Estudo sobre "Quantidade de substância" e Mole

Estudo sobre "Quantidade
de substância" e Mole
ANA F. P. ABRANTES*, CATARINA S. G. VIEIRA* E M. FERNANDA P. SILVA`*
Resumo
Neste trabalho procurou averiguar-se que conhecimento pos-
Verificou-se identificação da grandeza "quantidade de subs-
suem professores profissionalizados com vários anos de expe-
tância" com a sua unidade, mole, identificação quer de mole,
riência, professores em profissionalização (estágio integrado
quer de "quantidade de substância", com massa, número de
no último ano da licenciatura) e alunos do 1.° ano da universi-
moles, número de partículas e constante de Avogadro, falta de
dade, acerca de "quantidade de substância" e de mole. Apli-
conhecimento sobre a origem e evolução histórica dos concei-
cou-se um inquérito com perguntas e questões para comentar.
tos e não identificação da definição de mole.
1. Introdução
O conceito de mole tem sido objecto de
investigação nas últimas décadas em diferentes países. A maioria dos aspectos
investigados referem-se a dificuldades
de aprendizagem, dificuldades de ensino, pré-requisitos necessários para a
aprendizagem, origem e evolução histórica do conceito, análise do conceito em
livros de texto, etc. Estudos envolvendo,
além da mole, também o conceito de
"quantidade de substância", referem
quer dificuldades de aprendizagem dos
alunos, quer conhecimentos dos professores sobre os conceitos em si (1).
Dos trabalhos publicados com dificuldades de aprendizagem referem-se alguns: sobre cálculos estequiométricos
com métodos algorítmicos envolvendo a
mole (2-4) e a "quantidade de substân-
com massa molar de reagente (10) ou
tre); professores do estágio integrado da
com concentração(6); sobre concep-
Licenciatura em Ensino da Física e da
ções dos alunos acerca do significado
Química daquela Universidade e profes-
de "1 mol"(11), etc.. Dos trabalhos pu-
sores efectivos de escolas de Aveiro e de
blicados com estudos efectuados com
Coimbra, no ano lectivo 2001/2002; tem
professores pode referir-se os relativos a
como objectivos averiguar quais as
diferentes concepções qualitativas que
ideias que professores profissionaliza-
os mesmos têm àcerca de mole e ao
dos com vários anos de experiência e
modo como introduzem a noção (como
professores em profissionalização (alu-
um número ou como massa, para pos-
nos do último ano da licenciatura em
teriormente formalizarem relações ma-
ensino da Física e da Química) e alunos
temáticas) (11-13), desconhecimento
do 1.° ano da U.A. possuem acerca dos
sobre a origem e evolução sofrida pelos
conceitos em questão, e fazer a compa-
conceitos "quantidade de substância" e
ração entre os resultados de cada grupo
mole (14), etc..
de inquiridos.
Os resultados foram obtidos, no geral,
com uma população diversificada de
2. Parte experimental
professores (efectivos, estagiários e universitários) e alunos desde o ensino secundário ao universitário (16-19 anos).
2.1 Questionário e amostras usadas
O trabalho experimental foi efectuado
cia" (5-7); sobre identificação de mole
Em Po rt ugal só se conhece um estudo
através da aplicação de um questioná-
com massa e número de partículas ou
acerca das dificuldades de aprendiza-
rio. Da população alvo constam três gru-
considerando a mole como uma pro-
gem do conceito de mole, efectuado
pos distintos: os alunos do 1.° ano de
priedade de uma molécula (8-10);
com professores (15). O presente estu-
quatro turmas práticas da disciplina de
sobre concepções erradas dos alunos
do foi efectuado com alunos do 1.° ano
Química, leccionada no 2.° semestre do
em que a "quantidade de substância" se
da Universidade de Aveiro (U.A.) inscri-
ano lectivo de 2001/02, na Universidade
confunde com massa de reagente ou
tos na disciplina de Química (2.° semes-
de Aveiro, em número de 55 (N=55);
Universidade de Aveiro — Depa rtamento de Química — 3810-193 Aveiro
*Alunas de Seminário da licenciatura em Ensino de Física e Química da u.A.em
**
e-mail: [email protected]
2001/2002
66 I QUÍMICA
professores estagiários do núcleo de es-
cia" e que não deve ser confundida com
respostas que não têm nada a ver com
tágio integrado da licenciatura em Ensi-
a própria grandeza, que nem a "quanti-
o que se pergunta.
no de Física e Química daquela Univer-
dade de substância" nem a mole devem
sidade, no mesmo ano lectivo, em
ser consideradas como número de
número de 18 (N=18); e professores
quaisquer partículas ou como massa
com experiência de escolas de Aveiro e
(embora entre massa e "quantidade de
Coimbra em número de 29 (N=29).
