XIII JORNADA DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO – JEPEX 2013 – UFRPE: Recife, 09 a 13 de dezembro.
Química computacional: Um breve estudo de geometria molecular com
alunos do ensino médio.
Aleir Joice de Oliveira Silva1, Gustavo Santos Bezerra2, Cíntia Beatriz de Oliveira3
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Introdução
O uso do computador em escolas públicas tem se tornado mais frequente em todo o Brasil, graças à instalação
de laboratórios de informáticas na maior parte das escolas e à vasta distribuição de computadores portáteis para os
próprios alunos. Porém, uma das dificuldades encontradas na utilização destas novas tecnologias é o baixo número de
profissionais capacitados e que queiram utilizar essa ferramenta como auxílio no ensino, especificamente no de
química.
Atualmente, existem diversos softwares voltados ao ensino de química que auxiliam na compreensão de
conceitos químicos, dentre eles, o software Avogadro. Trata-se de um programa computacional gratuito, com interface
de fácil utilização e compreensão, permitindo a construção de moléculas e sua visualização em 3D, p que possibilita a
abordagem de diversos conceitos químicos como: geometria molecular, ângulos de ligação, cálculo de energia, massa
molecular e propriedades periódicas, etc. Um dos conceitos abordados foi o de geometria molecular, que é ministrado
no Ensino Médio a fim de que o aluno entenda como a disposição espacial dos átomosnas moléculas afeta as
propriedades das substâncias. É um parâmetro de importância fundamental para a previsão da polaridade de uma
molécula, o que possibilita o estudo das interações inter e intramoleculares.
Tendo em vista as dificuldades dos alunos em prever geometrias moleculares, o objetivo deste trabalho foi
capacitar os dicentes a identificarem, no final da aula, os principais tipos de geometrias para moléculas de até cinco
átomos, tendo como referencial teórico o modelo da repulsão dos pares de elétrons da camada de valência (modelo
VSEPR), através de otimizações de geometria, com o software Avogadro. O trabalho foi realizado na escola Methodio
Godoy de Lima, com alunos do 3º ano do Ensino Médio, com duração de uma hora e meia.
Material e métodos
Utilizamos o laboratório de informática da escola e apostilas com instruções para o manuseio do Avogadro.
Dividimos a turma em grupos de dois e três alunos. Logo após, falamos um pouco sobre o arranjo dos átomos em uma
molécula, tomamos como exemplo o CO2 e iniciamos uma discussão sobre geometrias lineares e angulares.
Com o programa já instalado, foi sugerido que os alunos construíssem algumas moléculas, como: SO2, H2O,
CH4, NH3, BF3 e CO2. Em seguida, realizaram a análise destas geometrias, de acordo com os seus conhecimentos
sobre ligações químicas.
Resultados e Discussão
Inicialmente, cada molécula foi construída uma por vez, considerando os conhecimentos prévios que tinham a
respeito das representações de ligações químicas, através das estruturas de Lewis, que é a principal teoria sobre
ligações e que consta em sua ementa escolar. A seguir, realizaram a otimização de geometria, que é uma ferramenta
do programa que faz com que a molécula busque seu arranjo espacial mais adequado, correspondendo à menor
energia..
Ao longo desse processo, os alunos puderam observar formas geométricas, rotacionando as moléculas com o
mouse e, principalmente, começaram a construir o conhecimento de que os elétrons, nos átomos, repelem-se e os pares
de elétrons da ligação (elétrons de valência) se afastam o máximo possível, de acordo com o modelo VSEPR, que
1
Primeiro Autor é estudante de graduação do curso de licenciatura em química, Universidade Federal Rural de Pernambuco, Unidade Acadêmica de
Serra Talhada. Fazenda Saco, s/n. CEP: 56900-000 Serra Talhada PE.
Segundo Autor é estudante de graduação do curso de licenciatura em química, Universidade Federal Rural de Pernambuco, Unidade Acadêmica de
Serra Talhada. Fazenda Saco, s/n. CEP: 56900-000, Serra Talhada PE.
3
Terceiro Autor é Professora Adjunto da Universidade Federal Rural de Pernambuco, Unidade Acadêmica de Serra Talhada. Fazenda Saco, s/n. CEP:
2
56900-000, Serra Talhada PE.
XIII JORNADA DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO – JEPEX 2013 – UFRPE: Recife, 09 a 13 de dezembro.
amplia a teoria da ligação química de Lewis para explicar as formas das moléculas, adicionando regras que
determinam os ângulos de ligação.
Assim, tendo identificado o arranjo que localiza os pares de elétrons na posição mais afastada uns dos outros,
que é chamado de arranjo dos elétrons na molécula, determina-se a posição dos átomos e identifica-se a forma da
molécula (Atkins, 2012).
A Figura 1 mostra os ângulos de ligação, obtidos através do software, para as seguintes moléculas: SO2 NH4,
H2O, NH3, BF3 e CO2. Para SO2 e H2O, o átomo central é oxigênio, suas geometrias são angulares, com ângulos de
92, 1º e 104,5º , respectivamente e ambas são polares, devido aos seus dipolos não se cancelarem.. No CH4 temos
ângulos de 109,5 com geometria tetraédrica e, portanto é uma molécula apolar devido ao cancelamento de seus
dipolos. O NH3 apresentou geometria de pirâmide trigonal plana, com ângulos de 120º e é uma molécula polar. Para o
BF3, temos a geometria de pirâmide trigonal plana, com ângulos de 120º, sendo também uma molécula polar. O CO2
possui geometria linear, com ângulo de 180º e é uma molécula apolar, pois os seus dipolos apontam em direção
opostas e se cancelam.
Dentre os resultados alcançados pudemos apontar que o estudo desses conceitos se tornaram mais claros entre
os alunos, tendo contribuído para a ascensão das notas das avaliações, além de ser um trabalho que foi realizado de
forma interdisciplinar envolvendo conceitos químicos, físicos e matemáticos.
Agradecimentos
Pibid/Capes
Referências
Atkins, Peter; Jones, Loretta. Princípios de química: questionando a vida moderna. Porto Alegre: Bookman, 2012, p
93.
Homepage e Download do Avogadro em: http://avogadro.openmolecules.net/
Figura 1. Representações das geometrias e ângulos de ligações obtidas através do software Avogadro.