Didactica de quimica IV-UP, Notas de estudo de Química

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UNIVERSIDADEPEDAGOGICADE

MOÇAMBIQUE

ManuelLuizinhoSampanha

Licenciaturaem EnsinodeQuímica

ÍNDICE

1 .Introdução--------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 Objectivos-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 Conceitosmaisusuaisem ensinodequímica------------------------------------------------------------ 5 SituaçõesTípicas……………………………………………………………………..................................………. 11 Situaçãotípica 1 :tratamentodassubstânciaseclassedassubstâncias Situaçãotípica 2 :Tratamentodasreacçõesquímicasetipodereacçãoquímica Situaçãotípica 3 :tratamentodeleiseteorias Situaçãotípica 4 :tratamentodosfactoshistóricos Situação típica 5:tratamento de linguagem quimica e Situação típica 6: tratamentodeaspectosquantitativos Situaçãotípica 7 :tratamentodeprocessosquímico-técnicos Conclusão------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 40 Bibliografia----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 41

2 .OBJECTIVOS

Permitiroestudantedominarosconceitosquímicospredominantesusuaisno EnsinodaQuímicanoEnsinoSecundárioGeral Desenvolveracapacidadedejulga-losnasuaformademediação

ÁTOMO

Definiçãodoátomo O livrode(ERNESTO & BARROS, 2014 )explicaquegraçasaostrabalhosdeJhon Dalton,no inicio do seculo XIX que os cientistas baseados em constatações experimentais,passaram aadmitirqueamatériaéconstituídaporátomos. Assim oátomopassouaserdefinidocomo, partículamaispequenaefundamentalda matéria,formadoporduasregiõesdistintas,onúcleoeaelectrosfera. Oprogramada8ªclasserecomendadefiniçãoacima,eacrescentaqueé constituído porprotões,neutrõeseeletrões. Nestecasoo átomoédefinidocomoapartículamaispequenaefundamentalda matériaconstituídoporprotõesneutrõeseeletrões. Classeaqueotema"átomo"élecionado NoensinoSecundárioGeral,Otemaátomoélecionadona: 8 ªClasse, 1 ºtrimestre 3 ªUnidade: EstruturadamatériaeReaçõesquímicas. 1 ªAula:- Oátomo:Conceito.Númeroatómicoenúmerodemassa 9 ªclasse,unidadetemática 2 ,estruturaatómicaetabelaperiódica,aulanúmero1e 2. 11 ªclasse,unidadetemática 2 ,estruturaatómica,aulanúmero2e 3. VerificaçãodaLecionaçãodoconceitoátomo. Oconceitodeátomo,correspondeaum dosconceitosparaconheceraestruturada matéria,adefiniçãodoátomodeveestarnoníveldedesenvolvimentopsicológicoe etáriodoalunodestaclasse(HAYDT: 2011 )afirmaque: oconteúdoselecionadodeve respeitarograudematuridadeintelectualdoalunoeestaradequadoaoníveldesuas estruturascognitivas.Oalunovaiaprofundaresteconceitonasclassesposterioresna

Conceitosmaisusuaisem ensinodequímica

cientificidadeesistematicidadesejam compatíveiscom ascondiçõespreviase queograudasdificuldadessejam deum modogeralultrapassadasnuma analisesistemáticadecorrespondênciaentreabagagem deconhecimentose dodesenvolvimentodosalunoseissosedevetercomocondiçãoprincipal torna-loscompreensíveisepossíveisdeserassimilados. Baseandonoprogramada8ªclasseaoabordaroátomonãoserealizacálculos com partículaselementares,apenassedefineamassaatómicaeonúmero atómico. Amassaatómicaédefinidacomoasomadosnúmerosdeprotões(P) edeneutrões(N)ouA=P+N.Esteconceitopodenãofavoreceraassimilação doconceitodemassaatómica,oalunoficasujeitodepossuirconhecimentose tendo dificuldades em assimila-los,de acordo a natureza do conceito,o professordeviademonstrarasuaaplicabilidade,ouporoutra,fazercálculos. ANALISECRITICA–MÉRITOS A análise que eu faço de forma de mediação deste conceito nas classes que identifiqueié:quantoapropostametodológicaqueoprogramaofereceverifica-seque houveumaevoluçãocientíficadosconceitosdeátomonasdiferentesclasses.Cuja estaevoluçãodosconteúdosvem asersustentadosporseguintesprincípios: Princípiodecaráctercientíficoesistemático; Sercompreensívelepossíveldeserassimilado; Garantirasolidezdosconhecimentos SUBSTÂNCIA Definição Substânciaéaformaisoladadamatériacom composiçãodefinidaepropriedades próprias.Exemplo:Agua(Inroga&Tsambe).Olivroda8ªclassede(Ernesto&Barros , 2014 )definesubstanciacomo:" UmaPorcãodematériaconstituídasomenteporum únicotipodepartículas(comounidadesestruturais)". Classeaqueotema"Substância"élecionado NoensinosecundárioGeralosconteúdosdoconceito"substancia"sãolecionadosna 8 ªclassee,estãoenquadradosnasseguintesunidades:

