cap2

Recursos digitais para o ensino sobre Solubilidade

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2 ESTADO DA ARTE

2.1 Solues: princpios da solubilidade

2.1.1 Noes bsicas sobre solues e solubilidade

Todos os corpos existentes na Terra, assim como todos existentes no Universo

tm uma caracterstica em comum: so constitudos por matria. Entendemos por

matria tudo o que ocupa espao e possui massa. O diagrama seguinte apresenta a

classificao da matria.

Figura 2-1 Classificao da matria

As substncias puras so substncias cuja composio qumica constante e so

constitudas por um ou vrios elementos qumicos. Neste ltimo caso as quantidades

relativas de cada elemento envolvido so fixas e invariveis. Tm propriedades nicas,

caractersticas e bem definidas. A separao dos diferentes constituintes, quando tal

possvel, s conseguida atravs de processos qumicos. As substncias puras podem

ainda dividir-se em:

Substncias puras compostas (ou compostos) constitudas por dois ou mais elementos que se encontram ligados em proporo fixa e, consequentemente,

apenas podem ser separados nos componentes puros atravs de processos

qumicos. A gua um exemplo de uma substncia pura composta: constituda

por oxignio e hidrognio, sempre numa proporo de 1 para 2.

Substncias puras elementares (ou elementos) so aquelas que, constitudas por um nico tipo de elemento, no podem ser decompostas em substncias mais

Matria

Substncias Puras

Misturas

Compostas (ou compostos)

Elementares

Heterogneas

Homogneas

Coloidais


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simples. Actualmente so conhecidos 119 elementos, mas apenas cerca de 92

existem naturalmente. Um exemplo destas substncias o oxignio, constitudo

por partculas todas iguais entre si. Contudo, ainda dentro desta classificao

podemos encontrar as designadas formas alotrpicas, onde o mesmo elemento

pode aparecer associado de diferentes modos, o que lhe confere propriedades

diferentes. Recorrendo ao mesmo exemplo do oxignio, este gs pode existir

como O2, em que cada partcula representativa constituda por dois tomos de

oxignio (essencial respirao aerbia), ou sob a forma de O3 (ozono), onde

cada partcula representativa contm trs tomos de oxignio (substncia

conhecida pela importncia que desempenha na filtrao dos raios ultravioleta

oriundos do Sol).

As misturas, como a designao indica, so associaes ou combinaes de

diferentes substncias, mas em que estas no perdem a sua identidade. Dentro desta

classificao temos:

Misturas heterogneas, que so misturas de diferentes materiais em que possvel a olho nu, distinguir diferentes fases. As diferentes fases, mesmo que

estejam no mesmo estado fsico, dizem-se imiscveis porque no se dissolvem

mutuamente;

Misturas coloidais, que so misturas de diferentes substncias em que, por simples observao, no se consegue distinguir os diferentes componentes.

No entanto, recorrendo a mtodos de observao mais possantes,

nomeadamente microscpios, j possvel identificar os diferentes

participantes. Normalmente, so misturas que apresentam um aspecto

translcido, como por exemplo, o leite, o nevoeiro, o fumo, os gis, os

aerossis, entre outros. Uma tcnica para a identificao de misturas coloidais

consiste em fazer passar atravs da mesma, um feixe de luz que, ao

atravess-la, vai sofrer uma disperso formando uma luz difusa; este efeito

conhecido como o efeito de Tyndall;

Figura 2-2 Efeito de Tyndall


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Misturas homogneas, que so misturas onde no possvel a identificao dos componentes, quer a olho nu, quer recorrendo a equipamento mais

potente. As misturas homogneas apresentam-se totalmente uniformes, ou

seja, numa nica fase.

Um caso particular das misturas homogneas so as solues. Entende-se por

soluo, uma mistura homognea na qual os componentes se encontram identificados

qualitativa e quantitativamente. Neste caso, as misturas homogneas so tambm

designadas por solues.

Uma soluo uma mistura de duas ou mais substncias numa nica fase. A

substncia que se dissolve ou dispersa (geralmente de menor quantidade) chamada

soluto. A substncia onde a outra se dissolve, geralmente de maior quantidade,

chamada solvente. Diz-se que o soluto se dissolve no solvente para formar uma soluo.

As solues podem ser classificadas, de acordo com o estado fsico dos intervenientes,

em:

Solues gasosas quando se est perante uma mistura de gases miscveis em qualquer proporo. Por exemplo, a soluo gasosa usada em

procedimentos anestsicos, composta por oxignio, xido de azoto e

isoflorano, em propores bem definidas;

Solues lquidas trata-se de misturas onde se encontram dissolvidas no seio de um lquido outras substncias. So exemplos: o oxignio gasoso dissolvido

na gua; lcool etlico dissolvido em gua; sal de cozinha dissolvido em gua;

Solues slidas trata-se de misturas em que o meio suporte um slido. Um exemplo muito comum o da soluo slida de ouro e cobre que os

ourives usam como matria-prima para a elaborao de jias ou peas de

ourivesaria. Assim, quando nos referimos a ouro de 18 quilates, significa que a

soluo slida foi preparada com uma proporo de 18 g de ouro para 24 g de

mistura, ou seja, com 6 g de cobre. Outro exemplo muito conhecido a

amlgama que os dentistas usam para reparao e reconstituio do esmalte

dentrio, cuja composio de 30% de cobre e 70% de mercrio (como este

ltimo metal lquido nas condies normais de presso e temperatura, a

mistura apresenta-se inicialmente pastosa, solidificando pouco tempo depois).

Este captulo concentrar-se- fundamentalmente nas solues lquidas por serem

to importantes na qumica experimental, na indstria e no dia-a-dia. Daremos nfase

particular s solues aquosas, porque a gua o solvente mais vulgarmente usado e

importante em solues biolgicas.


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2.1.2 Concentrao de solues

A composio de uma soluo expressa atravs da indicao da concentrao

dos solutos que a compem. H muitas unidades diferentes de concentrao, mas todas

elas exprimem a composio da soluo como a quantidade de soluto que est presente

numa determinada quantidade de soluo ou solvente.

Concentrao mssica Um dos mtodos para expressar a concentrao de uma soluo, consiste em

indicar a massa de um soluto A que se encontra dissolvida em cada decmetro cbico de

soluo, ou seja:

VmC AA = Eq. 2-1

onde CA a concentrao da soluo (em g dm-3), mA a massa de soluto (g) e V o volume

da soluo (dm3).

Concentrao molar A concentrao de uma soluo pode tambm ser definida como a razo entre a

quantidade de um soluto A e o volume total de soluo. Neste caso:

VnC AA = Eq. 2-2

onde CA a concentrao da soluo (em mol dm-3), nA a quantidade expressa em moles

do soluto A (mol) e V o volume de soluo (dm3).

Para exprimir a concentrao molar (molaridade) de um soluto A tambm se usa a

notao [A]1.

Concentrao molal (molalidade) A molalidade (m) de uma soluo definida como:

mnm A= Eq. 2-3

1 Em rigor, esta notao s vlida para exprimir concentraes molares; no entanto e por razes de facilidade de escrita, verificamos que muitas vezes esta notao usada sempre que se fala de

concentraes, independentemente das unidades em que estamos a trabalhar. Este procedimento, apesar de

no ser rigoroso actualmente aceite pela comunidade cientfica.


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onde m a concentrao da soluo expressa em mol/kg, nA a quantidade do soluto A

(mol) e m a massa de solvente em Kg.

Percentagem em massa O clculo da percentagem em massa, % (m/m), pode ser efectuado para qualquer

dos componentes de uma soluo, calculando-se a razo percentual da massa de um

componente em estudo (mA), relativamente massa total de soluo (m):

100 m

m A (m/m) % de A = Eq. 2-4

A percentagem em massa adimensional.

Este tipo de determinao mais frequente na anlise de solues de gases, que

so misturas homogneas de gases.

Fraco molar

A fraco molar de um componente A ( A ) o quociente entre a quantidade de soluto dissolvido, nA, e o total das quantidades dos componentes da soluo (nA + nB + nC

+ ).

...+++= cBAA

A nnnn Eq. 2-5

A fraco molar adimensional.

Partes por milho (ppm) muito comum a preparao e utilizao de solues de concentraes muito

baixas, onde os solutos se encontram presentes em quantidades vestigiais, o que requer

o uso de unidades mais sensveis, como por exemplo partes por milho, cujo smbolo

ppm. Uma soluo de um dado soluto A, que apresente uma concentrao de 1 ppm,

significa que em 1 milho de gramas de soluo, ou seja, em 1 tonelada de soluo

existe apenas 1 g do soluto A.

2.1.3 Solubilidade

O "desaparecimento" de uma substncia quando misturada com outra um

interessante fenmeno que fascina cientistas h anos, alm de despertar interesses

econmicos e, at mesmo, de sade pblica. Um exemplo que abalou a sociedade

brasileira foi a suspeita de contaminao de um contraste base de sulfato de brio


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(BaSO4), usado em radioscopia e radiografia para destacar rgos, que pode ter causado

a morte de pelo menos vinte e uma pessoas no Brasil. O sulfato de brio usado para

este fim por ser um sal praticamente insolvel em gua (0,0002 g/100 g de gua) e em

solues cidas diludas. Anlises de amostras deste medicamento, produzido por um

determinado fabricante, constataram a presena de carbonato de brio (BaCO3). Embora

o carbonato de brio apresente tambm baixa solubilidade em gua (0,002 g/100 g de

gua), este sal solvel em solues cidas diludas como o suco gstrico, fluido

digestivo cido que contm, entre outras substncias, cido clordrico (Eq 2-6). Alm

disso, o carbonato de brio, em presena de dixido de carbono e gua, forma

bicarbonato de brio, que um sal solvel na gua (Eq. 2-7).

(l) OH (g) CO (aq) Ba (aq) 2H (s) BaCO 222

3 +++ ++ Eq. 2-6 (aq) )Ba(HCO (l) OH (g) CO (s) BaCO 23223 ++ Eq. 2-7

Como todos os compostos de brio solveis em gua ou em cidos so

venenosos, o carbonato de brio tem efeitos nocivos para a sade humana. Este caso

ilustra bem a importncia do conhecimento da solubilidade, pois o engano em relao ao

meio reaccional pode ter sido o motivo que levou morte de vrias pessoas.

