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EA
XIV Encontro Nacional de Ensino de Química (XIV ENEQ)
Transformações Químicas e seus Efeitos Energéticos: compreensões
de Estudantes da Licenciatura de Química e do Ensino Médio
Fábio André Sangiogo (PG)1*, Raquel Woyciechoswsky (IC)1 , Simone Albrecht da Rosa (IC)1 ,
Otavio Aloísio Maldaner (PQ) 1. [email protected].
1
Rua São Francisco n° 501, sala: 214 – Gipec-Unijuí, Bairro São Geraldo – Ijuí – RS, CEP- 98700-000.
Palavras Chave: Transformação química, energia, formação em Química.
R ESUMO: Trata-se de investigação desenvolvida no componente curricular Pesquisa em Ensino de Química
II, um dos componentes de iniciação à Pesquisa Educacional no Curso de Licenciatura em Química da Unijuí
como atividade curricular na Licenciatura. Investigou-se atravé s de questionário, entregue e respondido por
estudantes da Licenciatura em Química e da terceira série do ensino médio, diferentes níveis de significação
envolvendo conceitos científicos fundamentais na compreensão das transformações químicas e os seus efeitos
energéticos. As respostas foram agrupadas segundo a sua semelhança, resultando na construção de quatro
categorias de análise para ambos os grupos. Para dar suporte à análise e construção de resultados relevantes
da pesquisa foram consultados artigos científicos e livros didáticos do ensino médio e da universidade que
abordam o tema investigado.
INTRODUÇÃO
O presente trabalho traz resultados de pesquisa desenvolvida em 2006, no Curso de
Química - Licenciatura da UNIJUÍ (Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio
Grande do Sul) , nos componentes curriculares Pesquisa em Ensino de Química I e II (PEQ I e
PEQ II). Estes componentes têm como objetivo ensinar a pesquisa educacional como atividade
curricular no Curso de Química. Segundo a ementa desses componentes, os acadêmicos
elaboram e executam um projeto de pesquisa sobre a realidade escolar no que se refere ao
processo de ensino e aprendizagem em Química. Para isso fazem contato com escolas, interagem
com estudantes e professores do Ensino Médio (EM), entram em contato com as produções
científicas mais recentes sobre educação química dentro da comunidade de educadores químicos.
Na execução de seus projetos, os acadêmicos aprendem todos os passos iniciais e o ritual de uma
pesquisa. Isso engloba a concepção e elaboração do projeto, sua aprovação pelo professor dos
componentes, negociação do espaço para a produção de dados de pesquisa junto às escolas,
acordo com os sujeitos da pesquisa, análise dos dados e sua apresentação e publicação em algum
meio interno ou externo ao Curso.
A pesquisa teve como foco a compreensão química que acadêmicos e estudantes de EM
têm sobre fenômenos de seu cotidiano. Trata-se, portanto, de fenômenos vivenciais, para quais
os estudantes estão constituindo o que Lopes (1997) chama de conhecimento químico escolar,
que
é
decorrente
de
inter-relações
dinâmicas,
entre
conhecimentos
cotidianos
e
científicos/químicos em sala de aula. Segundo Orientações Curriculares Nacionais devemos
“possibilitar que, ao acessar a informação, o aluno tenha condições de decodificá-la, interpretá- la
e, a partir daí, emitir um julgamento” (BRASIL, 2006, p.33). É nessa perspectiva que a
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aprendizagem deve ser estimulada para que o estudante saiba interpretar à luz da
Ciência/Química os fenômenos de seu dia-a-dia.
Ao realizar a pesquisa, o estudante da Licenciatura, além de ter a oportunidade da
aprendizagem dessa importante ferramenta cultural, passa a ter uma relação com a dinâmica da
construção do conhecimento muito diferente do que a mera concepção de transmissão e
assimilação. Ao constituir-se como pesquisador na formação inicial estará preparado para
(...) refletir a respeito de sua prática de forma crítica, de ver a sua realidade de sala de
aula para além do conhecimento na ação e de responder, refle xivamente, aos problemas
do dia-a-dia nas aulas. É o professor que explica as suas teorias tácitas, reflete sobre elas
e permite que os alunos expressem o seu próprio pensamento e estabeleçam um diálogo
reflexivo recíproco que, desta forma, o conhecimento e a cultura possam ser criados e
recriados juntos a cada indivíduo (MALDANER, 2003, p.30).