2 ªUnidade: SubstânciaseMisturas Substância: Conceito, propriedades específicas e classificação (elementar e composta); 3 ªUnidade: Estruturadamatériaereacçõesquímicas.

• Classificaçãodassubstânciasem elementaresecompostas. VerificaçãodaLecionaçãodoconceitosubstancia. Paraintroduzirconceitooprofessorbaseia-senosconhecimentosobtidosnaaula anteriorsobre:classificaçãodamatéria.Ondeamatériaclassifica-seem misturase substancias.A partirdospré-conhecimentosdosalunosoprofessordesenvolveo conceitodesubstância. Em relaçãoàspropriedadesespecíficasdassubstâncias,aabordagem devecingir-se nasseguintes: Pontodefusão(P.F.); Pontodeebulição(P.E.); Densidade; Estadosdeagregação; Cor; Cheiro; Sabor. Deacordocom oprogramadeensinoda8ªclasse.Em relaçãoàssubstâncias elementaresecompostas,o professortratadesteconteúdo em pormenorna3ª unidadetemática (HAYDT, 2011 )afirmaqueaorganizaçãodosconteúdosdeveconstituirduasformas deordenaçãoverticalehorizontal: AnalisandoquantoaordenaçãoVertical.O conceito"substancias"apresentauma organizaçãosequencialdosconteúdosaolongodasduasunidades( 2 ªe 3 ªunidade). Faz-se a introdução do tema na unidade 2 e conceitua-se a classificação das substânciasnaunidade 3. Formadelecionaçãotendoem contaosPrincípiosdidácticos

queparaa fazeridentificaçãodassubstânciassimplesecompostanapratica,os alunosdevem conhecerasdefiniçõesdesubstanciassimplesecompostas,eestas definiçõesestãoprogramadona 3 ªunidade. ELEMENTOQUÍMICO Definiçãodoelementoquímico O elementoquímicoédefinidocomoconjuntodeátomoscom omesmonúmero atómico. Classeaqueoconceitoelementoquímicoelecionado Oelementoquímicoélecionadona8ªclasse. 1 ºTrimestree 3 ªunidade:estruturada matériaereaçãoquímica. VerificaçãodaLecionaçãodoconceitosubstancia. O professordeveusarosconceitosqueosalunosadquiriram sobreoconceitodo átomo,esegueoestudodoelementoquímico,ondesefazumaabordagem simples sobreoconceitoesuascaracterísticas.Oelementoquímicoédefinidocomoconjunto deátomoscom omesmonúmeroatómico,Em seguidaoprofessorclassifica-osem metaiseametais. Formadelecionaçãotendoem contaosPrincípiosdidácticos Tercarátercientíficoesistemático

• O professordevebuscaraexplicaçãocientíficadoconceitoelementoquímico; utilizandométodoscientíficos;sabendoqueesteconceitotem relaçãocom ameteria anterior(átomo)oprofessordeveconsolidaramatériaanteriorantesdeintroduziro conceitoelementoquímico;edeveorganizaraaulaintegrandoseuconteúdocom as demais matérias,porexemplo com o conceito átomo,visto que a definição do elementoquímiconecessitadestesconhecimentos. Sercompreensívelepossíveldeserassimilado
• Naprática,paraseentenderestesconceitos,deve-se:dosarograudedificuldadeno

processodeensino;fazerum diagnósticoperiódico;analisaracorrespondênciaentre o nívelde conhecimento adquirido nos conteúdos sobre elemento químico e a capacidade dos alunos.para obteratualização da matéria que leciona se é compreensívelepossíveldeserassimilado. Assentar-senaunidadeensino-aprendizagem