A solubilidade definida como sendo a quantidade mxima de soluto que pode

ser dissolvido numa certa quantidade de solvente, a uma dada temperatura, e

representada por S. Na ausncia de indicaes contrrias, admite-se que o solvente a

gua e a temperatura de 25C. Para um determinado solvente e temperatura, as

solues podem ser classificadas em:

solues saturadas so aquelas que esto em equilbrio com um excesso de soluto. A concentrao de uma soluo saturada igual solubilidade;

solues insaturadas so aquelas em que a concentrao do soluto menor que a sua solubilidade;

solues sobressaturadas so aquelas que, em algumas condies, apresentam uma concentrao de soluto temporariamente maior que a sua

solubilidade.

A adio de uma pequena quantidade de soluto a uma soluo uma maneira

simples de distinguir entre solues saturadas, insaturadas e sobressaturadas. Se a

soluo est insaturada, o soluto adicionado dissolve-se, aumentando a concentrao da

soluo. Se a soluo est saturada, a adio de soluto no produz alterao na

concentrao da soluo. Quando a soluo est sobressaturada, a adio de soluto

puro provoca a precipitao do soluto adicional.


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necessrio ter presente que solues saturadas e concentradas no so a

mesma coisa. Por exemplo, a baixa solubilidade do cloreto de prata na gua origina uma

soluo saturada com uma concentrao de aproximadamente 10-5 mol dm-3 (a 25 C), o

que obviamente no corresponde a uma soluo concentrada.

A solubilidade pode ser expressa de diferentes formas. As mais vulgares so a

concentrao mssica, concentrao molar e massa de soluto /100 g de soluo.

O processo de dissoluo bastante complexo. A experincia mostra que alguns

materiais so muito solveis em gua, enquanto que outros so bastante insolveis. A

partir da solubilidade de compostos determinada experimentalmente foi possvel

estabelecer regras de solubilidade. Na Tabela I apresentamos algumas regras simples de

solubilidade.

Para as solubilidades contribuem muitos factores, sendo a variao de entalpia

que acompanha as interaces soluto solvente e a alterao do grau de ordenao do

sistema os mais importantes e aqueles que podem providenciar uma melhor

compreenso dos princpios gerais de solubilidade.

Compostos solveis

Excepes

Quase todos os sais de Na+, K+, NH4+,

Halogenetos: sais de Cl-, Br- e I- Halogenetos de Ag+, Hg22+ e Pb2+

Fluoretos Fluoretos de Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Pb2+

Sais de NO3-, ClO3-, ClO4-, CH3COO-

Sulfatos Sulfatos de Sr2+, Ba2+, Pb2+ e Ca2+

cido inorgnicos

Compostos Insolveis

Excepes

Sais de CO32-, PO43-, C2O42- e CrO42-, Sais de NH4+ e de caties de metais

alcalinos

Sulfuretos Sais de NH4+, Ca2+, Sr2+ e de caties de

metais alcalinos

Hidrxidos e xidos metlicos Hidrxidos e xidos de Ca2+, Sr2+, Ba2+ e

dos caties de metais alcalinos

Tabela I Regras de solubilidade para compostos inicos em gua2 a 298 K

2 Uma substncia diz-se solvel num dado solvente se for possvel dissolv-la de forma a atingir uma concentrao de 0,01 mol dm-3 ou maior.


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2.1.3.1 Entalpia de dissoluo

A solubilidade de slidos na gua ou noutros solventes a manifestao visvel

da competio entre dois processos diferentes. O primeiro, chamado cristalizao, o

resultado das foras de ligao no slido. responsvel pelo crescimento do cristal

slido exposto a um ambiente que contm os seus prprios ies ou molculas

constituintes. O segundo, chamado dissoluo, o resultado das interaces entre as

molculas de solvente e as molculas ou ies do soluto superfcie da fase slida. Esta

interaco conduz destruio da estrutura do cristal slido e leva formao de uma

soluo cada vez mais concentrada at que toda a fase slida esteja dissolvida, ou at

que se estabelea um equilbrio entre os processos em competio.

A dissoluo de uma substncia no conduz existncia de ies ou molculas

isolados em soluo, uma vez que no seria favorvel em termos energticos ou

entrpicos e, consequentemente, as partculas dissolvidas tendem a sofrer agregao ou

solvatao. Neste momento, interessa-nos compreender os dois processos em causa, a

cristalizao e a dissoluo, respectivamente:

As interaces atractivas entre as partculas de soluto resultam na formao de agregados e, nomeadamente, de precipitados. Neste processo h

estabilizao do conjunto de partculas pois, apesar da diminuio de entropia

que a organizao cristalina implica, h uma forte estabilizao energtica,

denominada energia de rede. Quanto maior for a energia de rede, mais

partculas de soluto so removidas da soluo. Convm lembrar que a

superfcie do precipitado permanece insaturada, isto , os ies ou molculas

que ocupam as posies superfcie possuem locais de interaco que no

so usados. Consequentemente, podem ser observados efeitos particulares

superfcie (adsoro e outros fenmenos de superfcie) ou mais

especificamente, as molculas de solvente interactuam com as partculas de

soluto situadas na superfcie e transferem-nas da superfcie do slido para a

soluo.

Estabelecimento de interaces entre a hipottica partcula de soluto despida e as molculas de solvente. Esta interaco conduz formao de uma

partcula de soluto hidratada ou solvatada, com diminuio da energia do

conjunto e consequente estabilizao global neste processo. Esta interaco

pode-se estender a outras clulas de hidratao, e pequenos ies, em

particular, podem ser incorporados na estrutura do solvente.

Existe, portanto, uma competio entre a cristalizao e a solvatao na soluo.

Na maior parte dos casos, as interaces resultantes da solvatao so mais fracas que


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as interaces slido slido, mas normalmente o seu nmero sobrepe-se ao nmero

de interaces de cada molcula ou io na fase slida.

Resumindo, nos lquidos e nos slidos os corpsculos que os constituem mantm-

se juntos devido s interaces intermoleculares. Estas foras desempenham um papel

fundamental na formao das solues. Quando um soluto se dissolve num solvente, as

partculas do soluto dispersam-se no seio do solvente. As partculas do soluto ocupam

posies que esto normalmente ocupadas por molculas de solvente. A facilidade com

que uma partcula de soluto substitui uma molcula de solvente depende das

intensidades relativas dos trs tipos de interaces:

Interaco solvente solvente; Interaco soluto soluto; Interaco solvente soluto. Para simplificar, podemos imaginar que o processo de dissoluo se d em trs

passos diferentes (Figura 2-3).

O passo 1 envolve a separao das partculas do solvente e o passo 2 envolve a

separao das partculas do soluto. Estes passos necessitam de energia para vencer as

foras intermoleculares atractivas; portanto, so endotrmicos. No passo 3 as molculas

de solvente e de soluto misturam-se. O processo global pode ser exotrmico ou

endotrmico dependendo da intensidade relativa das foras intermoleculares envolvidas.

Figura 2-3 Representao ilustrada dos factores que contribuem para a entalpia de uma dissoluo

Solvente

Passo 1 H1

Passo 2 H2

Soluto

Soluo

Passo 3H3


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A entalpia de dissoluo, dissH, dada por: 321 HHHHdiss ++= Eq. 2-8

Se a estabilizao energtica correspondente ao conjunto das interaces soluto

solvente for mais forte do que a necessria para quebrar as interaces solvente

solvente e soluto soluto, o processo de dissoluo energeticamente favorvel, isto ,

o processo de dissoluo exotrmico (dissH < 0). Se, pelo contrrio a estabilizao energtica resultante das interaces soluto

solvente for mais fraca do que as interaces solvente solvente e soluto soluto, ento

o processo de dissoluo endotrmico (dissH > 0). Em geral, substncias que tenham propriedades semelhantes e, por isso, foras

intermoleculares semelhantes, tero interaces soluto solvente fortes e tendero a

formar solues. A afirmao o semelhante dissolve o semelhante uma simplificao

que frequentemente usada para explicar tendncias na solubilidade. Isto significa que

solutos inicos ou polares se dissolvem em solventes polares. Os solutos no polares

dissolvem-se em solventes no polares. Os solutos inicos e polares no se dissolvem

em solventes no polares.

Notemos que, quando se aplica a regra da solubilidade o semelhante dissolve o

semelhante, verificamos algumas excepes. Esta regra til quando se pretende

comparar a solubilidade de sries de compostos.

2.1.3.2 Espontaneidade

O processo de dissoluo, tal como qualquer processo qumico e fsico, depende

de dois factores. Um deles a energia que determina se o processo de dissoluo

endotrmico ou exotrmico. O segundo factor a tendncia intrnseca para a desordem

que se verifica em todos os processos naturais. Quando as partculas de soluto e

solvente se misturam para formar a soluo h um aumento da desordem. No estado

puro, o soluto e o solvente possuem uma certa ordem, caracterizada pela disposio

mais ou menos regular dos tomos, molculas ou ies no espao tridimensional. Grande

parte dessa ordem destruda quando o soluto se dissolve no solvente. Portanto, o

processo de dissoluo sempre acompanhado por um aumento da desordem (aumento

de entropia). este aumento da desordem do sistema que favorece a solubilidade de

qualquer substncia, mesmo se o processo de dissoluo for endotrmico.


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2.1.3.3 Solubilidade de compostos inicos em gua

A gua o solvente mais comum usado para dissolver compostos inicos. As

variaes de entalpia que ocorrem na formao de solues aquosas so um factor

importante para determinar a solubilidade das substncias inicas. As substncias

inicas so constitudas por ies de cargas opostas, mantidos juntos por foras

electrostticas. Os slidos inicos manifestam uma grande solubilidade na gua mas so

muito pouco solveis nos solventes no polares. Os slidos com interaces

predominantemente inicas so denominados de sais. A solubilidade dos sais diminui

medida que se adicionam solventes orgnicos s solues aquosas. Este facto

normalmente usado nas anlises gravimtricas. Todos os sais puros so electrlitos

fortes e as cores dos slidos e das respectivas solues aquosas so geralmente as

cores dos ies individuais.

