O principal interesse desta pesquisa foi descrever e analisar o resultado do aprendizado de conceitos relacionados ao tema equilíbrio químico buscando as concepções dos alunos, sobre aspectos gerais dos sistemas em equilíbrio químico e os aspectos gerais de sistemas ácido base em equilíbrio químico. Para isso acompanhamos e gravamos o áudio das aulas referentes ao ensino do conceito de equilíbrio químico ao longo das disciplinas de Química Geral II e Química Analítica I, no IQUSP. Ao longo das disciplinas aplicamos avaliações iniciais, progressivas e finais. Os resultados foram apresentados em três itens, no primeiro apresentamos a análise da avaliação inicial (AI) e avaliação final (AF), aplicadas na disciplina de Química Geral II (QGII), onde discutimos as concepções sobre aspectos gerais dos sistemas em equilíbrio químico. No segundo item, apresentamos a discussão da avaliação inicial (AI) e avaliação final (AF) aplicada na disciplina de Química Analítica I (QAI), nestas avaliações investigamos os aspectos gerais de sistemas ácido base em equilíbrio químico. No terceiro item, apresentamos a análise das respostas de um aluno, que respondeu todos os testes ao longo das disciplinas de Química Geral II e Química Analítica I, buscando uma reflexão sobre o processo de aprendizagem sobre os modelos do equilíbrio químico e os modelos ácido base, as constantes de equilíbrio químico, as forças de ácidos e bases, solução tampão, e as possíveis alterações promovidas em um sistema em equilíbrio químico, que são conceitos relacionados ao tema equilíbrio químico. A análise dos dados permitem concluir que, após as aulas de Química Geral, referentes ao tema, os alunos passaram a caracterizar corretamente o equilíbrio químico nos níveis macroscópicos e microscópicos, e a comparar o coeficiente de reação com a constante de equilíbrio para fazer previsões de uma mistura reacional. Entretanto, alguns alunos ainda não demonstram uma boa compreensão do significado e das possíveis aplicações da constante de equilíbrio, definindo-a apenas a partir da descrição da sua fórmula matemática. Também não relacionam a constante de equilíbrio químico com a temperatura, aplicando apenas o Principio de Le Chatelier para prever as alterações no sistema em equilíbrio químico. Observamos também que há uma dificuldade para descrever e explicar ácido e base, a partir de um nível eletrônico, usando o modelo de Lewis. Identificamos também algumas dificuldades conceituais e concepções alternativas, que permaneceram mesmo após instrução, tais como: confusões nos modelos que definem ácidos e bases, confusões com a aplicação dos conceitos dissociação e ionização e concepções alternativas referente ao equilíbrio ácido base. Com relação as alterações promovidas em um sistema em equilíbrio químico, observamos que os alunos, de forma geral, justificam o deslocamento do equilíbrio destacando principalmente o Princípio de Le Chatelier. Esperamos favorecer uma reflexão para o ensino e aprendizagem sobre aspectos relacionados ao tema Equilíbrio Químico / The main interest of this research was describe and analyze the results of the learning concepts about chemical equilibrium, seeking the general students concepts related to, chemical equilibrium and acid-base reactions in a stage of equilibrium. To do this we followed an recorded the classes which approach the equilibrium chemical systems at disciplines General Chemistry II and Analytical Chemistry I for IQUSP chemistry students. Initial e final tests were applied throughout disciplines. The results was showed in a three sets, we present first the analysis of initial evaluation (AI) and final evaluations, applied to General Chemistry discipline, discussing concepts about general aspects in chemical equilibrium systems. Then we showed discussing initial and final evaluations applied at analytical chemistry discipline, we search in this evaluations the concepts about an acid-base reactions in chemical equilibrium. In a third step we present the answers analysis of one single student that participated of all tests throughout General II and Analytical I disciplines, seeking a reflection about the learning process on the following topics, chemical equilibrium and acid-base models, the constants, the acid-base strengths and buffer solutions, and the possible changes promoted in a chemical equilibrium system that are important concepts related to the theme. The analysis of this dates suggesting, after the General Chemistry classes, that approach the theme, that students are able to correctly characterize the chemical equilibrium at macroscopic and microscopic levels and compare the coefficient and the constant of equilibrium chemical reactions to make previsions in this systems. However some students didn´t showed a fine concept about possible the applications of theses constants, and only defining through the mathematic relation. They also couldn´t not relationed the alteration in a equilibrium constant with the temperature, appling only the Le Chatelier Principle to make previsions about the alterations in a chemical equilibrium system. We also observe the difficult to analyze and explain the acid-base models starting from electronic level, using a Lewis model. We also identified some conceptual difficulties and misconceptions, which remained even after instructions, like: confusing model which explain acid-base models, confusing at applications of dissociation and ionization concepts and alternative conceptions about acid base equilibrium systems. In relation of promoted alterations that offered to a chemical equilibrium system, we observed the students, generally, justify the displacement of equilibrium particularly focusing on Le Chatelier Principle. This work favors discussions in teaching and learning aspects concepts about the chemical equilibrium.

