PROBLEMAS DE APRENDIZAGEM POR ESTUDANTES DE
GRADUAÇÃO SOBRE LIGAÇÕES QUÍMICAS
Me. Júlio César Oliveira da Silva - [email protected] - Instituto Federal de Educação,
Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte - Campus Caicó- Nova Caicó, RN-118, CEP
59300-000, Caicó/RN.
Dra. Fabiana Roberta Gonçalves e Silva - [email protected] - Professora do
Departamento de Química e Biologia, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, CEP
80230-901, Curitiba/PR.
Dr. Ótom Anselmo de Oliveira - [email protected] - Professor do Departamento de Química,
Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Caixa Postal 1524 - Campus Universitário
Lagoa Nova, CEP 59072-970, Natal/RN.
Resumo: Este trabalho teve o objetivo de identificar problemas de aprendizagem em alunos
de graduação recém-ingressante na universidade, interpretar a natureza e as causas desses
problemas, oferecendo subsídios para superação de tais dificuldades e possibilitando uma
aprendizagem significava através da qual o aluno atribua sentido em seu aprendizado. Para
o desenvolvimento desse trabalho foi escolhido o tema Ligações Químicas - onde se estudam
as forças que agem entre os átomos para formar moléculas, íons compostos ou estruturas
cristalinas iônicas -, que se caracteriza como um dos mais importantes assuntos da Química.
Para isso, utilizou-se um questionário com cinco perguntas abertas, respondidas por 147
estudantes dos períodos iniciais das graduações em Química da Universidade Federal do Rio
Grande do Norte. As respostas obtidas revelaram insegurança dos estudantes, tanto em
termos conceituais quanto de representação, com justificativas superficiais, recorrendo
sempre à regra do octeto para descrever modelos de ligações químicas. As observações feitas
levam à conclusão de que, para mudanças futuras, é necessário que escolas de ensino médio
e dos períodos iniciais nas universidades privilegiem a adoção de métodos pedagógicos
contextualizados, aplicando estratégias para superar o ensino memorístico e superficial
sobre Ligações Químicas, o que, provavelmente, se aplica ao ensino de outros temas da
Química.
Palavras-chave: Ligações Químicas, Modelos, Problemas de Aprendizagem, Regra do octeto.
1
INTRODUÇÃO
Em pesquisas sobre ensino de química é fundamental que se busque desenvolver
mecanismos facilitadores da aprendizagem dos estudantes (NUÑES & RAMALHO, 2004).
Neste sentido, muitas dessas pesquisas se voltam para a criação de instrumentos de inquirição
capazes de descobrir fragilidades intelectuais e com isso desenvolver estratégias que
contribuam para que os discentes possam construir seu aprendizado de forma significativa
(AUSUBEL, 1976), (GALAGOSKY & ADURIZ-BRAVO, 2001), (RIBOLDI et al., 2004).
A procura de estratégias de ensino, que facilite a construção do aprendizado vem
passando por numerosas investigações sobre problemas de aprendizagem no ensino de
ciências (MENDONÇA et al., 2006). Em contra partida, observam-se poucas investigações
com a finalidade de apurar as concepções dos estudantes sobre ligações químicas em nível de
graduação (POSADA, 1999), (POSADA, 1997), especificamente com pesquisas que possam
identificar problemas de aprendizagem dos estudantes, oferecendo subsídios teóricos ao
professor, para poder desenvolver estratégias de ensino que venham a superar tais problemas
e viabilizar a construção de conhecimentos cientificamente corretos.
No ensino de Química, o tema Ligações Químicas é adotado nos currículos para alunos
no 9º ano do ensino fundamental ou no 1º ano do ensino médio, sendo considerado tema
fundamental para o desenvolvimento do conhecimento Químico (CAAMAÑO, 2003),
(CAAMAÑO & CASASSAS, 1987), (POSADA, 1999). Neste contexto, a aplicação de
instrumentos investigativos é necessária para se conhecer as concepções dos estudantes e
perceber a existência de dificuldades e obstáculos no ensino de ligações químicas. Talvez pela
imaturidade e, certamente, pela falta de vivência, esses alunos frequentemente apresentam
explicações diferentes daquelas que seriam aceitáveis cientificamente, com concepções
alternativas que muitas vezes são geradas quando se trata de temas abstratos, diferentes das
experiências cotidianas (FERNANDEZ & MARCONDES, 2006).
Um pressuposto para a aprendizagem é que os estudantes sejam capazes de desenvolver o
raciocínio abstrato da observação para a formulação de modelos (GALAGOSKY &
ADURIZ-BRAVO, 2001). Isso é necessário porque a maior parte dos conceitos químicos é de
natureza abstrata, e a sua compreensão necessita que os estudantes tenham capacidade de
imaginar e modelar partes para poder incorporá-las mentalmente (MENDONÇA et al., 2006).
