Anteriormente à realização dessa atividade, a professora apresentou algumas questões para a turma com o intuito de checar as idéias prévias ou concepções alternativas dos alunos sobre assuntos que envolviam as propriedades dos materiais, de acordo com o tipo de ligação química (interação interatômica ou intermolecular), uma vez que eles não haviam estudado esse conteúdo. As questões foram as seguintes:
• Por que respiramos O2 e não O? Existe átomo de O isolado na natureza?
• Na temperatura de 25oC, o oxigênio é gasoso, o alumínio é sólido e a água é liquida. Por que será que numa mesma temperatura as substâncias existem em estados físicos diferentes?
• Diamante e grafite são constituídos pelo mesmo elemento químico, carbono. Mas, por que será que um é duro e mais resistente ao choque do que o outro?
• O que acontece com uma panela de ferro contendo água se o sistema é aquecido no fogão caseiro por algumas horas, um dia ou uma semana?
A nossa intenção era a de ouvir as idéias iniciais que os alunos apresentavam sobre esses aspectos, mas sem o intuito de chegar a um consenso. As perguntas também tinham a intenção de aguçar a curiosidade dos alunos em buscar conhecimentos que os levassem explicar questões que permeavam o seu cotidiano.
O nosso principal objetivo ao elaborar a Atividade 3 era disponibilizar aos alunos alguns conhecimentos químicos prévios necessários para compreender que o estabelecimento de ligação química ocorre com abaixamento de energia. A fim de que eles pudessem realizar outras atividades da estratégia, seria importante que percebessem que uma situação de menor energia significa uma situação mais favorável em relação a uma situação inicial mais energética26.
Acreditávamos que as idéias discutidas nessa atividade, somadas aos conhecimentos anteriores adquiridos ao longo do 1º ano (tais como, modelo atômico de Bohr, energia de ionização, entre outros), poderiam contribuir para que os alunos desenvolvessem ou resgatassem alguns dos pré-requisitos necessários para construção de modelos sobre ligação iônica. Portanto, essa atividade, assim como as outras duas já
26 Na aplicação dessa atividade a professora tomou cuidado para que os alunos não pudessem desenvolver
a concepção alternativa – reação endotérmica não ocorre, porque não há liberação de energia no processo. Para tal, o intuito era frisar que no estabelecimento de ligação química energia é liberada, enquanto que na quebra de ligação química energia é consumida. Um dos motivos que leva a ocorrência de reação química é a formação de produtos menos energéticos, portanto mais estáveis em certas condições.
descritas anteriormente, se relaciona à etapa de ter experiências com o ‘alvo’ no diagrama Modelo de Modelagem.
É relevante destacar que esses alunos não haviam estudado reações químicas ainda e que, portanto, esse seria o primeiro momento, no 1o ano, no qual teriam que pensar em explicações para uma transformação química. Anteriormente, eles estavam acostumados a pensar em transformações físicas, principalmente quando utilizavam o modelo de partículas para explicar mudanças de estado físico, compressão ou dilatação de sistemas gasosos.
Essa atividade27 consta de duas partes (ver Apêndice 6) e foi realizada pelos alunos trabalhando em grupos. Acreditávamos que a troca de idéias entre os componentes do grupo favoreceria o desenvolvimento de explicações para uma atividade que requeria dos alunos articulação com conceitos prévios e capacidade de abstração. Nesta atividade, as questões favorecem o estabelecimento de relações entre as idéias de energia e estabilidade. A realização da atividade pelos alunos, sua discussão e fechamento aconteceram num período de 4 horas/aula.
A parte A dessa atividade envolveu, primeiramente, a realização de um experimento: a queima de uma fita de magnésio. Em tal experimento, o magnésio (metal apresentado na forma de uma fita de cor cinza) combina-se com o oxigênio presente no ar atmosférico quando uma determinada quantidade de energia é fornecida ao sistema, através do aquecimento, transformando-se em uma nova substância: óxido de magnésio (pó branco). Durante essa queima, ocorre liberação de uma luz muito intensa. O produto, óxido de magnésio, também foi aquecido na chama e não se verificou liberação de luz ou modificação do óxido que pudesse ser interpretada como indicativa da formação de uma nova substância28.
Com base nas evidências experimentais e nos conhecimentos anteriores, os alunos deveriam explicar algumas questões que tinham como intuito principal levá-los a perceber que (i) o óxido de magnésio não mais sofria alteração naquelas condições por ser mais estável do que o sistema inicial magnésio e oxigênio, e (ii) um sistema mais estável não é aquele que não se altera visualmente, mas aquele que apresenta menor
27
Extraída de: Romanelli, L.I. & Justi, R.S. (1998). Aprendendo Química. Ijuí: Ed Unijuí.
28 Essa mesma transformação pode ocorrer também em flashes descartáveis de máquinas fotográficas
antigas. Essa transformação não ocorre espontaneamente na ausência de uma energia externa fornecida ao sistema, denominada energia de ativação.
conteúdo energético comparativamente ao sistema inicial naquelas condições. Isso poderia ser apreendido pelos alunos levando-se em consideração a evidência experimental (liberação intensa de luz). Além disso, os alunos deveriam compreender que o processo ocorre com maior liberação de energia do que consumo, mesmo havendo a necessidade de um tipo de fonte de energia externa para o início da reação. Em relação à grande quantidade de energia liberada, destaca-se uma questão importante: De onde vem esta energia?
Ao ser colocado na chama, o magnésio recebe energia. Sendo assim, os alunos poderiam pensar, inicialmente, que a energia liberada é a recebida anteriormente. Entretanto, a energia associada à luz emitida quando o magnésio se transforma é muito mais intensa do que aquela associada à luz da chama. Desta forma, pelo menos uma parte da energia emitida pelo sistema estava relacionada ao magnésio, ao gás oxigênio que com ele reagiu ou, ainda, a ambos.
Acreditávamos que a discussão de um assunto complexo para os alunos, por relacionar-se a conceitos abstratos como energia, quebra de ligações e formação de novas ligações, poderia ser, num primeiro momento, favorecida por um experimento empírico. Através desse primeiro contato com o assunto, poderiam surgir idéias importantes para ajudar os alunos a pensar na formação das substâncias iônicas (foco das futuras discussões) – idéias essas que poderiam ser retomadas posteriormente quando necessário.
A parte B dessa atividade se relaciona ao fato de que para uma substância existir é necessário que as condições sejam favoráveis para a sua formação e manutenção. Ao pedir aos alunos para pensar nas formas em que o ouro e o ferro são encontrados na natureza, pretendíamos que eles percebessem que para que uma substância exista em determinadas condições é necessário que ela seja mais estável do que as outras substâncias que a originaram ou que ela poderia originar. Além disso, ao solicitar-lhes que respondessem de que maneira esses materiais seriam encontrados na lua, esperávamos que eles pensassem em temperatura, pressão, outros elementos químicos existentes, e assim pudessem concluir que vários fatores influenciam na maneira como uma substância é encontrada naturalmente. O ouro, por exemplo, ocorre quase que exclusivamente na sua forma metálica. O ferro ocorre na forma de minérios, por
exemplo, hematita, magnetita, pirita etc29. Estes dois elementos aparecerem nestas formas pois, nas condições de temperatura e pressão existentes em nosso planeta, elas são as mais estáveis.