Plano de aula de ligações químicas com atividades de modelagem

BNCC EM13CNT205; EM13CNT303; EM13CNT301

Aluno como sujeito na construção do conhecimento

O conceito de ligações químicas é imprescindível para o entendimento da constituição e dos fenômenos da natureza sob a óptica da Ciência. Entretanto em muitos casos estes conceitos são abordados com uma linguagem fragmentada envolvendo conceitos inadequadamente conectados, sem problematização ou utilização de modelos apropriados que permitam o entendimento desses tópicos a luz dos níveis de representação de matéria.

Esta discussão é levantada por Maurícius Selvero Pazinato em sua dissertação de mestrado

Normalmente, este conceito é introduzido no 1˚ ano do ensino médio com o objetivo de que os alunos compreendam as ligações químicas como resultantes de interações eletrostáticas entre átomos, moléculas ou íons de forma a se obter uma maior estabilidade.

Neste contexto, Maurícius elaborou uma sequência didática (SD) com o objetivo de construir o conhecimento referente à energia envolvida nas ligações químicas e à natureza das interações interatômicas.

Esta SD apresenta caráter investigativo centrado em situações problemas, com uma perspectiva construtivita integrada.

Ela está dividida em 4 partes ou eixos:

Energia (8 h/a)

Proporcionar o entendimento de que a formação das ligações químicas está associada a aspectos energéticos.

Ligação Iônica (12 h/a)

Compreender a ligação iônica como uma atração entre íons de cargas opostas, resultante da energia liberada na formação do retículo cristalino.

Ligação Covalente(12 h/a)

ompreender a natureza da ligação covalente e a formação de compostos moleculares como resultante da energia liberada durante a aproximação de átomos.

Ligação Metalica (12 h/a)

Compreender o modelo “mar de elétrons” como uma atração eletrostática, resultante da energia liberada pela interação entre íons (cátions) e elétrons.

Eixo 1: Energia

Esta parte da sequência didática foi desenvolvida em 4 aulas (120 min cada).

O eixo energia apresenta 5 etapas:

Levantamento dos conhecimentos prévios

Para você, o que significa estabilidade química?

Você acha que existe relação entre energia e ligação química? Explique.

Você acha que existe relação entre energia e estabilidade química? Explique.

Problematização

Por que ocorre a formação de uma ligação química?

Experimentação

Analizando misturas HCl/NaOH e H₂O/NH₄Cl

Abordagem teórica

O artigo “A Energia e a Química”(QNESq) e o livro didático foram utilizados para uma aula sobre a relação entre energia e estabilidade química, formação e ruptura das ligações químicas e aspectos energéticos associados.

Elaboração de modelos

Utilizando massa de modelar, palitos, molas, barbante, fio de cobre, caixas de papelão os alunos foram orientados e representar:

I - átomos completamente separados;

II - átomos se aproximando;

III - átomos muito próximos;

Avaliação

Os alunos apresentaram seus modelos e uma discussão foi realizada.

Um questionário foi aplicado.

Baixe o eixo 1: Enegia clicando aqui.

Eixo 2: Ligação Iônica

Esta parte da sequência didática foi desenvolvida em 6 aulas (120 min cada).

O eixo ligação iônica apresenta 5 etapas:

Levantamento dos conhecimentos prévios

Entre Na e Cl qual tem tendência de formar cátion e um ânion? Represente este íon e explique no que você se baseou para tomar esta decisão.

Quando formados os íons, ocorre uma atração entre eles que denominamos de ligação iônica. Represente como você imagina que ocorre esta ligação?

Problematização

Como ocorre a formação de um composto iônico?

Abordagem teórica

Íons, energia de ionização e afinidade eletrônica.

Elaboração de modelos

Utilizando massa de modelar, palitos, folhas brancas A4 e lápis de cor os alunos foram orientados a elaborar um modelo para a atração entre íons.

Os alunos elaboraram modelos para a molécula NaCl, e o professor conduziu a reelaboração destes modelos para representar o retículo cristalino.

Avaliação

A questão proposta na problematização foi retomada e discutida com os alunos.

Um questionário foi aplicado.

Baixe o eixo 2: Ligação Iônica clicando aqui.

Eixo 3: Ligação Covalente

Esta parte da sequência didática foi desenvolvida em 6 aulas (120 min cada).

O eixo ligação covalente apresenta 6 etapas:

Levantamento dos conhecimentos prévios

Por um momento suponha que você possui uma garrafa cheia de átomos de oxigênio gasosos (no recipiente não há moléculas). Faça um desenho em escala submicroscópica destes átomos.

Como você imagina que ocorre a formação de um ligação covalente entre dois átomos? Qual o tipo de atração responsável pela união de átomos na ligação covalente? Para ajudar pense na estrutura atômica e esquematize através de um desenho as partes do átomo (núcleo e eletrosfera) para propor a interação.

Problematização

Como ocorre a formação de um composto covalente?

Elaboração de modelos

Utilizando lápis e folha de papel, os alunos elaboraram modelos para a interação entre átomos de gidrogênio na molécula do gás hidrogênio (H₂). O professor conduziu a reelaboração destes modelos para representar compartilhamento de eletrons e eletronegatividade.

Experimentação

Analizando misturas de Pb(NO₃)₂ e KI.

Abordagem teórica

Com base nos modelos de ligação iônica e dos experimentos realizados o professor conduziu uma discussão sobre solvatação e ligação covalente.

Avaliação

A questão proposta na problematização foi retomada e discutida com os alunos.

Um questionário foi aplicado.

Baixe o eixo 3: Ligação Covalente clicando aqui.

Eixo 4: Ligação Metálica

Esta parte da sequência didática foi desenvolvida em 6 aulas (120 min cada).

O eixo ligação covalente apresenta 6 etapas:

Levantamento dos conhecimentos prévios

As latas de refrigerante são constituídas por átomos de alumínio. Proponha um modelo de ligação para os átomos de alumínio das latas de refrigerante.

Problematização

Como ocorre a formação de um composto metálico?

Elaboração de modelos

Utilizando folhas A4, lápis de cor, massa de modelar e palitos, os alunos elaboraram modelos para a atração entre os átomos metálicos.

Experimentação

Verificação da condução de corrente elétrica.

Abordagem teórica

Discussão das propriedades dos sólidos iônicos, covalentes e metálicos.

Atividade

Aplicando uma força em diferentes sólidos

Avaliação

A questão proposta na problematização foi retomada e discutida com os alunos.

Um questionário foi aplicado.

Baixe o eixo 4: Ligação Metálica clicando aqui.