Se um composto for solvel, a entalpia de atraco entre os ies no slido tem de

ser comparvel (at cerca de 50 kJ mol-1) entalpia das atraces entre as molculas de

gua e os ies na soluo. As foras que mantm o slido inico unido advm da

atraco electrosttica entre os ies de cargas opostas, e so muito intensas, com

energias da ordem de 400 KJ mol-1 ou superiores.

Consideremos o exemplo da dissoluo do cloreto de sdio (NaCl) em gua. Em

soluo, as molculas polares de gua so atradas pelas cargas dos ies Na+ e Cl-

(Figura 2-4). Vrias molculas de gua so atradas para cada io na soluo. As

atraces do tipo io-dipolo, que se estabelecem entre os ies Na+ e Cl- com a gua, so

suficientemente fortes para separar os ies do cristal.

Figura 2-4 Dissoluo de um cristal de sal na gua (esquerda), hidratao de ies (direita).


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Em soluo, cada catio Na+ rodeado por molculas de gua, orientadas com a

sua extremidade negativa para o catio. Da mesma forma, cada anio Cl- rodeado por

molculas de gua com a sua extremidade positiva orientada para o anio. Esta

interaco dos ies com as molculas de solvente denominada solvatao. No caso de

o solvente ser a gua, designa-se por hidratao.

Uma vez que muitos compostos inicos so solveis na gua, pode-se concluir

que as entalpias de hidratao devem ter valores semelhantes aos das entalpias de rede

cristalina nos compostos slidos (Figura 2-5).

Quando as substncias inicas se dissolvem em gua, o aumento da desordem

do soluto bvio, visto que os ies ficam livres para se movimentarem. Quando as

molculas de gua se separam para criar espaos para os ies, tambm h um aumento

da desordem. Ao mesmo tempo, contudo, a hidratao dos ies restringe a liberdade de

algumas das molculas de solvente, diminuindo a sua desordem. Assim, dependendo do

soluto particular e da sua hidratao pela gua, a desordem do solvente poder aumentar

ou diminuir.

Figura 2-5 Processo de dissoluo endotrmico

2.1.3.4 Solubilidade de compostos moleculares

Os slidos covalentes apresentam geralmente uma baixa solubilidade na gua.

Estes compostos so geralmente electrlitos fracos e tm uma tendncia para sofrer

reaces de complexao em soluo aquosa. Muitas vezes a cor da soluo difere da

cor do slido.

Hrede hidH

dissH


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As foras atractivas entre as molculas de um soluto molecular so foras dipolo

dipolo, foras de disperso de London e/ou ligaes de hidrognio. Consideremos o

exemplo do etanol que miscvel com a gua. No etanol lquido as molculas mantm-se

ligadas por ligaes de hidrognio, tal como as molculas de gua. Por este motivo o

etanol dissolve-se muito facilmente na gua, ocorrendo ligaes de hidrognio entre o

grupo OH das molculas do lcool e o tomo de oxignio das molculas de gua. Nesta

categoria encontra-se uma grande variedade de solues como o acar na gua, lcool

na gua, cidos clordrico e actico na gua.

Figura 2-6 Formao de ligaes de hidrognio entre as molculas de etanol e gua

Por outro lado, existem muitos compostos moleculares, como o iodo, que no so

muito solveis na gua. As atraces intermoleculares existentes entre as molculas de

iodo so foras de disperso de London fracas. As foras intermoleculares entre um

dipolo permanente na molcula da gua e um dipolo induzido na molcula de iodo no

so muito fortes, comparadas com as ligaes de hidrognio existentes entre as

molculas da gua. Portanto, a energia necessria para quebrar as ligaes de

hidrognio no processo de dissoluo muitssimo maior do que a energia libertada

quando as molculas de gua e iodo se atraem umas s outras. Neste caso, o aumento

da desordem da mistura no suficiente para vencer a variao de entalpia desfavorvel,

pelo que dai resulta uma solubilidade muito baixa.

O iodo e o bromo so dois compostos moleculares apolares. Em ambos, as

atraces intermoleculares so fracas (foras de disperso de London). Estas foras,

sendo da mesma ordem de grandeza, so responsveis pela atraco entre as molculas

de iodo e bromo, o que explica a dissoluo do iodo no bromo lquido.


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2.1.4 Equilbrios de solubilidade

No ponto anterior fizemos referncia ao equilbrio de solubilidade. Os equilbrios

de solubilidade so reaces que envolvem a dissoluo e a formao de um slido

(precipitado) a partir de uma soluo. Estes processos so equilbrios heterogneos, pois

envolvem mais do que uma fase.

Equilbrios deste tipo so, frequentemente, observados quer em processos

industriais quer no nosso quotidiano. Por exemplo, as estalactites e estalagmites das

grutas, no so mais do que equilbrios de solubilidade entre os depsitos subterrneos,

constitudos essencialmente por carbonato de clcio (CaCO3) e as guas naturais, como

por exemplo a gua da chuva.

Uma reaco de precipitao importante nos laboratrios de qumica o teste

clssico usado para determinar a presena de ies prata em soluo. Adiciona-se

algumas gotas de soluo de cido clordrico soluo teste; a formao de um slido

branco (cloreto de prata) indica a presena de prata.

Ag+ (aq) + Cl- (aq) ' AgCl (s) Eq. 2-9 Os dois processos competitivos, solubilidade e precipitao, estabelecem um

equilbrio termodinmico o qual deslocado na direco do produto de menor energia.

Neste equilbrio, ocorre uma constante alterao de partculas de soluto na superfcie do

slido. Quando se estabelece um estado de equilbrio pode-se aplicar a lei das

actividades e o equilbrio pode ser expresso atravs de uma constante de equilbrio. Esta

constante de equilbrio tambm deve estar relacionada com a solubilidade do slido na

fase lquida. Walther H. Nernst chamou a esta constante de equilbrio produto de

solubilidade, Kps.

Na seco seguinte discutiremos a relao entre a solubilidade e o produto de

solubilidade. Contudo, salientamos que nem sempre se pode determinar a solubilidade

apenas a partir do produto de solubilidade. Nernst salientou que a solubilidade

determinada a partir do Kps s tem significado quando a soluo em equilbrio com a fase

slida contm os constituintes do soluto slido exclusivamente na forma de ies livres.

Svante Arrhenius j tinha desenvolvido esta teoria de electrlitos fortes e fracos e

demonstrou que mesmo os electrlitos fracos esto completamente dissociados em

solues diludas. Pouco depois de Nernst publicar as suas ideias, Niels Bjerrum

introduziu o conceito de dissociao completa para compostos inicos (sais) numa

soluo electroltica, eliminando as limitaes referidas por Nernst. Durante os anos

seguintes, nem sempre se levou a srio a diferena entre os compostos inicos e os

compostos covalentes. Acreditava-se que as substncias com solubilidade baixa


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(compostos covalentes) tambm estavam completamente dissociadas, uma vez que

apenas se obtinham baixas concentraes, devido s suas baixas solubilidades. Por este

motivo, tambm eram tratados como sais. Esta ideia no muito correcta, como vamos

ver mais frente, e esta concepo alternativa causa alguma confuso, particularmente a

alunos pouco experientes.

2.1.4.1 O produto de solubilidade

Por razes histricas, os equilbrios que envolvem reaces de precipitao so escritos como a dissoluo de um slido (dissociao em ies), o inverso da reaco de

precipitao. Se assumirmos que o soluto est totalmente dissociado (electrlitos fortes,

sais, etc.) o sistema de duas fases pode ser descrito atravs do seguinte equilbrio, no

qual tomamos como exemplo de um electrlito forte, o cloreto de sdio:

NaCl (s) ' Na+ (aq) + Cl- (aq) Eq. 2-10 Apesar de se tratar de um equilbrio heterogneo, a uma temperatura constante,

h uma constante de equilbrio que definida como:

[ ][ ][ ]NaCl

Cl Na -+=K Eq. 2-11

A actividade de uma fase slida pura sempre, por definio, unitria. Como

resultado desta simplificao, obteve-se uma relao conhecida por produto de

solubilidade, Kps:

[ ][ ]-Cl Na +=psK Eq. 2-12 Deste modo, e porque se trata de um equilbrio heterogneo, o produto de

solubilidade de um composto, Kps, definido como o produto das concentraes dos ies

constituintes, elevadas aos respectivos coeficientes estequiomtricos da equao de

equilbrio. Esta constante traduz a maior ou menor solubilidade de um composto em gua

e, tal como seria de esperar, quanto mais insolvel o sal mais baixa a concentrao

dos seus ies em soluo e, consequentemente, mais pequeno o valor da constante do

produto de solubilidade.

Se as cargas dos ies no forem numericamente iguais, a equao

correspondente torna-se mais complicada. Para um sal com uma composio genrica

MaBb, que se dissocia em soluo aquosa nos correspondentes ies, o equilbrio de

solubilidade expresso da seguinte forma:


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MaBb (s) ' a M+ (aq) + b B- (aq) Eq. 2-13

E o produto de solubilidade

[ ] [ ]bpsK -a B M += Eq. 2-14 No caso da dissociao ser completa e os ies M+ e B- se encontrarem na forma

de ies livres, cada mole de sal dissolvido origina a moles de caties e b moles de anies

na fase aquosa e, neste caso, a solubilidade e o produto de solubilidade esto

relacionados de uma forma simples. A solubilidade S expressa em moles da fase slida

por dm3 de soluo (e no em termos da concentrao de cada io individual) est

relacionada com a concentrao inica de M+ e B- atravs da seguinte expresso:

[ ]+M = a S Eq. 2-15 e

[ ]-B = b S Eq. 2-16 onde S a solubilidade em mol dm-3. O produto de solubilidade pode ser definido como:

[ ] [ ] ( ) ( ) babababps SbabSaSK ++ === -a B M Eq. 2-17 e portanto

( ) ( )ba

baps

baK

S+

=1

Eq. 2-18

Esta equao estabelece a relao entre a solubilidade e o produto de

solubilidade em condies especficas (quando a soluo est em equilbrio com a fase

slida cujos ies se encontram na forma livre) e apenas se forem tidas em conta as

seguintes consideraes:

A relao entre a solubilidade e o produto de solubilidade verifica-se se o composto dissolvido se encontrar completamente dissociado. Se existir em

soluo soluto indissociado, ou se os caties e os anies produzidos na

dissoluo formarem complexos, ento a solubilidade maior do que o valor

determinado a partir do produto de solubilidade.