• Oprofessordevemostraraosalunosaimportânciadosconhecimentosadquiridos noconceito"elementoquímico"paraasequênciadoestudodeoutrasaulas;oferecer condições didáticas para o aluno aprenderindependentemente;criarsituações didáticasqueofereçam aplicarconteúdosem situaçõesnovas. Levantarvínculosparaotrabalhocoletivo-particularidadesindividuais
  • O professordeveadotarasseguintesmedidasparaistoacontecer:explicarcom clareza os objetivos do conteúdo (elemento químico);desenvolverum ritmo de trabalho que seja possível da turma acompanhar; prevenir a influência de particularidades Nesta situação típica é comum o tratamento das substâncias e classe das substânciasnosseguintesaspectos: Significação(nome,símbolo,fórmula,posiçãonoSPE)[S] Composição[C],Estrutura[E] Jazigos[J],Ocorrência[O] Propriedades[P] Importancia[I] Emprego[E] Obtençãolaboratorial[OL] Produçãotécnica[PT]

SITUAÇÃOTÍPICA1:TRATAMENTODASSUBSTÂNCIASECLASSEDAS

SUBSTANCIAS

Propriedadesfísicas-atemperaturaambienteem incolor,insipidoeinodoro, comburentemasnãocombustívelepoucosolúvelnaágua. Aplicações–aplicadocomocomburenteparasoldagem ecortedematériasde ferroeaço,namedicinanotratamentodepneumoniaedeoutrasdoenças,ena produçãoalgumassubstanciasquímicas.OestudodasaplicaçõesdoOxigénio permitirávincularoensinodaQuímicacom avidaquotidiana. Abordagem dasubstancia"Dióxidodecarbono"noensinosecundárioGeral. Classeaquepertence-aclasseaquepertenceécitadona9ªclasse , 1 ª Unidade:ClassesPrincipaisdoscompostosinorgânicos.Odióxidodecarbono pertenceaclassedosÓxidos. Composição-acomposiçãoétratadana9ªclassena 1 ªunidade,aulasobre óxidos,ondeodióxidodecarbonorepresentaum dosóxidosmaisconhecido,e écompostoporum átomodecarbonoedoisátomosdeoxigénio.Com a seguintefórmula:CO 2. Na1 0 ªclasse, 2 ªUnidade:CarbonoeoselementosdoIVgrupoA.Oprofessor partedacomposiçãododióxidodecarbonoapenascomoconsolidação.Para introduzirosseguintesaspectos: Obtençãolaboratorial:O professordemonstraa Experiênciaquímicasobrea obtençãolaboratorialeidentificaçãododióxidodecarbono. Propriedadesfísicas-Aspropriedadesquímicasquesedevemencionarsão: Dióxidodecarbonoéum gásincolor,inodoro,insipidomaisdensodoqueoar, poucosolúvelem agua,nãoalimentacombustãoeseliquefazcom facilidade, aoevaporarodióxidodecarbonoliquidoabsorvetantocalorquepartedelese solidificaesetransforma-senum póbrancosemelhanteaneve. Propriedadesquímicas-odióxidodecarbonotem propriedadesácidas,quando em solução aquosa,isto é reage com água em pequenas percentagem formandoácidocarbónico,em seguidaapresenta-seaequaçãodereacção Mostra-setambém areacçãocom baseformandosaleagua,destacandocomo baseohidróxidodecálcio.