A formação proposta no Curso da Licenciatura de Química explicita de forma clara, em
seu Projeto Pedagógico, a constituição do professor pesquisador. Isso pode permitir a formação
de professores com nova visão do processo de ensino e aprendizagem em Química, ainda
fortemente baseado numa concepção própria da racionalidade técnica (SCHÖN, 1983).
Superada a compreensão da racionalidade técnica, propõe-se a significação do conhecimento
químico em perspectiva colocada por Lopes (1997) que entende a construção do conhecimento
químico escolar como uma inter-relação dialógica de conhecimentos cotidianos e científicos.
Estes, por serem de natureza diversificada, complementam-se e requerem-se mutuamente em
movimentos de reciprocidade e de inter-relação nas situações típicas da sala de aula.
A Química é uma Ciência que envolve o uso de conhecimentos específicos, com
simbologias criadas para permitir a compreensão da matéria e sua transformação em nível
atômico-molecular. É necessário, por isso, que professores superem a compreensão do ensino em
sua forma apenas disciplinar, mas o compreendam em suas relações complexas e
multidimensionais. Segundo Morin (2006), isso envolve, uma teia de sentidos e significações em
que as partes ensinadas no âmbito de uma disciplina permitem entender o todo em âmbito
transdisciplinar.
Para Galiazzi (2003, p. 159) é preciso perceber “a aprendizagem como processo de
construção gradativa do conhecimento, processo esse sempre incompleto. Visto como processo
cíclico, incompleto, dinâmico, em que aprendem juntos, professores e alunos”. Os estudantes não
vão se apropriar de conhecimentos de forma mecânica e sair usando-os no dia-a-dia, mas vão
criando laços, relações, que permitem relacioná- los à sua vivência, através da mediação inicial
do professor, que também aprende. “Parece que o aluno acredita que tudo vai ser aprendido de
uma só vez, desde que o professor mostre o conteúdo” (Idem, p. 197), entendimento que é
decorrente do ensino tradicional, a partir da qual se tem o falso entendimento de que o estudante
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sabe Química quando consegue apenas repetir o conceito que é repassado pelo professor em
aula. Segundo Maldaner e Zanon, (2001), é necessário articular os “saberes e conteúdos de
ciências entre si, e também, com saberes cotidianos trazidos das vivências dos alunos fora da
escola, permitindo uma abordagem com característica interdisciplinar, inter-complementar e
trans-disciplinar”.
Rosa, Quintino e Rosa (2001, p. 39) defendem que se deve tomar cuidado para as aulas
não permanecerem no nível do senso comum e do cotidiano, fazendo circular apenas a satisfação
imediata de curiosidades. Temos consciência de que utilizamos os conhecimentos em diversas
circunstâncias da vida e não pensamos sempre cientificamente o mundo, mesmo que sejamos
cientistas; em diversos momentos apenas utilizamos nosso conhecimento do senso comum.
Assumimos, no entanto, que a sala de aula é o espaço em que o conhecimento mais poderoso,
esse conhecimento próprio das Ciências, precisa ser re-contextualizado, rompendo visões do
senso comum que emerge m da vivência cotidiana. Da inter-relação fecunda desses
conhecimentos, de natureza diversa, constitui-se o conhecimento escolar.
A linguagem específica da química faz com que tenhamos que lidar com fenômenos
atômicos, com materiais e fatos que são tão reais quanto os da vida cotidiana, mas, “os próprios
átomos e partículas elementares não exibem o mesmo tipo de realidade: elas dão lugar a um
universo de potencialidades em vez de um mundo de coisas e fatos” (HEISENBERG, 1987, p.
140, apud OLIVEIRA, 1995, p.10). Para o entendimento da química é preciso o conhecimento
de muitos signos, que segundo Vigotski (apud REGO, 2003) precisam ser internalizados durante
a vivência escolar, havendo possibilidades de entender a rede complexa de conhecimentos em
que a química está inserida. Assim, para saber Química é necessário que a sua linguagem com
que se constitui como conhecimento especializado seja entendida. É ela o sistema simbólico
fundamental que, significado em nível adequado, permite um pensamento novo sobre o mundo.
