Neste artigo descrevemos uma atividade que investiga a geometria de diversas moléculas. A atividade é organizada na forma de uma rotação de estações. Neste tipo de atividade, temos em cada mesa (ou estação) uma atividade diferente, e os alunos se deslocam de uma mesa para a outra, à medida que acabam cada parte. Assim, todos os alunos passam por todas as estações.
Nesta rotação, os alunos podem manipular modelos moleculares com geometrias diferentes e respondem uma série de perguntas que guiam o seu raciocínio para chegarem na geometria da molécula e sua polaridade.
Prepare os modelos
Preparamos modelos de 6 moléculas diferentes, um para cada estação. Os modelos foram feitos usando a impressão 3D, mas você pode usar qualquer modelo molecular que represente estas moléculas.
Nós usamos o código de cores para modelos moleculares conhecido como CPK (Corey – Pauling – Koltun). Esse é um sistema usado para colorir modelos moleculares que tenta padronizar esses modelos. Assim, modelos de átomos de carbono possuem a cor preta, de oxigênio a cor vermelha, azul para o nitrogênio e branca para o hidrogênio. É interessante perceber que existe um padrão de cores mesmo para átomos não muito comuns em modelos, como boro, flúor e muitos outros.
Para criar estes modelos, usamos o programa TinkerCAD, combinando cilindros e girando as formas nos ângulos corretos para cada molécula. Os modelos foram impressos usando filamento de PLA de diversas cores.
Use a atividade na sua aula
Montamos uma rotação de estações que usa os 6 modelos moleculares e uma série de perguntas, de modo a guiar os estudantes para avaliarem a geometria de cada molécula e a sua polaridade. As peguntas levam os alunos a identificarem o átomo central e o seu número de elétrons de valência (elétrons na sua última camada).
Além das perguntas, cada estação possui uma tabela de referência, em que os alunos podem consultar o nome de cada geometria.
Você pode baixar um PDF com as folhas contendo as perguntas que nós sugerimos para esta atividade. E também pode baixar a tabela de geometrias moleculares que serve de referência.
O que acontece
A geometria de uma molécula irá depender do número de pares eletrônicos ao redor do átomo central. Os pares de elétrons podem ser os elétrons compartilhados pelos átomos em uma ligação covalente ou pares de elétrons livres – elétrons presentes na última camada mas que não estão participando de nenhuma ligação.
Assim, para que os alunos consigam determinar a geometria de uma molécula a partir de sua fórmula molecular, o primeiro passo é chegar na sua fórmula de Lewis. A fórmula de Lewis atribui a cada átomos os elétrons presentes na sua camada de valência (a última camada).
O primeiro conceito que os alunos necessitam relembrar neste ponto é como chegar nesse número de elétrons na última camada. Uma maneira é fazer a distribuição eletrônica para o elemento, e somar os elétrons que estão na última camada. Outra maneira é mostrar para os alunos como eles podem chegar nesse número olhando a posição do elemento na tabela periódica.
Sabendo qual é o número de elétrons na última camada, podemos saber quantas ligações o elemento irá realizar e quantos pares de le´trons livres ele possui. Por exemplo, o nitrogênio possui 5 elétrons na sua última camadar. Na amônia, ele faz 3 ligações e sobra um par de elétrons livre.
Podemos pensar que assim temos 4 pares de elétrons ao redor do nitrogênio central. Esses 4 pares se repelem e tendem a ficar o mais afastados o possível. Com isso, a molécula de amônia não é trigonal plana, e sim piramidal, com um par de elétrons livre ocupando a quarta posição de um tetraedro.
A tabela fornecida pode ajudar os alunos a se familiarizarem com a nomenclatura dessas geometrias e a possibilidade de manipular os modelos moleculares pode ajudar a compreender essa geometria de maneira mais concreta.
Finalmentes
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