Esta dissertação faz uma análise da abordagem do conceito de valência em livros didáticos de química geral para nível superior publicados nos EUA ao longo das primeiras décadas do século XX. Para tanto, foi feito um estudo de caso histórico a respeito do desenvolvimento do conceito de valência no final do século XIX e início do século XX, no qual se observou a influência de duas teorias sobre a combinação dos elementos: a teoria dos tipos e a teoria dos radicais. Outros pontos de destaque no caso histórico foram o envolvimento de vários cientistas, de vários países, e a relação do conceito de valência com os estudos sobre ligação, periodicidade e estrutura química, além de mudanças na nomenclatura e notação utilizadas. Num segundo momento, investigou-se a presença do conceito de valência nos livros didáticos selecionados, buscando uma análise qualitativa do material, tendo como referencial a análise textual discursiva. Os critérios de análise incluem: localização do assunto no livro, a nomenclatura e a notação utilizada, a definição fornecida e se ela está atrelada a alguma determinação histórica, matemática ou experimental, a presença do contexto histórico e do desenvolvimento do conceito ao longo dos anos, quais assuntos se apresentam correlacionados e quais os usos e aplicações dados à valência. Observou-se nos livros: a ausência de discussões mais aprofundadas a respeito da história da ciência; a grande importância dada pelos autores ao conceito de valência; a existência de um período de transição entre o conceito clássico e o eletrônico, ocorrido pouco tempo depois da construção do conceito eletrônico pelos cientistas; e uma mudança no enfoque da ciência química apresentada nos livros, os quais gradativamente deixam de reconhecer a existência de incertezas e lacunas no conhecimento químico. / This dissertation analyzes the approaches to the concept of valence in university-level general chemistry textbooks published in the USA throughout the first decades of the twentieth century. A historical case study about the development of the concept of valence in late nineteenth and early twentieth century is presented. It is shown that the concept of valence emerged from two theories on the combination of elements: the theory of types and the theory of radicals. Other important points from the historical case study were the involvement of several scientists from various countries and the relationship between the concept of valence and studies on chemical bonding, periodicity and chemical structure. Changes in nomenclature and notation for valence were also noted. In a second moment, the presence of the concept of valence in selected textbooks was investigated, by means of a qualitative analysis based on discursive textual analysis. The criteria for analysis included: location of the subject in the textbook; nomenclature and notation used; definition provided and whether it is linked to some historical, mathematical or experimental method of determination; presence of the historical context and the development of the concept over the years; which subjects are related to valence; and which uses and applications were given to valence in the textbooks. The main results of such analysis include: the absence of in-depth discussions about the history of science; the importance given to the concept of valence by the authors; the existence of a transition period from the classical to the electronic concept of valence, which occurred shortly after the construction of the electronic concept by scientists; and a shift in the focus of chemical science presented in the textbooks, which gradually fail to recognize the existence of uncertainties and gaps in chemical knowledge.

Esta dissertação faz uma análise da abordagem do conceito de valência em livros didáticos de química geral para nível superior publicados nos EUA ao longo das primeiras décadas do século XX. Para tanto, foi feito um estudo de caso histórico a respeito do desenvolvimento do conceito de valência no final do século XIX e início do século XX, no qual se observou a influência de duas teorias sobre a combinação dos elementos: a teoria dos tipos e a teoria dos radicais. Outros pontos de destaque no caso histórico foram o envolvimento de vários cientistas, de vários países, e a relação do conceito de valência com os estudos sobre ligação, periodicidade e estrutura química, além de mudanças na nomenclatura e notação utilizadas. Num segundo momento, investigou-se a presença do conceito de valência nos livros didáticos selecionados, buscando uma análise qualitativa do material, tendo como referencial a análise textual discursiva. Os critérios de análise incluem: localização do assunto no livro, a nomenclatura e a notação utilizada, a definição fornecida e se ela está atrelada a alguma determinação histórica, matemática ou experimental, a presença do contexto histórico e do desenvolvimento do conceito ao longo dos anos, quais assuntos se apresentam correlacionados e quais os usos e aplicações dados à valência. Observou-se nos livros: a ausência de discussões mais aprofundadas a respeito da história da ciência; a grande importância dada pelos autores ao conceito de valência; a existência de um período de transição entre o conceito clássico e o eletrônico, ocorrido pouco tempo depois da construção do conceito eletrônico pelos cientistas; e uma mudança no enfoque da ciência química apresentada nos livros, os quais gradativamente deixam de