua inglesa, representa uma dificuldade? ( ) Sim ( ) Não 10. Ao ler o artigo escolhido, você recorreu a outras fontes para a sua leitura e interpretação? Se a resposta for Sim, qual(is) fonte(s)? ( ) Outro(s) artigo(s)

( ) Livro(s) didático(s)

11. No artigo lido, a proposta do autor é alcançada a partir da discussão dos resultados?

(

( ) Sim

( ) Não

( ) iscussão oral ) Sim

( ) Não

12. A linguagem adotada no artigo que você leu, é adequada e de fácil assimilação? ( ) Sim

( ) Não

(

) Mais ou menos

13. Lendo o artigo e o interpretando, você acha que melhorou a sua forma de escrever textos? ( ) Sim

( ) Não

(

) Mais ou menos

14. Você acha que o artigo lido, contribuiu para que você tenha uma nova visão sobre o assunto discutido? ( ) Sim

( ) Não

(

) Mais ou menos

Quadro 3. Questionário aplicado aos alunos associado ao seu contato com artigos como parte do desenvolvimento das atividades da proposta deste trabalho.

Sobre os aspectos apontados anteriormente, Andrade et al. (2004) afirmam que, analisando os resultados das provas dos estudantes no Exame Nacional de Curso (ENC), atualmente não obrigatório, este procedimento não permite um mapeamento seguro

da qualidade curricular e didático-pedagógica dos cursos de Graduação em Química no Brasil. Entretanto, não se pode deixar de perceber a importância e a gravidade de algumas informações paralelas obtidas por meio do questionário que os alunos respon-

deram como parte desse Exame. A maioria dos discentes de Química que se submeteu aos ENC de 2000 a 2002 respondiam que: i) dedicava apenas 5 horas semanais para estudo extraclasse; ii) sabia muito pouco de inglês e de espanhol; iii) lia, em média, um livro por ano e iv) quase não lia jornais. Porém, 40% desses discentes disseram que pretendiam trabalhar no Ensino; 70% pretendiam fazer Cursos de Pós-graduação e mais de 80% queriam trabalhar na área de Química. Portanto, fica evidenciado que os currículos dos cursos de Química devem oferecer mais do que o domínio cognitivo dos conteúdos, contemplando atividades que visem estabelecer correlações entre áreas, ampliando o caráter interdisciplinar e estimular cada vez mais o aprendizado do estudante. Além disso, espera-

-se que o professor seja um sistematizador e facilitador de ideias.

Percepções dos alunos com relação à proposta aplicada No final da disciplina, foi solicitado aos alunos a avaliação da proposta de aplicação de artigos científicos como instrumento didático. Foi elaborado o questionário, colocado no Quadro 4. Este questionário busca não somente identificar a percepção do grupo em relação à proposta apresentada, mas também estimar o sentimento dos alunos quanto à importância e necessidade de leitura de artigos. Verifica-se que, de um modo geral, os alunos veem a aplicação de artigo como ferramenta didática na disciplina Tópicos em Físico-Química de uma maneira positiva, tendo-se a dinâmica de estudo atendendo as expectativas dos mesmos. 51

QUESTIONÁRIO 3 1. De um modo geral, como você avalia a proposta de utilização de artigo como ferramenta didática na disciplina Tópicos em Físico-Química? ( ) Excelente

( ) Bom

( ) Regular

( ) Insuficiente

2. A dinâmica de estudo dentro da disciplina Tópicos em Físico-Química atendeu as suas expectativas? ( ) Sim

( ) Não

( ) Mais ou menos

3. O procedimento de avaliação por meio da leitura e interpretação de um artigo é algo que pode ser usado em outras disciplinas do Curso de Química? ( ) Sim ( ) Não Se a resposta for Não, indique os motivos. 4. Você acha necessária a leitura de artigos para entender melhor o conteúdo da disciplina Físico-Química? ( ) Sim

( ) Não

( ) Não sei informar

5. Assistindo a apresentação oral do artigo pelos colegas, você foi capaz de assimilar certos conceitos dentro da área de Físico-Química? ( ) Sim

(

) Não

6. Aponte os aspectos positivos da proposta de utilização de artigo na disciplina Tópicos em Físico-Química. 7. Aponte os aspectos negativos da proposta de utilização de artigo na disciplina Tópicos em Físico-Química. 8. Ao escrever o resumo do artigo lido, você se preocupou na escrita, isto é, em escrever em linguagem técnico-científica? ( ) Sim

( ) Não

Se a resposta for Não, qual foi o motivo? 9. Para você, a leitura de artigo representa a atualização dentro da área de estudo?

( ) Sim

( ) Não

10. Para você, qual(is) o(s) motivo(s) de serem os artigos lidos extraídos do periódico Journal of Chemical Education? Quadro 4. Questionário aplicado aos alunos no início do desenvolvimento das atividades da proposta deste trabalho.

Quando questionados quanto à utilização de artigos em outras disciplinas do Curso de Química (referindo-se ao Curso de Graduação) como um dos procedimentos de avaliação, em sua totalidade, os alunos acreditam ser altamente valiosa e reafirmam a possibilidade de seu uso, uma vez que gerará maior amplitude do conhecimento adquirido e possibilitará uma outra visão do assunto abordado em sala de aula. As informações apresentadas na Tabela 2 sugerem uma excelente aceitação da proposta, visto que foi avaliada positivamente por todos, apontando mais de dois aspectos positivos, em sua maioria. Por outro lado, aqueles que apontaram os aspectos negativos da proposta, perfazendo 80% dos alunos, indicam que a dificuldade em traduzir o texto representa um fator negativo na interpretação e na compreensão do artigo. 52

Tabela 2. Avaliação da proposta de ensino segundo o parecer dos alunos da disciplina Tópicos em Físico-Química. Aspectos positivos

Aspectos negativos

• O aspecto positivo está asso- • O idioma em que o artigo é ciado às trocas de informa- escrito. ções entre o grupo. • A dificuldade em compreen• A abordagem da definição de der alguns termos em inglês. alguns termos. • A ampliação e a atualização de conteúdos. • Uma nova proposta pedagógica.

por estes expressas durante as discussões em grupo. E, por outro lado, observa-se que mesmo tendo pouco contato com leituras de artigos durante o seu curso de Graduação, os alunos acreditam ser imprescindível este tipo de atividade dentro das disciplinas.

} CONSIDERAÇÕES FINAIS A proposta de ensino pautada na utilização de artigos dentro das disciplinas como forma de incrementar a aprendizagem de conteúdos e o aperfeiçoamento de conceitos em Cursos de Química tem sido aplicada com resultados bastante satisfatórios (Maldaner, 1999; Cadernos CEDES, 1997; Rangel, 2006; Castellan, 1986; Rebouças; Pinto; Andrade, 2005; Vasconcelos, 2002; Henz, 2003; Andrade; Martins, 2006; Schnetzler, 2002; Martins; Nascimento; Abreu, 2004). A proposta aqui descrita vem a corroborar neste sentido, sendo possível, com base em sua avaliação e nas declarações orais e escritas dos alunos do Curso de Especialização em Ensino de Química, da Universidade Estadual do Ceará, os quais participaram efetivamente da plena execução deste trabalho, indicar algumas considerações: • Deve ser ponderado o critério de esco-

Embora não tenha sido explicitado aos alunos o motivo de todos os artigos serem extraídos do periódico Journal of Chemical Education, tem-se como uma das possíveis razões, relatada no depoimento dado pelo grupo, o fato do periódico consultado estar na área de Química e que envolve Educação. De um modo geral, os aspectos positivos e negativos apresentados pelos alunos quando realizaram a avaliação da proposta estão em concordância com as percepções

lha dos artigos. Embora os artigos dessa proposta tenham sido unicamente extraídos do periódico Journal of Chemical Education, existe a possibilidade da reflexão de conceitos e a compreensão de determinados processos físico-químicos em artigos de outros periódicos técnico-científicos, não necessariamente voltados para o Ensino de Química;

• O cumprimento das tarefas compo-

são de reelaborações conceituais ou

nentes da proposta requer dedicação

transposições didáticas mais adequa-

do grupo e dos alunos individual-

das à docência deste profissional.

mente, pois verifica-se que o fato de o artigo ser escrito em língua inglesa representa certo obstáculo para sua

} REFERÊNCIAS

plena compreensão, visto que muitos

ANDRADE, J. B. de et al. Quím. Nova, v. 27, n. 2, 2004.

não dominam essa língua estrangeira,

ANDRADE; I. B. de; MARTINS, I. Investigações em Ensino de Ciências, v. 11, n. 3, 2006.

haja vista também os termos usados restritos à área de Físico-Química; • - As dificuldades encontradas por parte dos alunos na elaboração do resumo requisitado sobre o artigo lido e na confecção da apresentação oral do artigo (seminário), vêm de encon-

CADERNOS CEDES. Ensino da Ciência, Leitura e Literatura, 41, UNICAMP/CEDES, Campinas, 1997. CASTANHO, S.; CASTANHO, M. E. (Orgs.). 2. ed. Papirus Editora, 1999. CASTELLAN, G. Fundamentos de Físico-Química. Rio de Janeiro: LTC. 1986.

dores da área de Educação em

COSTA JR., J. S.; SILVA, F. C. M.; MOITA NETO, J. M. Avaliando as Aproximações Usadas no Ensino de Físico-Química. Quím. Nova, v. 22, n. 4, 1999.

Química com respeito à necessidade

HENZ, G. P. Horticultura Brasileira, v. 21, n. 2, 2003.

de introduzir atividades que convir-

MALDANER, O. A. Quím. Nova, v. 22, n. 2, 1999.

jam para o desenvolvimento das habi-

MARTINS, I.; NASCIMENTO, T. G.; ABREU, T. B. de. Investigações em Ensino de Ciências, v. 9, n. 1, 2004.

tro com as observações de pesquisa-

lidades de expressão escrita e oral em Cursos de Química; • Como primeira contribuição, enfatiza-se que um dos aspectos para a melhoria da qualidade do ensino-aprendizagem dentro dos Cursos de Química, principalmente os de licenciatura, está pautado no tratamento de um determinado conteúdo químico (ou pedagógico) da disciplina não somente pelo professor, mas também, por parte do aluno, futuro professor do ensino médio, incentivando a discus-

RANGEL, R. N. Práticas de Físico-Química. São Paulo: Edgard Blucher, 2006. REBOUÇAS, M. V.; PINTO, A. C.; ANDRADE, J. B. Quím. Nova, v. 28, s14-s17, 2005. SANTOS, G. R.; SÁ; L. P.; QUEIROZ, S. L. Quím. Nova, v. 29, n. 5, 2006. SCHEIN, Z. P.; COELHO, S. M. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 23, n. 1, 2006. SCHNETZLER, R. P. Quím. Nova, v. 25, supl. 1, 2002. VASCONCELOS, C. S. Planejamento. Projeto de EnsinoAprendizagem e Projeto Político-Pedagógico. Cadernos Pedagógicos do Libertad. São Paulo, 2002.