Em resultados de pesquisas sobre as concepções referentes às ligações químicas expostas
pelos estudantes, destacam-se como principais constatações: confusão entre ligação iônica e
covalente, antropomorfismo, dificuldade de representar a diferença entre ligação iônica e
covalente pela Estrutura de Lewis, compreensão sobre as energias das ligações químicas e
considerar a regra do octeto como uma das principais explicações para interpretar as ligações
químicas e as reações (FERNANDEZ & MARCONDES, 2006).
Mortimer e colaboradores (MORTIMER, 1994), (MORTIMER, 1996) verificaram que
existe a tendência entre os estudantes em considerar a regra do octeto como única resposta
para a formação da ligação química e, consequentemente, explicar as propriedades e
mudanças das substâncias. Mortimer (MORTIMER, 1994) ressalta a simplificação das
respostas dos estudantes tendo como ponto fundamental apenas a regra do octeto como um
“dogma” inabalável até mesmo por evidências experimentais (E que esta “crença” não é
abalada facilmente nos alunos por evidências experimentais).
A maior parte do conhecimento dos discentes (ou de qualquer outro indivíduo) provém
do seu cotidiano, e muitas vezes o conhecimento formal é compreendido com base nesse
conhecimento, o que pode ser positivo ou não (RIBOLDI et al., 2004). Assim, cabe ao
professor a tarefa de desenvolver estratégias de ensino que tenha como ponto de partida o diaa-dia dos estudantes, mas amplie a compreensão do senso comum sobre os fenômenos, com a
inclusão de significados produzidos em termos científicos, de modo que o aprendizado possa
ser gradativo e participativo, para que os estudantes se tornem aptos a dar sentido ao que se
aprende (GALAGOSKY & ADURIZ-BRAVO, 2001).
Com o trabalho ora apresentado procurou-se contribuir como uma ferramenta, que possa
ser parte das estratégias desenvolvidas por professores na orientação de um processo de
ensino mais significativo para os estudantes, sobre ligações químicas.
2
METODOLOGIA
A pesquisa foi realizada com a aplicação de um questionário investigativo, respondido
por alunos de graduação dos dois períodos iniciais do curso de Química da Universidade
Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), Licenciatura e Bacharelado em Química e do
Bacharelado em Química do Petróleo. A opção por questionário escrito foi feita para
possibilitar a coleta de dados de um número significativo de alunos de forma rápida. Por outro
lado, a opção por alunos do curso de Química da UFRN, ocorreu por ser o local de curso de
pós-graduação de um dos pesquisadores e a opção sobre o tema ocorreu por existirem poucos
trabalhos investigativos dessa natureza sobre Ligações Químicas nesse nível de ensino.
Em termos de metodologia, a pesquisa foi dividida em duas etapas, em que a primeira foi
à escolha do instrumento de investigação para analisar os problemas de aprendizagem por
estudantes de graduação sobre o conteúdo de ligações químicas. O critério utilizado foi à
escolha de um instrumento já validado por outro autor, que apresentasse questões abertas para
a interpretação livre dos estudantes, permitindo assim mais liberdade para expressar sua
opinião.
Com essa premissa, foi escolhido o artigo: Concepciones de los alumnos sobre El
enlance químico antes, durante y después de La ensenãnza formal. Problemas de aprendizaje,
de José Maria de Posada de 1999, (POSADA, 1999).
O questionário utilizado nesta pesquisa – apresentado no Apêndice A – foi constituído
por cinco perguntas escritas, questões abertas, possibilitando que o aluno desenvolvesse
livremente, tanto suas concepções adquiridas no ensino formal, cursos pré-vestibulares,
primeiros períodos da graduação e o próprio cotidiano do aluno.
O questionário foi aplicado aos estudantes do curso de graduação em Química dos
períodos inicias, em que não existe distinção entre as modalidades de: bacharelado,
licenciatura e química do petróleo, turmas mistas, com objetivo de possibilitar uma análise
mais abrangente do nível de conhecimento desses discentes sobre o tema de ligações
químicas.
A segunda etapa dessa investigação constituiu da aplicação do questionário, seguida da
análise das respostas dadas pelos 147 estudantes pesquisados, com faixa etária entre 17 a 25
anos.
Por imposição da cronologia estabelecida na programação da pesquisa, a primeira fase de
aplicação do questionário ocorreu no segundo semestre de 2009, em 13 de novembro de 2009,
sendo respondido por estudantes do segundo período, que já haviam estudado ligações
químicas na disciplina Química Fundamental II.