reconhecer a existência de incertezas e lacunas no conhecimento químico. / This dissertation analyzes the approaches to the concept of valence in university-level general chemistry textbooks published in the USA throughout the first decades of the twentieth century. A historical case study about the development of the concept of valence in late nineteenth and early twentieth century is presented. It is shown that the concept of valence emerged from two theories on the combination of elements: the theory of types and the theory of radicals. Other important points from the historical case study were the involvement of several scientists from various countries and the relationship between the concept of valence and studies on chemical bonding, periodicity and chemical structure. Changes in nomenclature and notation for valence were also noted. In a second moment, the presence of the concept of valence in selected textbooks was investigated, by means of a qualitative analysis based on discursive textual analysis. The criteria for analysis included: location of the subject in the textbook; nomenclature and notation used; definition provided and whether it is linked to some historical, mathematical or experimental method of determination; presence of the historical context and the development of the concept over the years; which subjects are related to valence; and which uses and applications were given to valence in the textbooks. The main results of such analysis include: the absence of in-depth discussions about the history of science; the importance given to the concept of valence by the authors; the existence of a transition period from the classical to the electronic concept of valence, which occurred shortly after the construction of the electronic concept by scientists; and a shift in the focus of chemical science presented in the textbooks, which gradually fail to recognize the existence of uncertainties and gaps in chemical knowledge.

Orientador: Jose de Alencar Simoni / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-12T19:19:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Duarte_AlineEiras_M.pdf: 1068677 bytes, checksum: 59b0dbfa7366f507ed4f00586382d731 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho propõe possíveis alterações em procedimentos experimentais de química geral envolvendo mudanças de materiais, reagentes, quantidades e concentrações de soluções, para a redução de custos e resíduos produzidos em laboratórios de ensino. Os roteiros experimentais estudados fazem parte da disciplina de Química Geral Experimental (QG-102), ministrada no Instituto de Química da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), no 2° semestre de 2005 e 1° semestre de 2006. Durante esses dois semestres os alunos foram observados no desenvolvimento de suas aulas.Diante das observações, modificações foram propostas em cinco dos doze experimentos trabalhados e novos materiais foram criados, na intenção de preservar ou melhorar os aspectos didáticos dos experimentos, os resultados obtidos e o processo de aprendizagem. Alguns dos experimentos modificados reduzem em até vinte vezes a quantidade de reagentes, a quantidade de resíduos produzidos, o tempo de realização do experimento, energia elétrica e água para a limpeza dos materiais, sem comprometer os objetivos didáticos e, em alguns casos, melhorando os resultados obtidos e a compreensão dos conceitos envolvidos no experimento. Os novos roteiros experimentais foram descritos neste trabalho e aplicados para alunos ingressantes no 1° semestre de 2007, na mesma disciplina, com sucesso. Embora não avaliadas sistematicamente, as modificações propostas agradaram aos alunos e demonstraram que a preocupação com a geração e tratamento de resíduos foi despertada nos mesmos. / Abstract: This work shows possible changes introduced in experiments procedures of general chemistry involving the modification of educational materials, reagents, and solutions amount and/or concentrations, in order to diminish cost and residues. The modified experimental procedures suggested for disciplines of Laboratory of General Chemistry at Campinas State University, were conceived by observing, during two semesters, the students' pratical work at the laboratory. The aim of this project is to create new educational materials that present the same didactic performance of the conventional experimental procedures. In many respects the utilization of these new educational materials or procedures lead to the achievement of better experimental results and improved the students learning process. The new experimental procedures reduced by 20 times the amount of used reagents, and also reduced the amount of generated residues as well as the cleaning materials and energy. This work also describes new experimental procedures that were already effectively applied during experimental classes. Experiments procedures reducing by 20 times the reagent amounts, classified as micro scale, resulted in short times to carry on the experimental work, allowing free time for experimental reports and theoretical studies. The modifications proposed did not show any loss regarding the didactics purposes of the experiments. Even though not systematically evaluated, the students appreciated the modifications proposed and were concerned residue generations and managements. / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