Neste trabalho aplicamos três modelos: receptor, de equilíbrio químico e de dispersão, para a identificação de fontes da Matéria Particulada Inalável do aerossol atmosférico de São Paulo. Utilizamos dados de dois experimentos realizados no campus da USP em São Paulo. ° experimento realizado em 1986 teve como local de amostragem o Instituto de Física, enquanto o experimento de 1989 foi realizado no Instituto de Química como parte do SPACEX (São Paulo Atmosphere Characterization Experiment). As amostras de Matéria Particulada Fina (MPF) e Matéria Particulada Grossa (MPG) foram submetidas à análise gravimétrica e à análise PIXE (Particle Induced X-Ray Emission). Esta última foi realizada no Laboratório de Pesquisas Nucleares de Gent, Bélgica. ° modelo receptor utilizado foi a Análise de Componentes Principais (ACP) que identificou 5 perfis de fontes (5 componentes principais) para a MPF e quatro para a MPG. Para a MPF, entretanto, somente 3 fontes poluidoras puderam ser claramente identificadas: poeira do solo (ressuspensão), processos industriais e queima de óleo combustível (caldeiras). Para a MPG foram identificadas quatro fontes: poeira do solo, processos industriais, queima de óleo combustível e emissões de spray marinho. As fontes identificadas como queima de óleo combustível juntamente com as emissões industriais foram responsáveis por aproximadamente 53% da massa de MPF. Enquanto que a poeira do solo ficou responsável por 60% da massa de MPG. Verificamos com o MARS (Modelo para um Sistema Aerossol Reativo), que para concentrações molares de NH3 maiores que de S04\' o aerossol de sulfato, nitrato e amônio consiste, principalmente, de uma mistura de (NH4)2S04 e NH4N03, que podem estar dissociados ou não, dependendo da umidade relativa. Calculamos, também, as taxas de oxidação do S02 e encontramos que as taxas mais elevadas são obtidas na reação com o 02 catalisada por Mn e Fe. Com o objetivo de determinarmos a origem do S02 encontrado durante o SPACEX, estudamos a dispersão do S02 através da aplicação do modelo tipo pluma gaussiana ISC (Industrial Source Complex) da EPA (Environmental Protection Agency). Consideramos como fonte o trecho da marginal do Rio Pinheiros entre as pontes do Jaguaré e Eusébio Matoso. As estimativas obtidas com o modelo para a concentração de S02 durante o SPACEX, foram muito mais baixas que os valores medidos, indicando que existem outras fontes de grande porte contribuindo para a concentração desse poluente. A combinação desses modelos apresentou-se como uma metodologia que pode fornecer mais subsídios para a identificação das fontes e dos processos de geração da Matéria Particulada. / Receptor, Chemical Equilibrium and Dispersion Models were applied to identify the inhalable particles sources of the São Paulo Atmospheric Aerosols. The data were collected during two experiments in the São Paulo University Campus, in 1986 and 1989. The 1986 experiment was performed in the Physics Institute, and the 1989 experiment was part of the SPACEX (São Paulo Atmosphere Characterization Experiment). The fine and coarse particles (FP and CP, respectively) of the SFU samples were analyzed by PIXE and by gravimetry. The PIXE analysis were performed at the University of Gent, Selgium. Absolute Principal Component Analysis (APCA) identified five sources profiles to the FP and four to the CP. Sut, only three sources could be surely identified to the FP: resuspended soi! dust, industrial emissions and oi! burning. The sources profiles related to the CP were: resuspended soi! dust, industrial emissions, oil burning and sea-salt aerosol. The oil burning and industrial emissions were responsible for, approximately, 53% of FP, meanwhile, the soi! dust was responsible for 60% of CP. In order to predict the equilibrium concentrations of sulfate, nitrate and ammonium aerosols we applied the MARS (Model for an Aerosol Reacting System) to our data. In our case, having NH3 higher than 504 concentrations, the predicted was the following composition: (NH4)2504 and NH4N03 , that can be present dissociate or not, related to the relative humidity. The higher oxidation rates were found to the reaction of S02 with 02 catalyzed by Mn and Fe. The EPA (Environmental Protection Agency) Industrial Source Complex Model (lSC) was applied to describe the S02 dispersion from the \"Rio Pinheiros Marginal\" to the University of São Paulo Campus. The estimated values were lower than the measured ones. The combination of these models seemed to be very useful in the source profile identification of complex regions as São Paulo Metropolitan Area.

