Autores

Both, L. (IFMT - BELA VISTA) ; Fratari, S.C. (IFMT - BELA VISTA)

Resumo

A Química Orgânica tem particularidades que a diferenciam de outras áreas da Química, como as hibridações do carbono.Nos livros didáticos, o tema é apresentado de forma muito abstrata, dificultando o aluno de Ensino Médio fazer ideia sobre os orbitais atômicos e relacioná-los com as ligações do carbono.Neste trabalho apresentamos uma proposta de trabalhar esta unidade com material alternativo, dando ao aluno ideia mais concreta sobre as hibridações e tipos de ligações do átomo de carbono.Consiste em usar as bexigas ou balões de festa infláveis para representar os orbitais puros e híbridos, mostrando também as ligações sigma e pi nas moléculas de etano, eteno e etino. O orbital “s” é representado com uma bolinha de isopor.Os orbitais “p” puros e híbridos são representados por balões.

Palavras chaves

Orbitais puros; hibridações; ligações sigma e pi

Introdução

As hibridações do carbono costumam ser apresentadas nos livros didáticos de forma muito abstrata. Os estudantes têm dificuldades de entender este conteúdo. Com este trabalho pretende-se relacionar as hibridações do carbono com material concreto formando modelos espaciais, que permitem sua visualização e a interpretação , bem como tornar a abordagem deste conteúdo de forma lúdica. Pode-se fazer menção de hibridação com o cruzamento de duas variedades, como no caso do milho híbrido. Da mesma forma, o elétron do orbital “s” do carbono, quando promovido para o orbital “p”, produz uma alteração no estado energético. Em seguida, os estados energéticos devem se estabilizar, mas essa acomodação ocorre de três formas distintas de acordo com a disponibilidade de átomos para recompor as ligações. Significa que o orbital “s”, esférico, pode cruzar com um dos orbitais “p”, formando dois orbitais híbridos sp, permanecendo dois orbitais “p” puros; ou pode cruzar com dois orbitais “p”, formando três orbitais híbridos sp2, permanecendo um orbital “p” puro; ou ainda, pode cruzar com todos os orbitais “p”, originando quatro orbitais híbridos sp3. Da mesma forma, a utilização destes modelos espaciais permite a identificação de ligações sigma e pi, mostrando a interpenetração em paralelo dos orbitais “p” puros e de frente para os orbitais híbridos. E, ainda, permite a visualização da geometria das moléculas: linear para sp, trigonal plana para sp2 e tetraédrica para sp3, pois os balões, quando amarrados, exercem a repulsão entre os mesmos, assumindo essas três geometrias distintas. A visualização dos modelos pode também permitir a compreensão porque a ligação pi é mais fraca do que a sigma pela superfície de contato ao ser colada.

Material e métodos

Para a construção dos modelos espaciais são necessários 27 bexigas do tipo oval, todas da mesma cor; 9 bexigas do tipo finas e compridas, sendo uma branca, três azuis e cinco amarelas (as cores podem variar, mas é necessário manter um padrão). Precisa-se de uma bombinha para inflar os balões, especialmente os do tipo finos e compridos. Também precisa de cola de isopor e fita adesiva. Precisa também de bolinhas de isopor para representar o orbital “s” e para representar os átomos de hidrogênio, visto que o hidrogênio apresenta apenas um elétron localizado no orbital “s”. Os balões são inflados, amarrados e colados como mostra a figura 1. São construídos os modelos: 1 - para representar os orbitais "p" puros, três bexigas compridas com cores diferentes, dispostas em três eixos ortogonais; 2 - hibridação sp, com duas bexigas ovaladas e dois balões compridos, dispostos em eixos ortogonais; 3 - hibridação sp2, com três bexigas ovaladas, e um balão comprido representando o orbital "p" puro. 4 - hibridação sp3, com quatro bexigas ovaladas, disposta na forma de um tetraedro regular; 5 - a molécula de etino, mostrando as ligações sigma e pi, formando a tripla ligação e sua geometria linear; 6 - a molécula de eteno, mostrando a dupla ligação formada de uma ligação sigma e uma pi e sua ageometria trigonal plana; 6 - a molécula de etano, com suas ligações sigma e geometria tetraédrica.

Resultado e discussão

A construção dos modelos constitui uma atividade lúdica, onde são feitas as interpretações necessárias a compreensão do conteúdo: o átomo de carbono, a distribuição eletrônica nos níveis, subníveis, orbitais e spins, recordando os quatro números quânticos. Verifica-se que neste modelo – o estado fundamental - há apenas dois elétrons desemparelhados, permitindo apenas duas ligações. Mas, o átomo de carbono é tetravalente, o que se torna possível pela promoção de um elétron s para o orbital p. Em seguida, ocorre o rearranjo dos elétrons nos respectivos estados energéticos, o que corresponde as três hibridações. Os modelos construídos fazem a simulação dessas hibridações, mostrando os orbitais híbridos e os orbitais “p” puros remanescentes. Tendo dois átomos de carbono assim construídos para cada hibridação, faz-se a colagem desses modelos dois a dois. Esses modelos permitem a visualização da geometria das moléculas, a diferenciação entre ligações sigma e pi, além de dar a ideia da força das ligações de acordo com a superfície de contato entre os orbitais quando colados. A partir desses modelos podem ser apresentadas várias outras estruturas, relacionado as hibridações, a geometria das moléculas, a força das ligações e também a reatividade proporcionada pela presença de ligações dupla e tripla nas moléculas de hidrocarbonetos.

Conclusões

Química Orgânica, por ser uma parte da Química muito complexa, necessita da apresentação de modelos espaciais para a sua compreensão, especialmente no ensino Médio. A partir de material alternativo do cotidiano podemos construir modelos simulando moléculas simples e complexas, permitindo a interpretação dos fenômenos a elas relacionadas. A prática da atividade lúdica no manuseio de materiais do cotidiano, além de tornar a atividade pedagógica mais interessante aos alunos, permite a associação correta e a construção de conhecimentos que, para eles, permanecerão na memória de forma consistente.

Agradecimentos

Referências

FELTRE, R. Química – Vol. 3: Química Orgânica, 6ª Ed. São Paulo, Moderna, 2004.
BARBOSA, L. C. A. Química Orgânica. 2-Ed. São Paulo, Pearson Education, 2011.
PERUZZO, T. M.; CANTO, E. L. Química: na abordagem do cotidiano, V-3. São Paulo, Editora Moderna Ltda, 2010.