O Ensino da Teoria do Orbital Molecular em moléculas diatômicas: uma proposta para o Ensino Superior

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Galavotti, Joana Souza Oliveira [UNESP]
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Teoria do Orbital Molecular; Unidade Didática Multiestratégica; Ensino Fundamentado em Modelagem; Energia de dissociação de ligação; Energia orbital; Molecular Orbital Theory; Multi-strategic Didactic Unit; Teaching Based on Modelling; Bond dissociation energy; Orbital energy
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11449/255814; https://lattes.cnpq.br/2137706027268627; https://orcid.org/0009-0004-8001-3801

A Teoria do Orbital Molecular (TOM) é um modelo científico de ligação química que surgiu na década de 1920 assim como a Teoria da Ligação de Valência (TLV), sendo baseadas na mecânica quântica. Diversos cientistas colaboraram para o surgimento desse modelo com destaque para Robert Mulliken, Friedrich Hund, John Lennard-Jones e Edward Condon. Embora se apresente como um modelo científico satisfatório para a explicação da formação de ligações, foi observado através de um levantamento bibliográfico que a TOM é pouco explorada como temática de pesquisa na área de Ensino em Química mesmo que conste no conteúdo dos cursos de graduação. Concomitantemente, o estudo da TOM implica no conhecimento dos diagramas de orbitais moleculares organizados a partir da energia potencial. A observação dos diagramas para espécies diatômicas homonucleares formadas por elementos químicos do segundo período da tabela periódica indica uma inversão da posição dos orbitais moleculares entre as espécies dinitrogênio e di-oxigênio, sendo proposto uma relação entre esse comportamento com as energias de orbital utilizadas por Leland Allen na determinação da eletronegatividade. Ademais, a TOM permite estabelecer conclusões sobre a existência de moléculas com base na ordem de ligação, algo utilizado de maneira a sugerir associações dessa e de características do átomo isolado para a proposição da energia de dissociação de ligação em moléculas diatômicas homonucleares como propriedade periódica dos elementos químicos. Dessa maneira, o trabalho é composto por duas partes: a primeira com a elaboração e aplicação de uma Unidade Didática Multiestratégica (UDM) sobre a TOM em uma turma do primeiro ano do curso de Bacharelado em Química no Instituto de Química da UNESP. Como abordagem metodológica é utilizado o Ensino Fundamentado em Modelagem (EFM) que, dentre seus objetivos, busca desenvolver as noções sobre a natureza, a abrangência e limitação de um modelo científico, estimulando ações de avaliação, criação e reformulação. Ao longo da UDM, estratégias didáticas foram planejadas com vias de atender ao tema e ao público-alvo. Os modelos expressos pelos alunos nas atividades de modelagem foram examinados pela Análise de Conteúdo de Laurence Bardin, revelando superações das tratativas macroscópicas para microscópicas. A segunda parte consiste nas correlações da energia de dissociação de moléculas diatômicas homonucleares como propriedade periódica de maneira gráfica e equacional a partir da adoção de características das famílias da tabela periódica, como o número de elétrons desemparelhados, a ordem de ligação, o estabelecimento de ligações pi, entre outros. Ainda com a intencionalidade de aprofundamento das relações a serem estabelecidas com base em aspectos dos diagramas de orbitais moleculares, sugere-se tratar a inversão sigma-pi por meio da energia do orbital utilizada por Allen na descrição das energias de configuração. Dessa forma, espera-se contribuir com a área de Ensino de Química por meio da UDM planejada sobre a TOM, tendo sido observado um movimento de apropriação da Ciência e avanços significativos quanto as visões fragmentadas dos modelos científicos da ligação química. Quanto a energia de dissociação obteve-se correlações entre os valores descritos e experimentais, inferindo relações sob o viés de propriedades do átomo isolado. Por fim, a interpretação da inversão sigma-pi sob a ótica da energia do orbital permitiu uma clara representação gráfica desse comportamento, enriquecendo a compreensão do fenômeno.