Este trabalho apresenta uma reflexão sobre o papel do princípio de Le Chatelier desde a sua criação e algumas implicações no ensino de química. Foram levantados aspectos históricos da evolução do princípio com o objetivo de discutir características como, por exemplo: o caráter universal do mesmo, problemas e limitações quanto à sua aplicação e possíveis alternativas ao uso do princípio. Também foram analisados como os livros didáticos de química no nível médio tratam muitos destes aspectos. Além disto, é realizada uma discussão nestes textos didáticos a respeito das variáveis que influenciam no estado de equilíbrio tais como: concentração, pressão, catalisador e temperatura. Um aspecto presente na análise destas variáveis foi o levantamento de ilustrações presentes nos livros baseando-se nos níveis de representação presentes no triângulo de Johnstone. Os principais resultados mostraram que os autores de livros de Química do Ensino Médio apresentam o conceito do princípio de Le Chatelier marcado por um caráter indutivo, vago, ambíguo, e sem apresentar uma fundamentação teórica e suas limitações, enfatizando-o como um princípio infalível ou uma verdade absoluta. Perpetuou-se no ensino de química, ao longo do tempo, a formulação mais simples e popular criada por Le Chatelier, no ano de 1888. Outra conclusão importante refere-se ao fato de a maioria das figuras presentes nos livros didáticos estar relacionada ao nível macroscópico e a concentração é a alteração mais discutida. Poucas são as figuras que interligam os três vértices do triângulo. Resta ao professor o desafio de incluir as ilustrações faltantes, principalmente as microscópicas pois estas têm o objetivo de explicar aos estudantes o que ocorre do ponto de vista molecular quando se altera o estado de equilíbrio químico. Portanto, este tratamento superficial do princípio pode favorecer processos de ensino-aprendizagem baseados na memorização, repetição e na sua utilização sem a compreensão exata dos fenômenos envolvidos. / This work presents a reflection on the role of the Le Chatelier\"s principle concerned by its creation and some implications in the teaching of chemistry. The main purpose was to analyze as high school chemical textbooks approach with this subject. For this, historical aspects of the evolution of the principle were studied with the objective of discussing important characteristics, for example: the universal character of the principle, his problems and limitations regarding their applications to previse changes in chemical equilibrium systems and the possible alternatives to the use of the principle. It was found that the principle formulations were similar to that more simple and popular wrote by Le Chatelier, in the year of 1888. It was also made an analysis of how the textbooks address the issue of variables that influence in the state of equilibrium such as: concentration, pressure, catalyst and temperature. Also was analyzed the illustrations present in these books with the objective of address the equilibrium change based in the of Johnstone\"s triangle (that explicitly shows the macroscopic, microscopic and representational levels of chemical knowledge). The main results showed that the majority of the figures in textbooks refers only to macroscopic level and the effects done by of the equilibrium reactants concentration change. There are few figures which are related the three levels represented in the Johnstone\"s triangle. Is very important that teachers include the illustrations missing, mainly the microscopic level, once that this level is essential to correct understand of chemical equilibrium change in the molecular level. In general, the authors of chemical textbooks present the Le Chatelier\"s principle in an inductive manner, vague and ambiguous. They never present theoretical aspects and limitations in the application of the principle. This stresses the infallible character of Le Chatelier\"s principle and transmits the idea that it is an absolute truth. This superficial treatment of the principle can encourage processes of teaching-learning based on memorization and the students can correctly use the principle in the problems solutions without have an exact understanding the phenomena.

O cálculo do equilíbrio de fases é um problema de grande importância em processos da engenharia, como, por exemplo, na separação por destilação, em processos de extração e simulação da recuperação terciária de petróleo, entre outros. Mas para resolvê-lo é aconselhável que se estude a priori a estabilidade termodinâmica do sistema, a qual consiste em determinar se uma dada mistura se apresenta em uma ou mais fases. Tal problema pode ser abordado como um problema de otimização, conhecido como a minimização da função distância do plano tangente à energia livre de Gibbs molar, onde modelos termodinâmicos, de natureza não convexa e não linear, são utilizados para descrevê-lo. Esse fato tem motivado um grande interesse em técnicas de otimização robustas e eficientes para a resolução de problemas relacionados com a termodinâmica do equilíbrio de fases. Como tem sido ressaltado na literatura, para proporcionar uma completa predição do equilíbrio de fases, faz-se necessário não apenas a determinação do minimizador global da função objetivo do teste de estabilidade, mas também a obtenção de todos os seus pontos estacionários. Assim, o desenvolvimento de metodologias para essa tarefa desafiadora tem se tornado uma nova área de pesquisa da otimização global aplicada à termodinâmica do equilíbrio, com interesses comuns na engenharia química e na engenharia do petróleo. O foco do presente trabalho é uma nova metodologia para resolver o problema do teste de estabilidade. Para isso, usa-se o chamado método do conjunto gerador para realizar buscas do tipo local em uma rede de pontos previamente gerada por buscas globais efetuadas com uma metaheurística populacional, no caso o método do enxame de partículas.Para se obter mais de um ponto estacionário, minimizam-se funções de mérito polarizadas, cujos pólos são os pontos previamente encontrados. A metodologia proposta foi testada na análise de quatorze misturas polares previamente consideradas na literatura. Os resultados mostraram que o método proposto é robusto e eficiente a ponto de encontrar, além do minimizador global, todos os pontos estacionários apontados previamente na literatura, sendo também capaz de detectar, em duas misturas ternárias