ÁREA: CV ( ) CHSA ( ) ECET ( X )
ÁBACO QUÍMICO VIRTUAL: UMA NOVA FERRAMENTA
COMPUTACIONAL PARA O ENTENDIMENTO DA DISTRIBUIÇÃO
ELETRÔNICA DOS ELEMENTOS QUÍMICOS
Ericson André de Sousa Monteiro (ICV/UFPI), Janildo Lopes Magalhaes (Orientador,
Depto de Química – UFPI)
Introdução
A informática pode ser utilizada no ensino de química, auxiliando o professor, em uma
aula mais interativa, onde o aluno poderá acessar sites ou programas que o auxiliem no
aprendizado (NEPOMUCENO & CASTRO, 2008). A química é uma disciplina de contexto
experimental, que apresenta conteúdos abstratos de difícil compreensão e visualização
principalmente pelos alunos este problema poderia ser parcialmente resolvido com a utilização
de softwares específicos. Por exemplo: software para demonstração de moléculas em três
dimensões, jogos educativos envolvendo problemas ambientais, laboratório virtual para
visualização de reações e vidrarias. Desta forma, os softwares educativos dão novos
significados as tarefas de ensino, atendendo as propostas ditadas para a nova educação, como
LDB, PCN e PCN+ (BONA, 2009). O ábaco matemático (Figura1) é um antigo instrumento de
cálculo, formado por uma moldura com bastões ou arames paralelos, dispostos no sentido
vertical, correspondentes cada um a uma posição digital (unidades, dezenas,...) e nos quais
estão os elementos de contagem (fichas, bolas, contas, etc) que podem fazer-se deslizar
livremente, teve origem provavelmente na Mesopotâmia. A partir dessa ideia do ábaco
matemático foi desenvolvido um software (Figura 2) que chamamos de ábaco químico, para
facilitar o aprendizado em relação à distribuição eletrônica dos elementos da tabela periódica e
tornar a aulas mais atrativas.
Figura 1: Ábaco Matemático.
Figura 2: Designer do aplicativo.
Fonte: Próprio autor.
Fonte: Próprio autor.
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Metodologia
O programa foi escrito, em colaboração com o Prof. Dr. Andre Macedo Santana do
Departamento de Informática e Estatística da Universidade Federal do Piauí (UFPI). Para
desenvolver o aplicativo foi utilizada a plataforma Android usando o ambiente de
desenvolvimento Android Studio com versão XX suportada tanto por tablets como também
celulares. E AndEngine para o desenvolvimento da GUI (Interface Gráfica com o Usuário).
Android foi escolhido por ser uma plataforma gratuita e ainda código aberto (Open Source) e
escolhemos o ambiente Android Studio por ter uma maior facilidade de se usar em relação aos
outros, pois foi desenvolvida pela empresa Google, a criadora da plataforma Android. Na
Figura 3, observa-se a distribuição dos subníveis s, p, d e f dividido em linhas
Figura 3.Distribuição dos subníveis.
Fonte: Próprio autor.
As regras do jogo são as seguintes:
1.
Escolher um dos elementos indicados na tabela periódica para a distribuição eletrônica.
(O aluno poderá conhecer um pouco mais sobre o elemento escolhido);
2.
Fazer a distribuição de acordo com o numero atômico (Z) do elemento
3.
Não ultrapassar o limite máximo de elétrons nos subníveis de energia;
4.
conferir o número de elétrons fazendo a soma em cada subnível;
5.
Adotar o sentido do primeiro elétron o spin com valor de -1/2 ou +1/2;
Depois de completado a quantidade de subníveis (Figura 4) o usuário aperta o botão e
caso a distribuição esteja correta o sistema passa para a próxima fase do jogo onde o usuário
irá preencher os orbitais identificando os spins. Nessa tela o usuário irá clicar no orbital, no
primeiro clique, gera o spin para cima e no segundo o spin para baixo. O usuário deve repetir
isso até que a quantidade de elétrons chegue ao número atômico do elemento.
Figura 4. Foram adicionados 3 subníveis, o elemento
está completo.
Fonte: Próprio autor
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RESULTADOS E DISCUSSÃO
O ábaco químico proposto pelo projeto é um software para o ensino, nesse ábaco as
“bolinhas” representaram os orbitais, nos quais irão conter setas que dão ideias de elétrons, O
usuário arrasta um dos orbitais (bolinhas) da extrema direita até cair na última barrinha
posicionada abaixo na tela, que indicará os diagramas onde são distribuídos os elétrons
obedecendo a regra de Hund e a distribuição de Pauli. Se estiver errada a combinação de
orbitais o usuário terá que arrastar a bolinha de volta a placa da direita e ela retornará a sua
origem, caso o usuário erre a distribuição de certo elemento químico aparecera uma
mensagem de texto na interface indicando o erro com base a regra de Hund, assim
obedecendo à teoria de distribuição eletrônica. Lembrando que as setas indicarao os elétrons
assim, como seus spins.O ábaco químico têm na vertical os níveis energéticos, sendo que a
energia aumenta de baixo para cima, assim o nível de menor energia (nível 1) se encontra na
representação mais inferior, o seguinte em energia (nível 2) se encontra imediatamente acima,
e assim sucessivamente. Na horizontal tem se a representação dos subníveis energéticos, esta
disposição tem se a energia aumentada de baixo para cima, para uma maior coerência com a
representação da maioria dos gráficos que envolvem energia.
Conclusão
Com o uso desse aplicativo acredita-se que o aluno terá despertado pelo menos o
interesse no tema, bem como desenvolvido as competências e habilidades necessárias para o
entendimento de distribuição eletrônica. Esse aplicativo auxiliará os alunos a uma
compreensão melhor de como a distribuição eletrônica dos elementos é feita levando-se em
consideração os níveis de energia dos orbitais. A primeira etapa foi concluída, uma vez que o
formato de apresentação inicial está pronto. No entanto, para etapas futuras há uma
necessidade de melhoramento no que diz respeito ao Layout de organização e otimização para
estender para uma quantidade maior de elementos químicos.
Referências
AQUINO,J, R,: Trabalho de Conclusão de Curso, Faculdade Fabrai de Belo Horizonte, Brasil,
2008.
Bona, B. O. Análise de softwares educativos para o ensino de matemática nos anos iniciais do
ensino fundamental. Experiências em Ensino de Ciências, vol.4, n. 1, pp.35-55, 2009.
NEPOMUCENO, K. M.; castro, M. R. O computador como proposto para superar dificuldades
de aprendizagem: estratégia ou mito? Educar, Curitiba, n. 31, p. 245-265, 2008.
Palavras-chave: Ensino; Química; Software.