Se a fase aquosa inicial possuir algum dos ies produzidos pela dissoluo do slido, ento a solubilidade torna-se menor que o valor determinado a partir do

produto de solubilidade.


29

A alterao dos coeficientes de actividade tem um efeito na solubilidade de um electrlito. De um modo geral, os coeficientes de actividade diminuem com o

aumento da concentrao total de electrlito inerte (fora inica) e,

consequentemente, a solubilidade torna-se maior.

A solubilidade no uma grandeza termodinmica, mas o produto de solubilidade

uma expresso termodinmica, desde que nela figurem as actividades das espcies

envolvidas.

2.1.5 Formao de precipitados

As reaces de precipitao so caracterizadas pela formao de um composto

insolvel, que se separa da soluo, e a que se d o nome de precipitado.

Com base nos conceitos de produto de solubilidade e de solubilidade, podemos

agora prever se a mistura de duas solues vai ou no dar origem formao de um

precipitado. De forma a prever a possvel formao destes, recorre-se ao quociente de

reaco (Q). Este quociente envolve o produto das concentraes dos ies envolvidos

elevados aos respectivos coeficientes estequiomtricos, de forma semelhante que se

utiliza para calcular o Kps. Salientamos que o produto de solubilidade corresponde ao

quociente de reaco quando a soluo est saturada, ou seja, quando as concentraes

dos ies correspondem s suas concentraes de equilbrio na presena de excesso do

slido relativamente sua solubilidade. Assim comparando os valores numricos de

ambos (Q com Kps) pode-se observar trs situaes distintas:

Q < Kps, o que significa que se est na presena de uma soluo no saturada ou insaturada, isto , no houve ainda formao de precipitado;

Q = Kps, o que significa que se est na presena de uma soluo saturada, ou seja, atingiu-se o limite mximo de dissoluo;

Q > Kps, o que significa que se est na presena de uma soluo sobressaturada, ou seja, no possvel dissolver mais soluto e h formao

de precipitado.

2.1.6 Alguns factores que influenciam a solubilidade

A solubilidade de um soluto depende de vrios factores, como por exemplo:

temperatura, presso, presena na soluo de um io comum, ocorrncia de reaces

laterais, formao de complexos, pH do meio e dimenses moleculares ou inicas.


30

Como estamos a estudar o caso particular da solubilidade de solutos slidos em

solventes lquidos, nesta seco so discutidos apenas os factores que influenciam a

solubilidade de slidos em lquidos.

2.1.6.1 Efeito da temperatura na solubilidade

Como j referimos, as caractersticas das interaces soluto solvente

influenciam a solubilidade das substncias. A solubilidade de um composto depende

tambm da temperatura.

Podemos preparar uma soluo saturada por mistura do solvente com excesso de

um soluto slido. Este sistema est em equilbrio dinmico, com molculas ou ies que

esto constantemente a abandonar o slido e outros a depositar-se na superfcie do

slido com velocidades iguais. Este processo pode ser representado por:

soluto (s) ' soluto (aq) Eq. 2-19 Uma vez estabelecido o equilbrio no h uma variao observvel da

concentrao da soluo, desde que a temperatura e a presso no sejam alteradas. O

princpio de Le Chatelier aplica-se a qualquer sistema em equilbrio dinmico, pelo que

ser usado para estabelecer a influncia da temperatura na solubilidade de um

composto.

Para elevar a temperatura de uma amostra de matria necessrio fornecer-lhe

calor. O fornecimento de calor a uma soluo saturada em equilbrio com um excesso de

soluto representa uma alterao ao sistema. De acordo com o princpio de Le Chatelier,

ocorrer uma reaco no sentido que contrarie essa alterao exterior. Consideremos em

primeiro lugar um composto cuja dissoluo seja endotrmica. Quando o soluto se

dissolve absorve calor, pelo que um reagente na equao:

calor + soluto (s) ' soluto (aq) Eq. 2-20 Quando se fornece calor ao sistema, a reaco tem de ocorrer no sentido dos

reagentes para os produtos de forma a contrariar o efeito da perturbao introduzida. Por

este motivo, quando o equilbrio restabelecido, a quantidade de soluto em soluo

aumenta. Por outras palavras, quando a entalpia de dissoluo positiva, a solubilidade

do soluto aumenta com a temperatura.

Um composto que tenha uma entalpia de dissoluo negativa liberta calor no

processo, tal como est representado na equao de equilbrio:

soluto (s) ' soluto (aq) + calor Eq. 2-21


31

Quando se fornece calor a este sistema, a reaco ocorre no sentido inverso,

reduzindo a concentrao de equilbrio do soluto. Resumindo, um aumento da

temperatura faz aumentar a solubilidade de um composto se o processo de dissoluo for

endotrmico e faz diminuir a solubilidade quando o processo de dissoluo exotrmico.

As solubilidades da maioria dos slidos aumentam quando a temperatura da

soluo aumenta. O grfico da Figura 2-7 mostra a solubilidade de diversos compostos

em funo da temperatura.

Figura 2-7 Variao da solubilidade com a temperatura

Em geral, quanto mais endotrmica for a dissoluo, maior ser a variao da

solubilidade com a temperatura. Pode-se observar que a solubilidade do sulfato de crio

(III) vai diminuindo medida que a temperatura aumenta, o que est de acordo com a

entalpia de dissoluo negativa (dissoluo exotrmica).

importante notar que o estado de diviso de um soluto e a agitao da soluo

no aumentam a solubilidade do soluto; apenas interferem no tempo de dissoluo,

mantendo a temperatura constante.

Temperatura (C)

Solu

bilid

ade

(g/1

00 c

m3 d

e g

ua)


32

2.1.6.2 Efeito do tamanho das partculas na solubilidade

As partculas slidas pequenas esto num estado energeticamente menos estvel

que as partculas de maiores dimenses. Isto deve-se ao facto da sua superfcie ser

relativamente grande comparada com o seu volume.

Numa partcula slida de maiores dimenses, apenas uma fraco extremamente

pequena de tomos ou molculas ocupam stios superfcie. Pelo contrrio, as partculas

extremamente pequenas possuem uma fraco significativa de tomos ou molculas nas

posies superficiais. Por este motivo, a energia total de uma partcula pequena mais

afectada pelas contribuies da superfcie. Uma vez que as energias das partculas

pequenas e grandes so diferentes, elas tambm devem exibir diferentes

comportamentos quanto solubilidade. Esta diferena designada macro e micro

solubilidade. Como regra geral, a (macro) solubilidade constante quando o dimetro

das partculas superior a 10-3 mm, enquanto que para cristais menores a solubilidade

depende do tamanho das partculas.

Figura 2-8 Macro e micro solubilidade de um slido cristalino

2.1.6.3 Io comum

At agora tratamos a solubilidade de um electrlito em que a fase slida se

encontra em equilbrio com a gua pura. Convm lembrar que no importante o modo

como o estado de equilbrio alcanado. Obtm-se o mesmo resultado quando um slido

est em equilbrio com uma certa soluo aquosa ou quando um slido formado numa

reaco de precipitao por adio de duas solues aquosas. Na prtica, a precipitao

induzida por solues que contm um reagente de precipitao em excesso.

Est claro que a solubilidade de um slido numa soluo saturada zero e que

pequena numa soluo que j contenha os ies da substncia que se dissolve (io

comum), mas que ainda no esteja saturada. Da mesma forma, ser de esperar uma

Solu

bilid

ade

Tamanho das partculas 10-3 mm


33

solubilidade reduzida num sistema no qual esteja presente na soluo original apenas um

dos ies constituintes do soluto. Este resultado pode ser deduzido a partir da aplicao

do Principio de Le Chatelier ao equilbrio seguinte:

MaBb (s) ' a M+ (aq) + b B- (aq) Eq. 2-22

O principio de Le Chetelier estabelece que quando os ies M+ ou B- existem em

excesso na soluo, o equilbrio desloca-se no sentido dos reagentes. Isto conduz a uma

solubilidade menor, comparativamente solubilidade num sistema em que os ies M+ ou

B- no esto presentes na soluo original.

A partir destas consideraes, conclui-se que o efeito do io comum reduz a

solubilidade, a expresso do produto de solubilidade continua a ser vlida uma vez que

se trata de uma constante termodinmica.

2.1.6.4 Formao de complexos

A solubilidade dos sais aumenta sempre que soluo saturada se adiciona uma

substncia que reaja com um dos ies. Neste caso particular, a substncia adicionada vai

originar, por reaco com um dos ies, um complexo solvel e estvel, diminuindo assim

a concentrao do referido io. Por exemplo, verifica-se este caso na solubilizao de um

precipitado de cloreto de prata, AgCl, por adio de uma soluo aquosa de amonaco,

NH3.

As equaes qumicas que traduzem as reaces so as seguintes:

AgCl (s) ' Ag+ (aq) + Cl- (aq) Eq. 2-23 Ag+ (aq) + 2 NH3 (aq) ' [Ag(NH3)2]+ (aq) Eq. 2-24

Ao ocorrer a formao do io diaminoprata, um io complexo estvel, existe uma

diminuio da concentrao do catio prata, pelo que a primeira reaco se vai deslocar

no sentido directo, para contrariar a perturbao introduzida ao sistema, inicialmente em

equilbrio, provocando, assim, um aumento da solubilidade do cloreto de prata.

