Química Molecular Introdução Este é um programa feito em Javascript que permite explorar alguns aspetos da química molecular, como a utilização de símbolos e fórmulas químicas para representar moléculas, a geometria molecular ou as valências atómicas. Permite a utilização pelo professor, na sala de aula, ou pelos alunos, em casa. Para ser utilizado basta abrir o ficheiro moleculas.html com um browser atualizado ou aceder a esta página. O programa funciona melhor em modo ecrã completo (na maior parte dos browsers acede-se a este modo na tecla F11). Qualquer comentário, sugestão ou correção poderá ser enviada para ricardo.rsr.rodrigues@gmail.com. Suporte O programa usa o elemento canvas do html, não sendo preciso fazer qualquer instalação. Vários browsers suportam o elemento canvas como o Chrome, o Firefox ou o Opera. O Microsoft Internet Explorer 9 e posteriores também aceitam, mas versões anteriores não conseguem correr o programa.
Utilização Na opção principal o programa permite a construção de moléculas simples. Existe uma parte do ecrã (zona a cinzento) que representa um recipiente onde esquematicamente se estuda química (Figura 1). Os átomos que são representados por esferas de cores diferentes podem ser arrastados do painel da direita para o recipiente. Aproximando os átomos uns dos outros eles podem formar moléculas. Figura 1 A visualização de moléculas pode ser feita em dois modos diferentes, o Modo Planificação e o Modo Geometria Molecular. A Figura 2 mostra duas imagens de uma molécula no Modo Planificação, sendo que a molécula da direita está selecionada. Figura 2
A Figura 3 mostra duas imagens da mesma molécula mas no Modo Geometria Molecular. A molécula da direita está selecionada. Repare que neste modo a ordem das ligações não é visível. Figura 3 No Modo Geometria Molecular estão disponíveis apenas 5 geometrias (Figura 4) Geometria Linear Geometria Angular Geometria Triangular Geometria Piramidal Geometria Tetraédrica Figura 4
A forma como se interage com as moléculas depende do modo em que as moléculas se encontram. No Modo Planificação podemos: Mover as moléculas clicando num dos átomos dos extremos e arrastando Eliminar as moléculas arrastando a molécula para o painel da direita Duplicar a molécula quando está selecionada, clicando na opção 2x Acrescentar átomos se as valências atómicas o permitirem aproximando átomos isolados da molécula Alterar a ordem das ligações se as valências atómicas o permitirem clicando na ligação Dissociar átomos da molécula clicando na ligação que une o átomo à molécula até o átomo se separar (pode ser necessário clicar 3 vezes) Converter a molécula para o Modo Geometria Molecular clicando no átomo central e escolhendo a geometria pretendida (Figura 5), se a molécula tem mais do que um átomo central é necessário selecionar a geometria para cada átomo central Figura 5 No caso de moléculas constituídas por três átomos, pode-se usar o menu para escolher a geometria linear ou a geometria angular, mas há outra forma. Deixando as moléculas no Modo Planificação como na Figura 6, o progama
assume as geometrias linear e angular para as moléculas. Figura 6 No Modo Geometria Molecular podemos: Mover as moléculas clicando no quadrado verde, quando a molécula está selecionada e arrastando Eliminar as moléculas arrastando a molécula para o painel da direita Duplicar a molécula quando está selecionada, clicando na opção 2x Converter a molécula para o Modo Planificação Clicando no quadrado vermelho, quando a molécula está selecionada O Menu Inicial do programa mostra cinco opções (Figura 7). Figura 7
Selecionando a opção Praticar, o programa coloca uma de cinco possíveis questões, para o estudante resolver. Questão 1: Representar a fórmula química de moléculas ou átomos que aparecem no ecrã. Questão 2: Representar moléculas ou átomos esquematicamente a partir da sua fórmula química. Questão 3: Contar átomos que constituam moléculas representadas esquematicamente. Questão 4: Calcular o número de átomos que constituam moléculas representadas através de fórmulas químicas. Questão 5: Contagem de moléculas representadas esquematicamente. A Figura 8 mostra uma imagem do ecrã em que o estudante tem que resolver uma questão do tipo 2. Figura 8