O estudo foi realizado a partir da constatação de que a aprendizagem de conceitos
fundamentais da Química, envolvidos nas transformações químicas e seus efeitos energéticos,
está aquém de permitir que os estudantes relacionem, entendam e interpretem situações reais do
dia-a-dia sobre o tema investigado. Questões como: qual o nível real de significação de conceitos
fundamentais para pensar as transformações químicas e seus efeitos energéticos? Como esses
conceitos são apresentados em livros didáticos de Química? Como os estudantes do Curso de
Licenciatura e do EM interpretam situações reais que envolvem o uso desses conceitos?
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ASPECTOS M ETODOLÓGICOS
No componente PEQ II foi proposto como tema de pesquisa verificar, a partir de um
questionário com quatro questões abertas e ligadas a situações de vivência dos estudantes, o
nível de significação de conceitos químicos básicos no entendimento das situações apresentadas.
As situações foram apresentadas, em forma de questões a serem respondidas por escrito, por
estudantes do Curso de Licenciatura de Química e do 3o ano do EM. O entendimento das
situações envolvia conteúdos relativos à (i) transformações químicas e efeitos energéticos, (ii)
neutralização ácido/base em meio aquoso, (iii) modelos de representação em nível atômicomolecular de fenômenos químicos e (iv) ligações químicas. Cada situação foi analisada por um
grupo de licenciandos, tendo como referência os conteúdos preferenciais e os conceitos centrais
que permitiam formar um juízo sobre o entendimento produzido. Aqui são apresentados
resultados sobre a situação que precisava ser entendida sob o ponto de vista da transformação
química e da energia térmica envolvida.
O questionário foi organizado com a idéia de que os estudantes pudessem utilizar
conhecimentos químicos já desenvolvidos em diferentes momentos do ensino da Química e
pudessem interpretar situações vivenciais apontadas nas questões, como na combustão,
metabolismo e dissolução de substância conhecida (hidróxido de sódio) em na água.
A pesquisa é de natureza qualitativa. As respostas dos estudantes referentes às questões
realizadas foram consideradas como documentos a serem analisados (LÜDKE; ANDRÉ, 1986),
cientes de que
(...) ao considerar os diferentes pontos de vista dos participantes, os estudos qualitativos
permitem iluminar o dinamismo interno das situações, geralmente inacessíveis ao
observador externo (...). Deve, por isso, encontrar meios de checá-las, discutindo-as
abertamente com os participantes ou confrontando-as com outros pesquisadores para que
elas possam ser ou não confirmadas (p.12-13).
A investigação compreendeu três fases. Em todas houve debate em grupo para que as
primeiras percepções fossem explicitadas e se tomasse consciência delas através do
aprofundamento teórico.
Na fase I os acadêmicos responderam ao questionário proposto pelo professor do
componente curricular PEQ II, envolvendo os conteúdos indicados anteriormente. 45
acadêmicos (do 3° ao 8° semestre) do Curso de Licenciatura em Química da UNIJUÍ foram
respondidos, em diferentes momentos. Sobre cada questão foi feito um exercício de pesquisa,
com produção e análise de dados a partir das respostas produzidas pelos acadêmicos.
Muitas transformações químicas são acompanhadas por efeitos energéticos, como as combustões, por exemplo. De onde vem a energia liberada
nesse tipo de reações químicas?
Questão respondida pelos licenciandos
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As respostas dos acadêmicos foram identificadas, com um número, que corresponde ao
acadêmico (1, 2, 3...) e outro número, agora romano, que permite saber a qual turma pertencia o
estudante (I, II e III), tendo em vista que as mesmas questões foram respondidas por três turmas
diferentes.
Na fase II foi desenvolvida a leitura e análise de livros didáticos de Química (do EM e
da Universidade) e de referenciais teóricos de cunho pedagógico e epistemológico sobre o tema
investigado. Ambas as leituras visavam a ajudar a cons truir o referencial teórico, a entender e a
aprofundar conhecimentos que permitiriam uma melhor organização e análise das respostas
produzidas pelos acadêmicos, relacionando ensino e aprendizagem, conteúdos/conceitos da
química sobre o tema investigado. Os livros didáticos consultados constam no quadro abaixo:
Livros de EM:
CARVALHO, Geraldo C.; SOUZA, Celso Lopes. Química de olho no mundo do trabalho. Ensino Médio. Ed: Scipione.