2.1.6.5 pH do meio

O pH das solues afecta a solubilidade dos sais. Vejamos, por exemplo, o efeito

da variao do pH na dissoluo de Ca(OH)2 (s) em gua:

Ca(OH)2 (s) ' Ca2+ (aq) + 2 OH- (aq) Eq. 2-25


34

Pelo princpio de Le Chatelier, verificamos que, ao aumentar a concentrao de

ies OH- (aumentando o pH) na soluo, o equilbrio desloca-se no sentido da formao

de Ca(OH)2 slido, reduzindo, assim, a solubilidade deste. Por outro lado, ao aumentar a

concentrao de ies H+ (diminuindo o pH), reduz-se a concentrao de ies OH- em

soluo, pelo que a solubilidade aumenta.

Conclumos, pois, que as bases insolveis se dissolvem mais facilmente em

solues cidas, e que, de forma anloga, os cidos insolveis se dissolvem mais

facilmente em solues bsicas.

2.1.6.6 Troca de ies

A solubilidade de um slido num solvente uma propriedade bem definida de

todos os slidos cristalinos. Nas solues aquosas, a maior parte dos slidos dissocia-se

e existe na forma dos correspondentes caties e anies.

Se a soluo no contm outros electrlitos, os caties e os anies esto

presentes na soluo nas propores estequiomtricas do slido e a solubilidade pode

ser expressa em termos do Kps. Contudo, nem sempre se observa este comportamento.

Muitos minerais comportam-se de uma forma diferente. Tem-se observado que os anies

(por exemplo silicatos) fazem parte de uma estrutura cristalina rgida insolvel e que os

caties esto presentes apenas para compensar o excesso de carga negativa dos anies

da estrutura rgida. Os caties so mantidos na estrutura cristalina por foras

electrostticas puras. No processo de dissoluo, as ligaes polares (electrostticas)

podem ser facilmente quebradas pelos diplos da gua (semelhante dissolve

semelhante), mas as ligaes covalentes so bastante resistentes interaco com as

molculas de gua.

Uma vez que os caties so mantidos na estrutura cristalina por foras

electrostticas, eles ocupam espaos vazios da estrutura, e podem facilmente serem

substitudos por outros caties de carga e tamanho semelhantes. Contudo, caties com

maior carga e menor raio inico so mais fortemente retidos na superfcie do slido do

que os caties com menor carga e maior raio inico.

A argila um exemplo deste tipo de minerais. Neste caso, a estequiometria dos

compostos no fixa. Estes materiais exibem uma baixa solubilidade, mas podem trocar

certos caties na sua estrutura com caties presentes na soluo aquosa (exemplo, gua

do mar, a qual contm cerca de 0,7 mol dm-3 de electrlitos). Esta substituio

chamada de processo de troca de ies.


35

2.2 Enquadramento do ensino da solubilidade nos curricula portugus

2.2.1 Curricula

O conceito de solubilidade est presente no programa de Cincias Fsico -

Qumicas do 3 Ciclo do Ensino Bsico e no programa da componente de Qumica do 11

ano de escolaridade da disciplina de Cincias Fsico Qumicas.

A primeira abordagem da solubilidade feita no tema C Sustentabilidade na

Terra e no captulo II Reaces Qumicas, da disciplina de Cincias Fsico

Qumicas do 3 ciclo do Ensino Bsico. De seguida, apresentamos uma tabela com os

contedos a abordar (Tabela II), as competncias especficas que os alunos devem atingir

e um conjunto de experincias educativas propostas nas orientaes curriculares de

Cincias Fsicas e Naturais do 3 ciclo do Ensino Bsico (ME Bsico, 2001).

O conceito de solubilidade abordado de uma forma mais complexa no programa

de Fsica e Qumica A do 11 Ano do Ensino Secundrio, mais especificamente na

Unidade 2 Da Atmosfera ao Oceano: Solues na Terra e para a Terra. Nesta

unidade tem-se as solues aquosas naturais como contexto para a abordagem e

aprofundamento de muitos conceitos qumicos importantes, como equilbrio qumico,

cido base, oxidao reduo e solubilidade (Figura 2-9).


36

Tema C Sustentabilidade na Terra

Captulo II Reaces Qumicas

Subcaptulo

Contedos

Competncias

Experincias Educativas

Tipos de

reaces

qumicas

Reaces de

precipitao

Distinguir entre sais solveis e

insolveis

Interpretar reaces de

precipitao

Reconhecer a aplicabilidade

das reaces

de precipitao

Questionar os alunos acerca da solubilidade de diferentes substncias

em gua. Incentiv-los a pesquisar as

propriedades da gua existente em

diferentes regies do pas, a dureza da

gua em diversas amostras e mtodos

usados para diminuir a dureza da gua

de consumo.

Realizar reaces de precipitao e verificar a formao de sais pouco

solveis (precipitados) a partir de sais

solveis. Este contedo pode ser

relacionado com aprendizagens j

realizadas em Cincias Naturais; por

exemplo, relacionar com a formao de

estalactites e estalagmites nas grutas

calcrias e com a formao de

conchas e de corais.

Incentivar os alunos a escrever as equaes de palavras correspondentes

s reaces qumicas realizadas e a

investigar o que acontece massa das

substncias que tomam parte numa

reaco qumica.

Tabela II Insero do conceito de solubilidade no Programa de Cincias Fsico Qumicas do 3 ciclo do Ensino Bsico


37

Figura 2-9 Ilustrao da organizao da Unidade 2 Da Atmosfera ao Oceano: Solues na Terra e para a Terra, do programa de Fsica e Qumica A do 11 Ano do Ensino Secundrio (ME 10-11, 2003)


38

Apresentamos de seguida os objectivos de ensino e os objectivos de aprendizagem enunciados no programa de 11 Ano de Qumica.

Objecto de ensino

2 - Da Atmosfera ao Oceano: Solues na Terra e para a Terra

A gua na Terra e a sua distribuio: problemas de abundncia e de escassez. Os encontros mundiais sobre a gua, com vista resoluo da escassez de

gua potvel.

2.4. Mineralizao e desmineralizao de guas 2.4.1 A solubilidade e o controlo da mineralizao das guas.

Mineralizao das guas e dissoluo de sais. Solubilidade: solutos e solventes. Solubilidade de sais em gua: muito e pouco solveis. Soluo no saturada e saturada de sais em gua. Aplicao da constante de equilbrio solubilidade de sais pouco

solveis: constante do produto de solubilidade (Kps).

Objectivos de aprendizagem

2.4. Mineralizao e desmineralizao de guas 2.4.1. A solubilidade e o controlo da mineralizao das guas.

Relacionar a existncia de determinadas espcies qumicas numa gua com a dissoluo de sais e do dixido de carbono na atmosfera.

Relacionar a concentrao de solues saturadas e no saturadas numa determinada substncia com a solubilidade respectiva, a uma

determinada temperatura e presso.

Diferenciar sais pelo valor da solubilidade em gua (muito, pouco e medianamente solveis).

Caracterizar o fenmeno da dissoluo como o resultado de uma interaco soluto solvente.

Apresentar razes que justificam a no existncia de um solvente universal e a existncia de limite da dissoluo de qualquer soluto, em

solues reais.

Identificar fenmenos do quotidiano como dissolues. Explicitar formas de controlar o tempo de dissoluo (estado de diviso

e agitao) mantendo a temperatura e a presso constantes.


39

Compreender que numa soluo saturada de um sal na presena deste no estado slido, o equilbrio dinmico (h trocas recprocas entre

ies da rede e da soluo).

Explicitar o significado da constante de produto de solubilidade - Kps. Compreender as razes pelas quais a presena de algumas espcies

qumicas em soluo pode alterar a dissoluo de outras substncias.

Interpretar a formao de estalactites e estalagmites em grutas calcrias.

Apresentar razes para a facilidade da ocorrncia da poluio das guas e a dificuldade de despoluio das mesmas em termos da

solubilidade.

2.3 Concepes alternativas

2.3.1 Ensino por mudana conceptual

Aprender pressupe um processo pessoal e activo de construo de

conhecimento. Esta perspectiva construtivista ope-se concepo do sujeito receptor

passivo de saberes transmitidos e supe que, num qualquer processo de ensino e de

aprendizagem, o aluno deva ser considerado um sujeito activo, possuidor de vivncias e

objectivos prprios que lhe permitem interagir com o meio fsico e social e que

condicionam, de forma decisiva, as novas aprendizagens. Isto significa reconhecer que, a

par com aprendizagens formais, os alunos possuem ideias ou teorias informais sobre os

mais diversos domnios que afectam a interpretao do quotidiano. Neste sentido, cada

aluno chega escola com uma fsica e uma qumica intuitivas e tambm com um

conhecimento informal sobre o mundo social, histrico e econmico, para alm de uma

psicologia intuitiva que, no seu dia-a-dia, lhe conferem adaptabilidade (Pozo, 1996).

No ensino das Cincias , por isso, fundamental ter em conta as ideias e as

explicaes sobre os fenmenos naturais que os alunos trazem para a escola. Estas

concepes, vulgarmente designadas por concepes alternativas (CAs), podero ser

mais ou menos divergentes dos conceitos cientificamente aceites.

Segundo Cachapuz (1995), a designao de concepes alternativas (CA's) surge

por se tratar de "ideias que aparecem como alternativas a verses cientficas de

momento aceites" no podendo ser encaradas como "... distraces, lapsos de


40

memria ou erros de clculo, mas sim como potenciais modelos explicativos... resultando

de um esforo consciente de teorizao".

Admitimos alguma controvrsia na definio e importncia atribuda no ensino da

Qumica s CAs. Muitas vezes, por outro lado, as CAs podem ser rtulos

desculpabilizadores de verdadeiros erros ou mesmo falta de estudo e organizao (dos

alunos e professores). A nossa posio de equilbrio: nem o dogmatismos de achar que

os alunos no tm CAs e que elas no importam, nem o fundamentalismo de que basta

saber e trabalhar as CAs dos alunos para ensinarmos e aprendermos QumicaA

mesma posio moderada temos face ao construtivismo que subjaz ao movimento das

CAs. As ideias do construtivismo so boas e cruciais mas nem tudo que behaviorista

negativo no processo de ensino aprendizagem.