estudadas, pontos estacionários não obtidos pelo chamado método de análise intervalar, uma técnica confiável e muito difundida na literatura. A análise do teste de estabilidade pela simples utilização do método do enxame de partículas associado à técnica de polarização mencionada acima, para a obtenção de mais de um ponto estacionário (sem a busca local feita pelo método do conjunto gerador em uma dada rede de pontos), constitui outra metodologia para a resolução do problema de interesse. Essa utilização é uma novidade secundária deste trabalho. Tal metodologia simplificada exibiu também uma grande robustez, sendo capaz de encontrar todos os pontos estacionários pesquisados. No entanto, quando comparada com a abordagem mais geral proposta aqui, observou-se que tal simplificação pode, em alguns casos onde a função de mérito apresenta uma geometria mais complexa, consumir um tempo de máquina relativamente grande, dessa forma é menos eficiente. / The phase equilibrium calculation is an important problem in engineering processes, for example, in the separation by distillation, in extraction processes, and simulation of the tertiary petroleum recovery, among others applications. But, before this calculation is advisable a phase stability analysis, which will determine if a given mixture presents one or more phases. Such stability analysis can be approached as an optimization problem, called the minimization of the tangent plane distance function to molar Gibbs free energy, where thermodynamic models, with a non-convex and also non-linear nature, are used to describe this problem. Such fact has been motivating a large interest in robust and efficient techniques for optimization of problems related with the phase equilibrium thermodynamics. As has been highlighted in the literature, in order to provide a complete prediction of the phase equilibrium, the determination of the global minimizer of the objective function related with the stability test is not enough. Is also necessary the obtaining of all its stationary points. Thus, the development of methodologies for this challenging task became a new research area of global optimization applied to the phase equilibrium thermodynamics, with common interests in chemical and petroleum engineering. The focus of the present work is a new methodology to solve the stability test problem. For such, here it is used the called Generating Set Search method, which accomplishes local searches in points of a net previously generated by an evolutionary methaheuristic, the Particle Swarm algorithm. To obtain more than one stationary point, polarized merit functions are minimized, where the poles of such merit functions are the points previously found. The methodology proposal was tested in the analysis of fourteen polar mixtures, previously considered in the literature. The results showed that the proposed method is robust and efficient, being capable to find all stationary points previously indicated in the literature, besides the global minimizers. For two ternary mixtures, it was noticed that this method detected some stationary points not obtained before by the interval analysis method, a reliable technique very diffused in the literature. The stability analysis using only the Particle Swarm algorithm together with the polarization technique (without the local search done by the Generating Set Search method) constitutes other methodology for the resolution of the problem considered here. That use is a secondary novelty of this work. This simplified methodology exhibited also a significant robustness, being capable to find all the stationary points. However, when compared with the more general approach proposed here, in some cases, where the merit function presents a more complex geometry, it was observed that such simplification can consume a relatively large computational time. Therefore, the simplified methodology is less efficient.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:42:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 OlimpioJSJ_DISSERT.pdf: 3250692 bytes, checksum: e135d66bdc46879fce0bf4c54a705b97 (MD5) Previous issue date: 2013-07-29 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / The use of analogies in high school is often useful for chemistry teaching, either on textbooks or by teachers in the classroom.This use is justified by the large number of abstract concepts that rules this course. Analogies are conceptualized by several authors, which converge on the idea that these are tools that seek a way to elucidate an unknown concept by comparing it to a familiar one, relating their similar and dissimilar features. An analysis on a survey of analogies found in high school chemistry textbooks and chemical equilibrium studies is performed in order to verify whether they are leading to misconceptions for their use by students and/or for their use by teachers in the classroom, or whether they promote a learning facilitation / O uso de analogiasno Ensino M?dio ? frequentemente utilizado ao ensinar qu?mica, seja abordada em livros did?ticos ou em sala de aula pela utiliza??o dos professores, isso ? devido ao grande n?mero de conceitos abstratos regentesdesta disciplina. As analogias s?o conceituadas por diversos autores, no qual estes convergem para a ideia de que estas s?o ferramentas que buscam uma maneira de elucidarum conceito desconhecido comparandooa um conceito familiar,relacionando seus atributos similares e n?o similares. A partir de um levantamento das analogias encontradas nos livros did?ticos de qu?mica do Ensino M?dio que abordam o conte?do equil?brio qu?mico e de estudos j? produzidos na ?rea apontando os principais erros conceituais apresentados pelos estudantes neste conte?do? realizada uma an?lise das analogias encontradas, para com isso realizar a verifica??o do seu direcionamento a erros conceituaispelo uso dos estudantes e/ou pela utiliza??o de professores em sala de aula ou se promovem a facilita??o da aprendizagem