Relato de Experiência 1, v. 3, n. 2, 55-60, jul.-dez. 2008

ISSN 1809-6158

EXERCITANDO COM OS NÚMEROS DA QUÍMICA Stanlei Ivair Klein Instituto de Química de Araraquara – UNESP E-mail: stanlei@iq.unesp.br

RESUMO Introduzido o conceito de análise dimensional e fatores de conversão para a resolução de problemas usuais de química. O exercício leva a uma ponderação da enormidade que é o número de Avogadro, 6.1023. Palavras-chave: Número de Avogrado; análise dimensional; problemas de química.

ABSTRACT EXERCISING WITH THE NUMBERS OF CHEMISTRY Introduced the concept of dimensional analysis and conversion factors for the resolution of common issues of chemistry. The exercise leads to a consideration of the enormity that is the Avogadro’s number 6.1023. Key-words: Avogrado’s number; dimensional analysis; chemistry problems.

} INTRODUÇÃO

É muito comum em sala de aula, bate-papos informais, e mesmo lendo e relendo perguntas feitas na internet nos sítios que se dedicam a respostas de química a internautas, encontrarmos a pergunta: “me ajudem, não consigo responder ou raciocinar sobre mudanças em medidas ou diferentes unidades...”. Eis um problema simples: qual é a massa, em gramas, de uma substância cuja determinação experimental revelou que a densidade era de 100 Kg/m3? Esse questionamento, que é comum em aulas de química, pode, muitas vezes, confundir o aluno, até o ponto em que ele se sinta levado a produzir “colas” de tabelas de conversão de unidades sempre que se torne necessário o exercício da conversão. Para os químicos, isso é terrível. Praticamente todos os problemas de química envolvem a conversão de unidades de laboratório (g, Kg, mL, L, etc) para a unidade de química (mol). Se não fosse assim, seria difícil determinar a massa, por exemplo, do produto Na2O quando se decompõe termicamente 1,00 g de NaHCO3, segundo a equação: 2 NaHCO3 ® Na2O + H2O + 2 CO2

Saber trabalhar com conversão de unidades (g para mol etc) é fundamental para um futuro químico. Quantos de nós, professores, já nos deparamos com respostas como: “a densidade do gás é de 2.000 Kg/L”? Será que o aluno não é capaz de questionar este resultado? Nesse trabalho, propomos três etapas para que o professor de química introduza aos

seus alunos a análise dimensional, que simplifica enormemente os cálculos da química, e que já vem com o certificado: “É impossível errar; se a unidade (dimensão) da resposta não for o requerido pelo problema, então a questão não foi bem respondida”. Esse artigo não é necessariamente dirigido apenas a professores de química, mas também aos articuladores de aulas de matemática, física, e matérias afins. O conceito de mol, aliás, é interdisciplinar, pois envolve a noção de quantidade de matéria.

} ETAPA 1: O RACIOCÍNIO MATEMÁTICO – UM EXEMPLO BEM SIMPLES O que aprendemos e cultuamos, reproduzindo o conceito, é a “regra de três”. A pergunta: “Quantos quilogramas de sódio metálico valem 150 gramas de sódio metálico?” tem a resposta invariável: 1 Kg ————— 1000g X Kg ————— 150g Com a conta clássica (X.1000)/(1.150) = 0,15. Mas e a unidade? O conceito matemático por detrás da regra de três é uma simples aplicação da noção de números fracionários, razões e proporções. Neste exemplo, se 1 quilo equivale a 1000 gramas, ENTÃO cento e cinquenta gramas equivalem a “xis quilos”. O ‘então’ serve como um sinal de igualdade, e é possível escrever a igualdade como: 1 Kg 1000 g = X 150 g

Para isolar a incógnita “xis” é fácil, basta aplicarmos a lei das razões e proporções, pela qual o produto dos “meios” é equivalente ao produto dos “extremos”, ou seja: X ´ 1000 g = 1 Kg ´ 150 g

De onde podemos dividir ambos os lados por 1000 g, segundo a mesma lei das razões e proporções: dividir (ou multiplicar) ambos os lados da igualdade não altera a igualdade. 1 1 ´ 1000 g ´ X = ´ 1 Kg ´ 150 g 1000 g 1000 g

Nossa matemática, então, torna-se um caso de multiplicação. De um lado, mil simplifica mil e sobra “xis”. Do outro, a unidade grama (g) simplifica a unidade grama, resultando a conta: X=

1 Kg ´ 150 1000

Ou seja, impreterivelmente, o aluno terá de obter a resposta em quilogramas. Todas as outras unidades de medidas foram eliminadas. Matematicamente a resposta para o problema “Quantos quilogramas valem 150 gramas de sódio metálico?” é 0,15 Kg, como a própria fórmula induz: a unidade da resposta é Kg.

} ETAPA 2: UM POUCO DE COMPLICAÇÃO Em exercícios simples, a “regra de três” é simples e descomplicada, mesmo que a gente não perceba os enormes saltos filosóficos que permeiam o desenvolvimento da matemática, em torno do sinal “=”. Descomplicamos, julgando que “se tal corresponde a isso, então aquilo corresponde a xis”. Mas, em química, essa é uma rara ocasião. Consideremos o problema:

Calcule o volume de ácido clorídrico necessário para obter 150 mL de uma solução 0,5 M. O reagente é fornecido ao laboratório na sua forma concentrada, cujos dados do fabricante são: Concentração: 38 % em massa; Densidade: 1,19 g/L.

A resolução desse problema envolve a utilização de, pelo menos, quatro “regras de três” e, daí, ninguém pode prever a futura resposta, que pode surgir até em quilogramas. A solução mais elegante para esses “aparentemente” complicados cálculos de química é a aplicação da chamada Análise Dimensional. A Análise Dimensional pode ser vista como a aplicação da regra de três de uma forma racional. Vejamos: se 1 Kg equivale a 1000 g, então a fração a seguir é verdadeira, pois mil gramas é igual a um quilograma. 1 Kg =1 1000 g

Logo, se multiplicarmos algo por ou por

1 Kg , 1000 g

1000 g estaremos, na realidade, multi1 Kg

plicando algo por 1, ou seja, não mudaremos o algo. O nosso problema era saber quanto valia, em quilos, 150 g de sódio metálico. Se 1 Kg equivale a 1000 g, logo, a relação 1 Kg transforma 150 g em quilos, 150 g ´ 1000 g pela simplificação das unidades g/g. A resposta é imediata e correta. Multiplicamos algo por 1 e não o modificamos em conteúdo, só mudamos o valor com que mensuramos aquele conteúdo. Sem mudar a quantidade. Vamos agora, passo a passo, preparar a solução do ácido clorídrico. Queremos 150 mL

de uma solução 0,5 M. Pois bem, uma solução “molar” requer unidades em mol por litros, então temos de transformar os mL do problema em litros: 150 mL ´

1L 1000 mL

1L é, na realidade, igual a 1. 1000 mL Multiplicando 150 mL por 1, não mudamos a quantidade dos 150 mL. Mas utilizando a Análise Dimensional, transformamos os 150 mL em Litros, pois, matematicamente, as unidades mL foram canceladas por simplificação. Continuando o raciocínio, nós já sabemos que, pela simplificação das unidades ou dimensões, transformamos a dimensão mL na dimensão L. O resultado matemático ainda não importa, importa, sim, o resultado final da proposta inicial. A solução tem de ser 0,5 molar. Portanto, 0,5 mol por litro. Podemos estabelecer isso, continuando a progressão:

“gramas de HCl”.Como pesar “xis ene gramas” desse ácido? Na verdade, não é necessário! Como o rótulo do ácido indica que existem 38 gramas de HCl para cada 100 gramas de solução. A relação anterior pode ser multipli100 g solução conc. HCl cada por . Isso resulta em: 38 g HCl

Pois

150 mL ´

1L 0,5 mol HCl ´ 1000 mL 1L

Já cancelamos mL na primeira relação, agora cancelamos L na segunda. O resultado prático é que transformamos 150 mL em uma solução que é 0,5 molar. Como o ácido é concentrado, o rótulo do frasco diz que ele é 38% em massa, ou seja, para cada 100 gramas de solução, existe 38 g de HCl. Nós sabemos que o mol do HCl pesa 36,5 g. Assim, podemos transformar “mol de HCl” em “g de HCl”. Segundo este formalismo, sem efetuar nenhum cálculo, estamos prestes a preparar 150 mL de uma solução diluída de um ácido, a partir de sua solução concentrada: 150 mL ´

1L 0,5 mol HCl 36,5 g HCl ´ ´ 1000 mL 1L 1 mol HCl

Entretanto, simplificando mL por mL, L por L, mol por mol, ainda ficamos com

150 mL ´

1L 0,5 mol HCl ´ ´ 1000 mL 1L

36,5 g HCl 100g HCl conc ´ 1 mol HCl 38 g HCl

Além disso, ainda temos o dado que nos permite relacionar 1 mL de solução concentrada por 1,19 g de solução concentrada – a densidade fornecida – então podemos relacionar: 150 mL ´

1L 0,5 mol HCl 36,5 g HCl ´ ´ ´ 1000 mL 1L 1 mol HCl

100g HCl conc 1 mL HCl conc ´ = 38 g HCl 1,19 g HCl conc

e a resposta do nosso problema estará, automaticamente, em “mL de ácido concentrado”. Observamos que obtivemos o resultado, naturalmente, em mL de ácido concentrado, necessário para fazer 150 mL de uma solução diluída – no caso, 0,5 M. O uso da Análise Dimensional nos permitiu chegar à resposta de uma forma precisa: quaisquer resultados outros que “mL de HCl concentrado” evidenciaria o emprego incorreto dos fatores de conversão. O aluno certamente perceberia o erro em tempo de corrigir o seu cálculo a tempo, e, assim, não fornecer uma resposta absurda. Experimentalmente falando, é claro que medir volumes de ácidos concentrados é muito melhor que trabalhar com massas de ácidos concentrados.