A conscincia da existncia destas ideias exige, necessariamente, respostas

didcticas adequadas. Nos ltimos vinte/trinta anos tm sido identificadas CA's em vrias

reas. Pfundt e Duit inventariaram 3500 estudos nesta linha de investigao, publicados

nas mais importantes revistas de divulgao internacional de Educao em Cincias

(Pfundt e Duit, 1994).

Com a finalidade de contribuir para facilitar a utilizao, pelos professores, dos

resultados da investigao em CA's, Furi (1996) enumerou, de forma simples e sinttica,

sete aspectos:

1. os estudantes chegam sala de aula com um conjunto variado de CA's e muitas delas possuem uma certa coerncia interna;

2. as CA's so comuns a estudantes de diferentes meios, idade e gnero; 3. as CA's so persistentes e no se modificam facilmente com estratgias de

ensino convencionais;

4. as CAs apresentam um certo isomorfismo com concepes vigentes em perodos da histria do pensamento cientfico e filosfico;

5. o conhecimento anterior dos alunos interage com aquilo que se ensina na aula e sero de esperar consequncias imprevistas na aprendizagem;

6. as CA's podem surgir a partir de experincias pessoais muito variadas, que incluem a percepo, a cultura, a linguagem, os mtodos de ensino dos

professores, os materiais educativos,;

7. as estratgias que facilitam a mudana conceptual podem ser ferramentas eficazes na sala de aula.

A origem das CA's dos alunos um campo de interesse para muitos autores e

Pozo (1996) prope mesmo trs vias principais para explicar o seu aparecimento:

sensorial, cultural e analgica. Uma origem sensorial, para explicar o que designa por

concepes espontneas na percepo de fenmenos, processos e observaes na


41

vida quotidiana; uma origem cultural, para explicar as chamadas concepes sociais

resultantes da influncia do meio social e cultural que envolve o aluno, sendo a sua

transmisso feita atravs da linguagem; uma origem analgica, para explicar as

concepes analgicas que aparecem no desempenho de tarefas onde so

estabelecidas analogias com ideias ou esquemas de conhecimentos provenientes de

outras reas. Estes aspectos contribuem certamente para ajudar os professores a

diagnosticar e compreender as ideias dos alunos, a escolher as estratgias mais

adequadas sua abordagem didctica e a reflectir sobre as prprias prticas. Neste

sentido, Cachapuz (1995) chama a ateno para a possibilidade de algumas CA's serem

reforadas nas prprias situaes de aprendizagem, atravs dos manuais escolares ou

do prprio professor, ao serem utilizadas analogias, linguagem e representaes

diagramticas inadequadas ou excessivamente simplistas.

Vrios autores alertam para a dificuldade de, na prtica, se conseguir ultrapassar

algumas CA's dos alunos, j que, como afirma Santos (1992), estas concepes resistem

mudana, constituem verdadeiros obstculos epistemolgicos e impedem (iludem) a

construo do saber cientfico. Para alm desta estabilidade, registam-se ainda, com

frequncia, efeitos regressivos, ou seja, o ressurgimento de concepes que pareciam ter

sido abandonadas.

A existncia de CA's nos alunos no deve, porm, ser encarada de forma fatalista

pelos professores. Opostamente, deve aceitar-se como natural o carcter evolutivo do

aluno, colocando a contribuio do professor no desafio desse desenvolvimento. Os

resultados da investigao afiguram-se muito importantes, no s para o professor

conhecer as ideias dos alunos, como para poder criticar, de forma fundamentada, o

paradigma de ensino pela transmisso verbal de conhecimentos acabados.

Em oposio aos modelos de ensino destinados exclusiva aquisio conceptual

surgem hoje propostas de ensino para a mudana conceptual. Estas enquadram

estratgias que, partindo das CA's, procuram criar situaes onde o aluno construa ou

reconstrua novas estruturas conceptuais.

O reconhecimento da importncia das interaces scio-culturais na

aprendizagem, nomeadamente como fonte de algumas CA's, pode constituir, tambm,

um importante instrumento de reflexo didctica, fazendo prever que a construo dos

conceitos cientficos ser promovida se o aluno tiver oportunidade de, em grupo,

expressar e ouvir outras ideias e interpretaes, dvidas ou explicaes, o que requer,

naturalmente, aulas organizadas nesse sentido.

Mas aprender Cincia pressupe ser-se iniciado numa cultura de Cincia (Driver

et al., 1994), o que significa que a aprendizagem no se pode esgotar nos conceitos,


42

devendo tambm contemplar aspectos relativos natureza do conhecimento cientfico,

aos processos e aos valores envolvidos na sua construo.

O campo de investigao acima referido e inicialmente centrado na identificao

das ideias dos alunos sobre conceitos cientficos alargou-se s estratgias didcticas de

mudana conceptual e, ultimamente, tem posto em evidncia outros aspectos da

aprendizagem em Cincias. Para alm dos conceitos e das relaes entre conceitos,

esto tambm em causa aspectos epistemolgicos, metodolgicos e axiolgicos, como

sejam, respectivamente, as concepes sobre a natureza da Cincia, as concepes

sobre as formas de pensar e proceder na actividade cientfica e o interesse, as atitudes e

os valores dos alunos face aprendizagem em Cincias (Furi, 1996).

Indissociveis da aprendizagem esto tambm as prticas de avaliao. Num

paradigma sensvel s ideias construtivistas no faz sentido avaliar somente os produtos

ou os conceitos, em detrimento dos processos, das atitudes e dos valores que se

reconhecem como fundamentais na construo do conhecimento cientfico. A

investigao nunca fornecer qualquer algoritmo de ensino aos professores, mas

permitir-lhes- analisar as prprias prticas, tomando decises de forma mais coerente e

fundamentada. Neste sentido, o desenvolvimento profissional dos professores

fundamental, sendo de especial importncia a actualizao permanente, a troca de

experincias e a identificao das prprias concepes de ensino e de Cincia.

2.3.2 Principais concepes alternativas em solubilidade

Um grande nmero de investigaes desenvolvidas tem revelado que, antes de

serem sujeitos ao processo de ensino aprendizagem, os alunos j tm algumas ideias

acerca de muitos processos naturais (Driver e Erickson, 1983). Estes estudos mostram

ainda que, frequentemente, estas ideias diferem substancialmente das ideias tidas como

cientificamente verdadeiras e que formam esboos conceptuais difceis de modificar.

Uma das muitas reas da cincia onde os alunos revelam concepes alternativas

na dissoluo de uma substncia noutra. Uma incompreenso do fenmeno de

dissoluo muito importante sob o ponto de vista qumico, uma vez que o tpico da

dissoluo um aspecto bsico em qualquer tema do programa de qumica no ensino.

Existem poucos estudos sobre as ideias dos alunos sobre solues e dissoluo,

embora este assunto seja muitas vezes focado em alguns estudos mais generalistas. Por

exemplo, Driver (1985), num estudo sobre o princpio da conservao da matria usou,

como um dos exemplos, o processo de dissoluo. Este estudo com alunos da Nova

Zelndia, mostra que 25 % dos alunos usam os termos difunde e dissolve com o

mesmo significado e que alguns alunos ficam de tal modo presos s suas ideias


43

preconcebidas que consideram que o acar em soluo no permanece a mesma

substncia, por se combinar com a gua. Por ultimo, este trabalho mostra que s alguns

alunos (com 13 anos de idade ou mais velhos) usam as ideias de partculas nas suas

explicaes acerca do processo de dissoluo.

Prieto, Blanco e Rodrigues (1989) realizaram um estudo sobre as ideias de alunos

espanhis, com idades compreendidas entre os 11 e os 14 anos, acerca da natureza das

solues e o processo de dissoluo. De acordo com estes autores, as explicaes do

fenmeno de dissoluo de uma substncia noutra, apresentada pelos alunos, indica a

familiarizao com uma pequena variedade de exemplos concretos deste fenmeno. Os

alunos inquiridos basearam as suas respostas nas suas experincias do dia-a-dia, as

quais podero ter condicionado largamente as ideias dos alunos sobre solues e o

processo de dissoluo. As observaes particulares que podem ser feitas com base

neste estudo so:

existe uma pequena diferena na terminologia usada para descrever o fenmeno de dissoluo pelos alunos dos 6 e 8 anos de escolaridade e

esto relacionadas basicamente com as experincias dirias. Os termos

cientficos encontrados nos livros de texto no surgem como uma parte

importante na terminologia dos alunos;

os exemplos dados pelos alunos tendem a referir-se a casos do dia-a-dia e esto restritos a slidos particulares que se dissolvem em lquidos;

os conceitos que os alunos tm do processo de dissoluo esto muitas vezes misturados com noes que, no sentido restrito, esto pouco relacionados

com a dissoluo.

A maior parte das respostas dos alunos de todos os anos lectivos atribui uma

grande importncia s aces mecnicas envolvidas na dissoluo de substncias, como

por exemplo a agitao e o aquecimento. Outro ponto que emergiu deste estudo foi que

os alunos vem o soluto como o componente mais importante do processo de dissoluo;

o solvente visto como o componente passivo do processo. Apenas os alunos do 8 ano

de escolaridade comearam a reconhecer a importncia das interaces soluto

solvente. Contudo, neste contexto, o processo de dissoluo geralmente visto como

uma transformao qumica.

Jazlin V. Ebenezer e Gaalen L. Erickson (1996) realizaram um estudo mais vasto

sobre as concepes de solubilidade de alunos do 11 ano de escolaridade de Qumica.

Foram realizadas entrevistas a 13 alunos do 11 ano aps a realizao de uma actividade

que serviu de mote para uma discusso, envolvendo trs sistemas:

a) Acar / gua (sistema A) b) gua / lcool / tinta de pintar (sistema B)


44

c) Sal / gua (sistema C)

Aps a anlise dos trs sistemas, surgiram seis concepes qualitativas diferentes

a partir das respostas dos alunos entrevistados:

I. Muitos alunos viam o processo de dissoluo como sendo a transformao fsica de um slido na sua forma lquida. Alguns alunos chamaram a este

processo fuso.

II. Alguns alunos tinham a noo que quando se adiciona o acar gua ocorre uma reaco qumica. Aproximadamente metade dos alunos tem a concepo

que o processo de dissoluo um processo de combinao de duas ou mais

substncias.

