Conceituação da Ligação Covalente por Licenciandos em Química

Abstract

Esta pesquisa investigou o conceito de ligação covalente. Pesquisas nacionais e internacionais revelam que esse conceito é pouco estudado em detalhes e que existem muitas concepções alternativas associadas a ele. Soma-se a isso a importância da compreensão desse conceito para a aprendizagem de outros conteúdos químicos, tais como entalpias de ligação, mecanismos de reação e estrutura submicroscópica da matéria. O objetivo principal deste estudo foi compreender como licenciandos em Química conceituam ligação covalente e empregam este conceito na resolução de problemas químicos. Para explicar a conceituação da ligação covalente foi utilizada a teoria de Vigotski da formação e do desenvolvimento de conceitos cotidianos e científicos. Cada conceito corresponde ao significado das palavras e pode ser definido por meio de suas características, as quais formam um sistema conceitual. As características da ligação covalente são: compartilhamento de elétrons, estabilidade, elevada densidade eletrônica internuclear, energia de ligação, comprimento, direção, multiplicidade, polaridade, sobreposição de orbitais, emparelhamento de spins e ressonância. A metodologia desta pesquisa é qualitativa e corresponde a um estudo do tipo explicativo. Participaram deste estudo treze estudantes do último semestre do curso de Licenciatura em Química. Os dados foram coletados por meio de questionário e entrevistas. A análise dos dados foi realizada buscando-se os termos ou expressões relativas ao conceito de ligação covalente e suas características. Comparando as características da ligação covalente que compõem o mapa conceitual elaborado nesta pesquisa com as respostas dos estudantes, percebeu-se que o sistema conceitual deles é limitado a poucos conceitos: compartilhamento de elétrons, sobreposição de orbitais e estabilidade, com eventuais citações acerca de outras características, incluindo-se concepções alternativas e equivocadas. Tal sistema revelou-se híbrido, pois apresenta características dos modelos clássico e quântico da ligação covalente. Isso sugere que o conceito de ligação covalente foi aprendido de forma parcial pelos estudantes investigados. Os resultados apontam para a necessidade de melhorar o ensino da ligação covalente na formação inicial dos professores de Química. Um ponto que nos parece crucial é a articulação das disciplinas que trabalham com esse conceito. Apesar da limitação, o sistema conceitual híbrido apresentado pelos estudantes mostra-se coerente com o que se pratica no nível de ensino em que eles lecionam. Contudo, recomenda-se que o ensino de ligação covalente privilegie o modelo quântico, pois oferece mais ferramentas para a compreensão da estrutura submicroscópica da matéria. Além disso, é preciso que o ensino de ligação covalente faça a distinção entre os modelos clássico e quântico e seja adequado ao nível de ensino, ao modelo atômico previamente abordado e ao nível de desenvolvimento cognitivo dos estudantes.

ABSTRACT: This research investigated the concept of covalent bonding. National and international research reveals that this concept is poorly studied in detail and that there are many alternative conceptions associated with it. Added to this is the importance of understanding this concept for the learning of other chemical contents, such as enthalpies of binding, reaction mechanisms and submicroscopic structure of matter. The main objective of this study was to understand how undergraduates in chemistry conceptualize covalent bonding and employ this concept in solving chemical problems. To explain the conceptualization of covalent bonding, Vygotsky's theory of the formation and development of everyday and scientific concepts was used. Each concept corresponds to the meaning of words and can be defined by their characteristics, which form a conceptual system. The characteristics of covalent bonding are: electron sharing, stability, high internuclear electron density, binding energy, length, direction, multiplicity, polarity, orbital overlap, spins pairing and resonance. The methodology of this research is qualitative and corresponds to an explanatory study. Thirteen students from the last semester of the Chemistry Degree course participated in this study. Data were collected through questionnaire and interviews. Data analysis was performed searching the terms or expressions related to the concept of covalent bonding and its characteristics. Comparing the characteristics of the covalent bond that make up the concept map elaborated in this research with the students' answers, it was noticed that their conceptual system is limited to a few concepts: electron sharing, orbital overlap and stability, with possible citations about other characteristics, including alternative and misconceptions. Such system proved to be hybrid because it presents characteristics of the classic and quantum covalent bonding models. This suggests that the concept of covalent bonding was partially learned by the students investigated. The results point to the need to improve the teaching of covalent bonding in the initial formation of chemistry teachers. A point that seems crucial to us is the articulation of the disciplines that work with this concept. Despite the limitation, the hybrid conceptual system presented by the students is consistent with what is practiced at the level of education in which they teach. However, it is recommended that covalent bonding teaching favor the quantum model as it offers more tools for understanding the submicroscopic structure of matter. In addition, covalent bonding must distinguish between classical and quantum models and be appropriate to the level of education, the atomic model previously addressed, and the level of cognitive development of students.