Obtençãoindustrial– naobtençãoindustrialoprofessordevemencionara decomposiçãotérmicadecalcário(carbonatodecálcio).Em queseformaóxido decálcioedióxidodecarbono,aseguirmostraaequação. Aplicações-oóxidodecarbonotem variasaplicações,oprofessorsalientaa produçãodegásseco,agaseificaçãodaaguamineral,refrigeranteseoutras bebidasenaproduçãodecarbonatodecálcio(soda).Etambém usadonos extintoresdeincêndios. Abordagem dasubstancia"Agua"noensinosecundárioGeral. Estasubstanciacomeçaaserestudadana 8 ªClasseunidade4-Agua,deacordoao programa,oprofessorsegueaseguintesequênciadeabordagem: Ocorrência da água na natureza-A agua em maiorquantidade global,na superfíciedaterraem 7 0 %,umapartesalgadaeoutradeáguadoce(oceanose mares),nosubsolo,nosseresvivos. Propriedadesfísicas–em condiçõesnormaisaaguaeincolor,insipida,inodora. Naterraencontra-senostrêsestadosfísicos:solido,líquidoegasoso. Importânciadaágua-oprofessorabordaraimportânciadaáguacomosolvente universalecomoviadecomunicação(relaçãocom Geografia). Composiçãoquímicadaágua-amoléculadaáguaécompostapordoisátomos dehidrogénioeum átomodeoxigénio. Fórmulamolecular-afórmulamoleculardaáguaé:H 2 O.Oprofessorpodepartir dosconhecimentosadquiridospelosalunossobreamontagem defórmulas químicasparaexplicarafórmulaquímicadaágua. REFLEXÃOCRITICA-MÉRITOS Osconhecimentosinterligam-secom aspectoseaulasanteriores,poisosalunosvêm com conhecimentosadquiridossobreváriosconteúdoscomoporexemplo:oacerto deequação,símboloquímico,fórmulaquímicaeescritadeequaçõesdereacções químicas.Oprofessorvaiconsolidarestasmatériasparamediarasaulasnovas..A sequência verificada na abordagem destes aspectos faz com que os tópicos

Sistematizaras ideias principais da aula nova (sobre obtenção laboratorial),dandocondiçõesparaqueosalunospossam organizare aplicarosconhecimentosassimiladosnamatériaanterior,paraeste casosobrepropriedadesfísicas. Nestasituaçãotípicaécomum otratamentodasreacçõesquímicasetipodereacção químicanosseguintesaspectos: Aspectoenergético Aspectodareversibilidade Aspectodaespontaneidade Aspectocatalítico Aspectodaformaçãodeprecipitado Aspectodatransferênciadepartículas Aspectodonúmerodepartículas Aspectodavelocidade Apartirdasreacçõesdecombinação,reacçãodetransferênciadeprotãoereacçãode transferênciadeelectrão,pode-semostrarcomoestasreacçãoquímicasãotratadas noESG(suaabordagem),tendoem contaosaspectosacimaeumaanalisecritica sobreasuaabordagem (méritoseosdeméritos). REAÇÃOREDOX DefiniçãodeReaçãoredox Areacçãoredoxedefinidacomosendoaquelaqueocorrecom oganhoouperdade Oxigénio. Classeaqueselecionaareaçãoredox

5 .Situação típica 2:Tratamento dasreacçõesquímicasetipo de

reacçãoquímica

Esteconceitoelecionadona8ªclasse,nasseguintesunidades: 2 ºTrimestre, 3 ªunidadeestruturadamatériaereacçõesquímicas-tiposdereacções químicas. 3 ºTrimestre, 4 ªunidadeagua-reacçãoredox. Verificaçãodalecionaçãodoconceitoreaçãoredox Aqui,oprofessorpartedosconhecimentosadquiridossobreacerto,aodarexemplos dasreacçõesredox,oprofessoraproveitaexercitareconsolidaroacertodeequações dereacções. Areacçãoredoxdeveserreferidacomosendoaquelaqueocorrecom oganhoou perdadeOxigénio.Com basenoníveldeestruturascognitiva,esteconceitoesta adequado,outrosconceitossobrereacção redoxo aluno vaiaprofundarnoutras classesnamedidaquedesenvolveasuamaturidadeenívelcognitivo. Formadelecionaçãotendoem contaosPrincípiosdidácticos Tercarátercientíficoesistemático

• Oprofessorcomeçaporbuscaraexplicaçãocientíficasobrereacçãoredox,apartir deexemplossobreacertodeequaçõesdereacçãoquímicaoprofessorconsolidao acerto deequação;paracertificarseosalunosadquiriram conhecimentosdesta matéria antes de iniciaro conceito de reacção redox,visto ele vaiusaresses conhecimentosnamatérianova.Asequenciadosconceitos,permiteoprofessora aplicaresteprincipio. . Sercompreensívelepossíveldeserassimilado Sabendoqueoprofessorconheceacapacidadedosseusalunos,devebuscarum conceito tendo em contaaesteaspecto eanalisarseo níveldeconhecimento correspondeacapacidadedosalunos. “Assegurararelaçãoconhecimento-pratica” O professordeve pedirpara os alunos a fundamentarem os conhecimentos de