III. A diferena de densidade entre duas substncias foi apresentada como uma razo para o facto de dois lquidos no se combinarem ou para explicar a

razo pela qual o sal se deposita no fundo de um gobel com gua.

IV. Alguns alunos argumentaram que as substncias no se dissolvem porque no encontram espao suficiente no meio dissolvente.

V. Um aluno afirmou que as partculas do soluto devem ser suficientemente pequenas para que a dissoluo ocorra; se o soluto for dividido em partes

mais pequenas ento dissolve-se no solvente.

VI. Alguns alunos consideram que, para uma substncia se dissolver noutra, o soluto necessita de possuir certas propriedades, contudo no conseguem

especificar essas propriedades.

Angel Blanco e Teresa Prieto (1997) realizaram um estudo com o objectivo de

identificar as ideias dos alunos acerca dos efeitos da agitao e da temperatura na

dissoluo de um sal em gua. O estudo foi realizado com dois grupos distintos de

alunos: um grupo que no tinha qualquer conhecimento em qumica (possuam apenas

as suas ideias); e um outro grupo de alunos com nveis diferentes de conhecimento em

qumica. Verificaram que os alunos que j tinham sido submetidos ao ensino formal em

qumica explicavam o processo de dissoluo tendo em conta os dois factores (agitao

e a temperatura); os alunos que no tinham conhecimentos na rea, ou apenas tinham

tido Cincias Naturais, explicavam o processo de dissoluo tendo em conta apenas um

dos dois parmetros. O mais relevante neste artigo que a maior parte dos alunos tinha

a percepo de que:

A dissoluo um processo reversvel, que pode ser interrompido, fazendo com que o sistema volte ao seu estado original;

A variao da temperatura actua indirectamente na dissoluo; A dissoluo considerada como um fenmeno momentneo.


45

Apresentam-se a seguir (Tabela III) algumas das ideias sobre os termos

dissoluo e precipitao retiradas do trabalho de Barker (2004).

Tabela III Ideias dos alunos sobre dissoluo e precipitao

Renem-se de seguida algumas ideias apresentadas pelos alunos sobre

solubilidade e dissoluo. Algumas das ideias so apresentadas na bibliografia da

especialidade mas outras emergem das conversas tidas com alunos e professores de

Qumica (C7). C1 O processo de dissoluo geralmente visto como uma transformao qumica (quando se dissolve o acar na gua, este combina-se com a gua).

C2 Existe uma pequena diferena na terminologia usada por alunos de nveis de escolaridade mais baixos e nveis de escolaridade mais elevados; a terminologia

usada est relacionada essencialmente com as experincias do dia-a-dia.

C3 Os termos derreter e dissolver so muitas vezes usados com o mesmo significado.

C4 Os termos fundir e dissolver so muitas vezes usados com o mesmo significado.

Dissoluo

Precipitao

Os materiais dissolvem-se esmagando e

misturando em gua

O sal no suficientemente duro ou denso

para resistir dissoluo gua tem fora para dissolver um sal

Derreter e dissolver so sinnimos

O sal torna-se lquido quando se dissolve

Ao se dissolver o acar, este derrete-se

Quando se dissolve o acar, a gua fica

com as propriedades do acar e o acar

com as da gua

Perde-se peso na dissoluo

Ao formar-se um precipitado:

A massa aumenta porque um slido

mais pesado do que um lquido

A massa diminui porque ao se formar o

precipitado, produz-se tambm um gs

Alguns alunos referem-se ao lquido da

soluo como o solvente mas raros so

os casos em que descrevem o slido

formado como precipitado.

O acar desaparece quando dissolvido

na gua. Quando o acar se dissolve na gua, o

acar no tem massa, passamos a ter s

gua.


46

C5 Os alunos esto familiarizados apenas com alguns processos de dissoluo do dia-a-dia.

C6 O soluto visto como o agente activo da dissoluo. C7 Os alunos consideram que praticamente todas as substncias se dissolvem na gua.

C8 Muitas vezes os alunos explicam o processo de dissoluo considerando apenas uma das aces mecnicas (agitao e temperatura).

2.4 Recursos digitais no Ensino Aprendizagem das cincias

Relativamente aos produtos multimdia interactivos, Lvy (1990) refere que so

particularmente adequados aos usos educativos. Conhece-se h muito o papel

fundamental do envolvimento pessoal do aluno na aprendizagem. Quanto mais

activamente participa na aquisio de um saber, melhor uma pessoa integra e retm

aquilo que aprendeu. Ora, graas sua dimenso reticular ou no linear, o multimdia

interactivo favorece uma atitude exploratria ou mesmo ldica, face ao material a

assimilar. , portanto, um instrumento bem adaptado a uma pedagogia activa.

H muito boa e extrema bibliografia sobre o uso das Tecnologias de Informao e

Comunicao na educao em geral, e na qumica em particular. Optaremos, neste

trabalho, por fazer um resumo sinttico das ideias principais a este propsito.

2.4.1 TIC e educao

Numa sociedade de informao, indispensvel pensar em novas ferramentas

pedaggicas que permitam responder s necessidades de actualizao constante do

conhecimento e uma maior eficincia na forma de comunicar. O dinamismo prprio s

cincias Fsico Qumicas pode ser valorizado e facilmente transmitido com o recurso s

Tecnologias de Informao e Comunicao.

Podemos definir Novas Tecnologias como sendo a reunio dos meios

audiovisuais, informticos e comunicacionais que permitem criar, armazenar, recuperar e

transmitir informao a grande velocidade e em grandes quantidades. A utilizao destas

tecnologias torna-se cada vez mais indispensvel na organizao curricular da

aprendizagem. As novas tecnologias devem ser utilizadas em funo das exigncias

actuais da aprendizagem. Torna-se, assim, importante criar contextos, interaces e


47

ambientes de aprendizagem baseados nas Tecnologias de Informao e Comunicao

(TIC).

A sociedade da informao resulta do desenvolvimento destas novas tecnologias.

Portugal acompanha, ao seu ritmo, os outros pases nesta revolucionria forma de

pensar o conhecimento. Os estabelecimentos de ensino tm vindo a adaptar as suas

formas de formar jovens adultos e profissionais s novas exigncias e oportunidades

desta sociedade.

2.4.1.1 As TIC na escola

A implementao das TIC nas escolas representa um dos maiores desafios de

inovao tecnolgica enfrentada pelos sistemas de educao em todo o mundo. Uma

escola que no integre os novos meios informticos, corre o risco de se tornar antiquada.

Como diz Adell (1997): As Tecnologias de Informao e Comunicao no so mais

uma ferramenta didctica ao servio dos professores e alunos elas so e esto no

mundo onde crescem os jovens que ensinamos

Quando se fala de TIC no ensino, podem considerar-se duas vertentes (Paiva,

2002):

O contexto pessoal, isto , a forma como professores e alunos usam o computador como pessoas individuais e no ligadas pela relao pedaggica;

O contexto educativo, disciplinar ou no, em que h interaco directa do professor com os alunos e com a mquina. Aqui se inclui, igualmente, a

relao pedaggica professor/aluno fora da sala de aula, que pode ocorrer nos

mais variados contextos, incluindo comunicao electrnica com a famlia dos

alunos.

No contexto pessoal, as vantagens dos computadores prendem-se com o ganho

de tempo na execuo de tarefas rotineiras (tais como preparar testes, elaborar fichas,

realizar trabalhos de casa, fazer pesquisas, tratar dados, fotografia digital e imagem,

trocar informao via correio electrnico, etc.), bem como com a possibilidade de

formao distncia, participao em trabalhos e experincias conjuntas escala

nacional e internacional, etc.

No contexto educativo, so de referir, entre outras vantagens, a interaco

diferenciada que o professor pode estabelecer com os seus alunos quando recorre a

software especfico, a pesquisa on-line dirigida, a possibilidade de comunicao por

correio electrnico para tirar dvidas, enviar ficheiros, entrar em contacto com os


48

encarregados de educao, etc. Neste contexto, o professor tem um papel decisivo na

formao do aluno. Cabe ao professor:

Orientar o aluno, dando-lhe pistas e objectivos concretos; Estabelecer com o aluno uma relao baseada na confiana, no conselho e no

acompanhamento;

Propor o reforo de certas noes abordadas nas aulas; Propor a realizao de projectos de investigao documental informatizada,

para desenvolver a sua motivao, associar o domnio de ferramentas

informticas procura de informaes precisas e, finalmente, melhorar a sua

competncia de leitura;

Abordar projectos baseada na anlise critica e comparativa dos media (televiso, imprensa, Internet).

Na Tabela IV esto enumeradas algumas aplicaes das TIC no ensino e algumas

actividades que, com elas, os alunos podem realizar. Na Tabela V apresentam-se

possveis contextos educativos de utilizao das aplicaes TIC e respectivas

actividades, a desenvolver na escola.

Aplicaes das TIC Actividades realizadas

Processador de texto (Word, Publisher,

etc.) Produo e edio de informao

Programas grficos / de desenho Produo de informao em forma grfica /

Actividades artsticas

Folha de calculo (Excel, SPSS, etc.) Organizao e gesto de informao

Multimdia / CD-ROM Consulta e pesquisa de informao

Correio electrnico Comunicao e intercambio em rede

Internet (www) Simulaes / Jogos

Software pedaggico Recolha e tratamento de dados em

cincias

Software de aquisio de dados

Tabela IV Algumas aplicaes das TIC e respectivas actividades a desenvolver com os alunos (Paiva, 2002)


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Contextos de utilizao das TIC

Disciplinar

Trabalho de rea projecto

Apoio Pedaggico

Apoio a alunos com necessidades educativas especiais

Clubes / Ncleos

Trabalhos de casa

Aulas laboratoriais

Tabela V Alguns contextos educativos do uso das aplicaes TIC na escola (Paiva, 2002)

O uso das TIC no ensino das Cincias Fsico-Qumicas, em particular, tem sofrido

algumas evolues. Se inicialmente os computadores eram usados nos clculos

cientficos (simulaes, anlise numrica, etc.) e como auxiliares de elaboraes tericas,

hoje eles so usados em tempo real na aquisio de dados e como controladores de

experincias. Salienta-se o uso cada vez mais frequente de sistemas periciais quer na

investigao, quer no ensino.

