Compreensões sobre ligação covalente a partir da conceituação e aplicação do tópico por estudantes do ensino médio

Abstract

Este estudo tem como objetivo verificar as concepções dos estudantes sobre o tópico ligação covalente em cada ano do ensino médio e analisar como essas compreensões evoluem ao longo deste período de estudo. A pesquisa foi realizada em duas escolas da rede privada da região metropolitana de Porto Alegre/RS, com a participação de 232 estudantes. O conteúdo de ligação covalente, essencial para a compreensão das estruturas moleculares, fenômenos químicos e do cotidiano, é abstrato e exige articulação entre os níveis macroscópico, submicroscópico e simbólico. Os estudantes participantes da pesquisa responderam a um questionário dissertativo com seis questões, sendo cinco comum a todos os anos, e a sexta específica para cada um, elaborado com base nos níveis de exigência cognitiva adaptados da literatura. O instrumento foi validado previamente e as respostas foram classificadas em três níveis de desempenho: satisfatórias (RS), parcialmente satisfatórias (RP) e insatisfatórias ou não respondeu (RI/NR). Os resultados revelaram que os estudantes apresentaram melhor desempenho em questões de baixa exigência cognitiva, com dificuldades crescentes à medida que se exigia maior integração conceitual, bem como aplicação do conceito de ligação covalente em contextos específicos estudados em cada ano. Destacaram-se concepções alternativas persistentes, como a generalização da regra do octeto, confusões entre ligações covalentes e iônicas, dificuldades na compreensão da densidade eletrônica e na interpretação de gráficos de energia. Além disso, não se observou uma progressão conceitual consistente ao longo dos anos do ensino médio. Por fim, considera-se fundamental repensar o ensino de ligação covalente no ensino médio, acrescentando conceitos mais atuais de forma menos memorística, como orbitais, densidade eletrônica e modelos energéticos. Também, é importante que o conceito de ligação covalente seja retomado ao longo dos anos do ensino médio para que seja compreendido de forma gradual, proporcionando aos estudantes o desenvolvimento de modelos explicativos mais aprofundados.

This study aims to investigate conceptions of high school students on covalent bonding and analyze how their understanding of this topic evolves throughout the three years of high school. The research was conducted in two private schools in located the metropolitan region of Porto Alegre, Brazil, involving 232 students. Covalent bonding, essential for understanding molecular structures, chemical phenomena, and everyday applications, is an abstract topic that requires articulation between macroscopic, submicroscopic, and symbolic levels. Participants answered to a written questionnaire comprising six questions, five common to all grade levels and one specific to each year, designed based on cognitive demand levels adapted from the literature. The instrument was previously validated, and student responses were categorized into three performance levels: satisfactory (RS), partially satisfactory (RP), and unsatisfactory or no response (RI/NR). Results indicated better performance on questions of cognitive demand, with increasing difficulty observed in tasks requiring greater conceptual integration and application of covalent bonding in year-specific contexts. Persistent alternative conceptions were identified, such as overgeneralization of the octet rule, confusion between covalent and ionic bonds, difficulties in understanding electron density, and misinterpretation of energy diagrams. Furthermore, no consistent conceptual progression was observed across the years. The findings highlight the need to rethink the teaching of covalent bonding in high school, incorporating more contemporary concepts, such as orbitals, electron density, and energy models, in a less rote and more meaningful way. Revisiting the concept throughout high school is also essential to promote gradual understanding and support the development of more robust explanatory models.