} ETAPA 3: UMA SIMULAÇÃO COM O NÚMERO DE AVOGADRO Os quocientes a seguir são equivalentes e, pelo nosso raciocínio, são iguais a 1, pelo que podem ser utilizados como “fatores de conversão”, da mesma forma que cada um dos quocientes que nós viemos utilizando até aqui:

centímetros cúbicos; como 1 cm3 de água pesa 1g, e cada 18 g de água fazem 1 mol, e cada mol de qualquer coisa fazem 6.1023 de qualquer coisa, podemos continuar: 1 gota

23 g Na metálico 1 mol Na metálico

ou 1 mol Na metálico 23 g Na metálico

Havia na Internet, há muito tempo, uma aplicação muito interessante dos fatores de conversão, que pode ser empregada em salas de aula, com efeitos sempre surpreendentes. A questão era a seguinte: “Quanto tempo leva uma gota de água para evaporar?” Segundo o autor desta paródia, a questão começa com uma discussão pelos alunos de quanto vale, quanto pesa ou quanto mede uma gota. Uma proposta interessante é que quatro gotas pingadas sucessivamente vão perfazer 1 cm. Assim, 64 gotas vão fazer 1 cm3 de água, ou 1 g de água. Outra questão proposta para a sala é: quantas moléculas de água, daquela gota, irão evaporar por segundo? Incita-se os alunos a imaginar um número muito grande: 1000 milhões de moléculas de água, talvez. Ora, mil milhões é 1.109. Vamos utilizar os fatores de conversão, e verificar quão grande é o Número de Avogadro. A proposta: se 1000 milhões de moléculas de água evaporam por segundo, quanto tempo leva para evaporar uma gota de água? Utilizando o fator de conversão: 1 cm 3 , convertemos uma gota em 1 gota 64 gota

1 cm 3 1 mL 1 g ´ ´ ´ 64 gota 1 cm 3 1 mL

1 mol 6´ 1023 moléculas ´ 18 g 1 mol

Transformamos uma gota em número de moléculas, utilizando o Número de Avogadro. Se, pela concepção dos alunos da turma, o número muito grande de moléculas de água evaporando por segundo é mil milhões, então: 1 gota

1 cm 3 1 mL 1 g 1 mol ´ ´ ´ ´ 64 gota 1 cm 3 1 mL 18 g

1 segundo 6´ 1023 moléculas ´ 9 1 mol 10 moléculas

Nosso cálculo nos leva a 6.1023 / (64.18.109) segundos, o que, aproximadamente, podemos chamar de 6.1023 / 1012, pois 64 ´ 18 = 1152 = ~103. Isso dá uma ordem de 6.1011 segundos como resposta. Se 60 segundos correspondem a 1 minuto, cada 60 minutos a 1 hora, 24 horas a um dia, 365 dias a um ano, cem anos por século... A aplicação dos fatores de conversão fica, aproximadamente: 6´ 1011 segundos ´

1 minuto 1 hora ´ ´ 60 segundos 60 minutos

1 dia 1 ano 1 século ´ ´ 24 horas 365 dias 100 anos

6.1011 divididos por 3.153.600.000, ou ~6.1011/3.109, ou 2.102 séculos. Imaginamos que 200 séculos sejam muito tempo para evaporar uma simples gota de água. Mas nós não estamos brincando, pois os cálculos nos guiam para as quantidades, e para

as unidades ou dimensões, que estão corretas. O problema é que o número de Avogadro é muito, muito grande. No nosso cálculo, o Número de Avogadro está no numerador. Mesmo quantias absurdas, como mil milhões, vão fazer pouca diferença quando colocadas no denominador da fração.

} COMENTÁRIOS FINAIS Acreditamos que esse seja um bom exercício para se conscientizar uma turma de alunos sobre quão grande é o Número de Avogadro, e quão útil é o uso de fatores de conversão, a base da análise dimensional, para a resolução dos problemas da Química.

Relato de Experiência 2, v. 3, n. 2, 61-70, jul.-dez. 2008

ISSN 1809-6158

A PRODUÇÃO DO HIDROGÊNIO: OPORTUNIDADES PARA O APRENDIZADO DA QUÍMICA NO CONTEXTO INTERDISCIPLINAR Alba Denise de Queiroz Ferreira Faculdade de Paulínia- FACP E-mail: alba.facp@gmail.com

RESUMO O processo de ensino-aprendizagem no contexto da indústria química é uma das abordagens adotadas no curso de Bacharelado em Química para os estudos de química dos elementos, química verde e projetos interdisciplinares. São apresentados os resultados da visita técnica à planta da Reforma do Gás Natural da Air Liquide no parque industrial da Rhodia. Esta atividade promoveu a interação do conteúdo da sala de aula com a realidade da produção e uso do hidrogênio em larga escala. Os alunos foram expostos às questões de segurança da produção do hidrogênio, reatividade, propriedades químicas e suas aplicações. Houve evidência de que a visão obtida sobre o processo é um fator motivador para o aprendizado da química. Nessa experiência foi possível enfocar os conceitos da reatividade química dos elementos do grupo representativo, propriedades catalíticas dos elementos de transição, observar a aplicação do reuso e reciclagem em processos, e identificar a prática dos princípios da química verde: prevenção da poluição, econômica atômica, eficiência energética, catálise e monitoramento em tempo real para a prevenção de acidentes. Palavras-chave: reforma catalítica do metano; química verde; ambientes de aprendizagem.

Agradeço à Direção da FACP, ao Prof. Dr. Nivaldo Baccan – Coordenador do Bacharelado em Química, à Prefeitura Municipal de Paulínia, ao Sr. Jair Vedovelo da Air Liquide – Paulínia, à Dra. Cláudia S. C. Aoki – Projeto CISEIQ e a todos os alunos envolvidos na organização e desenvolvimento da atividade.

ABSTRACT HYDROGEN PRODUCTION: OPPORTUNITIES FOR CHEMICAL LEARNING IN AN INTERDISCIPLINARY CONTEXT The teaching-learning process based on the chemical industry context is one of the approaches adopted in the BSc in Chemistry during the studies of chemistry of elements, green chemistry and interdisciplinary projects. Herein are presented the results from the technical visit to the Air Liquide steam methane reforming unity at the Rhodia local park. This activity promoted the integration of the content studied in the classroom with the reality of the hydrogen production at the large scale. The students were exposed to issues regarding the safety of the hydrogen production process, its reactivity, chemical properties and applications. There was evidence that the process vision obtained is a motivator factor for the learning of chemistry. In this experience was possible to focus on the concepts of reactivity and catalytic properties of the transition metals and of the main group elements, to observe applications of reuse, recycling in a process, and to identify the practice of green chemistry principles: pollution prevention, atom economy, energy efficiency, catalysis, and real time analysis to prevent accidents. Key-words: methane catalytic reforming; green chemistry; learning environment.

} INTRODUÇÃO

O hidrogênio é um elemento curioso, o mais abundante do Universo, raro na atmosfera terrestre e que não encontra o seu lugar na tabela periódica, pois pode adotar as propriedades de próton ou de hidreto (Lee, 1999; Shriver; Atkins, 2003). Ainda, existe a discussão sobre a economia do hidrogênio, que o coloca como um verdadeiro combustível verde para a solução da questão energética global (Clark II; Rifikin, 2006; Brasil, 2006). O interesse renovado pelo ensino e aprendizado da química em contexto tem resultado em programas de desenvolvimento profissional de professores, projetos para inovação curricular e de livros textos (Stolk et. al., 2009; Bennett; Lubben, 2006; Schwartz, 2006; Nentiwig et. al., 2006; Hofstein; Kesner, 2006). A contextualização da química é uma estratégica didática viável no bacharelado em química da Faculdade Paulínia devido ao pólo petroquímico regional. A produção de hidrogênio e sua aplicação são ricamente ilustradas no parque industrial local onde ocorre a produção do H2 via o processo de reforma catalítica do metano e sua utilização

direta, entre outros insumos e solventes, na produção de ciclohexanol, intermediário da cadeia do Nylon e no processo de hidrotratamento na refinaria de Paulínia (que possui a sua unidade própria). A reforma do CH4 foi escolhida por ser um processo catalítico limpo envolvendo um elemento essencial para a sociedade e promotor da sustentabilidade. O metano é o principal componente do gás natural. A ligação Csp3-H de 410 kJ/mol é muito estável (Huheey; Keiter; Keiter, 1993). Para ativá-la em uma das etapas do processo da Figura 1, é preciso usar catalisador e temperatura elevada. No forno da reforma, contendo tubos recheados com o catalisador a base de óxido de níquel, o CH4 reage com o vapor d’água (Lee, 1999; Shriver; Atkins, 2003; Maluf, et al., 2003). O subproduto da oxidação parcial do metano, o monóxido de carbono, é direcionado para dois reatores (Figura 1) da reação catalítica de deslocamento (a reação de shift). Entre os pontos importantes que exemplificam a relação química-engenharia verde dentro do processo (Anastas; Zimmerman,

2003) foram identificados a recuperação e o reuso dos gases CO2, CO e H2, a incorporação de todos os átomos dos reagentes nos produtos (reações (a), (b) da Figura 2), catálise e eficiência energética (Anastas; Warner, 1998; UFPE, 2002). Os catalisadores dos diferentes estágios da produção do H2 são coletados por empresas especializadas na reciclagem dos metais. Esses exemplos foram úteis para demonstrar a reciclagem química, o tema desenvolvido por uma das turmas em Projetos Interdisciplinares. Os objetivos deste trabalho são apresentar e discutir os resultados da experiência da contextualização interdisciplinar com o estudo da química do hidrogênio, relacionar as etapas do processo com as ferramentas para a prática da química verde e refletir sobre a inclusão de visitas técnicas aos parques industriais como estratégia didática para motivar o aprendizado da química.

} METODOLOGIA O contato com a empresa foi estabelecido dentro dos moldes da proposta do CISEIQ, Centro de Interação Sistema de Ensino e a Indústria Química do pólo petroquímico de Paulínia (elaborado com o propósito de divulgar a importância da contextualização do ensinoaprendizagem da química) e o Programa Atuação Responsável (AR), que inclui a comunicação das Empresas participantes com a comunidade local. O roteiro da visita foi elaborado previamente focando as expectativas dos alunos envolvidos nas disciplinas: Estágio, Química dos Elementos (I e III) e Projetos Interdisciplinares III e IV. As visitas foram realizadas no horário de aula do período noturno, com duração em torno de 4 horas, e em duas ocasiões para possibilitar o envolvimento dos 61 alunos participantes (procedentes dos 3 últimos anos do curso. 63

Figura 1. Esquema simplificado da reforma catalítica a vapor do metano para a produção do hidrogênio 99, 999% (purificação via PSA – pressure swing adsoprtion) e as ações que indicam a prática da química verde no processo. Fonte: adaptado de Michel (2004).

Um questionário (vide Anexo) foi distribuído para o registro das observações e como uma ferramenta para apresentação de sugestões para as próximas atividades, incluindo os conceitos a serem retomados em sala de aula. Uma versão simplificada da Figura 1 estava no verso do questionário para auxiliar no acompanhamento das explicações. Antes da atividade na empresa os alunos foram apresentados às reações envolvidas, curiosidades e aplicações da química do H2. Nas atividades pós-visita, os conceitos foram retomados em momentos distintos para ilustrar os princípios vivenciados na experiência. No período letivo seguinte, o tema foi retomado com o material fornecido pela empresa: um texto da palestra institucional para visitantes, contendo uma sinopse das cinco etapas do processo para a produção do H2.