FELTRE, Ricardo. Fundamentos da Química. Vol. Único; 3ª ed. Ed: Moderna. 2001.
PEQUIS (Projeto de Ensino de Química e Sociedade). SANTOS, Wildson L. P.; MÓL, Gerson S. (organizadores). Química e Sociedade.Vol.
único, Ensino Médio – SP, Nova Geração, 2005.
FONSECA, Martha Reis M. Química: físico-químico. Editora FTD, São Paulo 1992.
Livros da Universidade:
EBING, Darrell D. Química Geral. 5ª Ed., Vol. I., 1998.
MASTERTON; SLOWINSKI; STANITSKI. Princípios de Química. Ed: LTC, 6 a ed. (traduzido), 1990.
ATKINS, Peter & JONES, Loretta – Princípios de Química. Ed: Bookmann, 2001.
ATKINS, Peter. Físico-Química – Fundamentos. Ed: LTC, 3ª ed., 2001.
Livros Didáticos consultados
Na fase III, tendo em vista resultados obtidos junto aos licenciandos, houve a
elaboração de um novo questionário. A questão inicial foi desdobrada em três, para ser
respondido por estudantes do 3° ano do EM de uma escola pública. As questões foram
(re)elaboradas com o objetivo de permitir que estes pudessem expressar seus conhecimentos e
entendimentos sobre as transformações químicas e efeitos energéticos e, na intenção de obter
respostas mais precisas sobre a origem dos efeitos energéticos em transformações químicas
exotérmicas, nas quais são conhecidos e evidenciados fenômenos energéticos.
Na termoquímica você usa os conceitos de transformação química exotérmica (?H<0) e endotérmica (? H>0), isto é, transformações com
liberação e absorção de energia.
A) Relacione esses conceitos com uma reação química de combustão.
B) A 1ª lei da termodin âmica nos garante que a energia em um sistema isolado é constante, independente do que aconteça em seu interior. Como
você explica que ao adicionar água a uma porção de NaOH (s) no interior de uma garrafa térmica perfeita (isolamento térmico perfeito) a
temperatura sobe muitos graus Celsius? Isso Contradiz ou não a 1ª lei? Por quê?
C) Em termos de estruturas químicas, qual a origem da energia liberada em transformações como as combustões comuns na presença de oxigênio
ou a transformação da glicose em nosso organismo?
As questões respondidas por Estudantes do EM
As questões foram respondidas por 10 estudantes do EM, aqui identificados com número
(1, 2, 3...), mais as letras A, B ou C, que se referem ao item da questão respondida.
As respostas dos licenciandos e estudantes do EM foram digitadas e após leitura
cuidadosa foram realizados agrupamentos segundo a semelhança de nível conceitual atingido.
Isso permitiu a construção de categorias de análise, não sem o apoio de referenciais teóricos
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buscados em artigos, resumos de pesquisas, livros didáticos do EM e da Universidade, já
estudados em outros componentes disciplinares do Curso ou no próprio componente da PEQ II.
A sistematização final, além do relatório completo da investigação realizada, foi feita na
forma de resumo expandido nos moldes exigidos para os trabalhos submetidos à Comissão
Científica da Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química. Foi preparada, ainda, uma
síntese da pesquisa para ser apresentada aos licenciandos e aos estudantes da Escola que
responderam às questões formuladas.
ALGUNS RESULTADOS
Os livros didáticos foram analisados apenas no que concerne aos conteúdos e conceitos
ligados a transformações químicas e efeitos energéticos. Esse assunto é tratado, geralmente, nos
capítulos que dizem respeito à Termoquímica. Assim, o foco do olhar dirigiu- se a esse capítulo.