substância" haja uma relação de pro-
O questionário era composto de onze
questões para os professores e sete
para os alunos, sendo estas comuns às
dos professores. Destas sete questões
comuns uma era uma pergunta acerca
de "quantidade de substância", e as ou-
2.2 - Resultados e sua análise
dos referentes à questão 7:
Os resultados obtidos são apresentados
mole é uma medida de quantidade de
quiridos.
substância, expressa por um número,
6x10 23 , tal como outras unidades de
obtidos com a questão 1:
livros de texto aconselhados para o ensino secundário (16-17) e de um para o
ensino superior (18), reconhecido internacionalmente. Das outras quatro questões dos professores uma era acerca da
Qestão 7 - Comente a seguinte frase: "A
em paralelo para os três grupos de in-
Estas frases continham todas a palavra
ses incorrectas foram retiradas de dois
resultados de duas, questões 6 e 7.
Na tabela 2 apresentam-se os resulta-
Na tabela 1 encontram-se os resultados
tras cinco num contexto errado. As fra-
número de partículas apresentam--se os
porcionalidade (19)).
tras seis eram frases para comentar.
mole, uma delas correctamente e as ou-
Das várias perguntas em que o objectivo
era verificar a identificação de mole com
medida: a dezena, a dúzia, o quarteirão,
etc... " (17)
Questãol.Em Ciência cada grandeza
tem definida a sua unidade, mediante
uma convenção e aceitação universal.
Considere a grandeza quantidade de
substância. Qual o significado físico
desta grandeza? (14)
Da análise da tabela 2 verifica-se que há
confusão de mole com constante de
Avogadro por pa rt e dos três grupos de
inquiridos; os professores são os que o
fazem em maior percentagem, 58,6%,
seguindo-se os estagiários com sensi-
Como se pode observar pela tabela 1 a
velmente metade, 27,8%. As respostas
origem e evolução do conceito de mole,
mais elevada percentagem de respostas
correctamente dadas verificam-se em
e as outras três estavam directamente
dos professores (44,8%) e dos estagiá-
maior percentagem nos estagiários,
relacionadas com a experiência profis-
rios (33,3%) inquiridos diz respeito à
33,3%.
sional do professor.
identificação da grandeza "quantidade
Pediu-se que as respostas fossem
dadas individualmente, após o acto da
leitura, sem recurso a qualquer tipo de
consulta. Os alunos deram as respostas
nos últimos dez minutos de uma aula
prática de duas horas.
Com as diferentes questões do inquéri-
de substância" com número de partículas, enquanto que nos alunos a maior
Com a questão 6:
Comente a frase: "1 mole (1 mol) é o nú-
percentagem se refere a "número de
mero de átomos em exactamente 12 g
moles"; os professores e os estagiários
de carbono-12" (18),
identificam o significado físico de "quantidade de substância" com a sua unida-
verificou-se identificação de 1 mole com
de, mole, e apenas 6,9% dos professo-
número de partículas pela maioria dos
res e 16,7% dos estagiários conhecem
professores (34,5%) e estagiários
to, pretendia-se, de entre outros objecti-
o significado físico da grandeza (respos-
(38,9%), apresentando ambos percen-
vos, verificar se os inquiridos sabem
ta correcta). A confusão de "quantidade
tagens idênticas de respostas incoeren-
qual a origem e evolução histórica dos
de substância" com massa (3,6%) e
tes (-34%); os alunos fazem a identifi-
conceitos de "quantidade de substân-
com a constante de Avogadro (5,5%) ve-
cação de mole com massa em maior
cia" e de mole, que a mole é a unidade
rifica-se apenas nos alunos. As respos-
percentagem (29,1%), mas 32,7% não
da grandeza "quantidade de substân-
tas classificadas como incoerentes são
sabem ou não respondem.