} RESULTADOS E DISCUSSÃO No processo de produção do hidrogênio via reforma a vapor do metano foram identificadas aplicações da química que podem despertar o interesse para o aprendizado no nível de graduação: ligação química, termodinâmica, cinética, catálise, química verde e reciclagem química. O hidrogênio elementar foi o objeto fixado para ilustrar a interdisciplinaridade (Machado, 2000), tendo como origem do contexto, segundo a classificação de De Jong (2006), os aspectos profissional, social e científico-tecnológico da química do H2. Essa experiência evidenciou a relação prática da química com as disciplinas segurança do trabalho, tecnologia ambiental e engenharia química. Por outro lado, as aplicações do hidrogênio nas diversas linhas de produtos, intermediários da Rhodia e outras empresas do pólo-petroquímico e nos

processos de hidrogenação catalítica da refinaria de Paulínia demonstram sua importância para a realidade sócio-econômica da região. Antes da atividade na planta em si, os alunos das três turmas participaram, em suas respectivas disciplinas, de atividades sobre as reações envolvidas, curiosidades e aplicações da química do H2. Em duas oportunidades nas aulas experimentais de química dos elementos I, o hidrogênio foi produzido via a oxidação do alumínio metálico presente em embalagens de PVC, adaptando a demonstração do professor Shakhashiri (1985) para pequena escala e por meio da eletrólise da água com eletrodos de grafite (Jacobsen; Moore, 1999). Houve o envolvimento efetivo dos alunos nas observações experimentais das reações de oxirredução espontânea e não-espontânea para a produção do H2. Na sala de aula as atenções foram focalizadas na força das ligações covalentes, reatividade dos elementos envolvidos nas reações de oxirredução e aplicações do H2. Entre as reações estudadas na classe e na planta estão as oxidações do metano e do monóxido de carbono (Figura 2). A reatividade dos elementos de transição presentes nos catalisadores gerou atividades para química dos elementos II e IV; para os alunos em estágio e projetos interdisciplinares esta experiência demonstrou a interlocução entre as disciplinas, a prática da reciclagem, o reuso dentro de um processo e os princípios da química verde em ação, a saber, prevenção da poluição, monitoramento em tempo real para prevenção de acidentes, catálise e eficiência energética (Anastas; Warner, 1998; UFPE, 2002); por exemplo, uso de catalisadores e aproveitamento do off-gas (gases residuais) da PSA e do gás de síntese ou syngas (CO + H2) como

combustível do reformador, que necessita de altas temperaturas, uma vez que a reação (a) da Figura 2 é consideravelmente endotérmica, DH0 = + 206 kJ/mol (Navarro; Peña; Fierro, 2007). Com respeito ao material didático, para o estudo das propriedades químicas do hidrogênio foram utilizados livros textos de Química Inorgânica (Lee, 1999; Shriver; Atkins, 2003). As informações sobre os catalisadores nas reações da Figura 2 podem ser complementadas com os boletins técnicos dos fabricantes, por exemplo, sobre o catalisador de níquel – Johnson Matthey Catalyst (2008); para a reforma do metano e hidrotratamento, Haldor Topsoe (2009) e Criterion (2008).

Nas atividades pós-visita, os conceitos foram desdobrados em momentos distintos para ilustrar os princípios trabalhados no semestre em andamento. Em química dos elementos II e IV, o tema foi retomado com um resumo contendo a descrição técnica do processo, disponibilizado pela empresa após a visita à planta industrial, e com o artigo de Maluf et. al. (2003), por ocasião do estudo da reatividade dos elementos do grupo representativos e dos elementos de transição que atuam nos catalisadores para a produção e aplicação do H2 na indústria petroquímica. O artigo trata dos desafios existentes para a inovação dos catalisadores da reforma visando prevenir a formação do carbono elemen-

Figura 2. Reações do processo de reforma catalítica a vapor do metano e exemplos das aplicações do hidrogênio: (a) com catalisador de óxido de níquel a 800 oC -900 oC e (b) reação de shift com catalisadores de ferro-cromo a 400 oC e de cromo-cobre a 250 oC; (c) com catalisador níquel Raney a 170 oC e (d) a 80 oC (intermediários da cadeia do Nylon); (e) com catalisador de cobalto-molibdênio a 400 oC (hidrotratamento - processo HDS (hidrodessulfurização) para purificação de insumos na indústria química e petroquímica).

H2. Segundo Stolk et al (2009), as diferentes iniciativas de ensino contextualizado da química compartilham de três pontos em comum: proporcionam envolvimento do aluno no aprendizado, despertam curiosidade e geram a necessidade de conhecer o assunto. Os resultados dessa experiência sugerem que o contexto escolhido criou oportunidades para tais ações.

Sim

Não

100 Respostas (%)

tar que danifica a superfície do catalisador. Este tema é sugestivo para as atividades nas aulas de química verde, pois contém lições sobre as ferramentas para a superação dos limites atuais da eficiência catalítica rumo à melhoria da produção do H2. Segundo Meirieu (1998), o desejo de saber e a vontade de conhecer introduzem o aluno na aprendizagem. As expectativas dos alunos antes da visita, registradas no item “Quais são os meus objetivos na atividade de hoje” do questionário, indicaram que 42,6 % escolheram citar conhecer e 18% mencionaram aprender. Exemplos das afirmações registradas incluem: “conhecer e aprender sobre o processo de fabricação do hidrogênio”, “buscar conhecimento técnico e experimental na produção do hidrogênio e possivelmente de outros gases”, “aprender e entender o processo de produção de H2 e CO2 para discutir, aprimorar os conhecimentos e saber utilizá-los”, “entender qual é a função dos catalisadores nesse processo”, “relacionar o conhecimento novo com o já desenvolvido no curso de química” e “agregar valores e conhecimentos novos”. Os demais mencionaram: adquirir (8,2%), entender e observar (5%); verificar, explorar, descobrir, desenvolver, expandir, relacionar, obter e descobrir (1,6%). Estas ações expressadas nas expectativas antes da atividade estão ligadas com os diferentes níveis de cognição e processos básicos para o aprendizado em ciências e ajudam na percepção do nível motivacional da equipe. Entre o grupo que participou da atividade, 9,8% apresentaram dificuldade em definir ou expressar com clareza suas expectativas. Porém, o resultado à questão 4 apresentada na Figura 3, indica que as explicações recebidas durante esta experiência ajudaram no entendimento do processo de produção do

80 60 40 20 0 1

Questões

Figura 3. Percepções dos alunos participantes segundo as questões: (1) Este tipo de atividade motiva o estudo da química? (2) o tempo dedicado à visita foi muito longo? (3) prefiro participar dessas visitas fora do horário de aula? (4) As explicações recebidas me auxiliaram a compreender melhor a produção e aplicações do H2 e CO2?.

O retorno pós-vista da equipe da empresa envolvida aponta para o envolvimento, a curiosidade e necessidade de aprender: “achei muito interessante, pois o pessoal foi bastante participativo, com muitas perguntas. Acho também que muitos dos alunos ainda não conheciam como funciona uma fábrica, sua estrutura, os perigos...”. Por outro lado, as respostas às questões variadas que foram despertadas pela curiosidade e entusiasmo durante a palestra, antes do deslocamento dos grupos à planta do processo, demandou mais tempo, além do programado. Este fato refletiu nas percepções negativas, pois alguns grupos não conseguiram se deslocar até o local onde estava o forno reformador: “Deveria ser feita com mais tempo para se visitar a planta”, “o tempo da visita

deveria ser mais longo”, “pena que não pude conhecer melhor”, “maior tempo de visita a campo; falta de visita no processo em si”. Tais percepções e os dados da Figura 3 indicam que o tempo da vista não foi muito longo (91,4%), sendo que a maioria dos alunos considera o horário de aula o mais adequado para este tipo de atividade. Entre as percepções positivas registradas espontaneamente estão: “É um processo interessante e está ligado com o que estamos aprendendo; muito boa a visita”, “Foi muito útil para mim, aprendi conceitos novos que podem ser aproveitados no dia a dia”, “Muito interessante e proveitoso”. Os dados da Figura 3 sinalizam que esta atividade pode motivar o aprendizado da química, como observado na experiência de Hartman (2005). No estudo de De Jonge (2006) sobre o aprendizado contextualizado de química a comparação do efeito motivação em relação à melhora do aprendizado demonstrou que este tipo de abordagem é eficiente para motivar, mas há evidencia de que o aprendizado pode não ser mais efetivo do que a abordagem não-contextualizada. Os conteúdos identificados neste ambiente de aprendizagem interdisciplinar fornecem elementos para a elaboração de estudos de caso, uma abordagem criativa no ensino da química (Sá; Francisco; Queiroz, 2007). Dentro de tal perspectiva, existem relatos de experiências que evidenciam o potencial motivador dos estudos de casos industriais para estudantes de química, com implicações no desenvolvimento profissional de professores, devido ao reconhecimento das contribuições dos estudos da química para a sociedade (Hofstein; Kesner; Ben-Zvi, 1999; Hofstein; Kesner, 2006). Na continuidade da experiência aqui relatada, além da melhoria na dinâmica das

próximas visitas, foi reconhecida a necessidade da elaboração de instrumentos, como os estudos de casos industriais, para o acompanhamento do efeito motivacional do ambiente de aprendizagem no desempenho das atividades em sala de aula e laboratório, ao longo do estudo dos diferentes aspectos da química envolvida na produção e aplicação do H2.

} CONCLUSÃO A atividade na planta de reforma a vapor do metano da Air Liquide envolveu e despertou o interesse dos alunos no processo de aprendizagem. Houve oportunidades para o ensino da reatividade dos elementos, foi útil para as atividades de projetos interdisciplinares, tendo em vista a interlocução entre as disciplinas para a produção e aplicação segura do H2, a prática da reciclagem, reuso dentro de um processo e os princípios da química verde em ação: prevenção da poluição, economia atômica, catálise, eficiência energética e monitoramento em tempo real para prevenção de acidentes. A inclusão das visitas técnicas é uma atividade que expõe os alunos à natureza interdisciplinar da química e que possui um potencial motivador para o aprendizado. Requer uma análise cuidadosa do conteúdo das disciplinas por parte do professor e o envolvimento da equipe na empresa participante no processo de ensino-aprendizagem, o que pode resultar na elaboração módulos inovadores para o estudo da química, como os estudos de casos industriais mais situados com a realidade sociocultural da região da instituição de ensino e de seus alunos.

} REFERÊNCIAS ANASTAS, P. T.; WARNER, J. C. Green Chemistry: Theory and Practice. New York: Oxford University Press, 1998. ANASTAS, P. T.; ZIMMERMAN, J. B. Design through the Twelve Principles of Green Engineering. Environment Science and Technology, Washington, v. 37, n. 5, p. 94A-101A, mar. 2003. BENNETT, J.; LUBBEN, F. Context-based chemistry: the Salters approach. International Journal of Science and Education, London, v. 28, n. 9, p. 999-1015, jul. 2006. BRASIL, MME. Ministério de Minas e Energia. Roteiro para Estruturação da Economia do Hidrogênio no Brasil versão Beta 2005. Disponível em: <http:// www.mme.gov.br/download.do?attachmentId=2349 &download>. Acesso em: 20 mai. 2009. CLARK II, W. W.; RIFKIN, J. A green hydrogen economy. Energy Policy, Oxford, v. 34, n. 17, p. 2630-9, nov. 2006.