I. LIVROS DIDÁTICOS DE Q UÍMICA: ENSINO M ÉDIO E G ERAL S UPERIOR
Carvalho e Souza abordam, mais detalhadamente, os conceitos de reação exotérmica e
endotérmica. Para reação exotérmica os autores propõem pensar na reação de queima do
hidrogênio ; para reação endotérmica, a decomposição do carbonato de cálcio (CaCO3 ) e a
obtenção de gás hidrogênio e gás oxigênio a partir da água. Os conceitos são trabalhados sem
propor reflexões que possam relacionar os fenômenos com os modelos atômico- moleculares e
nem inter-relacionar os conceitos. Isso leva à memorização mecânica dos conceitos, com pouca
significação. Assim, resta apenas a substituição uma expressão como “energia liberada” por
“? H<0” ou “transformação exotérmica” como aprendizagem escolar. O livro não contempla
conceitos relacionados com energia cinética e energia potencial e nem são discutidas a ruptura e
formação de ligações nas transformações envolvidas para explicar, por exemplo, a variação da
energia potencial e cinética do sistema e a conservação da energia total.
Ricardo Feltre se preocupa muito com a classificação e conceitualização de reações
exotérmicas e endotérmicas. Propõe a seguinte reflexão: “por que as rações liberam ou absorvem
calor?”. Introduz o conceito de energia interna, afirmando que qualquer substância possui certa
quantidade de energia interna armazenada em seu interior, principalmente, na forma de energia
de ligação entre seus átomos; explica a liberação e absorção pela diferença de energia interna dos
reagentes (energia inicial) e a energia interna dos produtos (energia final). A partir disso introduz
os termos reação exotérmica e endotérmica. Trata, a seguir, do princípio da conservação da
energia, explicando que a energia pode ser transformada, e que “a quantidade total de energia
permanece sempre constante”. Feltre não utiliza os conceitos de energia potencial e cinética, o
que poderia facilitar o entendimento da variação de temperatura de transformações químicas em
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sistemas isolados. Não há preocupação maior em contextualizar os conceitos introduzidos com
fenômenos da vivência dos alunos e nem em relacionar as transformações químicas com o que
ocorre em nível atômico- molecular, como a ruptura e formação de novas ligações químicas.
No livro do PEQUIS, os conceitos são trabalhados de forma bem contextualizada sobre
as transformações químicas, possibilitando entendimentos sobre a absorção de energia necessária
para romper ligações dos reagentes e a liberação de energia quando são formadas novas ligações,
relacionando isso com rearranjo de átomos. Os autores do livro falam vagamente sobre os
entendimentos de energia cinética e potencial, dando apenas o significado dos mesmos, não
permitindo que os estudantes consigam interpretar situações vivenciais que envolvam efeitos
energéticos relacionados às conversões de energia cinética e potencial, que estão envolvidos
durante a quebra e formação de novas ligações.
Martha Reis da Fonseca apresenta os conceitos de termoquímica, de energia interna,
reações exotérmicas e endotérmicas, utilizando equações genéricas de transformações como: “A
+ B ? C + D + Calor” e “A + B + Calor ? C + D”. É conceituada a lei da conservação da
energia e são feitas algumas relações com o valor de entalpia dos reagentes e produtos e variação
de entalpia com liberação e absorção de calor. A autora apresenta os conceitos de forma
descontextualizada, os exemplos não envolvem explicações da realidade dos estudantes, não
atingindo o nível atômico-molecular que permite o entendimento das transformações químicas
que expressam liberação e absorção de energia, pois, não foram discutidas as estruturas das
moléculas (quebra e formação de novas ligações) e os entendimentos referentes à energia
cinética e potencial.
Os livros da universidade seguem uma apresentação de conteúdos de forma bem
semelhante a muitos livros do EM, porém, mais ênfase nas inter-conversões de energia nas
transformações químicas e no princípio da conservação da energia.
Energia Cinética é a energia que um corpo possui devido ao seu movimento. Energia
Potencial é a energia que um corpo possui em função de sua posição. Energia Total, de
uma partícula é a soma das suas energias cinética e potencial. (...) Uma característica
muito importante da energia total é que, se não existem influências externas, ela é
constante. A energia cinética e a energia potencial podem converter-se uma na outra, mas
sua soma é constante (ATKINS, 2001).
Em geral, os livros da universidade apresentam os significados dos conceitos em forma
de definições, não tendo maior preocupação com a sua significação em contextos mais amplos.