A aplicação do questionário aos alunos do primeiro período do curso foi realizada no dia
26 de março de 2010 nas turmas que estavam cursando a Química Fundamental I, e ainda não
tinham estudado o tema de Ligações Químicas em nível de graduação.
O tempo de aplicação foi de aproximadamente trinta minutos, e antes da entrega dos
questionários em cada turma, foi feita uma explanação sobre os objetivos do trabalho que
estava sendo desenvolvido e sobre a importância da participação dos estudantes, apresentando
suas respostas com clareza e seriedade, mas sem preocupação com acertos e erros, que
tratassem com naturalidade, sendo informado também que os questionários não seriam
identificados, havendo concordância dos estudantes em participar da pesquisa.
Terminado a execução em todas as turmas, a análise dos questionários foi realizada a
partir da leitura cuidadosa das respostas dos estudantes, identificando padrões comuns de
respostas, agrupando as respostas em categorias, como está mostrado nos gráficos dos
resultados e discussão. Foi elaborado uma planilha na plataforma microsoft Excel, com todas
as perguntas do questionário sociocultural, e das cinco questões, para facilitar o exame dos
questionários. A categorização das respostas do questionário foi analisada de forma a ter um
parâmetro de resposta coerente com o que se pedia. Foram determinadas as respostas
aproximadas, por exemplo: um aluno respondeu na quinta questão que ligações iônicas são
ligações entre metal e ametal, enquanto outro aluno respondeu para a mesma questão que
ligações iônicas ocorriam entre metal e não metal, sendo as duas consideradas como respostas
iguais.
3
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A primeira questão envolve a elaboração de desenhos para representar os átomos de
oxigênio, de modo a esclarecer como os estudantes compreendem a estabilidade dos átomos,
natureza da ligação covalente, estrutura interna dos gases e ligações intermoleculares em
compostos com ligações covalentes.
O objetivo desta questão é verificar se os estudantes compreendem que, nas condições
normais de temperatura e pressão, não existem átomos de oxigênio na forma elementar, só
existindo em sua forma molecular, nesse caso específico, combinado com outro átomo de
oxigênio. Formando uma ligação e gerando uma substância cuja energia é sempre menor do
que a soma das energias que os dois átomos teriam se permanecessem separados (OLIVEIRA
& FERNANDES, 2006). É uma questão que propicia o estudante a expor sua competência
em diferenciar o átomo estudado separadamente na forma elementar e como encontramos os
elementos na natureza. Também, que os alunos compreendessem que, se os átomos estão
separados, têm maior energia e são instáveis, tendem a se unir e ao final do processo diminuir
sua energia livre (para ligações tendendo a ser mais iônicas), ou interação coulômbica entre
dois elétrons e os núcleos (para ligações tendendo a ser mais covalentes), formando moléculas
do gás oxigênio, pois não existem na natureza átomos separados, com exceção dos gases
nobres (ATKINS & JONES, 2006), (BROWN et al., 2005).
Para melhor entendimento, a 1ª questão foi dividida em parte 1A, 1B e 1C. A parte 1A
analisa como os estudantes representam os átomos no recipiente através de desenhos. O
modelo considerado como resposta coerente ocorrerá se o aluno desenhar um recipiente
fechado, com pequenas bolas ou pequenos pontos isolados, soltos dentro do recipiente,
podendo colocar setas como se estivessem tendendo a se unir umas as outras (POSADA,
1999), (POSADA, 1997).
O diagrama do resultado das respostas da 1ª questão - parte 1A está apresentada na Figura
01. Aproximadamente 57% dos estudantes não apresentaram um modelo, deixando a resposta
em branco, tendo dificuldade de percepção abstrata em escala microscópica, dificuldade esta
ocorrida por não conceberem a representação do átomo no estado elementar, ou seja, o átomo
isolado.
Como nos resultados encontrados por Caamaño e Casassas (CAAMAÑO & CASASSAS,
1987), em situação equivalente a esta pesquisa, torna evidente que existe um número
significativo de alunos que não conseguem reconhecer os átomos isolados, os estudantes não
conseguem descrever os modelos aceitos cientificamente para representar os átomos, usando
uma concepção microscópica.
Figura 01: Diagrama dos resultados das respostas da 1ª questão - parte 1A.