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ANEXO

Modelo do questionário utilizado na visita à Air Liquide

Frente Meus objetivos na O que pude observar atividade de hoje e como interpretei

Conceitos novos

Conceitos Conhecidos

Percepções Este tipo de atividade contribui para motivar o estudo da química? ( ) Sim ( ) Não O tempo dedicado para vista foi muito longo? ( ) Sim ( ) Não Prefiro participar dessas vistas no horário de aula: ( ) Sim ( ) Não As explicações recebidas me ajudaram a entender melhor o processo de produção do H2 e do CO2 e suas aplicações: ( ) Sim ( ) Não

Comentários adicionais:

Verso

Relato de Experiência 3, v. 3, n. 2, 71-78, jul.-dez. 2008

ISSN 1809-6158

OFICINA DE QUÍMICA: EXPERIMENTAÇÃO PARA ALUNOS DO ENSINO MÉDIO Ivoneide de C. L. Barros Vanuza O. dos Santos Allana Christina S. de Oliveira Universidade Federal do Amazonas E-mail:ibarros@ufam.edu.br

RESUMO Em razão da dificuldade de aprendizagem que os alunos da educação básica têm apresentado com relação à disciplina química, os alunos do curso de Bacharelado em Química da Universidade Federal do Amazonas idealizaram um projeto intitulado “Oficina de Química”, com o intuito de promover o interesse dos estudantes de Ensino Médio pela química, já que esta tem sido mal vista pela classe estudantil, sendo considerada, muitas vezes, cansativa, perigosa e maléfica ao meio ambiente. Durante as demonstrações públicas realizadas nos eventos: III Encontro dos Profissionais da Química na Amazônia Ocidental e XXII Semana de Química da UFAM, respectivamente, foi aplicado um questionário que serviu como base para um diagnóstico preliminar da situação na qual está sendo oferecida esta disciplina nas escolas de Ensino Médio no município de Manaus, bem como verificação do interesse dos alunos pelas atividades experimentais apresentadas. Palavras-chave: oficina de química; ensino médio; experimentação.

ABSTRACT WORKSHOP ON CHEMISTRY: EXPERIMENTS FOR STUDENTS OF HIGH SCHOOL Because of the students difficulty of learning of basic education are presented with respect to discipline chemistry, the students of Bachelor of Chemistry, Federal University of Amazonas devised a project entitled “Workshop on Chemistry,” in order to promote students’ interest in high school chemistry, as this has been frowned upon by the student class, and considered, often tedious, Agradecemos aos alunos de bacharelado da disciplina Química Inorgânica Experimental (ano 2008) que participaram do projeto “Oficina de Química”, à UFAM e CRQ/XIV Região.

dangerous and evil to the environment. During demonstrations held in public events: III Meeting of the Chemical Professionals in Occidental Amazonia and XXII Chemistry Week of UFAM, respectively, received a questionnaire that served as the basis for a preliminary diagnosis of the situation in which it is being offered this discipline in schools High School in the city of Manaus, and assess the students’ interest in the experimental activities presented. Key-words: workshop chemistry; high school; testing.

} INTRODUÇÃO

A realidade do ensino de química, nos níveis fundamental e médio, mostra que muitos alunos apresentam dificuldades de aprendizagem (Zanon, 1995). Os alunos da educação básica, de maneira geral, veem a química como uma disciplina complicada, pois acabam tendo mais aulas teóricas e não têm a oportunidade de presenciar experimentos que poderiam despertar a curiosidade, criatividade e o interesse por assuntos e temas relacionados à Química, que é uma ciência construída sobre resultados experimentais (Farrarezi, et al., 2006; Valadares, 2001). Segundo Perna et al. (2007), uma das maneiras de motivar o interesse dos alunos é por meio da experimentação, pois é uma forma de mudar a consciência do aluno em relação à Química, despertando a importância do ensino de química experimental para educação básica. Ou seja, a existência de uma prática comprovando a teoria poderia atuar como uma importante ferramenta no processo de compreensão dos conceitos de química e, do mesmo modo, uma forma de motivação para os alunos. Nesse sentido, as apresentações públicas de demonstrações podem ser utilizadas, visto que ilustram os mais variados conceitos relativos à Química, tornando-se uma ótima alternativa para que os alunos desenvolvam e fixem os conteúdos vistos em sala de aula (Perna et al., 2007). O presente trabalho propõe um despertar para o ensino experimental de química nas escolas de Ensino Médio do município de Manaus, por meio da influência do trabalho

experimental desenvolvido no Departamento de Química da Universidade Federal do Amazonas – UFAM. Com esse intuito, foi realizada a “Oficina de Química” pelos alunos de Bacharelado em Química da UFAM, os quais tiveram a oportunidade de fazerem suas demonstrações públicas de experimentos de química, tanto no III Encontro dos Profissionais da Química na Amazônia Ocidental, como na XXII Semana de Química da UFAM, visando, sobretudo, acordar o interesse dos estudantes de Ensino Médio pela área de química.

} ASPECTOS METODOLÓGICOS O projeto “Oficina de Química” foi idealizado pelos alunos do curso de Bacharelado em Química da Universidade Federal do Amazonas – UFAM, que fizeram sua primeira apresentação nos dias 18 e 19 de junho de 2008, em comemoração ao dia do Químico (18 de junho), durante o III Encontro dos Profissionais da Química na Amazônia Ocidental, realizado pelo Conselho Regional de Química – CRQ-XIV Região. A segunda apresentação do projeto deu-se nos dias 8, 9 e 10 de outubro de 2008, quando da realização da XXII Semana de Química da UFAM. O público-alvo eram alunos do Ensino Médio de escolas da rede pública e privada. Todos os experimentos selecionados para a abordagem do projeto foram baseados nas aulas experimentais da disciplina de Química Inorgânica Experimental. Para facilitar as demonstrações dos experimentos, estes foram

divididos em três categorias, envolvendo as temáticas: cores, eletroquímica e cristais. Cerca de vinte e um alunos participantes do projeto se organizaram em três grupos, cada um responsável por um dos temas citados. Eles se detiveram na sua temática, escolhendo os experimentos que mais se aproximassem do cotidiano e pesquisando a teoria relacionada aos temas, bem como a viabilidade destes. No Quadro 1 são listados os experimentos relacionados a cada uma das três temáticas da “Oficina de Química”. I. CORES 1. Teste de chama (Farias, 2004) 2. Evidenciando o efeito do número de ligantes sobre a cor dos compostos de coordenação (Farias, 2004) 3. Complexos de íons negativos e positivos (Bessler; Nader, 2004) 4. Pigmentos inorgânicos (Bessler; Nader, 2004) II. ELETROQUÍMICA

Questionário 1. Sua escola possui algum laboratório experimental? ( ) sim

( ) não.

Se sim, diga qual laboratório (química, física ou biologia). 2. Você já visitou um laboratório de química? ( ) sim

( ) não

3. Você já teve a oportunidade de realizar algum experimento químico? ( ) sim

( ) não.

Relate este fato. 4. Qual dos experimentos apresentados mais lhe chamou atenção? Por quê? Você pode sugerir outro tema que seria de interesse? 5. Para você a demonstração da Oficina de Química foi (assinale quantas achar conveniente): ( ) cansativa ( ) motivadora ( ) esclarecedora ( ) longa ( ) rápida ( ) adequada 6. Diante das temáticas dos experimentos apresentados atribua a nota de 0 a 10 para: ( ) Eletroquímica ( ) Compostos Iônicos e Moleculares ( ) Cores

1. Obtenção de Hidrogênio por meio da eletrólise (Farias, 2004) 2. Reações de deslocamento (Mateus, 2001) 3. Pilha de Daniel8

7. Você se sente motivado a fazer opção por uma graduação na área de química? ( ) sim

4. Bateria de refrigerante (Mateus, 2001)

( ) não.

Justifique.

5. Relógio eterno (Mateus, 2001) 6. Pilha de batata (Mateus, 2001) III. CRISTAIS 1. Jardim de cristais, Doce de Pedra, Árvore de cristais e decorando com cristais (Mateus, 2001)

8. Você gostaria de receber a nossa visita em sua escola? ( ) sim

( ) não.

9. Se desejar, deixe aqui seu comentário ou pergunta que entraremos em contato com você.

2. Agrupamento dos átomos ou íons nos cristais (Mateus, 2001) 3.Condutibilidade das soluções iônicas e moleculares (Mateus, 2001)

Figura 2. Questionário aplicado aos alunos de Ensino Médio.

Quadro 1. Experimentos realizados pela “Oficina de Química”.

O projeto também apresentou como proposta a confecção de painéis com imagens fotográficas das reuniões e dos ensaios experimentais no laboratório de química da UFAM, a fim de mostrar ao público externo como foram realizadas as etapas do projeto e motivá-lo a conhecer os laboratórios de graduação da UFAM, especialmente os estudantes que assistiram ao projeto no III Encontro dos Profissionais da Química na

Amazônia Ocidental, posto que foi realizado em um Centro de Convenções do Shopping Studio 5, da cidade de Manaus. A cada quarenta minutos, era feita uma demonstração dos experimentos, sempre para um número de trinta alunos, sendo dirigido cerca de dez alunos a cada uma das temáticas e depois fazendo rodízio até completarem as três. Além disso, a Oficina utilizou os recursos de filmagem, reproduzindo em tempo real os experimentos que estavam sendo

demonstrados. Ao final das apresentações, os estudantes responderam um questionário (Quadro 2) para verificar o interesse pelos experimentos da “Oficina de Química”, sua motivação pela química, bem como obter a opinião destes para o aprimoramento do projeto.

identificado ou como laboratório de biologia, ou um misto de biologia-física-química, e ainda, uma única escola tem um laboratório especificamente para química. Por outro lado, foi constatado que são as escolas da rede pública as que mais oferecem laboratório.

Sim (40%)

Não (60%)

} RESULTADOS E DISCUSSÃO

Durante a participação no III Encontro dos Profissionais da Química na Amazônia Ocidental cerca de 200 pessoas visitaram a Oficina de Química, e apenas 110 assinaram o Livro de Visita, sendo estes, alunos da Universidade Federal de Roraima, da Universidade Federal do Amazonas de Itacoatiara e do Ensino Médio. Quanto à participação no evento da XXII Semana de Química da UFAM, a Oficina de Química realizada no laboratório de química do ICE foi visitada por cerca de 400 estudantes de Ensino Médio, pertencentes a escolas do município de Manaus, entre pública e privada. Após a execução das atividades experimentais, apenas aos alunos do Ensino Médio (público alvo) foi entregue o questionário para ser respondido. De acordo com o questionário, foram elaborados gráficos para avaliar as respostas dos alunos e tentar gerar um diagnóstico preliminar das condições que estão sendo ministradas e se estão sendo ministradas atividades experimentais de química nas escolas de Ensino Médio dos alunos entrevistados. Ademais, buscou-se relacionar este fato com o interesse que os estudantes apresentaram em relação à área de química. Conforme observado na Figura 1, no universo das escolas participantes, mais de 50% não possue laboratório nas suas instalações, e que naquelas em que há laboratório, este foi

Figura 1. Percentual das Escolas de Ensino Médio que possuem laboratório.

