Autores

Braga, J.L. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Ferreira, T.A.G. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Silva, W.M.B. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Ribeiro, M.E.N.P. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ) ; Pinheiro, S.O. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ)

Resumo

A pesquisa tem o objetivo propor o Método de Job para identificar a estequiometria de complexos inorgânicos na disciplina de Química Inorgânica II, no Curso de Licenciatura em Química da Universidade Estadual do Ceará (UECE). Deste modo, o trabalho foi desenvolvido em duas etapas. Na primeira etapa, pesquisa de trabalhos que trazem embasamento teórico e prático sobre o Método de Job e a segunda etapa, a discussão sobre a aplicabilidade na disciplina conforme a correlação com o conteúdo de complexos inorgânicos. Com os resultados obtidos é possível concluir que a proposta do Método de Job na disciplina é de grande relevância, possibilitando assim os alunos de avaliarem dados obtidos na técnica de espectroscopia e relacioná-la à identificação de estruturas de complexos inorgânicos.

Palavras chaves

Complexos inorgânicos; Método de Job; Estequiometria

Introdução

A Química trata-se da área da Ciência que aborda e procura compreender as transformações, características e formações que acontecem na matéria através das reações químicas (PORTO, 2021; BANDEIRA, 2020). A história da Química, em sua origem, foi moldada em relação a teorias e postulados, como exemplo, na Grécia Antiga com a teoria dos quatro elementos tentando explicar através da observação a formação dos elementos que estavam presentes no universo, chamando esses elementos de átomos, onde a palavra átomo no grego significa, sem divisão. Com o passar dos anos essa teoria de Leucipo e Demócrito acabou servindo de base para a primeira teoria atômica, com os postulados do Modelo de Dalton (FERREIRA, 2013). Foi através de Lavoisier que a Química se desenvolveu de forma quantitativa, ou seja, realizando abordagens experimentais nas explicações das teorias abordadas à época, como por exemplo, explicando a teoria do flogístico (BANDEIRA, 2020). Além do início da aplicação da balança para a análise dos dados estequiométricos, conseguiu-se desenvolver o princípio da Lei da Conservação das Massas, princípio este que tem a famosa frase associada a Lavoisier: “Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma”.Com isso, um ponto importante a ser analisado quando se trata de uma reação química, é a proporção em que os reagentes estão envolvidos para que se obtenha o produto. Essa análise pode ser desempenhada por meio da estequiometria da reação, que abrange os dados quantitativos que serão necessários para a construção das fórmulas e equações químicas. Percebe-se que o estudo apresentado acaba se relacionando com as leis ponderais, conservação das massas e na lei de proporções fixas (SAPPI, 2019; SILVA; CATÃO e SILVA, 2020). Assim, enfatizando a importância da aplicação experimental, principalmente quando se trata de uma análise quantitativa, para a confirmação das etapas teóricas de um estudo (BANDEIRA, 2020). Entretanto, mesmo sendo um assunto que está em boa parte do conteúdo dos estudos de Química, a compreensão teórica sobre estequiometria acaba tratando-se de um desafio para o aluno no meio acadêmico. Sendo assim, a abordagem do conteúdo na prática acaba proporcionando uma visão mais ampla e questionamentos sobre o procedimento que está sendo efetuado (SANTOS; MENEZES, 2020), permitindo que a aplicação experimental seja um complemento do que é abordado em sala de aula, viabilizando um ensino contextualizado. Desta forma, o procedimento que pode ser efetuado em laboratório, principalmente na disciplina de Química Inorgânica, são estudos sobre caracterização de compostos de coordenação, e como proposta, a utilização do Método de Job, ou como também conhecido Método da Variação Contínua. Este método é bastante utilizado para identificações de proporções íon/ligante de complexos inorgânicos. O método consiste basicamente em uma avaliação espectrofotométrica que através de uma concentração fixa irá ser preparado soluções variando as razões molares em relação ao ligante ou ao íon metálico, com a obtenção de um gráfico da absorbância versus razão molar (MADRIAGA, 2019; ROCHA; MARTELLI; REIS, 2000). Nesse contexto, através do assunto abordado, o presente trabalho objetiva elaborar uma proposta de aplicação do Método de Job (método da variação contínua) nos estudos das proporções estequiométricas dos complexos inorgânicos e reações químicas na disciplina de Química Inorgânica, trazendo um embasamento teórico com referências dos últimos anos com ênfase no ensino e aprendizagem, relacionando a teoria com a prática, como uma forma de avaliar através dessa técnica espectrofotométrica estudos de estequiometria de complexos inorgânicos.