conhecimentos adquiridos pelos alunos na 9ª e 1 1 ª classe sobre reacção de neutralização,aquioprofessorpodedemostrarqueatitulaçãoacido-baseéuma reaçãodeneutralizaçãoeexplicarqueocorreatransferênciadeprotões. b)Reacçãodetransferênciadeelectrão-reacçãoredox Reacçãoredox-ocorrecom atransferênciadeelectrõesentreátomos.Estareacçãoe introduzidana8ªclasse. 3 ªUnidade:Estruturadamatériaereacçõesquímicas. Quandosetratadetiposdereacção.Aquioprofessorreferequeé aquelaem que ocorrecom ganhoouperdadeoxigénio.Deumaformadetalhadaoprofessorvaifalar naunidade : 4 ªAgua,oprofessorexplicaqueoprocessodeoxidaçãoeredução ocorrem em simultâneo.A perdadeoxigéniodeveserdefinidacomoreduçãoeo ganhodeoxigêniocomooxidação,aseguirpodemostrarum exemplosimples,por exemplodareaçãodeóxidodecobrecom ohidrogénio. Na9ªclassena4ª unidade.CloroeoselementosdoVIIA.Areacçãodeoxidaçãoé tratadacomoum processoqueocorrecom aumentodonoxeoconceitoderedução comoum processoqueocorrecom diminuiçãodonoxduranteumareacçãoquímica. Assim,areacçãoredoxéum processoqueocorrecom avariaçãodonúmerode oxidação.Pararepresentarassemi-equações,toma-secomoexemploareacçãodo Clorocom osmetaisecom oHidrogénio. Na1 2 ªclassecontinua-seoestudodereacçãoredoxna Unidade4:Reaçãoredoxe eletroquímica,o professorpode se basearnos conhecimentos adquiridos pelos alunosna8ªe9ªclasseefazaconsolidação,relacionandocom matérianovaem seguidadefinereacçãoredoxcomoaquelaqueocorrecom atransferênciadeeletrões, esteconceitoserveparaexplicaro:potencialnormalredox,eletroquímica-reacções deeletrolisenaspilhasgalvânicasoucélulaseletrolíticas. REFLEXÃOCRITICA-MÉRITOS Asreacçõesde combinação,transferênciadeprotõesedetransferênciadeelectrões. No ensino secundário Geral são abordadas tendo em conta ao nível de desenvolvimentocognitivoeamaturidadedoaluno,Osconceitosabordadosnestas reacçõessãomaisaprofundadosaolongodecadaclassedoensinosecundário,por

exemploareacçãodecombinaçãoemediadalogona8ªclasse,poiséumareacção maisabrangente,principalmentenavidacotidianadoaluno,etambém éamais adequadaconsiderandoascapacidadescognitivasdoaluno.Oprofessorpodeapartir daorganizaçãosistemáticadosconhecimentos,Sistematizarasideiasprincipais.A abordagem destas reacções no ESG facilita o professor a transmitir os conhecimentosdomaissimplesparaomaiscomplexo,naconsolidaçãodamatéria anteriorantesdeintroduzirasmatériasnovas;organizarasequênciaentreconceitos ehabilidadesadquiridaspelosalunos. REFLEXÃOCRITICA-DESMÉRITOS Osconceitosdereacçãoredox: 8 ª,reacçãoredoxaquelaqueocorrecom ganhoeperdadeoxigénio; 9 ª,reacçãoredoxaquelaqueocorrecom avariaçãodonúmerodeoxidação; 11 ªe 12 ªreacçãoredoxaquelaqueocorrecom atransferênciasdeeletrões. Estesconceitos,apesardeserem abordadostendoem contaaonívelcognitivodo aluno,podem dificultaraconsolidaçãoeinterligaçãodosconhecimentos,paraseter um conceitogeraldereacçãoredox,vistoquenem todasequaçõesqueocorrem com oganhooupercadeoxigéniosãoredox.Existem também reacçõesondeOxigénio nãofazparte,massãoreacçõesredox. Nestasituaçãotípicaécomum otratamentodasleiseteoriasem tornodas substânciasereacçõesquímicasnosseguintesaspectos: Nabasedainduçãoporgeneralizaçãoempírica(Partedoparticularparao geral). Apresentaçãodemuitosobjectos(processosrelações,) Constataçõesdeindícios(alterações,relações); Seleccaodeindíciosessências

SITUAÇÃOTÍPICA3:TRATAMENTODALEIEDETEORIAS