Dos alunos entrevistados, poucos são os que já fizeram visita a um laboratório de química. Isto está relacionado na Figura 2, onde 72% dos alunos responderam que nunca visitaram um laboratório e somente 28% estiveram em um laboratório, ainda que apenas em uma única visita realizada pelo seu professor, não necessariamente de química.

Não (72%)

Sim (28%)

Figura 2. Percentual dos Alunos do Ensino Médio que já visitaram algum laboratório de química.

Segundo Gerson Mol et al. (2004), ainda que se tenha a consciência de que a experimentação é importante para facilitar a aprendizagem dos conceitos das ciências, a maioria dos professores não utiliza esse recurso. A alegação é de troca de professor, laboratório e reforma, carência de pessoal técnico e condições para a realização de atividades experimentais.

A falta de laboratório também é alegação comum, mas de acordo com o questionário aplicado no projeto, foi constatado que a existência deste também não garante a realização das atividades experimentais. Dentre os temas desenvolvidos nos experimentos, a eletroquímica foi a que chamou mais atenção, com 50% de votação (Figura 3), especialmente em razão da confecção de pilhas utilizando batatas, refrigerantes e o relógio digital, materiais do cotidiano dos alunos associados à química. Esse interesse foi confirmado pelos alunos que participaram no III Encontro dos Profissionais da Química na Amazônia Ocidental, com os seguintes comentários:

(bico de Bunsen) e capela, tendo maior aproveitamento dos seus experimentos. O experimento que mais chamou atenção foi “o teste de chama”, justificado pelas diversas cores emitidas pelos sais de metais alcalino e alcalino-terrosos: “as cores; é fascinante, pois está presente em nosso cotidiano”.

Eu não sabia que uma reação química podia gerar eletricidade, é bem impressionante como simples compostos conseguem essa transformação,

O experimento que mais se destacou no tema “cristais” foi: condutibilidade elétrica de soluções iônicas e moleculares, mediante o funcionamento da lâmpada, que pôde ser confirmada pelo relato: “é incrível como essas soluções conseguem fazer a lâmpada acender”. Quando os alunos atribuíram notas para os temas apresentados, ficou confirmada a preferência pelo tema “Eletroquímica” que recebeu a média 9,0 (Figura 5), “Cores” e “Cristais”, médias 8,7 e 8,5, respectivamente, reforçando assim que todos os experimentos foram bem apreciados pelos alunos.

e ainda: o experimento com a batata chamou mais atenção, pois é interessante o fato de uma batata servir de bateria para o funcionamento de um relógio.

Cristais (15%) Eletroquímica (50%)

Cores (35%)

Figura 4. Gráfico que ilustra o interesse dos alunos por temática apresentada na XXII Semana de Química da UFAM.

Cristais (8,5) Figura 3. Gráfico que ilustra o interesse dos alunos por temática apresentada no III Encontro dos Profissionais da Química na Amazônia Ocidental.

Por outro lado, o grupo de alunos que assistiu à Oficina de Química na XXII Semana de Química da UFAM optou pelos experimentos desenvolvidos na temática “cores”, tendo votação majoritária de 60% (Figura 4). Isto se deve ao fato dos alunos do projeto responsáveis pelo tema fazerem uso de fogo

Eletroquímica (9,0)

Cores (8,7)

Figura 5. Gráfico das notas atribuídas pelos alunos para cada temática apresentada.

Todos os alunos que responderam ao questionário demonstraram interesse em conhecer o laboratório onde foram realizados os ensaios e experimentos e gostariam de

receber a visita da Oficina de Química na sua escola, com a motivação de despertar os professores da área a se dedicarem nesse sentido. Contudo, sabe-se que são muitos os professores que não utilizam a experimentação com a frequência que gostariam, quase sempre se justificam pelo simples fato de não terem desenvolvido um bom domínio de laboratório durante a formação inicial. Por isto, este trabalho também se junta a outros sons na educação em química, fazendo um apelo para a necessidade cogente de incluir, na formação inicial e continuada do professor de química do Ensino Médio, estudos sobre a experimentação para a construção de conceitos mais fundamentados. Por fim, na conclusão do questionário, foi ainda revelado que são poucos (28 %) os alunos interessados em eleger a graduação em química como curso superior (Figura 6), sendo reforçado pelo seguinte comentário: “a disciplina de química em minha escola é desinteressante e decorativa”. Isso pode retratar a maneira como ela é abordada nas salas de aula, chegando a influenciar na difusão de idéias distorcidas dessa ciência, vindo a causar desinteresse nos alunos.

} RELATOS DOS ALUNOS DE BACHARELADO EM QUÍMICA, PARTICIPANTES DA OFICINA DE QUÍMICA Após o término das apresentações, os alunos do projeto fizeram um trabalho escrito relatando a experiência vivenciada e os resultados alcançados com o projeto. Alguns desses relatos estão listados a seguir: “...esses experimentos podem ser realizados em sala de aula para contextualização dos assuntos e um meio alternativo para suprir a falta de laboratório”; “...analisando os resultados, a química ainda é muito mistificada, porém os alunos foram muito receptivos aos experimentos e gostaram muito de ver na prática aquilo que é repassado em sala de aula. Na tentativa de mudar esse quadro é que foi realizada a exposição, para que essa realidade possa ser diferente daqui a algum tempo e através de pequenas apresentações possa abrir novos horizontes”;

Figura 6. Percentual ilustrativo do interesse dos alunos do Ensino Médio pela opção por um curso de graduação em química.

“...Vale ressaltar ainda que através das demonstrações experimentais os alunos puderam resgatar a curiosidade pela química, a ciência da transformação, que para muitos deles não passava de uma matéria chata e decorativa”;

Diante de todas essas considerações, ficou explícito que apesar dos esforços empreendidos pelos alunos bacharelandos para despertar o interesse dos alunos do Ensino Médio para a ciência química, a maioria, cerca de 70 % dos entrevistados, respondeu que não optaria por uma graduação em química.

“...viu-se que o interesse na química aumenta quando o próprio aluno vê na prática o que se é estudado em sala de aula. A curiosidade foi marcante nos olhos de cada aluno que assistiu à apresentação, pois ali foi mostrado algo simples e que ocorre naturalmente ao nosso redor, cotidianamente”;

Não (72%)

Sim (28%)

“...muitos alunos mostraram interesse pelos experimentos que envolviam conhecimentos do cotidiano, pois, isso demonstra como a Quimica está próxima deles. E essas demonstrações experimentais os ajudam a compreender melhor a matéria dada em sala de aula e faz com que o interesse deles aumente”.

alunos do Ensino Médio para a ciência química, foram poucos os alunos entrevistados que responderam positivamente, elegendo a química como curso superior. Aliado a isto, os questionários de pesquisa revelaram também que as atividades experimentais têm acontecido muito pouco nas salas de aula, contribuindo, também, para a desmotivação do estudante pela opção na área de química.

} CONCLUSÃO Com base na análise dos resultados, foi observado que os experimentos apresentados pela “Oficina de Química” possibilitaram a um grupo representativo de alunos do Ensino Médio da rede pública e privada um contato diferenciado com a química, pois a maioria nunca tinha entrado em um laboratório ou vivenciado qualquer tipo de experimentação em química na sua escola. Desta forma, pode-se avaliar que a Oficina de Química teve um nível de aceitação elevado por parte dos estudantes que se apresentaram receptivos em relação às demonstrações dos experimentos, evidenciando maior entusiasmo e curiosidade naqueles experimentos associados ao cotidiano. Além disso, foi constatado que a maioria das escolas de Ensino Médio destes alunos não oferece experimentação em química, ainda que possuam laboratórios, sendo este um dos principais motivos de poucos alunos se interessarem por uma graduação em química. E apesar dos esforços empreendidos pelos alunos bacharelandos para despertar o interesse dos

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Instrumentos e Criatividade 1, v. 3, n. 2, 79-88, jul.-dez. 2008

ISSN 1809-6158

} INTRODUÇÃO A utilização de trabalhos experimentais no ensino de Química nas escolas do Ensino Médio é uma necessidade. Por meio de experimentos de fácil execução, podem desenvolvidas atividades que exemplifiquem a teoria e ajudem a fixar conceitos. Na escola, frequentemente, os alunos sentem muita dificuldade ao realizar a transposição dos conceitos adquiridos em sala de aula para situações reais. É exatamente neste ponto que o trabalho prático pode contribuir significativamente. É voz corrente de que não é viável o ensino da Química por experimentos em razão da falta de espaço e de material adequado nas escolas. Em nossa opinião esta visão é equivocada e, em várias ocasiões (Baccan et al.; 1985; Tubino; Simoni, 2007; Simoni; Tubino; Ricchi, 2004; Rossi; He; Tubino, 2000; Simoni; Tubino, 1999; Simoni; Tubino, 2002; Matias; Vila; Tubino, 2004; Matias; Vila; Tubino, 2003; Souza; Tubino, 2006) mostramos que é possível obter excelentes resultados experimentais utilizando instrumentos elaborados com material de baixíssimo custo. Experimentos estes que dispensam, inclusive, o uso de espaço específico de laboratório. O principal objetivo do presente experimento é a realização de titulações, iniciando com a construção da bureta, que é feita usando-se materiais facilmente encontrados, como descartes, ou que podem ser encontrados a um baixo preço no comércio local. Os resultados obtidos com a bureta assim construída foram de tal qualidade que superaram a expectativa. Para mostrar que ela apresenta bom desempenho, realizou-se a sua calibração. Para tal, foram utilizados três procedimentos experimentais, para que não fique dúvida sobre os resultados obtidos. O terceiro método de calibração apresentado é aquele que é recomendado para as escolas que não têm balança analítica ou balança técnica à disposição, e então pode-se usar uma balança eletrônica existente em mercearias, cuja sensibilidade é de 5 gramas.

CONSTRUÇÃO DE UMA BURETA COM MATERIAIS SIMPLES Matthieu Tubino José de Alencar Simoni Reinaldo Alberto Ricchi Júnior Instituto de Química, Universidade Estadual de Campinas E-mail: tubino@iqm.unicamp.br

Com esta bureta à disposição, é possível realizar outros experimentos como, por exemplo, titulação ácido-base, que é uma das mais comuns. Como estímulo para os estudantes, pode ser feita, inclusive, a determinação de ácido acético em vinagre, dentre outros experimentos.