Ebbing, por exemplo, aborda os conceitos de energia cinética e energia potencial,
absorção e liberação de energia. Apresenta exemplos de situações do cotidiano dos estudantes,
como: conversão de energia potencial em cinética, que é relacionada com a água no topo de uma
represa; mudança de energia cinética de um sistema gasoso mediante injeção de calor, que
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aumenta a energia interna e cinética das moléculas. Há pouca preocupação com o que acontece
em nível atômico-molecular, como rompimento de ligações entre átomos em uma molécula e a
formação de novas ligações. O modelo também não é relacionado à conservação da energia total
e à inter-conversão energia cinética/potencial em sistemas isolados, o que é essencial, em nosso
entendimento, para que se compreendam as variações de temperatura e de entalpia em sistemas
isolados nos quais ocorrem transformações químicas.
A análise de livros didáticos do EM e da Universidade mostra que a ênfase dada foi nos
conceitos: reações exotérmicas ou com liberação de energia e reações endotérmicas ou com
absorção de energia. De uma forma ou outra, os fenômenos energéticos são relacionados à
quebra de ligações entre átomos e formação de novas ligações, e mais raramente à interconversões energia potencial e cinética. Espera-se, assim, que esse conjunto de conceitos
aparecesse nas respostas dadas pelos estudantes.
II. COMPREENSÕES DOS ACADÊMICOS
De forma geral, os acadêmicos não responderam à questão de modo a abranger todos os
níveis de compreensões possíveis, isto é, não utilizaram todos os conceitos que poderiam estar
envolvidos nas explicações sobre as transformações químicas. O uso de conceitos e o nível de
significação atingido permitem analisar a possível compreensão que os estudantes mostraram do
fenômeno referido na questão. A partir de leituras cuidadosas, as respostas foram agrupadas
segundo a semelhança, permitindo a construção de 4 categorias de análise, conforme Tabela 1.
Tabela 1: Categorização do nível de compreensão dos acadêmicos.
Categoria
Licenciandos
Nível 1) Uso Bom de conceitos científicos
7I, 11I, 3III, 4III, 6III, 7III.
Nível 2) Idéias Confusas sobre conceitos científicos
9I, 14I, 18I, 19I, 10II, 2III, 11III.
Nível 3) Uso Contraditório dos conceitos científicos
2I, 3I, 5I, 6I, 8I, 12I, 20RI, 1II, 2II, 3II, 4II, 5II,
6II, 8II, 9II, 11II, 12II, 12III.
Nível 4) Uso Insuficiente de conceitos científicos
1I, 4I, 10I, 13I, 15I, 16I, 17I, 21I, 7II, 1III, 9III,
8III, 10III, 13III.
Na categoria 1 as respostas estão dentro do esperado, houve um bom e correto uso de
conceitos científicos relacionados as reações que envolvem a absorção (endotérmica) e liberação
de energia (exotérmico), a quebra e a formação de novas ligação, apesar de não serem
considerados os conceitos de energia potencial e cinética.
Para formação ou quebra de ligações, sempre há energia envolvida, absorção ou
liberação da mesma. Quando uma ligação é formada, há energia liberada, e
quando há quebra existe absorção de energia. No caso de uma combustão uma
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nova ligação é formada (depois de uma dissociação/quebra de ligação) liberando
grande quantidade de energia. (3III)
A energia liberada nas reações químicas vem das ligações que, de acordo com o
tipo, liberam mais ou menos energia. Essa energia depende do tamanho da
molécula, da ionização, da eletronegatividade. (6III).
Sempre que ocorre formação de composto ocorre liberação de energia. A reação
de uma determinada substância como o oxigênio presente no ar resulta na
formação de CO2 , H2 O e energia. (7III).
A exemplo de 3III alguns estudantes mostraram bom nível conceitual, atribuindo a
origem do fenômeno energético: absorção de energia na ruptura da ligação e liberação de energia
na em sua formação. Outros (6III e 7III) demonstram ter boa interpretação e utilizam bem os
conceitos. Esperava-se, porém, que explicassem a origem da energia, pelo rompimento e a
formação de novas ligações. A resposta de 6III poderia complementar a de 7III.