Neste trabalho aplicamos três modelos: receptor, de equilíbrio químico e de dispersão, para a identificação de fontes da Matéria Particulada Inalável do aerossol atmosférico de São Paulo. Utilizamos dados de dois experimentos realizados no campus da USP em São Paulo. ° experimento realizado em 1986 teve como local de amostragem o Instituto de Física, enquanto o experimento de 1989 foi realizado no Instituto de Química como parte do SPACEX (São Paulo Atmosphere Characterization Experiment). As amostras de Matéria Particulada Fina (MPF) e Matéria Particulada Grossa (MPG) foram submetidas à análise gravimétrica e à análise PIXE (Particle Induced X-Ray Emission). Esta última foi realizada no Laboratório de Pesquisas Nucleares de Gent, Bélgica. ° modelo receptor utilizado foi a Análise de Componentes Principais (ACP) que identificou 5 perfis de fontes (5 componentes principais) para a MPF e quatro para a MPG. Para a MPF, entretanto, somente 3 fontes poluidoras puderam ser claramente identificadas: poeira do solo (ressuspensão), processos industriais e queima de óleo combustível (caldeiras). Para a MPG foram identificadas quatro fontes: poeira do solo, processos industriais, queima de óleo combustível e emissões de spray marinho. As fontes identificadas como queima de óleo combustível juntamente com as emissões industriais foram responsáveis por aproximadamente 53% da massa de MPF. Enquanto que a poeira do solo ficou responsável por 60% da massa de MPG. Verificamos com o MARS (Modelo para um Sistema Aerossol Reativo), que para concentrações molares de NH3 maiores que de S04\' o aerossol de sulfato, nitrato e amônio consiste, principalmente, de uma mistura de (NH4)2S04 e NH4N03, que podem estar dissociados ou não, dependendo da umidade relativa. Calculamos, também, as taxas de oxidação do S02 e encontramos que as taxas mais elevadas são obtidas na reação com o 02 catalisada por Mn e Fe. Com o objetivo de determinarmos a origem do S02 encontrado durante o SPACEX, estudamos a dispersão do S02 através da aplicação do modelo tipo pluma gaussiana ISC (Industrial Source Complex) da EPA (Environmental Protection Agency). Consideramos como fonte o trecho da marginal do Rio Pinheiros entre as pontes do Jaguaré e Eusébio Matoso. As estimativas obtidas com o modelo para a concentração de S02 durante o SPACEX, foram muito mais baixas que os valores medidos, indicando que existem outras fontes de grande porte contribuindo para a concentração desse poluente. A combinação desses modelos apresentou-se como uma metodologia que pode fornecer mais subsídios para a identificação das fontes e dos processos de geração da Matéria Particulada. / Receptor, Chemical Equilibrium and Dispersion Models were applied to identify the inhalable particles sources of the São Paulo Atmospheric Aerosols. The data were collected during two experiments in the São Paulo University Campus, in 1986 and 1989. The 1986 experiment was performed in the Physics Institute, and the 1989 experiment was part of the SPACEX (São Paulo Atmosphere Characterization Experiment). The fine and coarse particles (FP and CP, respectively) of the SFU samples were analyzed by PIXE and by gravimetry. The PIXE analysis were performed at the University of Gent, Selgium. Absolute Principal Component Analysis (APCA) identified five sources profiles to the FP and four to the CP. Sut, only three sources could be surely identified to the FP: resuspended soi! dust, industrial emissions and oi! burning. The sources profiles related to the CP were: resuspended soi! dust, industrial emissions, oil burning and sea-salt aerosol. The oil burning and industrial emissions were responsible for, approximately, 53% of FP, meanwhile, the soi! dust was responsible for 60% of CP. In order to predict the equilibrium concentrations of sulfate, nitrate and ammonium aerosols we applied the MARS (Model for an Aerosol Reacting System) to our data. In our case, having NH3 higher than 504 concentrations, the predicted was the following composition: (NH4)2504 and NH4N03 , that can be present dissociate or not, related to the relative humidity. The higher oxidation rates were found to the reaction of S02 with 02 catalyzed by Mn and Fe. The EPA (Environmental Protection Agency) Industrial Source Complex Model (lSC) was applied to describe the S02 dispersion from the \"Rio Pinheiros Marginal\" to the University of São Paulo Campus. The estimated values were lower than the measured ones. The combination of these models seemed to be very useful in the source profile identification of complex regions as São Paulo Metropolitan Area.

O tema equilíbrio químico está presente em grande parte das disciplinas dos currículos de Química, pois a compreensão deste tema contribui para a interpretação de diversos aspectos das transformações químicas, como em processos naturais e industriais. Dessa forma, a abordagem desse conteúdo é considerada essencial para a formação do professor de Química. A literatura relata as dificuldades de ensino-aprendizagem do equilíbrio químico, devido à abstração necessária para compreender principalmente o nível teórico-conceitual. O aluno muitas vezes não consegue transitar nos três níveis do conhecimento químico (fenomenológico, representacional e teórico-conceitual). Neste contexto, foram feitas as seguintes questões de pesquisa: Como os licenciandos mobilizam os três níveis do conhecimento químico nas metodologias de ensino propostas? Como contribuir na superação das dificuldades na aprendizagem dos conceitos de equilíbrio químico em soluções aquosas?Para responder a essas questões foram propostas neste trabalho quatro atividades: a) Algumas características das soluções aquosas; b) A Química do Celobar®; c) Sistema tampão e d) Acidente em Mariana (MG) e seus impactos ambientais. Essas atividades em sequência de ensino foram aplicadas e analisadas no contexto de uma disciplina introdutória de Química Analítica. Participaram da pesquisa estudantes de duas turmas do terceiro semestre do curso de Licenciatura em Química. Esta é uma pesquisa qualitativa, e foi baseada principalmente nos aportes teóricos de Vigotski e Bachelard. Por meio da análise dos diálogos e respostas escritas dos grupos, além das dificuldades inerentes ao conceito de equilíbrio químico, observamos também que obstáculos epistemológicos surgiram como entraves para a compreensão do tema. Assim, por meio do trabalho cooperativo de construção do conhecimento e da mediação pedagógica foi possível a reelaboração do conceito científico adequado para superar o obstáculo. A linguagem expressa nos diálogos, bem como as respostas escritas, foram as ferramentas de investigação para compreendermos a mobilização nos três níveis, e o avanço na construção dos conceitos científicos. Ao final da disciplina na ultima atividade os alunos resgataram os conceitos científicos desenvolvendo com sucesso a marcha analítica. A metodologia utilizada como uma sequencia de atividades