} SOBRE A MONTAGEM DA BURETA Materiais necessários A partir de materiais facilmente encontrados em supermercados, lojas de materiais para construção etc., é possível construir uma bureta que fornece resultados de qualidade muito boa. Abaixo estão relacionados os materiais que nós utilizamos. É certo que muitas outras possibilidades existem. • 50 cm de mangueira “cristal” (PVC, poli cloreto de vinila, transparente) de aproximadamente 15 mm de diâmetro externo; • Suporte de madeira; • Fita autoadesiva transparente (“Durex®”); 80

• Prendedor de roupa, de madeira; • 15 cm de mangueira de látex (“tripa de mico”) de 1,0 cm de diâmetro externo. Pode ser usado tubo de outro material flexível e macio, como, por exemplo, tubo de silicona. Não é necessário que seja transparente; • 5 cm de tubo de polietileno de diâmetro externo igual ou menor do que 3 mm; • “Durepóxi®”.

Montagem A primeira tarefa foi estimar o diâmetro interno da mangueira, com o auxílio de uma régua. Usando este valor foi possível calcular o comprimento de mangueira necessário para ser construída uma bureta de aproximadamente 50 mL. Como já tínhamos um pedaço de 49 cm de comprimento, este foi usado, pois permitiu que a escala desenhada sobre o mesmo fornecesse uma bureta de tamanho adequado. A mangueira foi presa ao suporte de madeira com uma fita autoadesiva. Este suporte, como pode ser visto na figura 1, consiste em um sarrafo de 70 cm de altura por 3,0 cm de largura e 2,0 cm de espessura,

preso com parafusos numa base de madeira de 25 ´ 20 ´ 2,0 cm. Essas dimensões não são críticas, podendo variar de acordo com o material disponível e a critério de quem for construí-lo: quanto maior a base, mais estável será o suporte. Na extremidade inferior da mangueira, para fazer as vezes da torneira, o tubo de látex foi colado com Durepóxi®, de maneira a não permitir nenhum vazamento pelas bordas. Na extremidade do látex foi colado, também com Durepóxi®, um pedaço de outro tubo de polietileno, de diâmetro menor que o do látex, com o objetivo de diminuir o tamanho da gota. No caso, usamos um tubo de 2 mm de diâmetro externo. Porém, pode ser usado tubo com diâmetro menor. Se desejado, o tubo de polietileno pode ser ligado diretamente ao tubo de PVC, evitando o de látex. No entanto, o contínuo processo de dobrá-lo e desdobrá-lo para permitir ou não a saída do líquido na mangueira, fará com que ele fure, implicando, então, em manutenção mais frequente. Para permitir que o tubo de látex funcionasse como torneira, este foi dobrado ao meio e assim mantido com o auxílio do prendedor de roupa. Manipulando-se o prendedor pode-se afrouxar a dobra e, assim, o fluxo de líquido é liberado ou não, da mesma forma como acontece com uma torneira. A Figura 1 mostra uma imagem geral da bureta construída. Os pequenos frascos com tampa vermelha são vasilhames de xampu que foram aproveitados para as titulações como se fossem Erlenmeyers.

Calibração da Bureta Para calibrar a bureta construída dividiu-se o comprimento da mangueira em secções iguais de 5,0 cm, usando-se uma régua e uma caneta de retroprojetor. Alternativamente, pode-se colar uma régua atrás do tubo de plástico, usando-a como escala. Como o comprimento total da mangueira era de 49 cm, foi possível a obtenção de 9 divisões de 5,0 cm e duas de 2,0 cm, sendo uma na parte superior e outra na parte inferior, como pode ser visto na Figura 2. Completou-se o volume da bureta com água até a marca superior (a marca zero) lendo o menisco por baixo como é o procedimento usual. Foram usados três métodos diferentes para a calibração da bureta. Em dois deles foi usada uma balança analítica de modo a mostrar a qualidade do instrumento improvisado e a homogeneidade do diâmetro interno do tubo de PVC. A qualidade dos resultados depende, também,

Figura 1. Bureta construída com tubo de PVC fixada num suporte de madeira.

da precisão com que as marcas foram feitas ao longo do tubo e do ajuste do menisco da água sobre os mesmos. Assim, o resultado aqui apresentado, dá uma ideia da reprodutibilidade de valores de volumes que é possível alcançar em função das seguintes variáveis: homogeneidade do tubo; precisão da marcação sobre a bureta; ajuste e leitura do menisco. As duas últimas dependem dos indivíduos que operam. No terceiro método de calibração fez-se uso de balança técnica, onde a menor divisão é 0,1 grama. No caso de escolas, onde nem sequer uma balança técnica esteja disponível, este método pode ser aplicado usando a balança eletrônica do açougue ou da padaria, na qual a menor divisão é de 5 gramas. Método A

Figura 2. Esquema mostrando a divisão do tubo em 9 frações de 5,0 cm e duas, uma superior e outra inferior, de 2,0 cm.

O volume da bureta foi totalmente preenchido até a marca superior (posição zero). Foi coletado o volume de água correspondente a cada 5 cm, ou seja: o volume de água foi coletado para as diferentes secções de 5 cm até o final. Assim, para a coleta das quantidades de água correspondentes às nove divisões da mangueira, foi necessária a utilização de 9 frascos plásticos de xampú. A temperatura da água coletada foi cuidadosamente verificada com um termômetro. Com base no valor de densidade e da massa, foram calculados os volumes de água de cada secção. Este procedimento foi realizado em duplicata e as massas foram pesadas em uma balança analítica (menor divisão = 0,1 mg). Método B Completou-se o volume da bureta até a marca superior (posição zero) e coletou-se o volume de água a cada 5cm, ou seja: coletou-se uma alíquota de água correspondente à marca de 5 cm na bureta A bureta foi novamente preenchida, e o volume referente ao conteúdo de água existente entre a marca zero e a 10, e assim, sucessivamente para 15, 20, 25, 30, 35, 40 e 45 cm. O valor da temperatura da água foi novamente verificado, e os resultados de massa obtidos foram transformados em volume. Este procedimento foi realizado em triplicata. Neste caso também foi usada balança analítica. Método C Coletou-se acumuladamente 20 vezes o volume total de água da bureta, entre zero e 45 cm, em uma garrafa PET de refrigerante de 2 litros, sendo que esta massa foi pesada em uma balança eletrônica técnica (menor divisão = 0,1 g).

Resultados obtidos na calibração da bureta Calibração pelo método A Os valores indicados na tabela abaixo representam as massas de água encontradas para os comprimentos de 5 a 45 cm da mangueira da bureta. Estas medidas foram realizadas na temperatura de 25 °C, onde o valor de densidade da água é de 0,9970 g/cm3 (The Merck Index, 1989). Os resultados são apresentados com apenas três dígitos, pois os outros dois não são importantes para o que se pretende com o instrumento. Se não houver um termômetro disponível, pode ser considerado este valor como uma aproximação bastante razoável. Tabela 1. Método A. Valores de massas de água dispensadas para cada faixa de marcação da bureta. Distância/cm

Massa na 1ª medida/g

Massa na 2ª medida/g

Valor médio de massa/g

Volume médio/mL

0®5

5,71

5,72

5,71

5,73

5 ® 10

5,78

5,80

5,79

5,81

10 ® 15

5,82

5,79

5,80

5,82

15 ® 20

5,72

5,74

20 ® 25

5,70

5,69

5,71

25 ® 30

5,72

5,74

5,73

5,75

30 ® 35

5,71

5,68

5,70

5,72

35 ® 40

5,78

5,79

5,78

5,80

40 ® 45

5,88

5,83

5,85

5,87

Volume médio de uma secção ao longo da bureta/mL

5,77 ± 0,05

Observa-se, portanto, que o volume para cada secção de 5,0 cm permanece aproximadamente constante, o que demonstra que o tubo é suficientemente homogêneo e que as divisões e as leituras são suficientemente precisas. O valor médio encontrado para o volume de uma secção de 5,0 cm foi de 5,770,05 mL, resultado que, em termos de precisão e de exatidão é comparável a uma bureta comercial de vidro.

Calibração pelo método B Os valores indicados na tabela abaixo representam as massas de água encontradas pelo método B. Estas medidas foram realizadas na temperatura de 26 °C, e os resultados são apresentados com apenas três dígitos, pois os outros dois não são importantes para o que se pretende com o instrumento. Nesta temperatura, o valor de densidade da água é de 0,9968 g/cm3 (The Merck Index, 1989).

Tabela 2. Método B. Valores de massas de água dispensadas em função das marcações da bureta. Altura/cm

Valores de massa para replicatas/g

Valor médio de massa/g

Volume médio /mL

Volume de 5 em 5 cm/mL

5,68

5,71

5,67

5,69

5,70

11,51

11,49

11,53

5,83

17,28

17,25

17,28

17,27

17,33

5,80

23,02

23,03

23,10

5,77

28,68

28,70

28,73

28,70

28,80

5,70

34,43

34,44

34,43

34,54

5,74

40,13

40,09

40,12

40,25

5,71

45,91

45,92

45,96

45,93

46,09

5,84

51,83

51,81

51,84

51,83

52,00

5,91

Se o volume obtido for subtraído do volume anterior para cada par de alturas, obtém-se o volume correspondente à distância de 5,0 cm em qualquer região da bureta, como foi feito no método A. Desta maneira, observa-se que o volume permanece aproximadamente constante ao longo da bureta (5ª coluna). O valor médio para o volume foi de 5,78 0,07 mL. Na Tabela 3 são comparados os volumes de água obtidos pelos dois métodos apresentados: Tabela 3. Comparação entre os resultados obtidos pelos dois métodos. V de água (método B) V de água (método B) (secções de 5 cm) (secções de 5, 10, / mL 15... 45 cm)/mL

Volume de H2O calculado pelo V de água (método A) diâmetro interno da (secções de 5 cm)/mL mangueira/mL (para uma secção de 5 cm)*

5,70

5,83

11,53

5,79

5,80

17,33

5,80

5,77

23,10

5,72

5,70

28,80

5,69

5,74

34,54

5,73

5,71

40,25

5,70

5,84

46,09

5,78

5,91

52,00

5,85

V médio = 5,78 ± 0,07mL

V = 5,20 mL

5,71

V médio = 5,75 ± 0,05mL

* V = p ´ (1,15 ¸ 2)2 ´ 5,0

Calibração pelo método C Utilizaram-se garrafas de refrigerante de 2 litros para simular uma situação na qual não se dispõe de balança analítica ou de precisão. A

garrafa seca foi previamente pesada antes de se coletar, 20 vezes, o volume total de água na bureta. Com o valor da densidade na temperatura ambiente (25 °C), calculou-se o volume de água contido em cada garrafa. Os valores encontrados estão indicados na tabela abaixo: Tabela 4. Massas de água obtidas na calibração da bureta utilizando-se garrafas de refrigerante (Método C). Massa total de água para 20 buretas/g

Massa de água por bureta completa/g

Volume da bureta/mL

1033,0

51,65

51,80

1032,5

51,63

51,78

1032,8

51,64

51,79

Portanto, o volume médio da bureta obtido nesta calibração é de 51,79 0,01mL. Para uma secção de 5 cm, o volume médio da bureta obtido neste método seria 5,750,01 mL. Se para a calibração fosse usada uma balança eletrônica de uso comercial (d = 5g), o resultado do Método C seria 51,80,5 mL. Este resultado é bastante razoável, considerando-se a simplicidade do método. No método A, se forem somados os 9 valores de volumes obtidos, referentes às alturas de 5 cm, obtém-se o volume total da bureta. Pelos métodos B e C, obtém-se diretamente o valor do volume total da bureta. Assim, pode-se comparar o volume médio por secção da bureta, pelos três diferentes métodos utilizados: Tabela 5. Valores de volume médio, em mL, por secção da bureta pelos três métodos utilizados. Método A

Método B

Método C

5,77 0,05

5,78 0,07

5,75 0,01

Observa-se, portanto, a concordância entre os resultados obtidos pelos três métodos apresentados. Analisando-se os valores médios para os volumes calculados pelos três diferentes métodos indicados na tabela acima, percebe-se que os volumes referentes às duas diferentes formas de calibração realizadas estão bastante concordantes. No entanto, o volume obtido com a medida do diâmetro interno da bureta (1,15 cm), que foi medido com uma régua, não está concordante com os volumes obtidos na calibração. Enquanto que pela medida com a régua chega-se à 5,20 mL, a média obtida pelos três métodos de calibração forneceu 5,77 ± 0,02 mL, o que indica um diâmetro interno de 1,21cm para o tubo ou então uma altura de 5,56 cm.