Apesar de ser a categoria com maior nível conceitual, percebem-se limites nas
explicações dos acadêmicos quanto ao uso do conhecimento químico referentes à energia
potencial e cinética, que pode estar relacionado a pouca atenção dada às variações de
temperatura nos sistemas ou a não distinção entre os conceitos calor e temperatura nos livros
didáticos utilizados.
Na categoria 2 foram agrupadas respostas com significados confusos para os conceitos
utilizados e que pertencem ao contexto apresentado.
Vêm dos átomos envolvidos na transformação esses átomos liberam energia para
serem transformados. (14I)
Vem do material usado, e do modo que é usado. Depois da mistura dos materiais,
então teremos a combustão dos produtos. Alguns precisam ser excitados para
entrar no processo de combustão, a base de aquecimento, etc. (2III)
Combustível + comburente. A energia liberada provém da ligação que ocorre
entre o combustível e o comburente e forma água no estado de vapor e
“derivados” de carbono. Lembrando que este é um processo exotérmico, todas as
combustões se comportam dessa forma, com liberação de energia, pois as
moléculas do produto possuem menor energia que as dos reagentes. (19I)
Os termos científicos esperados muitas vezes não são utilizados, ou são utilizados
incorretamente pelos acadêmicos, havendo confusão por parte dos mesmos, como mostram de
imediato, os exemplos acima.
Na categoria 3 houve o uso contraditório dos conceitos científicos nas explicações sobre
a absorção de energia durante a quebra de ligações nos reagentes e a liberação de energia
resultante da formação de novas estruturas moleculares nos produtos. As explicações mais
comuns foram:
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A energia liberada é originada quando uma ligação química é rompida e liberará
energia para o meio. Neste caso a reação é denominada exotérmica. Nesse caso
ligações são rompidas e novas são estabelecidas. (6II)
O efeito vem da quebra entre as ligações intramoleculares das moléculas, causa
uma enorme liberação de energia, para então posteriormente ocorre novas
interações entre os átomos. Formando conseqüentemente novas substâncias. (4II)
Esta energia liberada nesse tipo de reações químicas vem da quebra das moléculas
em transformação; isto se deve a capacidade de romper as forças moleculares e
intermoleculares. (1II)
Vem da agitação dos átomos, que ao se agitar liberam certa quantidade de energia,
e quando à rompimento de ligações químicas à liberação de energia. (6I)
Nessa categoria percebe-se que os licenciandos não têm conhecimentos químicos
suficientes e claramente significados de modo a permitir interpretação de situações vivenciais.
Isso, ficou evidenciado pelo emprego incorreto de alguns dos conceitos químicos e a forma
confusa escrita pelos estudantes, o que nos preocupa e alerta, como na categoria anterior, para a
importante (re)significação dos conceitos/conteúdos durante as aulas.
Na categoria 4 foram agrupadas respostas que mostram que os estudantes não
conseguiram responder a questão, por utilizarem de forma insuficiente os conceitos de nível
microscópico (atômico- molecular) da química.
A energia liberada vem dos átomos que se unem fazendo com que aconteçam as
transformações químicas. (10I)
Muitas transformações com efeitos energéticos ocorrem no nosso dia a dia, como
a combustão. Para que ocorra a combustão é necessário que haja presença de
oxigênio. Se acendermos 2 velas de 4 cm cada e deixarmos uma na presença de
oxigênio, e a outra cobrirmos com um copo a chama acaba, cessando a combustão
pela falta de oxigênio. (8III)
Pode-se afirmar que, de forma geral, os acadêmicos tiveram dificuldades em responder
com boa compreensão conceitual à questão proposta. Pouco inter-relaciona m as expressões
reações exotérmicas e endotérmicas, quebra e formação de ligações, inter-conversão energia
potencial/cinética, conservação da energia em sistemas isolados e variação de temperatura nesses
sistemas.
III. COMPREENSÕES DOS ESTUDANTES DO ENSINO M ÉDIO
A partir de leituras cuidadosas das respostas dos estudantes do EM pode-se chegar a 4
níveis ou categorias de compreensão, conforme segue na Tabela 2.
Tabela 2: Categorização do nível de compreensão dos estudantes do EM.