sobre os conceitos de equilíbrio químico poderá contribuir para a melhoria do ensino-aprendizagem deste conteúdo na formação de professores de Química / The topic chemical equilibrium is present in most disciplines of the Chemistry curriculum, because the understanding of this topic contributes to the interpretation of several aspects of the chemical transformations, as in natural and industrial processes. Thus, this content is considered essential for the training of chemistry teachers. The literature reports the teaching-learning difficulties of chemical equilibrium, due to the abstraction necessary to understand mainly the theoretical-conceptual level. The student can not to articulate the three levels of chemical knowledge (phenomenological, representational and theoretical-conceptual. In this context, the following research questions arose: How do undergraduate chemistry students articulate the three levels of chemical knowledge in the proposed teaching strategies? How to contribute to overcoming difficulties in learning the concepts of chemical equilibrium in aqueous solutions? In order to answer these questions, were proposed in this work four activities: a) Some characteristics of aqueous solutions; b) Chemistry of Celobar®; c) Buffer System and d) Accident in Mariana (MG) and its environmental impacts. These activities in sequence of teaching were applied and analyzed in the introductory discipline of Analytical Chemistry, participated in the research students of two classes of the third semester of the chemistry graduation. This research is qualitative and was based on the theoretical contributions of Vygotsky and Bachelard. Through the analysis of the dialogues and written responses of the groups, besides the difficulties inherent to the concept of chemical equilibrium, we also observed that epistemological obstacles appeared as hurdle to understanding of the topic. Thus, through the cooperative work of knowledge construction and pedagogical mediation, it was possible to rework the appropriate scientific concept to overcome the obstacle. The language expressed in the dialogues, as well as the written responses, were the research tools for understanding mobilization at all three levels, and advancing the construction of scientific concepts. At the end of the discipline in last activity the students rescued the scientific concepts by successfully developing the analytical separation. The methodology used as a sequence of activities about concepts of chemical equilibrium may contribute to the improvement of teaching-learning this content in the training of chemistry teachers

O presente trabalho começa por uma apresentação monográfica do fenômeno de adsorção, que dá acesso à bibliografia existente sobre o assunto. Numa extensa parte experimental desenvolveu-se um eletrodo de amálgama gotejante e um eletrodo de gota pendente mercúrio capaz de gerar gotas com área reprodutível dentro de ± 0,1%. Fez-se, também, a implantação da técnica da cronocoulometria, com os recursos disponíveis neste Instituto de Química. Realizou-se um estudo polarográfico preliminar onde se observaram diversos efeitos inibitivos sobre a reação de eletrodo do Cd(II), ligados á presença dos fenantrolino complexos de Cd(II) e de Fe(II), com participação de ânions. O sistema cádmio(II)/piridina/cloreto foi estudado potenciometricamente, tendo sido avaliadas as seguintes constantes globais de estabilidade βij = ‌CdpyiClj‌/‌Cd‌ ‌py‌ i‌Cl‌j (i, número de ligantes piridina, e j, de cloreto): β01 = 25,36, β02 = 96,0, β03 = 48,3, β04 = 65,8, β10 = 23,5, β11 = 550, β12 = 2600, β13 = 550, β14 = 1100, β20 = 690, β21 = 9740, β22 = 9400, β30 = 270, β31 = 3500, β32 = 37400, β40 = 8450, β41 = 54400. Para chegar às constantes de equilíbrio usou-se um processo iterativo de cálculo. As medidas foram realizadas com um eletrodo de amálgama gotejante, após comprovar-se que o eletrodo íon-seletivo de cádmio de estado sólido é inadequado para esta finalidade. Empregou-se um novo tipo de diagramas para representar a contribuição percentual das espécies formadas, em função dos dois ligantes. Estudou-se, através da cronocoulometria, a adsorção do sistema Cd(II)/py/Cl-, em diversas condições, fixando a concentração do metal e do cloreto e variando-se a concentração de py. Ficou estabelecido que a adsorção dos complexos é um processo competitivo com a dos ligantes. Há sempre um máximo de adsorção na faixa de 0,1 a 0,5 M de py. Encontraram-se evidências de que as espécies mistas neutras são preferencialmente adsorvidas. / The present thesis starts with the monographic discussion of the adsorption phenomena, with several references. There is an extensive experimental part referred to the development of a simple dropping amalgam electrode, a hanging mercury drop electrode whose area is reproductible within 0,1%, and the introduction of the double step chronocoulometric method w1th the resources of this Chemistry Institute, was done. In a preliminary polarographic study, several inhibiting effects on the Cd(II) electrode reaction, due to the presence of cadmium(II) and iron(II) complexes of phen participation of some anions has been observed. A potentiometric study of the cadmium(II)/pyridine//chloride system lead to the evaluation of the overall stability, βij = ‌CdpyiClj‌/‌Cd‌ ‌py‌ i‌Cl‌j (i, number of py ligands and j of chloride ones): β01 = 25,36, β02 = 96,0, β03 = 48,3, β04 = 65,8, β10 = 23,5, β11 = 550, β12 = 2600, β13 = 550, β14 = 1100, β20 = 690, β21 = 9740, β22 = 9400, β30 = 270, β31 = 3500, β32 = 37400, β40 = 8450, β41 = 54400. To obtain the equilibrium constants from the experimental data, an iterative calculation process was used. The measurements has been made with an amalgam electrode, after unsucessfull tests with a solid state cadmium ion selective electrode. A new type of diagram was used to present the percent distribution of the species with the change in the concentration of the ligands, in substitution to the predominance area diagram. In add1tion, the chronocoulometric study of the Cd(II)/ /py/Cl- system was done at several experimental conditions, by fixing the concentration of the metal and the chloride, and changing in wide extension the pyridine concentration. The adsorption of the complexes is a competitive process with the free ligands, and allways exhibits a maxima between .1 and .5M pyridine. There are strong evidences indicating that the neutral mixed species are preferabbly adsorbed.

