ÁREA: Ensino de Química
TÍTULO: Utilização de Modelos da Mecanica Quantica no Ensino de Interações Intermoleculares
AUTORES: GOMES, M. S. S. O (UFPI) ; BRITO, D. M. DE (UFPI) ; LUZ, R. A. DE S. (UFPI) ; ALMEIDA, B. C. DE (UFPI) ; GOMES, M. S. S. O (UFPI)
RESUMO: O uso de modelos explicativos dentro do ensino de Química é um ponto visado nos Parâmetros Curriculares Nacionais. As interações intermoleculares podem ser explicadas e visualizadas utilizando cálculos da mecãnica quântica de densidade eletronica e de potencial eletrostático. O uso destes modelos fornecem boa representação molecular que facilita a visualização que facilita a abordagem do professor.
PALAVRAS CHAVES: interações intermoleculares, modelos quânticos, ensino de química
INTRODUÇÃO: Hoje existem excelentes bases - tanto nos documentos, quanto em pesquisas – que podem desencadear uma mudança do ensino tradicional para um ensino voltado para a formação do cidadão, que deve ser o principal objetivo de todo ensino. O ensino de química no Brasil é feito de forma individualista e conteudista, ou seja, dentro dos padrões do ensino tradicional, que às vezes tentam maquiar com alguma aparência de modernidade (GOMES & MOITA NETO, 2005).
Os Parâmetros Curriculares Nacionais valorizam na Química, o uso de modelos explicativos:
“Historicamente, o conhecimento químico centrou-se em estudos de natureza empírica sobre as transformações químicas e as propriedades dos materiais e substâncias. Os modelos explicativos foram gradualmente se desenvolvendo conforme a concepção de cada época e, atualmente, o conhecimento científico em geral e o da Química em particular requerem o uso constante de modelos extremamente elaborados. Assim, em consonância com a própria história do desenvolvimento desta ciência”.
As forças intermoleculares ou forças de van der Walls são forças atrativas ou repulsivas entre moléculas ou entre grupos de uma mesma molécula, com exceção das forças eletrostáticas que unem os íons em compostos iônicos ou grupos iônicos com outro ou com moléculas neutras. O termo força de van der Walls, ao contrario do que trazem muitos livros do ensino médio, inclui as Forças dipolo-dipolo, dipolo-dipolo induzido e forças de London.
Apresentamos aqui uma proposta para o tratamento do tema Interações Intermoleculares, conteúdo ministrado na 1ª série do Ensino Médio, utilizando modelos obtidos através de cálculos da mecânica quântica.
MATERIAL E MÉTODOS: Utilizando o Software Spartan Plus, obteve-se os mapas de potencial eletrostático.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Forças Dipolo-Dipolo
A Figura 1 mostra o mapa de potencial eletrostático para as moléculas de cloro-metano e metanol, na primeira imagem pode-se observar a interação entre as moléculas de cloro-metano e na segunda a interação desta molécula com a molécula de metanol.
Observa-se que em ambas as moléculas há uma polarização, devido a existência de átomos eletronegativos. Este tipo de interação ocorre entre moléculas polares.
As ligações de hidrogênio
A Figura 2 mostra o mapa de potencial para a molécula de água e a representação das interações intermoleculares.
Neste caso, observe que há uma polarização bem mais acentuada nas moléculas de água, ocasionada pela diferença de eletronegatividade entre o oxigênio e o hidrogênio, explicando a força desta interação.
Os mapas de potencial e densidades eletronicas também podem ser utilizados para representar as interações dipolo-diplo induzido e forças de dispersão ou de London.
CONCLUSÕES: Os modelos quânticos podem ser satisfatoriamente utilizados como modelos explicativos dentro do Ensino de Química. Os mapas de pontecial eletrostático fornecem boa representação das moléculas e podem ser utilizados para prever as interações entre estas.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: GOMES, M. S. S. O. ; MOITA NETO, José Machado . PCN's: Uma proposta utópica para o ensino. In: I Encontro de Iniciação Científica da FAPEPI, 2005, Teresina, 2005.
Parâmetros Curriculares Nacionais, PCN+ médio. Ciências da natureza, matemática e suas tecnologias, 3 ministérios da educação. Secretaria de Educação média e tecnológica: Brasília, 1999.
