A ideia por trás deste modelo é mostrar que para se quebrar uma ligação química, é necessário se fornecer energia. Para isso, construímos um modelo da molécula de hidrogênio (H2), no qual cada átomo possui ímãs fortes, mantendo os dois átomos juntos. Neste artigo vamos mostrar como fizemos o modelo e como você pode usá-lo em sua aula.
Prepare o modelo
Criamos um mesmo modelo 3D para cada átomo de hidrogênio. Para isso, usamos o software gratuito e online TinkerCAD. Colocamos uma esfera de 60 mm na área de trabalho e cortamos um pedaço da sua parte inferior, de modo que ela tenha uma base plana.
Nesta base nós inserimos 4 furos cilíndricos, onde serão colocados os ímãs esféricos. Usamos ímãs esféricos de neodímio, de 5 mm de diâmetro. Estes ímãs são vendidos como brinquedos magnéticos.
Para colocar os ímãs no átomo, colocamos uma pausa na impressão. A impressão inicia normalmente e vai até quando os cilindros onde os ímãs serão colocados estão quase prontos. Nesse momento a impressora pausa e colocamos os ímãs nos cilindros. Reiniciamos a impressão, e os cilindros são fechados, prendendo os ímãs, como podemos ver nas imagens abaixo.
Fizemos alguns furos pequenos na base, de modo que os ímãs ficassem presos no átomo, mas ainda pudessem tocar nos ímãs do outro átomo de hidrogênio.
Nós usamos ímãs esféricos e não na forma de discos. Ao usar discos, você tem de garantir que os ímãs estão alinhados corretamente, de modo que tenha polos opostos (norte e sul) que vão se atrair. Usando as esferas e dando espaço para que elas rodem, os ímãs sempre se organizam de modo que tenhamos atração.
Use o modelo na sua aula
Você pode usar este modelo ao introduzir a ideia de ligação covalente. É muito comum, ao se introduzir a ideia de uma ligação química, mostrar o gráfico da energia do sistema com relação à distância internuclear dos átomos envolvidos na ligação. Este gráfico mostra a energia de dois átomos muito afastados como próxima de zero.
Você pode segurar cada um dos átomos do modelo em uma mão, abrindo os braços e mostrando que eles estão muito distantes um do outro. À medida que os dois átomos se aproximam, interações elétricas vão se tornar cada ez mais importantes. O próton no núcleo de cada átomo de hidrogênio atrai o elétron do outro átomo. Essa força de atração varia com o quadrado da distância entre os átomos.
Traga os átomos um para perto do outro. Quando os átomos estão a uma certa distância, a atração é suficiente para que os átomos agora fiquem juntos, formando uma ligação covalente e uma molécula de hidrogênio (posição 3 no gráfico abaixo).
(gráfico de KormiSK, Wikimedia Commons)
Mostre para os alunos que ao encostar os átomos, eles permanecem juntos. Dá para perceber que os átomos fazem um barulho ao se juntar, devido à atração dos ímãs.
Chame a atenção dos alunos para o fato de que para afastar os átomos um do outro, ou seja, para quebrar a ligação, estamos subindo a energia no gráfico, indo de 3 para 2. Isso requer energia. Mostre que você tem de fazer força para separar os átomos. Você pode passar o modelo pelos alunos na sala para que eles possam perceber que a quebra da ligação requere energia.
A formação da ligação química é espontânea e libera energia – é um processo exotérmico. Já a quebra requer energia e é um processo endotérmico.
Finalmentes
E você ? Acha importante ter modelos físicos para que os alunos possam manusear e tornar os conceitos mais palpáveis e concretos? Gostou da ideia dos modelos magnéticos? Deixe seu comentário e compartilhe com seus colegas.