Material e métodos

A metodologia deste trabalho foi desenvolvida em três etapas. O primeiro momento se baseou em uma pesquisa no período de 2000 à 2023 na escolha de trabalhos relevantes utilizando o Método de Job na identificação da razão íon/ligante em complexos inorgânicos. Na segunda etapa realizou-se etapas de inclusão e exclusão dos trabalhos analisados. Na terceira etapa, com o material selecionado, foi feita a coleta e análise. A coleta de dados foi realizada por meio de pesquisa de artigos, trabalhos de conclusão de curso, dissertações, teses e livros presentes nas plataformas Google Acadêmico, Science, SciELO, Periódico CAPES e Elsevier.Foi elaborada uma revisão sistemática da literatura sobre estudos na área de ensino e aprendizagem sobre a aplicação do Método de Job utilizando a técnica espectrofotométrica para elaboração, de forma experimental, do conteúdo estequiométrico de compostos de coordenação, considerando as proporções das reações químicas. Para a busca foram usadas os seguintes descritores/palavras-chave: Complexos inorgânicos, compostos de coordenação, método de Job, método de variação contínua e estequiometria. Desta forma, no período analisado, observou-se também as adaptações que foram realizadas desse método no passar dos anos, tratando de uma abordagem qualitativa. Ao todo, dez (10) trabalhos foram selecionados. A abordagem inicial é a proposta de análise de trabalhos relacionados na utilização do Método de Job e sua aplicação nos estudos de complexos inorgânicos com a utilização da espectroscopia eletrônica na região do ultravioleta e visível. Após o experimento, um gráfico é construído a partir da absorbância das bandas do complexo formado versus fração molar do ligante (ou íon), com absorbância corrigida e assim é calculado a razão íon/ligante, e sua relação estequiométrica é definida. Para uma linha de ideias mais ampla para as discussões de possível eficiência desta técnica espectroscópica presentes na literatura, objetivou essa revisão a possibilidade deste método a ser aplicado na disciplina de Química Inorgânica II no curso de Licenciatura em Química da Universidade Estadual do Ceará (UECE). Assim, de acordo com Borges, Sá e Sousa (2020) uma análise qualitativa apresenta como objetivo a exposição de aspectos subjetivos, tendo como exemplo, um ambiente, determinado período ou cultura como origem dos dados e o observador no papel de descrever e analisar as informações coletadas. Uma revisão sistemática é um estudo da literatura sobre o assunto abordado. Este tipo de análise da literatura é relevante, pois através dela se consegue reunir estudos com metodologias e resultados diversos, contribuindo para futuras pesquisas (SAMPAIO; MANCINI, 2007). Segundo Galvão e Pereira (2014) a revisão sistemática engloba uma variedade de linhas de pesquisa, entre esses tópicos estão: elaboração da pergunta de pesquisa; busca na literatura; seleção de artigos; extração dos dados; avaliação da qualidade das evidências e publicação dos resultados.