Tabela 1 - Identificação da grandeza "quantidade de substância" com mole, n.° moles, massa, n.° partículas, em %
Grupo
Mole
N.°
de Moles
Prof.s
20,7
6,9
Estag.s
16,7
5,6
Alunos
34,6
Massa
3,6
N.°
de Partículas
Constante
Resposta
Resposta
Não sabe
de Avogadro
Correcta
Incoerente
Não responde
44,8
6,9
17,2
3,4
33,3
16,7
22,2
5,6
12,7
36,0
5,5
5,5
QUÍMICA
Tabela 2 — Identificação da unidade mole com constante de Avogadro, em %
N.° de
Constante
Resposta
Resposta
Não sabe /
Partículas
de Avogadro
Correcta
Incoerente
/
Prof.s
58,6
17,2
24,1
Estag.s
27,8
33,3
5,6
33,4
18,2
14,6
32,7
30,9
Grupo
Alunos
3,6
Não responde
Tabela 3 — Identificação da definição de mole segundo a IUPAC
Grupo
Massa
N.° de Partículas
Resposta Correcta
Resposta Incoerente
2
0,7
17,2
Prof.s
Estag.s
27,8
Alunos 9,1 1,8
12,7
Não sabe / Não responde
62,1
72,2
9,1
67,3
Das três questões directamente relacio-
Uma das questões do inquérito dizia
definição de mole (não sabe / não res-
respeito à definição da unidade mole. A
ponde) segundo as indicações da 14.a
nadas com a experiência profissional
definição foi proposta em 1961 pela
CGPM. Dos professores 17,2% conhe-
dos professores a pergunta 4 era:
União Internacional de Física Pura e
cem a definição correcta e dos profes-
Aplicada, adoptada em 1965 pela União
sores em estágio são 27,8% os que
Internacional de Química Pura e Aplica-
sabem a definição correcta.
da e estabelecida em 1971 pela 14.a
Conferência Geral de Pesos e Medidas
(CGPM); tem a redacção apresentada
na questão 11:
Questão 11. Comente a seguinte frase:
'A mole é a quantidade de substância
Que aspectos o professor deve ter em
consideração na introdução do conceito
de mole na aula?" (14);
O resultado da questão 5, posta a professores e a estagiários:
o resultado do inquérito revela que a
maioria dos professores acha que se
Questão 5. Tem alguma informação
deve relacionar a mole com outras uni-
sobre a origem histórica e sobre a evo-
dades de medida do conhecimento dos
lução histórica do conceito de mole? Se
alunos, que se deve fazer comparação
sim, comente-a (14),
com a dúzia, dezena, etc (evidenciando
dades elementares quantos os átomos
mostrou que apenas 3,4% dos profes-
a confusão entre a unidade e o número
que existem em 0,012 kg de carbono-
sores tinha conhecimento fazendo refe-
de partículas) embora outros achem
12" (20)
rência aos trabalhos realizados pelo pro-
que se deve fazer bem a distinção entre
fessor espanhol Rafael Azcona; dos
a grandeza "quantidade de substância"
estagiários verificou-se não possuirem
e a sua unidade (opinião partilhada tam-
informação significativa; destes quem
bém por estagiários), realçando a dife-
Pode observar-se que a maior percenta-
apresentou alguma informação apenas
rença com massa, volume e número de
gem das respostas dadas pelos elemen-
refere que o conceito teve origem em
partículas. Alguns estagiários dizem que
tos dos três grupos de inquiridos, cor-
experiências feitas por Avogadro sobre
se deve dar atenção às concepções al-
respondem ao não reconhecimento da
gases.
ternativas, e outros dizem que o profes-
de um sistema que contém tantas enti-
Os resultados obtidos com esta questão
encontram-se na tabela 3.
67
68
QUÍMICA
sor deve estar bem familiarizado com o
conceito e ter as ideias bem claras e es-
muito importante para a correcta trans-
2 J. N. Lazonby, J. E. Morris e D.J. Wadding-
missão de conhecimentos.
ton, Journal of Chemical Education, 62(1)
truturadas para o conseguir transmitir
de forma correcta.
(1985) 60
Verificou-se, pelos resultados obtidos,
que de entre os professores há quem
3 J. R. Stayer e A. T. Lumpe, Journal of Research in Science Teaching, 32(2) (1995)
A pergunta 2 referia-se à idade do aluno
não tenha as ideias bem esclarecidas,
mais adequada para a introdução do
fazendo a identificação de mole com nú-
conceito "quantidade de substância", se
mero de moles e com constante de Avo-
4 D. Gabel e R. D. Sherwood, Journal of Re-
no 8.° ou no 10.° ano de escolaridade: a
gadro, desconhecendo a definição de
search in Science Teaching, 21(8) (1984)
maioria, quer dos professores, quer dos
estagiários, é de opinião que deve ser no
10° ano, apontando como razão principal o facto de o conceito ser abstracto e
de difícil compreensão; os que não concordam acham que deve ser o mais
cedo possível para que o mesmo se vá
interiorizando gradualmente.
177
mole segundo a 14. 0 CGPM (alguns con-
843
siderando que a definição é "inadequa-
5 M. J. Frazer e D. Servant, Education in
da, confusa, errada,..."), desconhecen-
Chemistry, 23(2) (1986) 54
do o significado físico da grandeza
6 A. Vincent, Education in Chemistry, 18(4)
"quantidade de substância" (já que a
(1981) 114
identificam com números de partículas
e de moles). Não se observou nos pro-
7—H.-J. Schmidt, International Journal of
Science Education, 16(2) (1994) 191
fessores conhecimento acerca da oriSobre a pergunta 3, acerca do modo
gem e evolução do conceito de mole.