Em Cincias Fsicas e Qumicas algumas das funcionalidades dos computadores

podem ser as seguintes (Correia, 2005):

A. Controlo de Experincias: uma grande parte dos aparelhos laboratoriais tem processadores incorporados para realizar tarefas como deteco de erros,

calibrao, ajuste para condies especiais, etc.

B. Aquisio de dados e controlo experimental: permite utilizar o computador no controlo de experincias com elevada preciso e de onde se tira partido das

potencialidades do computador (rapidez de clculo, grafismo, etc).

C. Modelao e Simulao: a elaborao de modelos conceptuais ajuda na compreenso dos fenmenos naturais. No devem ser esquecidas as suas

limitaes e o papel fundamental do professor na sua utilizao. importante

salientar que uma simulao em computador no substitui a experincia

laboratorial; como as suas potencialidades so diferentes, a sua utilizao deve

ser complementar.

D. Armazenamento de informao: a utilizao dos computadores como base de dados extremamente vantajosa, bem como os programas que permitem

trabalh-las. (ex: bases de dados de espectros de massa, IV, e ressonncia

magntica, Chemical Abstracts, etc).


50

E. Resoluo de Problemas: existem programas importantes para a elucidao de estruturas e sntese de compostos complexos.

F. Representao grfica de dados e estruturas: a importncia dos grficos est na possibilidade dos qumicos e dos fsicos os poderem manipular (mudana de

escala, por vrias estruturas complexas em contacto, rotao, etc) e poderem

fazer um tratamento interactivo dos resultados.

G. Clculos numricos: a facilidade e rapidez de clculos dos computadores aproveitada quer na Fsica (Fsica Nuclear, por exemplo), quer na Qumica

(clculos, qunticos, simulao do comportamento de slidos e lquidos, dinmica

das reaces qumicas, etc).

H. Exerccios e prtica: uma modalidade de programa que possibilita o exerccio de certas habilidades. Quando bem elaborado e adequado, pode ser um ptimo

auxilio de treino. Uma das suas grandes vantagens a grande interaco entre

utilizador e programa, porque requer a resposta frequente do aluno, oferece

feedback imediato e explora as caractersticas grficas e sonoras do computador.

Com este tipo de programa, o professor fica munido de uma imensido de

exerccios com diferentes graus de complexidade. Se o software, alm de

apresentar o exerccio, recolher as respostas, o professor verifica a performance

do aluno, embora seja impossvel avaliar as causas dos erros. Este mtodo

pobre em termos pedaggicos mas bastante til.

I. Aplicativos: So programas voltados para aplicaes especficas (processadores de texto, folhas de clculo, bases de dados) que, embora no tenham sido

desenvolvidas com fim educacional podem ser usadas em diversas disciplinas.

J. Jogos: Apesar promoverem a aprendizagem, pretendem ser divertidos. Estes jogos so normalmente executados sob o comando de um conjunto de regras

bastante claras e h sempre um vencedor, mesmo quando o jogador disputa com

o computador! Embora divertidos, a competio desvia a ateno do aluno do

conceito envolvido no jogo, que geralmente simples, e incapaz de discernir

quais as causas de falha do jogador. Para tornear estes problemas, o jogador,

aps falhar, deve reflectir sobre a causa do engano e tomar conscincia do erro

conceptual envolvido.

K. Tutoriais: transmitem a informao de uma forma pedagogicamente organizada, como um livro animado ou um vdeo interactivo. Os contedos dividem-se

segundo um tema central e vrias ramificaes, planeadas para proporcionar uma

instruo mais detalhada e acessvel. O sistema gerador de uma lgica

especfica a ser usada pelo aluno; alm disso, capaz de acumular informao

sobre o aluno e decidir, automaticamente, se o aluno, ao cometer um erro, deve


51

passar por uma sequncia instrucional. Estes sistemas no permitem uma

interveno profunda no processo de ensino aprendizagem. Por outro lado,

permite que o aluno aprenda com o seu prprio ritmo e atravs de mtodos mais

apelativos do que o papel: animao, som e interactividade.

L. Sistemas tutoriais inteligentes: baseia-se na articulao de trs mdulos um mdulo de conhecimento (em que reside o conhecimento dos peritos), outro que

modela a aprendizagem, explicando as modificaes cognitivas ocorridas no

aprendiz, e o mdulo tutorial que decide sobre a estratgia a seguir, tendo em

conta o trao de aprendizagem e o campo de conhecimentos.

2.4.1.2 Potencialidades e limitaes das TIC

Para as crianas em idade pr-escolar, o multimdia em CD-ROM, por exemplo,

pode contribuir decisivamente para o desenvolvimento das capacidades de observao e

reflexo e coordenao psicomotora. As potencialidades do multimdia tornam-no um

instrumento quase insupervel j que rene em simultneo a imagem, a cor, o som e

ainda todos os efeitos visuais e sonoros que conseguem prender a ateno da criana.

Porm, h que ter cuidado com as ambiguidades do ludo-educativo (Carrier, 1997),

etiqueta frequentemente usada pelo marketing para atrair as crianas (ludo) e os pais

(educativo) e que muitas vezes tem muito do primeiro e pouco do segundo.

Para todos os alunos (sobretudo do bsico e secundrio), as prticas pedaggicas

que utilizam as TIC duma forma planeada e sistemtica permitem:

P1. o desenvolvimento de uma competncia de trabalho em autonomia (fundamental ao longo da vida), j que os alunos podem dispor, desde muito

novos, de uma enorme variedade de ferramentas de investigao. Se

verdade que nenhuma tecnologia poder jamais transformar a realidade do

sistema educativo, as tecnologias de informao e comunicao trazem dentro

de si uma nova possibilidade: a de poder confiar realmente a todos os alunos

a responsabilidade das suas aprendizagens (Carrier, 1998);

P2. uma prtica de anlise e de reflexo, confrontao, verificao, organizao, seleco e estruturao, j que as informaes no esto apenas numa fonte.

As inmeras informaes disponveis no significaro nada se o utilizador no

for capaz de as verificar e de as confrontar para depois as seleccionar. A

recolha de informaes sem limite pode muito bem provocar apenas uma

simples acumulao de saberes;


52

P3. a abertura ao mundo e disponibilidade para conhecer e compreender outras culturas;

P4. a criao de sites (em colaborao com os colegas e professores da sua ou de outras escolas), a qual vai permitir que os alunos realizem um trabalho de

estruturao das suas ideias; uma organizao espacial; uma preocupao

esttica; uma pesquisa histrica, geogrfica e cultural sobre a escola, o local e

a regio onde habitam e estudam; um registo de sons e imagens (fotografia e

vdeo); uma traduo em vrias lnguas;

P5. um acesso informao com rapidez e facilidade (um dos seus principais trunfos);

P6. o trabalho em simultneo com um ou mais colegas situados em diferentes pontos do planeta;

P7. um ensino activo, baseado na descoberta progressiva do conhecimento pelo aluno. O professor intermedirio entre os alunos e a informao, indicando

caminhos e ao mesmo tempo deixando espao livre para a sua autonomia,

reflexo crtica e criatividade. Desta forma, est-se a contribuir para a

formao do cidado, capaz de interagir com o ambiente em que vive,

respeitando-o e procurando solues cientficas para os problemas do dia-a-

dia;

P8. ajudar a reflectir sobre o prprio pensamento (metacognio), permitindo concretizar as questes de domnio formal e ajudando, por isso, os alunos no

desenvolvimento cognitivo e intelectual, em especial o raciocnio lgico formal;

P9. a utilizao de poderosas ferramentas intelectuais para professores e alunos que vo desde as folhas de clculo, s bases de dados, aos processadores de

texto, aos programas estatsticos, manipulao de equaes de funes,

etc.;

P10. uma diversificao na metodologia que conduz a um enriquecimento das aulas;

P11. a motivao do aluno ou at mesmo do professor, para as aulas; P12. um maior volume de informao que est disponvel para os alunos; P13. o seu uso em simultneo com a investigao cientfica, sendo possvel

desenvolver hipteses, test-las, analisar os resultados e aperfeioar os

conceitos;

P14. a interdisciplinaridade; P15. a verificao e confrontao de fontes diversas, permitindo ao aluno

seleccionar o documento que lhe parece mais adequado;

P16. a organizao do pensamento dos alunos;


53

P17. proporcionar o recurso a medidas rigorosas de grandezas fsicas e o controlo de equipamento laboratorial com interfaces e sensores adequados

(uma importante utilizao das TIC que, contudo, no ser aprofundada neste

trabalho);

P18. a criao de micromundos de aprendizagem, por exemplo, proporcionando de modo rpido, barato e inofensivo, simulaes computacionais de

experincias que so: rpidas demais para serem controladas, inacessveis

escola, excessivamente perigosas, ou mesmo artificiais exigindo condies

impossveis de obter na prtica;

P19. a utilizao das potencialidades grficas notveis que podem ser rentabilizadas para uma aprendizagem significativa;

P20. o acesso a exploraes ldicas, nomeadamente por meio de actividades didcticas centradas em jogos.

Contudo, ao seleccionar e planificar estratgias usando as TIC devem ser tidas

em conta algumas dificuldades/constrangimentos (Wild, 1996).

D1. A escola uma instituio social muito conservadora que apresenta barreiras s inovaes tecnolgicas. Estas instituies resistem mesmo s mais

pequenas tentativas de mudana, sendo necessrio todo um processo de

sensibilizao da escola;

D2. Muitos alunos (de extractos scio-econmicos baixos) no possuem computador;

D3. A falta de formao dos docentes, quer no incio quer durante o exerccio da profisso docente, para utilizarem as novas tecnologias pedaggicas;

D4. O stress do professor ao ter que lidar com o desconhecido. Os professores sentem-se preocupados com as TIC, principalmente porque muitos desses

professores admitem no compreender bem as novas tecnologias.

D5. Alguns doce

cap2

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