Categoria
Respostas dos estudantes do EM
Nível 1) Responderam segundo o esperado
1A, 4A, 6A, 7A, 8A, 9A, e 10A.
Nível 2) Não responderam o esperado (confusos), não sabiam
3A, 5A, 1B e 3B, 2C, 3C, 4C, 7C, 10C.
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Nível 3) Respostas contrárias aos conceitos científicos
2A, 2B, 4B, 7B, 8B, 9B, 10B e 1C.
Nível 4) Não tentaram responder
5B, 6B, 5C, 6C, 8C, 9C.
Na categoria 1 os estudantes expressaram-se sobre a diferença das reações exotérmicas,
que liberam energia, e endotérmicas, que absorvem energia. A categoria apareceu apenas para a
Questão A e não foram muito além de citar exemplos.
Exotérmica: combustão de álcool, formação de nuvem de chuva, a partir do vapor
d’água do ar. Endotérmica: sublimação da naftalina, degelo do freezer. (10A)
Na categoria 2 os estudantes não responderam dentro do esperado. Praticamente não
utilizam conceitos escolares estudados ou mostram significados confusos.
Exotérmica – liberação de energia com a queima do papel. Endotérmica –
absorção de energia da queima de combustível. (5A)
Não, pois aumenta a temperatura. (1B)
Não, porque quando a variação de energia em um sistema isolado é constante, sua
temperatura também será constante, pois existe movimentação entre as moléculas.
(3B)
Através da absorção de oxigênio e da liberação de gás carbônico. (7C)
A origem das combustões ocorre na absorção de oxigênio e depois a liberação do
gás carbônico, ou seja, libera energia. (3C)
Na categoria 3 os significados dados às palavras que representam conceitos científicos
no contexto escolar parecem caminhar na contramão dos significados que deveriam ter.
Zn + H2 SO4 à ZnSO4 + H2 Exotérmica. (2A)
Porque a concentração de NaOH é muito alta quando ocorre a reação. (7B)
Sim, pois a água fica concentrada na térmica, e o que faz com que ela se aqueça
cada vez mais e o isolante dela, ela não está em constante contato com o meio
externo, por isso demora mais para mudar a temperatura. (8B)
A energia vem da quebra das moléculas, aí transformando o alimento em energia
em nosso organismo. (1C)
1C mostrou algum conhecimento frente à energia liberada e levou em consideração a
estrutura das moléculas.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Os resultados da investigação mostram que a maioria dos estudantes do Curso de
Licenciatura de Química e do EM, que responderam a questões apresentadas sobre a origem dos
efeitos energéticos em reações químicas conhecidas, tem dificuldade para produzir uma resposta
que possa ser considerada satisfatória em termos do que ocorre em nível atômico-molecular.
Constata-se que as expressões reação exotérmica e reação endotérmica são empregados
corretamente pelos licenciandos, mas ficam confusos quando precisam explicar a origem da
energia nessas reações, fazendo pouca menção pertinente ao nível atômico- molecular e às interUFPR, 21 a 24 de julho de 2008. Curitiba/PR.
XIV Encontro Nacional de Ensino de Química (XIV ENEQ)
Especificar a Área do trabalho
EA
conversões de energia que devem ocorrer para que seus efeitos energéticos possam ser
percebidos. Estudantes do EM conseguem indicar alguns exemplos de reações químicas em que
são classificadas (exotérmicas e endotérmicas) e poucos associam isso às mudanças nos arranjos
atômicos em moléculas envolvidas nas transformações. Ambos os grupos de sujeitos
praticamente não mencionam a conservação da energia em sistemas isolados em que ocorrem as
transformações e muito menos tentam explicar a origem da variação na temperatura que se
observa nessas reações à inter-conversão energia potencial e cinética. Algo semelhante foi
encontrado nos livros didáticos: muita ênfase em cálculos de energia (valores de ? H) em dada
equação química, num exercício de somar e subtrair calores de formação, do que na significação
conceitual.
REFERÊNCIA IS :
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AGRADECIMENTOS : Ao Gipec-Unijuí, ao CNPq e aos sujeitos da pesquisa.
UFPR, 21 a 24 de julho de 2008. Curitiba/PR.