<p>Fosfaters reaktioner i energiomvandlingsprocesser är kritisk för den generella processen som helhet, för askrelaterade problem, emissioner liksom för en effektiv och hållbar användning av askan.</p><p>Denna avhandling är en sammanställning och diskussion med utgångspunkt i åtta artiklar som behandlar strukturella och termodynamiska studier på faser i CaO-K₂O-P₂O₅-systemet, vilka är av relevans inom förbränning av biomassa. Målsättningen med denna avhandling var: i) att sammanställa och granska tillgängliga strukturella och termodynamiska data i CaO-K₂O-P₂O₅-systemet samt att identifiera avsaknad av data, ii) att fylla i dessa luckor med grundläggande termodynamiska, strukturella och fasstabilitets studier samt iii) att visa på användning samt fördelarna med dessa nya data vid praktisk tillämpning.</p><p>En initial litteraturundersökning i CaO-K₂O-P₂O₅-systemet visade att det saknades både strukturella och termodynamiska data. När det gällde tillgängliga termodynamiska data var situationen särskilt otillfredsställande. Det fanns endast data för några kalcium– och kaliumfosfater med varierande tillförlitlighet. Situationen beträffande pulverröntgen för fasidentifiering var bättre, fast fördunklad av det faktum att strukturellt liknande fasövergångar ofta förekommer i det undersökta systemet. Däremot fattades det tillfredställande enkristallstrukturdata för ternära faser i det undersökta systemet.</p><p>Enkristallröntgendiffraktion användes för att bestämma strukturerna för CaK₂P₂O₇, CaKP₃O₉, Ca₁₀K(PO₄)₇ och CaKPO₄. Faserna CaK₂P₂O₇ and CaKPO₄ tillsammans med Ca₃(PO₄)₂, KPO₃ och K₄P₂O₇ studerades med pulverröntgendiffraktion och termiska analysmetoder för att klargöra fasmodifikationer och övergångstemperaturer. Gibbs bildningsenergi bestämdes för Ca(PO₃)₂, Ca₂P₂O₇, Ca₃(PO₄)₂, Ca₁₀K(PO₄)₇, CaK₂P₂O₇, CaKPO₄ och CaK₄(PO₄)₂ med ems-metodik och yttriastabiliserad zirkonia som fast elektrolyt och Ni/Ni₃P som hjälpsystem. Både de strukturella och termodynamiska data användes sedan vid analyser i ett förbrännningexperiment av olika sädesslag. Framtagna data användes både vid identifiering och även vid kvantifiering av bildade faser i biomassaresterna.</p> / <p>The behaviour of phosphates in thermochemical biomass conversion processes are critical for the general process chemistry, for ash related problems, for emissions as well as for an efficient, sustainable and beneficial use of the ash residues.</p><p>This thesis is a summary and a discussion of eight papers dealing with structural and thermodynamical studies of phases in the CaO-K₂O-P₂O₅ system, with relevance for biomass combustion. The objectives were: i) to compile and review the available structural and thermodynamical data of phases in the CaO-K₂O-P₂O₅ system as well as to identify existing gaps in the field of these data, ii) to fill in as many as possible of the gaps by fundamental thermodynamic, structural and phase stability studies and iii) to demonstrate the uses and the benefits of the new data in practical applications.</p><p>An initial review of the CaO-K₂O-P₂O₅ system showed that both structural information and thermodynamic data were lacking. The situation regarding the available thermodynamic data was especially unsatisfactory, data could only be found for some few calcium phosphates and a few potassium phosphates with varying reliability. Concerning powder X-ray diffraction patterns for phase identification the situation was better, though obscured by the fact that structurally close related phase transitions often occur in the studied system. However, adequate single crystal structural data of ternary phases in the system was completely missing.</p><p>Crystal structures of CaK₂P₂O₇, CaKP₃O₉, Ca₁₀K(PO₄)₇ and CaKPO₄ were determined by single-crystal X-ray diffraction. The phases CaK₂P₂O₇ and CaKPO₄ were together with Ca₃(PO₄)₂, KPO₃ and K₄P₂O₇, investigated by powder X-ray diffraction and thermal analysis to elucidate phase modifications and transitions temperatures. Gibbs standard energy of formation was determined for Ca(PO₃)₂, Ca₂P₂O₇, Ca₃(PO₄)₂, Ca₁₀K(PO₄)₇, CaK₂P₂O₇, CaKPO₄ and CaK₄(PO₄)₂ by solid state emf measurements with yttria stabilised zirconia as solid electrolyte and Ni/Ni₃P as auxiliary solid couple. Both the structural and thermodynamical data were subsequently utilised in analysis of a combustion experiment of cereal grains. The data were also used to both identify and quantify the phases formed in biomass combustion residues.</p>