Education, 53(11) (1976) 720
como o conceito é abordado nos manuais escolares, a opinião geral dos es-
Os resultados dos professores estagiá-
tagiários que se pronunciaram é que o
rios são mais positivos que os dos pro-
conceito é abordado de forma pouco
fessores, nalguns aspectos, por exem-
precisa e com poucos exemplos, poden-
plo, no significado físico de "quantidade
do reforçar as concepções alternativas
de substância", mas na definição cor-
dos alunos; dos professores há quem
recta de mole segundo a 14. 0 CGPM
tenha a mesma opinião, mas há quem
estão equiparados. Os resultados dos
considere que alguns livros apresentam
estagiários também são, de uma forma
abordagens correctas.
geral, mais positivos que os dos alunos,
A análise das frases retiradas dos manuais escolares utilizados neste trabalho
e incluidas no questionário mostram que
o que leva a concluir que houve evolu-
(1982) 852
10 H.-J. Schmidt, International Journal of
Science Education, 12(4) (1990) 457
11 A. Tullberg, H. Stromdahl e L. Lybeck, International Journal of Science Education,
16(2) (1994) 145
formação científica.
16(1) (1994) 17
mento do significado físico de "quanti-
tância". Num dos livros, "1 mole" é o "nú-
dade de substância", pode ser resultan-
tificada como "uma medida de quantida-
Journal of Chemical Education, 59(10)
12 H. Stromdahl, A. Tullberg e L. Lybeck, In-
no significado de "quantidade de subs-
mole, uma em que esta unidade é iden-
Grimellini-Tomasini e B. Pecori Balandi,
ternational Journal of Science Education,
O facto de os alunos não terem conheci-
aparecem duas definições diferentes de
9 R. Cervellati, A. Montuschi, D. Perugini, N.
ção dos conceitos com o aumento de
há falta de rigor na definição de mole e
mero de átomos..." (18); em outro livro
8 S. Novick e J. Menis, Journal of Chemical
13 P. G. Nelson, Education in Chemistry,
28(4) (1991) 103
te do facto de professores e estagiários
14 C. Furió, R. Azcona e J. Guisola, Ense-
utilizarem, na sua maioria, a expressão
nanza da Las Ciencias, 17(3) (1999) 359
"número de moles" para designar aque-
15 M. E. Elias e A. Elias, Boletim da Socie-
la grandeza.
dade Portuguesa de Química, 12 (1982) 8
de de substância, expressa por um número...", e a outra em que a mole é
É de notar o facto de grande percenta-
identificada como a "quantidade de
gem de respostas dadas por professores
substância que contém tantas partícu-
e por estagiários, serem desajustadas às
16 S. Formosinho, V. Gil, J. Dias e A. Cardoso, Química para T, 8.° ano, 2. 0 edição.
Coimbra: Livraria Minerva, 1987
las...", e ainda, noutra frase, faz-se a
perguntas feitas, facto que revela pouco
17 L .Mendonça e M. Ramalho, No mundo
identificação de "quantidade de substân-
esclarecimento e falta de familiarização
em transformação, Química— 8.° ano. Lisboa:
cia" com "número de moles", "número
com os conceitos.
Texto Editora, 1991
real de partículas" e "massa" (17); no
outro livro utilizado neste trabalho apare-
Nos livros de texto consultados obser-
ce a definição de "concentração de uma
vou-se alguma falta de rigor na termino-
substância numa solução" como sendo
logia científica utilizada para os concei-
"número de moles de substância ..."(16).
tos em questão.
18 L. Jones e P. Atkins, Chemistry: Molecules, Matter and Change, 4. 0 ed., Freeman:
New York, 2000, p.64
19 M. E. Jardim e M. P. Pereira, Terminologia, Símbolos e Unidades para Grandezas Físico-Químicas, Lisboa: Escolar Editora, 1985,
3 - Conclusões
0 domínio dos conceitos que se preten-
p.19
20 I. M. Mills, T. Cvitas, K. Homann, N. Kal-
Bibliografia:
dem ensinar, isto é, a familiarização com
lay e K. Kuchitsu, Quantities, units and
os conceitos e a clareza e estruturação
1 C. Furió, R. Azcona e J. Guisola, Ensenan-
symbols in physical chemistry, Oxford:
das ideias por parte de quem lecciona é
za da Las Ciencias, 20(2) (2002) 229
Blackwell, 1988, p.64