REPRESENTAÇÃO DOS ÁTOMOS NO RECIPIENTE
PORCENTAGEM DOS ESTUDANTES
57,14%
60,00%
50,00%
40,00%
NÃO DESENHOU
30,00%
22,45%
ÁTOMOS JUNTOS
20,41%
ÁTOMOS DISTANTES
20,00%
10,00%
0,00%
1
TOTAL DE 147 ESTUDANTES
Apenas 30 estudantes, 20,41%, Figura 01, de acordo com a pergunta, compreenderam
que os átomos estariam separados e tenderiam a se unir para a formação das moléculas do gás
oxigênio. Alguns mostraram setas representando a tendência da união dos átomos. Uma das
explicações equivocadas dada por um aluno para a 1ª questão está apresentada na Figura 02.
Figura 02: Uma das explicações para a união dos átomos pela regra do octeto.
Na 1ª questão, parte 1B pede-se que o estudante, após desenhar os átomos no recipiente,
justifique se os átomos estarão estáveis ou não, nesse caso o aluno teria que justificar que os
átomos isolados tendem a unir-se, diminuindo sua energia livre e adquirindo estabilidade.
Considera-se a resposta correta se o estudante compreender que os átomos de oxigênio
não estão estáveis. O oxigênio nas condições normais de temperatura e pressão, CNTP, é
encontrado no estado gasoso, formando moléculas diatômicas de forma molecular O2. Devido
a sua elevada afinidade eletrônica, o oxigênio diminui sua energia combinando-se, nesse caso,
com outro átomo de oxigênio, como consequência, diminuindo sua energia e se estabilizando
(ATKINS & JONES, 2006), (OLIVEIRA & FERNANDES, 2006).
Figura 03: Diagrama dos resultados das respostas da 1ª questão - parte 1B.
QUANTO A ESTABILIDADE DOS ÁTOMOS NO RECIPIENTE
PORCENTAGEM DOS ESTUDANTES
45,00%
40,00%
35,00%
40,14%
34,69%
30,00%
25,17%
25,00%
NÃO RESPONDEU
NÃO ESTÃO ESTÁVEIS
20,00%
ESTÃO ESTÁVEIS
15,00%
10,00%
5,00%
0,00%
1
TOTAL DE 147 ESTUDANTES
Na figura 03, observa-se que cerca de 35% dos alunos responderam corretamente que
átomos de oxigênio não são estáveis e tendem a unir-se. Estes alunos compreenderam que as
substâncias encontradas na natureza, neste caso, estão na forma molecular, de forma que,
compreenderam que os átomos de oxigênio em seu estado fundamental são instáveis e,
portanto, bastante reativos.
Observa-se que 37 estudantes, correspondendo a 25%, responderam que os átomos
separados são estáveis, cometendo um erro significativo, e se tratando de estudantes
universitários, os estudantes ainda não sabem que átomos separados não são estáveis, com
exceção dos gases nobres.
Na 1ª questão, parte 1C, após o aluno desenhar os átomos no recipiente, pede-se que
justifique a resposta anterior, quanto à estabilidade do átomo. Nesse caso considera-se a
justificativa correta se o aluno descrever que os átomos de oxigênio não estão estáveis, pois os
átomos de oxigênio estão com alta energia potencial e reticular, e que para diminuir essa
energia o átomo liga-se a outro, formando moléculas diatômicas O2 (OLIVEIRA &
FERNANDES, 2006). Na 1ª questão parte 1C, os alunos limitaram a explicar a ligação
somente pela regra do octeto, que os átomos estabilizariam quando completassem a camada
de valência com oito elétrons (MORTIMER, 1994), (MORTIMER, 1996).
Figura 04. Diagrama dos resultados das respostas da 1ª questão – parte 1C.
PORCENTAGEM DOS ESTUDANTES QUE JUSTIFICARAM A UNIÃO
DOS ÁTOMOS
70,00%
63,64%
60,00%
50,00%
36,36%
40,00%
SATISFAZER A REGRA DO
OCTETO
DIMINUIR SUA ENERGIA
30,00%
20,00%
10,00%
0,00%
1
TOTAL DE 33 ESTUDANTES
Como mostrado na Figura 04, dos 33 alunos que responderam que os átomos tenderiam a
se unir, 21 explicaram que a união ocorreria para satisfazer a regra do octeto, confirmando o
que Mortimer (MORTIMER, 1994) encontrou em seus resultados, evidências do caráter
dogmático existente no ensino de química. Apenas 12 alunos responderam corretamente, que
a união seria para diminuir a energia livre.
Nem todos os alunos completaram a 1ª questão. Na parte 1A, 66 alunos desenharam,
apresentaram um modelo do recipiente contendo os átomos de oxigênio. Na parte 1B, 88
estudantes responderam quanto à estabilidade e na parte 1C, apenas 33 estudantes indicaram
que pode ocorrer à união dos átomos para a formação de moléculas.