Resultado e discussão

Os resultados obtidos a partir dos trabalhos, seguindo o fluxograma elaborado (Figura 01) demonstraram a eficiência em definir estruturas de complexos inorgânicos. Assim, pode-se observar a sua relação íon metálico/ligante. A interação para a formação dos compostos de coordenação ocorre entre os íons metálicos encontrados no subnível d, atuando como ácidos de Lewis, juntamente com uma diversidade de bases de Lewis, que irão desempenhar o papel de ligantes (TOMA, 2014). A partir desta interação, conseguiu-se descobrir a proporção com a utilização do Método de Job (Figura 02), em que cada elemento está presente na reação, sendo esse estudo baseado na estequiometria do complexo inorgânico, assunto que é abordado na disciplina de Química Inorgânica II do Curso de Licenciatura em Química da UECE. A elaboração de cálculos de síntese, reações químicas e o entendimento da quantidade que cada elemento se coordena é relevante para a identificação da estrutura molecular (HAUPT; RAUPP, 2021). O assunto de estequiometria no ensino acaba se tornando uma dificuldade para os alunos por se tratar de um estudo abstrato, principalmente quando relacionado a compostos de coordenação. Frente a este cenário, reforça a importância da elaboração de práticas laboratoriais no meio educacional em complementação à teoria que foi abordada em sala de aula, obtendo uma visão mais concreta do conteúdo, como exemplo, a utilização do Método da Variação Contínua ou Método de Job. Assim, esta técnica é desenvolvida na elaboração de vários ensaios com o auxílio do equipamento de espectroscopia na região do ultravioleta e visível, em que se mantém a soma das concentrações molares constantes em relação ao íon metálico e o ligante. Um gráfico é obtido em que o y é a absorbância das leituras e o x é a fração molar (OLSON; BÜHLMANN, 2011). Harris (2017) aborda quais as observações são necessárias quando estiver sendo aplicado o Método de Job, uma delas é seguir a Lei de Labert-Beer. É admissível utilizar a força iônica e pH constante; realização de leituras em vários comprimentos de onda; o máximo deve ocorrer na mesma fração molar para cada um dos comprimentos de onda, os experimentos precisam apresentar concentrações totais de A e B diferentes. Valores obtidos no gráfico em 0,5 representa uma proporção 1:1, 0,3 trata-se de 1:2 e 0,25 indicando 1:3 (metal:ligante) e assim por diante (ULATOWSKI et al., 2016). Nos trabalhos obtidos através deste levantamento de dados, percebeu-se que existem poucas informações sobre sua utilização em disciplinas de graduação, sendo utilizado intensamente em identificações de estruturas em sínteses inorgânicas. No entanto, a gama de variedades que este método pode fornecer em uma aula prática nos cursos de graduação em Química é bastante interessante. Dentre os trabalhos relevantes identificados, o trabalho de Furlong, Rubinski e Indralingam (2013) traz a aplicação em aula prática utilizando o Método de Job na identificação de complexos inorgânicos, chegando-se à conclusão que além do entendimento das proporções estequiométricas os alunos obtiveram o conhecimento de reagente limitante e aprenderam a elaborar uma planilha com os dados adquiridos durante o experimento, aplicando os cálculos e aprendendo a construir gráficos, assim, atingindo os objetivos desejados com a introdução dessa técnica, pois acabou abordando vários outros assunto. Sobre o ponto citado anteriormente, apenas reforça-se a importância de uma execução de aulas práticas como apoio ao aluno sobre o conteúdo apresentado em sala de aula trazendo metodologias novas, percebendo os resultados positivos na evolução dos alunos durante a disciplina. Além, de retratar que o Método de Job pode ser desempenhado como uma possibilidade para o ensino de compostos de coordenação. Entretanto, observa-se em meio aos trabalhos selecionados, que a grande maioria tem aplicação do método voltando para caracterização e identificação de estruturas dentro de estudos científicos explicando o desenvolvimento da técnica (ZHOU; QIN; CHU; FEI, 2013; OLSON; BÜHLMANN, 2011; ABU‐DIEF; ABDEL‐RAHMAN; ABDEL‐MAWGOUD, 2019; ULATOWSKI; DąBROWA; BAłAKIER; JURCZAK, 2016; REID; MEYERHOFF; MITCHELL-KOCH, 2008; RENNY et al., 2013; ROCHA; MARTELLI; REIS, 2000; MELO et al., 2007). Enfatiza-se a grande relevância deste método como proposta em uso de aulas práticas no Curso de Licenciatura em Química da UECE, na disciplina de Química Inorgânica II, uma vez que, aborda diversos assuntos e mostra a sua interdisciplinaridade com as outras disciplinas do curso.

Fonte: Própria autora.


Fonte: Própria autora.

Conclusões

Diante dos dados coletados percebe-se a grande importância do Método de Job como proposta dentro da disciplina de Química Inorgânica II, pois apresenta uma metodologia simples que pode unir a teoria ao experimento laboratorial, se evidenciando como uma possibilidade no processo de ensino e aprendizagem. Assim, este estudo acaba corroborando para execução de novas abordagens metodológicas voltadas ao ensino além de uma perspectiva mais didática no desenvolvimento e senso construtivo dos alunos dos cursos de Química no meio acadêmico, como por exemplo, discussões no decorrer do procedimento experimental sobre as etapas observadas e resultados obtidos, permitindo o aluno participar de forma completa, desde a elaboração das reações até a formação dos compostos. Desta forma, o Método de Job tem sido usado há muito tempo para determinar a estequiometria de dois componentes em interação verificando suas relações estequiométricas. Este trabalho traz a evidência que a utilização do Método de Job é considerado relevante dentro de conteúdos de identificação de complexos inorgânicos, ampliando os conhecimentos do aluno e do docente, por se tratar de uma técnica que é aplicada na caracterização estrutural de complexos utilizando a espectroscopia eletrônica na região do ultravioleta e visível.

Agradecimentos

Ao Programa de Monitoria Acadêmica (PROMAC) ao Laboratório de Química Inorgânica (LQUIN) e à Universidade Estadual do Ceará (UECE).

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