Depois de construirmos as moléculas necessárias verificamos se a resposta está correta carregando no butão OK ou premindo a tecla Enter. Se a resposta estiver incorreta o programa corrige-a. Existem três modos de resposta 1. A resposta tem de incluir o número correto de moléculas ou átomos em que a valência de cada átomo e a geometria de cada molécula são respeitadas. Este é o modo que surge por defeito. Como a valência de cada átomo tem de ser respeitada, os alunos têm de usar a regra do octecto para determinar essa valência. No caso do enxofre, a regra não é respeitada na maior parte dos casos, por isso, os alunos podem saber qual a valência do enxofre em cada molécula clicando na fórmula química da molécula (Figura 9). Figura 9 2. A resposta tem de incluir o número correto de moléculas ou átomos em que a valência de cada átomo é respeitada, mas a geometria das moléculas não é exigida. Neste modo, o programa indica quais as moléculas com a geometria incorreta, mas considera a resposta correta se a incorreção for apenas relativa à geometria das moléculas. 3. A resposta tem de incluir o número correto de moléculas ou átomos, mas a valência da cada átomo ou a geometria molecular não têm de ser respeitadas. Neste modo, o programa indica quais as moléculas com a valência atómicas ou geometria
incorretas, mas considera a resposta correta se a incorreção for apenas relativa às valências atómicas ou geometria das moléculas. Neste modo assume-se que os alunos não conhecem a regra do octeto que lhes permite determinar a valência de cada átomo, apesar disso como o programa indica as moléculas em que a valência está incorreta, os alunos podem saber qual a valência de cada átomo clicando na fórmula química da respetiva molécula (Figura 10). Figura 10 Na parte inferior do ecrã (Figura 11) existem algumas opções. Figura 11 Podemos selecionar o tipo de composto envolvido nas questões (átomos, moléculas ou ambos). Podemos filtrar o tipo de questões que é feito.
É possível escolher entre substâncias únicas ou misturas de substâncias para as questões como por exemplo na Figura 12, onde o estudante tem de escrever as fórmulas químicas de três compostos diferentes. Pode-se selecionar um teclado virtual para usar no quadro interativo. Pode-se ativar os modos de resposta com permissividade relativa às valências atómicas e geometria molecular. Figura 12
Nota sobre as correções das questões 1 Nas questões em que é necessário escrever as fórmulas químicas, o programa não exige que a ordem dos átomos na fórmula seja a convencionada. Ou seja, são aceites como fórmula química do amoníaco NH 3 e H 3 N. A exceção a isto são os casos da água (apenas H 2 O é aceite) e dos compostos orgânicos em que a ordem aceite é átomo de carbono, átomo de hidrogénio e os restantes por ordem alfabética. Na opção Testar Conhecimentos do menu inicial o programa iniciará um teste de dez perguntas aleatórias que o estudante responderá como da mesma forma que a anterior exceto que agora as respostas incorretas não serão corrigidas. No início do teste, pode-se selecionar se queremos misturas incluídas e qual o modo de resposta a considerar na correção. No final um resumo das respostas será apresentado. Na opção Representação Livre poderemos representar moléculas sem haver nenhuma questão para resolver. Esta opção é útil para o professor usar na aula com o quadro interativo e mostrar compostos à escolha. Na opção Aprender é apresentado um breve resumo das regras da escrita das fórmulas químicas. Sempre que o programa é iniciado, as cores de cada átomo são escolhidas aleatoriamente, No caso de querer escolher as cores pode fazê-lo na opção Selecionar Cores.
Ficha Técnica Material construído em Javascript Imagens feitas em Gimp e PyMol Autor: Ricardo Sousa Rodrigues Este trabalho está publicado de acordo com uma licença Creative Commons Attribution- NonCommercial 3.0 Unported License.