A 2ª questão foi dividida em parte 2A e 2B para melhor entendimento. A parte 2A analisa
como os estudantes explicariam a formação da ligação entre os átomos de flúor. E a parte 2B
investiga, na mesma questão, as ligações intermoleculares entre as moléculas de flúor. Na
figura 05 são mostrados os resultados obtidos na 2ª questão – parte 2A. A questão refere-se ao
tipo de ligação química entre os átomos de flúor. Apenas 70 estudantes, 48%, responderam
corretamente que os átomos estão ligados predominantemente por ligação covalente.
Figura 05. Diagrama dos resultados das respostas da 2ª questão – parte 2A.
QUAL O TIPO DE LIGAÇÃO
PORCENTAGEM DOS ESTUDANTES
60,00%
51,70%
50,00%
47,62%
40,00%
NÃO RESPONDERAM
30,00%
LIGAÇÃO COVALENTE
LIGAÇÃO IONICA
20,00%
10,00%
0,68%
0,00%
1
TOTAL DE 147 ESTUDANTES
Uma grande quantidade de estudantes não respondeu a questão, 76 alunos, 51,7% do
total, sendo um dado preocupante. Com esses dados pode-se comparar com os problemas de
aprendizagem apontados no artigo de Fernandez (FERNANDEZ & MARCONDES, 2006),
segundo esses autores uma das causas é a dificuldade de diferenciar entre uma ligação iônica
e covalente e que “átomos de elementos com alta afinidade eletrônica tendem a unir-se
através da ligação iônica”, pois para os alunos uma ligação covalente é mais fraca que a
iônica.
Quanto às forças intermoleculares que ligam as moléculas de Flúor, parte 2B, investigado
na mesma questão, apenas 10 estudantes, cerca de 7% deles, acertaram, Figura 06. Um dado
novamente preocupante é que 120 alunos, 82% do total de questionários aplicados, não
explicaram sobre as forças que atuam entre os átomos - intermoleculares - não entenderam o
que são as ligações intermoleculares e, consequentemente, não distinguem entre ligações intra
e intermolecular.
Figura 06: Diagrama representacional dos resultados das respostas da 2ª questão – parte
2B.
QUAL O TIPO DE LIGAÇÃO INTERMOLECULAR
PORCENTAGEM DOS ESTUDANTES
90,00%
81,63%
80,00%
70,00%
60,00%
NÃO RESPONDERAM
50,00%
REGRA DO OCTETO
40,00%
FORÇA DE LONDON
DIPOLO-DIPOLO
30,00%
20,00%
10,00%
7,48%
6,80%
4,08%
0,00%
1
TOTAL DE 147 ESTUDANTES
Se comparado com os dados analisados com o artigo de Petersont (PETERSON et al.,
1989), os alunos confundem ligações intermoleculares com ligações intramolecular
(FERNANDEZ & MARCONDES, 2006). A figura 06 mostra como os alunos descrevem as
forças intermoleculares somente para satisfazer a regra do octeto.
Na figura 07 são apresentados os resultados da 3ª questão, em que é investigado se os
alunos estão aptos para representar, a partir do símbolo de Lewis, as ligações entre os átomos
para a formação de moléculas. Para que os resultados apresentados ficassem mais claros, as
respostas foram analisadas para cada composto separadamente. No composto KCl, apenas 15
alunos, 15,2%, representaram corretamente e os 108 alunos que erraram, 73% do total,
representaram o composto com uma linha entre os símbolos de Lewis, como se a ligação
fosse predominantemente covalente. Comparamos os resultados analisados nesta pesquisa
com as principais dificuldades dos estudantes apontados no artigo de Fernandez
(FERNANDEZ & MARCONDES, 2006), em que os estudantes apresentam muita dificuldade
em explicar a natureza da ligação química entre os átomos.
Figura 07. Diagrama representacional dos resultados das respostas da 3ª questão.
ESTRUTURA DE LEWIS PARA AS SEGUINTES SUBSTÂNCIAS
PORCENTAGEM DOS ESTUDANTES
80%
73%
70%
60%
54%
48%
50%
35%
40%
ERRADO
26%
30%
20%
CORRETO
37% 37%
33%
16%
16%
EM BRANCO
13%
10%
10%
0%
KCl
N2
HCl
Ca
TOTAL DE 147 ESTUDANTES
Com relação à representação de uma ligação covalente, percebe-se que há certa facilidade
na representação, pois o HCl foi corretamente representado por 80 alunos, 54%. Percebe-se
pelos resultados que os estudantes têm dificuldade de representar ligações triplas como na
molécula de N2. Apenas 54 dos estudantes souberam representar o símbolo de Lewis para o
átomo de Cálcio no seu estado fundamental, sem nenhum tipo de ligação. Desses resultados,
conclui-se que uma quantidade significativa de alunos ainda apresenta dificuldade e falta de
familiaridade na representação das Estruturas de Lewis.
