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Autor e Co-autor(es)

Wesley Pereira da Silva imagem do usuário

BRASILIA - DF Universidade de Brasília

Marco G. B. Burlamaqui

Geometria molecular

Modalidade / Nível de Ensino Componente Curricular Tema
Ensino Médio Química Modelos de constituição: substâncias, transformações químicas
Ensino Médio Química Propriedades das substâncias e dos materiais

Dados da Aula

O que o aluno poderá aprender com esta aula

  • Identificar as principais geometrias moleculares para moléculas de até cinco átomos;
  • Identificar as principais geometrias moleculares considerando os pares de elétrons livres;
  • Representar as geometrias moleculares utilizando modelos com balões.

Duração das atividades

Duas horas aulas de cinqüenta minutos cada.

Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno

  • Fórmulas químicas;
  • Ligação química.

Estratégias e recursos da aula

Professor, providencie para a primeira parte da aula balões que deverão ser utilizados para representar a geometria de algumas moléculas.

Aula 01: Representando as geometrias moleculares

Na sala de aula, divida a turma em grupos de três ou quatro alunos. Depois que os alunos se organizarem, pergunte para eles como os átomos de uma molécula se organizam espacialmente, ou seja, como será a forma geométrica de uma molécula? Caso os alunos não saibam o que são formas geométricas, dê alguns exemplos para eles: linha, triângulo, quadrado e outros.

Para facilitar, escreva no quadro a representação da molécula de CO2. Explique aos alunos que cada átomo possui uma nuvem eletrônica, e para determinar a geometria temos que indicar o átomo central, que nesse exemplo é o átomo de carbono. Depois de desenhar a representação da molécula no quadro, pergunte aos alunos qual forma geométrica se assemelha com a representação da molécula de CO2? É provável que os alunos digam que é a forma geométrica linha. Caso isso não aconteça informe isso para eles.

Figura 1 – Representação da molécula de CO2

Em seguida, pegue dois balões e amarre um no outro pelos bicos. Explique aos alunos que os balões presos pelos bicos ficam dispostos espacialmente sempre da mesma maneira, e neste caso podemos imaginar que o átomo central está nos bicos dos balões e os balões representam as nuvens eletrônicas dos dois átomos de oxigênio. Essa geometria recebe o nome de linear.

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Figura 2 – Utilizando os balões como analogia

Entregue para cada grupo nove balões, e peça para que eles representem as seguintes situações:

1ª situação: molécula com duas nuvens ao redor do átomo central.
2ª situação: molécula com três nuvens ao redor do átomo central.
3ª situação: molécula com quatro nuvens ao redor do átomo central.

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Figura 3 – Representação da geometria molecular de algumas moléculas
Fonte: USBERCO, João; SALVADOR, Edgard. Química – Vol. Único. Ed. 5ª. p. 115. São Paulo. Editora Saraiva. 2002.

Reserve aproximadamente 20 minutos para que os alunos concluam a atividade proposta. Em seguida, explique para os alunos que cada geometria possui um nome: geometria linear, geometria trigonal plana e geometria tetraédrica respectivamente para a 1ª, 2ª e 3ª situação. Lembre os alunos que o átomo central não é representado por balões.

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Figura 4 – Exemplo da representação da geometria das moléculas CO2 e BF3

Aula 2: Geometria com os pares de elétrons livres

Após isso, leve os alunos para o laboratório de informática da escola. Divida a turma em grupos de três ou quatro alunos. Depois que os alunos se organizarem peça para que eles pesquisem na internet qual é a geometria molecular da molécula de água. É provável que os alunos encontrem que a molécula de água possui geometria angular, para confirmar isso peça para que os alunos abram a imagem abaixo:

Água
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=10732

Água

Informe aos alunos que a geometria da molécula de água é angular e não linear (o que deveria ser se levarmos em consideração apenas a quantidade de átomos que forma a molécula). Explique que isso ocorre pelo fato do oxigênio possuir dois pares de elétrons livres e a densidade das nuvens eletrônicas geradas por esses elétrons é aproximadamente igual à densidade gerada pelas nuvens eletrônicas ao redor dos átomos de hidrogênio.

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Figura 5 – Representação das geometrias moleculares para a molécula de água

Peça para que os alunos pesquisem na internet algumas propriedades da substância água atribuídas ao fato da geometria da molécula de água ser angular e não linear. Caso os alunos não encontrem nenhuma informação, informe para eles que a água só pode ser aquecida no microondas pelo fato da sua geometria ser angular, pois as moléculas lineares não vibram na presença de microondas.

Peça para os alunos pesquisarem outros exemplos de moléculas que possuem elétrons livres.

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Figura 6 – Representação das geometrias moleculares para a molécula de amônia

Para sistematizar a aula os alunos deverão determinar qual a geometria molecular das moléculas descritas a seguir, além disso, eles deverão utilizar o programa: Construtor de Moléculas para desenhar a geometria dessas moléculas.

SO2, SO3, H2O, CH4, NH3, BF3 e CO2. Professor, você poderá adicionar mais moléculas se preferir.

Os alunos deverão colocar as respostas e os desenhos das geometrias das moléculas em um documento de texto que deverá ser entregue para o professor.

Construtor de Moléculas
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=11712

Construtor de moléculas

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Figura 7 – Tela inicial do programa construtor de moléculas


Caso o professor não tenha à sua disposição um laboratório computacional e possua apenas um computador com um datashow, poderá mostrar a simulação e as imagens aos alunos na própria sala de aula.
Além disso, o professor poderá pedir para os alunos construírem modelos tridimensionais de algumas geometrias moleculares utilizando para isso bolinhas de isopor e palitos para churrasco.

Professor, você também poderá utilizar os artigos da Revista Química Nova na Escola, relacionados nos recursos complementares para construir com os alunos um modelo tridimensional da molécula de C60.

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Figura 8 – Monte seu próprio modelo da molécula de C60

Fonte: http://qnesc.sbq.org.br /online/qnesc04/encarte.pdf acessado em 11 de setembro de 2009

Recursos Educacionais

Nome Tipo
Construtor de moléculas Animação/simulação
Água Imagem

Recursos Complementares

Artigos da Revista Química Nova na Escola

A geometria dos Fulerenos

http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc04/atual.pdf

Montar uma molécula de C60

http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc04/encarte.pdf

Avaliação

O professor poderá avaliar os alunos das respostas às questões propostas na parte de sistematização da aula.