Fosfaters reaktioner i energiomvandlingsprocesser är kritisk för den generella processen som helhet, för askrelaterade problem, emissioner liksom för en effektiv och hållbar användning av askan. Denna avhandling är en sammanställning och diskussion med utgångspunkt i åtta artiklar som behandlar strukturella och termodynamiska studier på faser i CaO-K2O-P2O5-systemet, vilka är av relevans inom förbränning av biomassa. Målsättningen med denna avhandling var: i) att sammanställa och granska tillgängliga strukturella och termodynamiska data i CaO-K2O-P2O5-systemet samt att identifiera avsaknad av data, ii) att fylla i dessa luckor med grundläggande termodynamiska, strukturella och fasstabilitets studier samt iii) att visa på användning samt fördelarna med dessa nya data vid praktisk tillämpning. En initial litteraturundersökning i CaO-K2O-P2O5-systemet visade att det saknades både strukturella och termodynamiska data. När det gällde tillgängliga termodynamiska data var situationen särskilt otillfredsställande. Det fanns endast data för några kalcium– och kaliumfosfater med varierande tillförlitlighet. Situationen beträffande pulverröntgen för fasidentifiering var bättre, fast fördunklad av det faktum att strukturellt liknande fasövergångar ofta förekommer i det undersökta systemet. Däremot fattades det tillfredställande enkristallstrukturdata för ternära faser i det undersökta systemet. Enkristallröntgendiffraktion användes för att bestämma strukturerna för CaK2P2O7, CaKP3O9, Ca10K(PO4)7 och CaKPO4. Faserna CaK2P2O7 and CaKPO4 tillsammans med Ca3(PO4)2, KPO3 och K4P2O7 studerades med pulverröntgendiffraktion och termiska analysmetoder för att klargöra fasmodifikationer och övergångstemperaturer. Gibbs bildningsenergi bestämdes för Ca(PO3)2, Ca2P2O7, Ca3(PO4)2, Ca10K(PO4)7, CaK2P2O7, CaKPO4 och CaK4(PO4)2 med ems-metodik och yttriastabiliserad zirkonia som fast elektrolyt och Ni/Ni3P som hjälpsystem. Både de strukturella och termodynamiska data användes sedan vid analyser i ett förbrännningexperiment av olika sädesslag. Framtagna data användes både vid identifiering och även vid kvantifiering av bildade faser i biomassaresterna. / The behaviour of phosphates in thermochemical biomass conversion processes are critical for the general process chemistry, for ash related problems, for emissions as well as for an efficient, sustainable and beneficial use of the ash residues. This thesis is a summary and a discussion of eight papers dealing with structural and thermodynamical studies of phases in the CaO-K2O-P2O5 system, with relevance for biomass combustion. The objectives were: i) to compile and review the available structural and thermodynamical data of phases in the CaO-K2O-P2O5 system as well as to identify existing gaps in the field of these data, ii) to fill in as many as possible of the gaps by fundamental thermodynamic, structural and phase stability studies and iii) to demonstrate the uses and the benefits of the new data in practical applications. An initial review of the CaO-K2O-P2O5 system showed that both structural information and thermodynamic data were lacking. The situation regarding the available thermodynamic data was especially unsatisfactory, data could only be found for some few calcium phosphates and a few potassium phosphates with varying reliability. Concerning powder X-ray diffraction patterns for phase identification the situation was better, though obscured by the fact that structurally close related phase transitions often occur in the studied system. However, adequate single crystal structural data of ternary phases in the system was completely missing. Crystal structures of CaK2P2O7, CaKP3O9, Ca10K(PO4)7 and CaKPO4 were determined by single-crystal X-ray diffraction. The phases CaK2P2O7 and CaKPO4 were together with Ca3(PO4)2, KPO3 and K4P2O7, investigated by powder X-ray diffraction and thermal analysis to elucidate phase modifications and transitions temperatures. Gibbs standard energy of formation was determined for Ca(PO3)2, Ca2P2O7, Ca3(PO4)2, Ca10K(PO4)7, CaK2P2O7, CaKPO4 and CaK4(PO4)2 by solid state emf measurements with yttria stabilised zirconia as solid electrolyte and Ni/Ni3P as auxiliary solid couple. Both the structural and thermodynamical data were subsequently utilised in analysis of a combustion experiment of cereal grains. The data were also used to both identify and quantify the phases formed in biomass combustion residues.