A 4ª questão, cujos resultados estão apresentados na figura 08, analisa a capacidade de
observação dos alunos, os quais poderão explicar que os átomos tendem a diminuir sua
energia após ligar-se a outro átomo, formando moléculas para estabilizar energeticamente.
De acordo com os resultados obtidos, 80 estudantes, 54%, responderam corretamente,
que os átomos tendem a se estabilizar para diminuir sua energia. No entanto 25 alunos, 17%,
ainda explicaram a estabilização na formação das moléculas para satisfazer como
consequência a regra do octeto, razão determinante em que os átomos estabilizam-se a partir
da transferência e ou compartilhamento de elétrons na camada de valência para completar o
octeto.
Figura 08. Diagrama representacional dos resultados das respostas da 4ª questão.
JUSTIFICATIVA DOS ESTUDANTES PARA A FORMAÇÃO DAS
MOLÉCULAS
PORCENTAGEM DOS ESTUDANTES
60,00%
54,42%
50,00%
40,00%
28,57%
30,00%
20,00%
17,01%
ADQUIRIR ESTABILIDADE
OBEDECE A REGRA DO OCTETO
EM BRANCO
10,00%
0,00%
1
TOTAL DE 147 ESTUDANTES
Os erros apontados por Fernandez (FERNANDEZ & MARCONDES, 2006), também
foram verificados nesta pesquisa, no caso mais específico esta 4ª questão os alunos explicam
de forma errônea que a união dos átomos para a formação de compostos, seja molecular ou
iônica, simplesmente acontece para satisfazer a “regra do octeto”. Não compreendendo que a
regra não explica por que ocorre a ligação, sendo a regra apenas um fato observado em
ligações de compostos mais simples (ATKINS & JONES, 2006), (BROWN et al., 2005).
Os resultados da 5ª questão estão expostos na figura 09, que serviu para avaliar como os
alunos definem as ligações iônicas e covalentes. A maioria dos estudantes respondeu pela
diferença de energia de ionização e afinidade eletrônica (ou seja, a eletronegatividade),
caracterizando os elementos como metal e não metal, em que uma ligação iônica ocorre pela
transferência e doação de elétrons na formação do composto iônico. Alguns deles
responderam que a ligação covalente ocorre através do compartilhamento de elétrons na
camada de valência, sendo uma ligação entre um não metal e um não metal.
Todos os 104 alunos definiram, tanto a ligação iônica como covalente, do ponto de vista
simplificado tal como visto no ensino médio, quase todos os estudantes explicaram um não
metal, como ametal, atualmente os livros didáticos de graduação utilizam a nomenclatura de
não metal.
Figura 09. Diagrama representacional dos resultados das respostas da 5ª questão.
QUAL A DIFERENÇA ENTRE A LIGAÇÃO IÔNICA DA LIGAÇÃO
COVALENTE?
PORCENTAGEM DOS ESTUDANTES
50%
45%
40%
35%
30%
25%
20%
15%
10%
5%
0%
46%
45%
TRANSFERENCIA DE ELÉTRONS
29%
21%
METAL MAIS NÃO METAL
COMPART. DE ELÉTRONS
21%
NÃO METAL MAIS NÃO METAL
OUTROS
5%
1%0%
1%0%
LIGAÇÃO IÔNICA
EM BRANCO
3%
LIGAÇÃO
COVALENTE
EM BRANCO
TOTAL DE 147 ESTUDANTES
A ligação covalente acontece pelo compartilhamento de elétrons. 31 alunos, 21%,
responderam que as ligações químicas ocorrem pela diferença entre metais e ametais na
formação do composto, para diferenciar uma ligação iônica da ligação covalente, e que a
junção de um metal a um “ametal” caracteriza uma ligação iônica e a junção entre dois
“ametais” ocorre uma ligação covalente.
Na figura 09, observa-se que um número significativo de estudantes soube diferenciar
uma ligação iônica da ligação covalente, no entanto de forma superficial. Encontra-se na
Figura 10 umas das respostas que explica a diferença da ligação iônica e covalente através da
transferência e compartilhamento de elétrons, respectivamente.
Figura 10. Um dos questionários com resposta mais encontradas entre os estudantes.
