ÁREA: Ensino de Química
TÍTULO: O COMPUTADOR COMO FERRAMENTA NO ENSINO DE QUÍMICA EM ESTUDO DE REAÇÕES ORGÂNICAS.
AUTORES: MORAES, G.L. (UEPA) ; ALVES, C.N. (UFPA) ; CARNEIRO, J. S (UEPA/UFPA) ; MARQUES, J. Q. P (UEPA)
RESUMO: RESUMO: O computador faz parte da realidade de milhares de escolas, desta forma não se pode negar a sua aplicabilidade no processo educacional. Este trabalho propõe a utilização desta ferramenta em aulas de química orgânica a partir de simulações de reações. A exemplo realizou-se nos programas GaussView 4.0 e Gaussian 03W o scan (descrição da trajetória) da reação orgânica de substituição tipo SN2 do substrato clorometano em reação com o ânion metóxido. No trabalho computacional empregou-se o método Hartree-Fock (RHF) e a função de base 3-21g. Do ponto de vista tanto químico quanto pedagógico a reação simulada atinge resultados plausíveis, pois facilita a aprendizagem à medida que alia conceitos abstratos e complexos ao aspecto visual sem abrir mão da veracidade dos modelos moleculares.
PALAVRAS CHAVES: ensino de química, computador, simulação de reação de substituição sn2.
INTRODUÇÃO: INTRODUÇÃO: A criação de imagens e modelos que auxiliem na construção do conhecimento é de fundamental importância no processo de ensino aprendizagem de química orgânica, haja vista que este tema tem como objeto de estudo a compreensão de conceitos abstratos que por esse motivo apresentam certa complexidade. Desta forma o computador que, já é uma realidade em milhares de escolas, poderia contribuir muito neste processo, pois os produtos visuais que nele podem ser realizados facilitariam a compreensão dos conceitos químico-teóricos que permeiam este tema. Mas, infelizmente o podemos perceber principalmente no caso da disciplina química, é que o potencial educativo desta tecnologia quase não é explorado. Partindo destas problemáticas este trabalho tem por objetivo propor a utilização do computador em aulas de química orgânica a partir de simulações de reações no processo de construção do conhecimento. A exemplo realizou-se a simulação da reação orgânica de substituição tipo SN2 do substrato clorometano em reação com o ânion metóxido, com a finalidade de contribuir com a construção do conhecimento em aulas de química.
MATERIAL E MÉTODOS: MATERIAIS E MÉTODOS: O trabalho foi realizado no Laboratório de Modelagem Molecular (UFPA), nos programas computacionais GaussView 4.0 e Gaussian 03W. No programa computacional GaussView 4.0 desenhou-se a estrutura molecular do clorometano e do ânion metóxido, no programa Gaussian 03W realizou-se o cálculo de scan onde estas duas espécies foram aproximadas, e descreveu-se passo a passos como o substrato orgânico alcançou o estado de transição e se transformou no éter dimetílico. Foi utilizado o método Hartree-Fock (RHF), base funcional 3-21g, seguida das palavras-chave correspondentes ao scan e desconsiderou-se a simetria da molécula (# rhf/ 3-21g opt=z-mat nosymm geom=connectivity). As imagens geradas foram visualizadas no programa GaussView 4.0 e convertidas para o formato AVI.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: RESULTADOS E DISCUSSÃO: No vídeo que foi produzido em formato AVI é possível observar como inicialmente ocorre uma aproximação do nucleófilo ao carbono do substrato orgânico pelo lado oposto ao do grupo de saída, levando o sistema reacional ao estado de transição, onde se pode observar a formação e o rompimento simultâneo da ligação do grupo de saída, o elevado conteúdo energético que acompanha as reações do tipo SN2 pode ser observado no gráfico de energia gerado no trabalho computacional. No passo seguinte, observa-se a formação completa da ligação entre o oxigênio do grupamento metóxido e o carbono do substrato para formação do produto metóxido metano (éter dimetílico-DME) e abaixamento do conteúdo energético. Veja na figura 01 substrato orgânico clorometano e o nucleófilo metóxido, na figura 02 o produto metóxido metano formado. Do ponto de vista tanto químico quanto pedagógico a reação simulada atinge resultados plausíveis, pois facilita a aprendizagem à medida que alia a aplicação de conceitos abstratos e complexos ao aspecto visual sem abrir mão da veracidade dos modelos moleculares. Alem disso o produto formado nesta reação foi previsto criteriosamente, pois a partir dele em ambientes de educação formal haverá a oportunidade de contextualização do produto orgânico formado com questões políticas, sócio-ambientais e sócio-econômicas, pelo seu possível emprego na matriz energética brasileira. Mostrando para o educando a importância da química orgânica para a sociedade.
CONCLUSÕES: CONCLUSÃO: A computador é uma poderosa ferramenta para a realização de cálculos de propriedades eletrônicas e posterior visualização para estudar situações tridimensionais complexas. Atualmente já se elegeu como importante ferramenta de ensino em ambientes de educação formal em vários países e as escolas brasileiras também devem explorar o potencial educativo desta tecnologia. No estudo de química orgânica, por exemplo, tem muito a contribuir, pois aproxima da realidade cognitiva do educando, conceitos complexos e principalmente abstratos, facilitando o processo de construção do conhecimento.
AGRADECIMENTOS: Agradecemos os professores Dr. Cláudio Nahum Alves e Msc. João da Silva Carneiro, pela disposição e paciência em nos orientar.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: CAREY, F.A. and SUNDBERG, R.J. Advanced Organic Reaction Mechanisms,
Wiley Interscience Publication, 1984.
J. B. Foresman and Æ. Frisch, Exploring Chemistry with Electronic Structure Methods, 2nd ed. (Gaussian, Inc., Pittsburgh, PA, 1996).
MARCH, J. Advanced Organic Chemistry 3a. ed., John Wiley & Sons Inc.
256p. 1985.
R. Good e C. Berger (2000). O computador como um mecanismo poderoso para a compreensão da ciência. In J. Mintzes, J. Wandersee e J. Novak (Eds.), Ensinando Ciência para a Compreensão – uma visão construtivista (Plátano Edições).