Desta maneira, observa-se uma grande diferença quando se comparam os valores da calibração proposta e a calibração da bureta pela medida do diâmetro interno do tubo com uma régua, o que seria um quarto método. Mesmo usando um paquímetro, não se alcança bom resultado especialmente pelo fato do tubo não ser rígido, o que impede boa medida com o paquímetro. Um outro aspecto é que, como relatado anteriormente, as marcações do tubo com a caneta, são marcações com certa espessura do risco, assim, a determinação dos 5 cm de altura também embute uma margem de incerteza. O uso de um tubo transparente rígido, ou uma marcação mais “fina” poderiam diminuir essa diferença de valores.

Determinação do volume de titulante usado

Dificilmente o resultado de uma titulação cairá exatamente sobre as marcações feitas. Então surge a questão de como realizar a leitura. Basta usar uma régua para medir a altura entre o zero e a posição final do menisco. Sabe-se que a altura total, 45,0 cm corresponde a um determinado volume pela calibração. Portanto a altura encontrada na titulação corresponderá a um valor x. Deve ficar claro que os métodos A e B de calibração servem mais para verificar a homogeneidade do tubo. Sendo o tubo suficientemente homogêneo, basta o método C para que a bureta seja adequadamente calibrada. No método C, é necessário, de início, determinar a massa da garrafa na mesma balança em que se fará a pesagem final. Acumulam-se várias vezes o volume da bureta contido entre a marca do zero e de 45,0 cm por dois motivos principais. O primeiro é para fazer uma média dos ajustes do menisco da água nas diversas oportunidades. O segundo, e principal, é obter um valor de massa que, em função da menor divisão da balança, possa apresentar um desvio baixo, isto é, não superior à 0,5%, aproximadamente. No nosso caso, supondo uma balança de mercearia, esta condição foi atingida, no limite por um acúmulo de 20 vezes o volume da bureta.

} CONSIDERAÇÕES FINAIS A construção, calibração e uso desta bureta são atividades de fácil execução, e muito estimulantes para os estudantes. O processo não exige muita habilidade, embora seja necessária a correta orientação do professor. O custo é nulo ou quase nulo. Ser necessário algum gasto, este não deverá atingir o valor de R$ 1,00, se admitirmos uma classe de vinte alunos.

Para a titulação, com base forte e/ou ácido forte, devem ser usados óculos de segurança, que podem ser adquiridos em qualquer loja de material de construção,. Para a determinação do título de uma solução de HCl comercial, ácido muriático; pode ser usado carbonato de sódio e, mesmo bicarbonato de sódio em último caso. Este pode ser encontrado em farmácias e em supermercados (já pesados). Este sal é muito usado para fins culinários.

} REFERÊNCIAS BACCAN, N. et al. Química analítica quantitativa elementar. 2. ed. 1985. MATIAS, F. A. A.; VILA, M. M. D. C.; TUBINO, M. Sensor Actuator B-Chem, v. 88, p. 60-6, 2003. _______. J. Braz. Chem. Soc., v. 15, p. 327-30, 2004. ROSSI, A. V.; HE, X. W.; TUBINO, M. Anal. Lett., v. 33, p. 1885-98, 2000. SIMONI, J. A.; TUBINO, M. Quim. Nova Esc., v. 9, p. 41-43, 1999. _______. Quim. Nova Esc., v. 16, p. 45-49, 2002. _______. J. Chem. Educ., v. 81, p. 847-9, 2004. SOUZA, R. L.; TUBINO, M. Talanta 68, p. 776-780, 2006. THE MERCK INDEX,11. ed. 1989. Tubino, M.;Simoni, J. A.; Quim. Nova, 30, 1763-1767 (2007).

História da Química 1, v. 3, n. 2, 89-90, jul.-dez. 2008

ISSN 1809-6158

palavra serendipity, embora pouco empregada, associa-se a algo relativamente comum em ciência, pois representa a descoberta, de forma acidental, de algo que tenha ou desperte valor. Representa a descoberta, por acidente e por sagacidade, de algo inicialmente não procurado. Tal palavra (serendipity, em inglês) foi criada pelo escritor inglês, Horace Walpol, no século XVIII. Na química, muitos são os casos de descobertas que podem ser associadas à essa palavra. Focaremos a descoberta da atividade anticâncer dos compostos de platina, cujo descobridor, Barnet Rosemberg, pesquisador da Universidade Estadual de Michigan (Estados Unidos) durante 36 anos (até 1997), faleceu em 10 de agosto de 2009. Em 1965, Barnett Rosemberg (1926-2009) estudava o efeito que campos elétricos exerciam sobre células vivas, quando verificou que a divisão celular de bactérias (Escherichia Coli) estava sendo interrompida por algum fator que lhe escapava. Inspecionando mais detalhadamente o sistema montado, terminou por verificar que a divisão celular estava sendo afetada pela presença de compostos de cisplatina, que termina por se formar mediante a reação entre platina metálica (presente nos eletrodos empregados no experimento) e espécie químicas presentes na água, quando o campo elétrico era aplicado.

RFF

NH3 Pt

“SERENDIPITY” NA HISTÓRIA DA QUÍMICA

Barnett Rosemberg

Nh3 “Cisplatina”

Posteriormente, verificar-se-ia que o composto “cisplatina” era o responsável pelos efeitos sobre a divisão celular. Essa descoberta, totalmente acidental, levaria à síntese e estudo de outros compostos de platina, que se encontram ainda como as principais armas no arsenal terapêutico contra o câncer. A cisplatina seria aprovada como droga anticâncer em 1978, pela FDA (Food and Drug Admistration) dos Estados Unidos.

RESENHA } QUÍMICA GERAL E REAÇÕES QUÍMICAS KOTZ, J. C.; TREICHEL, P. M.; WEAVER, G. C. Química Geral e Reações Químicas. São Paulo: Editora Cengage Learning. (Tradução da 6ª edição norte-americana) O estudo da química sempre foi considerado pelos alunos uma tarefa árdua e complexa. Levando esse fator em consideração, Química Geral e Reações Químicas foi planejado com estrutura bastante didática. O livro conta, por exemplo, com tópicos que possibilitam introduzir, tão cedo quanto possível, os conhecimentos necessários às experiências de laboratório feitas em cursos de química geral. Os autores tiveram como objetivos principais interdependentes, portanto, elaborar uma obra que despertasse no aluno o gosto por sua leitura e que oferecesse, com razoável nível de rigor, química e princípios químicos em formato e organização típicos de cursos universitários dos cursos de Química em geral, graduação em Química, Biologia, Física, Engenharias, Geologia, Oceanografia, Ciências Ambientais, Farmácia, Medicina, entre outros. Embora esta sexta edição retenha a estrutura e os objetivos globais das cinco edições anteriores, foram feitas mudanças significativas: inclusões, como a introdução de material novo sobre teoria de orbitais moleculares e o estado sólido, e de quatro entrecapítulos que descrevem usos e aplicações da química: “A Química dos Combustíveis e Fontes de Energia”, “A Química da Vida: Bioquímica”, “A Química dos Materiais Modernos” e “A Química do Meio Ambiente”. O livro está dividido em dois volumes: Volume 1 (capítulos 1 a 14 e três entrecapítulos) e Volume 2 (capítulos 15 a 23 e um entrecapítulo). Este volume destaca o controle das reações químicas por meio dos princípios de reatividade: equilíbrio químico, termodinâmica química e eletroquímica, além de alguns aspectos da química dos elementos representativos e de transição. Exemplos e exercícios auxiliam a fixação do conteúdo.

NORMAS EDITORIAIS

Revista Brasileira de Ensino de Química (ReBEQ) é uma publicação semestral da Editora Átomo que aceita colaborações em forma de artigos, resenhas, relatos de experiência, notícias e memória fotográfica da Química no Brasil. Os textos poderão ser publicados em português e espanhol. Os artigos assinados são de responsabilidade exclusiva dos autores, não refletindo, necessariamente, a opinião ou pensamento da coordenação e conselho editoriais. Os originais submetidos a análise do Comitê Científico serão encaminhados a, no mínimo, dois conselheiros do seu corpo editorial, os quais avaliarão de forma específica e decidirão sobre a pertinência dos textos à linha editorial da revista. Em caso de necessidade de revisões de conteúdo ou adequações às normas editoriais, o autor receberá os pareceres dos conselheiros, ficando, assim, responsável pela reapresentação do trabalho reformulado no prazo de 45 dias, contados a partir da data de recebimento da comunicação. O anonimato entre autores e conselheiros, durante o processo de arbitragem dos textos, é garantido pelo Comitê. O prazo médio estipulado para a apresentação do resultado final é de até 60 dias, a contar da data de recebimento do texto. Os trabalhos não aprovados pelos conselheiros, ou não devolvidos no prazo estipulado para reformulação, serão arquivados e os autores informados.

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evitando-se a utilização de notas bibliográficas. As notas, quando utilizadas, devem aparecer em seqüência representada por asterisco (*,**,***) no rodapé da página a que se refere. As citações autorais deverão ser feitas em seqüência numérica e apresentadas ao final do artigo

} SOBRE A UTILIZAÇÃO DE IMAGENS As tabelas, quadros e figuras (ilustrações, fotografias, gráficos, entre outros) devem ser apresentados com o máximo de resolução (300dpis em diante), em preto e branco, em arquivo à parte e, de preferência, finalizados para sua inserção direta no texto. Para a produção das tabelas, recomenda-se seguir as orientações do IBGE (www.ibge.gov.br) publicadas em suas normas de apresentação tabular. Todos esses elementos gráficos devem estar indicados e numerados, consecutivamente, ao longo do texto, de acordo com a ordem em que aparecem.

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