A seguir apresentamos a figura 11, que é um diagrama que compara os alunos de
Química Fundamental I, que corresponde aos alunos do primeiro período, e os alunos de
Química fundamental II, correspondendo a alunos do segundo período, como foi
desenvolvido na metodologia. Essa comparação entre períodos é para ter uma análise de como
os alunos desenvolvem suas explicações de acordo com o nível de escolaridade, em que se
encontram aqueles que tiveram o ensino de ligações químicas no ensino médio, dos alunos
que já estudaram esse mesmo tema na graduação. Como trabalho realizado por Posada
(POSADA, 1999), existe diferença entre os níveis de estudo, como era de se esperar, pois os
estudantes de Química Fundamental II, que já tinham estudado o Tema de Ligações Químicas
em nível de graduação, tiveram no geral melhor desempenho tanto no número de respostas
corretas quanto nas explicações apresentadas. Mesmo assim, esses estudantes ainda tiveram
algumas explicações fora do que é considerado cientificamente correto.
Figura 11: Diagrama da diferença de desempenho dos alunos entre períodos.
Os alunos do primeiro período - Química Fundamental I – apresentaram explicações
claramente macroscópicas ao mundo atômico, responderam na maioria dos casos de forma
superficial, não desenvolvendo justificativas em nível atômico, diferente dos estudantes do
segundo período, estes desenvolveram melhores explicações a nível microscópico, evidencias
equivalentes àquelas apresentadas por Posada (POSADA, 1999), em seu trabalho e também o
que analisamos nesta pesquisa encontrou que à medida que aumenta o nível de estudo dos
alunos, diminuem as explicações a nível macroscópico.
4
CONSIDERAÇÕES FINAIS
De acordo com os resultados obtidos no questionário investigativo, percebemos alguns
obstáculos que ainda surgem com alunos já na graduação, problemas de aprendizagem e
muitas vezes a solidez de noções claramente macroscópicas ao mundo atômico
(FERNANDEZ & MARCONDES, 2006), (FRANÇA et al., 2009).
Mesmo com um nível mais elevado de conhecimento, alguns ainda têm dificuldade de
diferenciar um átomo no estado elementar de molécula, como observado nos dados analisados
na 1ª questão, outros têm dificuldade de analisar e diferenciar ligações intramoleculares de
ligações intermoleculares, apresentados na 2ª questão (POSADA, 1999), (POSADA, 1997).
Os estudantes utilizam a regra do octeto para explicar quase todos os fenômenos que
envolvem as ligações químicas e ligações intermoleculares, negligenciando a energia de
ionização e afinidade eletrônica (DUARTE, 2001), (TOMA, 1997), característico de cada
elemento e suas particularidades, para explicar a estabilidade das substâncias. Isto ocorre
devido à tendência generalizada no ensino de química em atribuir à formação do octeto como
sendo o fator mais importante (MORTIMER, 1994).
5
REFERÊNCIAS
ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de Química: questionando a vida moderna e o
meio ambiente. Trad. Ricardo Bicca de Alencastro. 3.ed. Porto Alegre: Bookman, 2006.
AUSUBEL, David P. Psicologia Educativa:um punto de vista cognoscitivo. México:
Editora Trilhas, 1976.
BROWN, THEODORE et al. Química: a ciência central São Paulo: Pearson Prentice
Hall, 2005.
CAAMAÑO, Aureli. Enseñar Ciencias. Barcelona: Graó, P 201-228, 2003.
CAAMAÑO, A. y CASASSAS, E. La comprensión de la estructura de la matéria y del
cambio químico en estudiantes de 15y 16 años. Enseñanzade lãs Ciências, p. 159-160. 1987.
Número extra.
DUARTE, H.A. Ligações químicas: Ligação Iônica, Covalente e Metálica. Cadernos
temáticos de Química Nova na Escola, n. 4, p. 14-23, maio 2001.
FERNANDEZ, C.; MARCONDES, M.E.R. Concepções dos estudantes sobre Ligação
Química. Química Nova na Escola, n. 24 nov. 2006.
FRANÇA, A.C.G.; MARCONDES, M.E. R.; CARMO, M.P. Estrutura atômica e
Formação dos íons: Uma Análise das Idéias dos Alunos do 3º Ano do Ensino Médio.
Química Nova na Escola; v. 10, n 10, p. 275-282, 2009.
GALAGOSKY, L. y ADURIZ-BRAVO, A. Modelos y analogías en la enseñanza de las
Ciencias Naturales. El concepto de modelo didáctico analógico. Enseñanza de las Ciencias,
v.19, n. 2, p. 231-242, 2001.
MENDONÇA, Paula Cristina Cardoso; JUSTI, Rosária; OLIVEIRA, Mary Mendes.
Analogias sobre Ligações Químicas elaboradas por alunos do ensino médio. Revista
Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências. v. 6, n. 1, p. 22-34, 2006.
