UMA ATIVIDADE PARA O ENSINO DE ISOMERIA CONFORMACIONAL UTILIZANDO MODELOS MOLECULARES FABRICADOS POR IMPRESSÃO 3D

Resumo

Este trabalho vem ao encontro da busca por produzir recursos para auxiliar professores a abordarem temas de química que apresentam um alto grau de abstração, como é o caso das representações bidimensionais de estruturas moleculares. O aprendizado da isomeria conformacional usualmente representa um desafio para os estudantes devido à dificuldade de se elaborar modelos mentais acurados a partir de representações bidimensionais como as projeções de Newman, que são normalmente apresentados em livros texto. Um recurso que tem grande potencialidade para auxiliar no aprendizado de isomeria conformacional são os modelos moleculares em que os alunos podem montar e manipular as moléculas. Em um trabalho anterior, os autores desenvolveram arquivos digitais para peças de modelos moleculares para serem impressos em impressora 3D, e que permite a exploração das rotações em torno de ligações simples. Com o acesso a impressoras 3D tornando-se mais difundido, é possível a fabricação de modelos moleculares com as vantagens de menor custo e mais flexibilidade em relação aos modelos moleculares comercias. O presente trabalho tem por objetivo apresentar uma proposta de atividade para o ensino de química utilizando modelos moleculares produzidos por impressão 3D para o ensino de conceitos de isomeria conformacional. Para este trabalho, foi utilizado um conjunto de arquivos digitais no formato STL para impressão 3D de peças para átomos e ligações químicas que foram desenvolvidos pelos autores e disponibilizados publicamente com licença livre. As moléculas montadas com o modelo molecular permitem livre rotação em suas ligações simples, de modo a representar as diferentes conformações espaciais. Para a impressão do modelo molecular foi utilizado o software fatiador Ultimaker Cura, que cria arquivos com instruções para que a impressora 3D deposite o filamento plástico camada por camada, até que o objeto seja completo. Foi utilizada a impressora 3D de baixo custo modelo Ender 3 Pro, que opera com a tecnologia de fabricação por filamento fundido (FFF). Os filamentos utilizados foram de poliácido láctico (PLA), que é um polímero que é obtido a partir de recursos renováveis, biodegradável e compostável. A atividade didática para o ensino de isomeria conformacional foi planejada considerando a estratégia de aprendizagem ativa, em que os alunos são direcionados a articular os pressupostos teóricos com as diferentes representações químicas para moléculas com auxílio do modelo molecular. Como resultado foi elaborada uma atividade para o ensino de isomeria conformacional incluindo um conjunto de peças impressas em 3D para construção de modelos moleculares e um guia de atividades. No guia de atividades, foi incluído um texto com a apresentação dos conceitos básicos sobre isometria conformacional e suas representações, instruções de como manipular e combinar as peças para montagem dos modelos moleculares, a proposição de trabalho para montagem da molécula problema com base nas suas representações de Newman, e questões avaliativas em que o estudante deve construir outras moléculas com base na sua representação de Newman e escrever a representação de Newman a partir de outros modelos moleculares fornecidos já montados pelo professor. Como molécula problema foi escolhida a molécula de etanol (C2H6O), que possui uma ligação C-C com rotação livre e a possibilidade de explorar diferentes isômeros conformacionais. O foco da atividade foi exercitar no estudante o livre trânsito entre as representações químicas de conformações moleculares no plano (Newman) e tridimensional. Concluímos que a atividade proposta possui a potencialidade de auxiliar professores a abordar o ensino de isomeria conformacional de maneira dinâmica e intuitiva, oportunizando aos estudantes a construção de modelos mentais cientificamente corretos sobre as diferentes conformações de moléculas e suas diferentes representações químicas.