MORTIMER, E. F. Regra do octeto e teoria da ligação química no ensino médio: dogma
ou ciência? Química Nova. v. 17, n. 2, p. 243-252, 1994.
___________. O Significado das fórmulas Químicas. Química Nova na Escola. n 3, p.
19-21, maio 1996.
NUÑES, I. B.; RAMALHO, B. L. (Orgs.). Fundamentos do Ensino-Aprendizagem das
Ciências Naturais e da Matemática: o novo ensino médio. Porto Alegre: Sulina, 2004.
OLIVEIRA, Ótom Anselmo de; FERNANDES, Joana D´arc Gomes. Arquitetura
atômica e molecular. Natal: EDUFRN, 2006.
PETERSON, R. F., TREAGUST, D. F. y GARNETT, P. Development and application of
a diagnostic instrument to evaluate grade – 11 and – 12 students`concepts of covalent bonding
and structure following a course of instruction. Journal of Research in Science Teaching. p.
301-314, 1989.
POSADA, J.M. Concepciones de los almnos sobre el enlance químico antes, durante y
después de la enseñanza formal. Problemas de aprendizaje. Enseñanza de las ciências, v.17,
n. 2,p. 227-245, 1999.
POSADA, J.M. Conceptions of hinh school students concerning the internal struture of
metal and their electric conduction: Struture and evolution; Science Education, v. 81, p. 445467, 1997.
RIBOLDI, L.; PLIEGO, O.; ODETTI, H.; El enlance químico: Una conceptualización
poco comprendida. Enseñanza de las ciências, v.22, n. 2, p.195-212, 2004.
TOMA, H.E.; Ligação Química: Abordagem Clássica ou Quântica?; Química Nova na
Escola; n. 6 nov.1997.
6
APÊNDICE A: Questionário aplicado aos alunos do curso de Química.
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
Programa de Pós-Graduação em Química
Pesquisa em Ensino de Química
QUESTIONÁRIO:
Este questionário não é uma avaliação das disciplinas de Química, mas uma pesquisa
sobre as concepções alternativas dos estudantes sobre alguns temas da área de Química.
Pedimos que responda a cada questão de modo sincero e exponha de forma clara suas idéias.
O questionário é anônimo, mas necessitamos que nos forneça alguns dados a fim de
poder trabalhar melhor. Por favor, não omita nenhuma pergunta.
Sexo: ____Idade: __________ Ano de ingresso:______________
Matéria que cursa: _____________Ou cursou: ______________________
Em que nível de ensino começou a estudar Química? _____________
Com quantos anos? _______________
Estudou o ensino médio em escola: ( ) Pública ( ) Privada.
Terminou o ensino médio com quantos anos: _______________
1ª Questão: Suponha, por um momento, que você tem uma garrafa cheia de átomos de
oxigênio (apenas gás no recipiente, não há uma única molécula). Desenhe, em escala atômica,
os átomos. Justifique se será estável ou não. O que pode acontecer?
2ª Questão: A molécula de Flúor (F2) é diatômica (constituída por dois átomos de flúor).
Indique como podem ser unidos os dois átomos. Discuta sobre a interação entre estas
moléculas de Flúor.
3ª Questão: Faça a estrutura de Lewis para as seguintes substâncias, nas CNTP.
KCl;
N2;
HCl;
Ca
4ª Questão: Por que os átomos se unem para formar moléculas?
5ª Questão: Qual a diferença entre uma ligação iônica e uma ligação covalente?
CHEMICAL BONDS LEARNING PROBLEMS ON UNDERGRADUATE STUDENTS
Abstract: This research aims at identifying the learning problems in newly undergraduate
students at university, interpreting the nature and causes of these problems, offering subsidies
to overcome these difficulties and enabling a meaningful learning through which students
give meaning to their learning. As an object for this work was chosen the theme Chemical
Bonds - where were studied the forces between atoms to form molecules, compound ions and
ionic crystalline structures - and is characterized as one of the most important subjects of
Chemistry. In research, it was used a questionnaire with five open questions, answered by
147 students from the early periods of degrees in Chemistry at Universidade Federal do f
Rio Grande do Norte. The answers revealed uncertainty on the part of students, both
conceptual and representation, with superficial justifications, always using the octet rule to
describe models of chemical bonds. These observations have led to the conclusion that for
future changes, it is necessary for high schools and in the early periods in universities
favoring the adoption of pedagogical approaches in context and applying strategies to
overcome the teaching of superficial memorization on Chemical Bonds, which probably have
applied to the teaching of other subjects of chemistry.
Key - Words: Chemical Bonds, Models, Learning disability, Octet rule.