O presente trabalho recorre à Filosofia da Química como viés para investigar o processo de ensino-aprendizagem em duas disciplinas de Química Geral em um curso para formação de químicos. A investigação se baseou em diversas fontes: respostas dos estudantes via questionários, gravações de aulas, atividade dos estudantes em aula, resposta esperada pelo professor para essa atividade e entrevistas com professores das disciplinas, a fim de possibilitar a triangulação dos resultados. Procurou-se caracterizar a preferência dos estudantes e professores acerca dos tipos de teorias e evidências utilizadas em suas explicações. As teorias hipotéticas e as evidências experimentais mediadas por instrumentos analíticos, como o espectrofotômetro, foram preferidas pelos professores, mas os estudantes mostraram dificuldades em lidar com elas neste momento inicial de sua formação superior. Foi percebida, também, uma tensão subjacente entre a química das moléculas e a química das substâncias, cuja relação está internalizada pelos professores mas não pelos alunos, e que se reflete em suas escolhas pelos tipos de explicações. Essa tensão pode ser entendida a partir da relação entre fazer química (baseado fortemente em instrumentos para separação e caracterização de compostos, e nas teorias que descrevem a química das moléculas) e ensinar química em uma disciplina introdutória (como escolher conteúdos e abordagens que permitam entender a relação entre o nível fenomenológico macroscópico e os modelos explicativos submicroscópicos). Para o químico em formação, observar uma evidência experimental e relacioná-la com uma teoria que envolve entidades submicroscópicas para formar uma explicação é um processo muito complexo. Esse processo fica ainda mais complexo quando a evidência a ser utilizada é mediada por um instrumento. Assim, os resultados obtidos e apresentados nesta tese apontam para a questão de que a diferença entre os tipos de evidências experimentais (mediadas e não mediadas) não pode ser tratada como um conhecimento tácito no ensino superior de Química Geral. / This thesis takes the philosophy of chemistry as a guide to investigate the process of teaching and learning in two general chemistry disciplines in a training course for chemists. In order to enable triangulation of results, the study relied on several sources: students\' responses to questionnaires, recording of classes, classroom students\' activities, expected responses by the lecturer for activities, and interviews with the lecturers. The investigation sought to characterize the preferences of students and lecturers about the kinds of theories and evidences used in their explanations. Lecturers preferred hypothetical theories and experimental evidences mediated by analytical instruments such as the spectrophotometer. However, students showed difficulties in dealing with such theories and mediated evidences in this initial stage of their education. A subjacent tension between the chemistry of molecules and the chemistry of substances, whose relation is internalized by the lecturers but not by the students, was also reflected in their choices for the types of explanations. Such tension can be understood considering the relationship between making chemistry (which is strongly based on instruments for separation and characterization of compounds, and on theories which describe the behavior of molecules) and teaching chemistry on an introductory course (which requires the choosing of contents and approaches to describe the relationship between the macroscopic phenomenological level and the submicroscopic explanatory models). For a chemistry undergraduate, observing an experimental evidence and relating it to a theory which involves submicroscopic entities to form an explanation is a very complex process. This process becomes even more complex when the evidence to be used is mediated by instruments. Thus, the results obtained and presented in this thesis point to the issue that the difference between the types of experimental evidences (direct or mediated) cannot be treated as a tacit knowledge in a General Chemistry university course.

O presente trabalho recorre à Filosofia da Química como viés para investigar o processo de ensino-aprendizagem em duas disciplinas de Química Geral em um curso para formação de químicos. A investigação se baseou em diversas fontes: respostas dos estudantes via questionários, gravações de aulas, atividade dos estudantes em aula, resposta esperada pelo professor para essa atividade e entrevistas com professores das disciplinas, a fim de possibilitar a triangulação dos resultados. Procurou-se caracterizar a preferência dos estudantes e professores acerca dos tipos de teorias e evidências utilizadas em suas explicações. As teorias hipotéticas e as evidências experimentais mediadas por instrumentos analíticos, como o espectrofotômetro, foram preferidas pelos professores, mas os estudantes mostraram dificuldades em lidar com elas neste momento inicial de sua formação superior. Foi percebida, também, uma tensão subjacente entre a química das moléculas e a química das substâncias, cuja relação está internalizada pelos professores mas não pelos alunos, e que se reflete em suas escolhas pelos tipos de explicações. Essa tensão pode ser entendida a partir da relação entre fazer química (baseado fortemente em instrumentos para separação e caracterização de compostos, e nas teorias que descrevem a química das moléculas) e ensinar química em uma disciplina introdutória (como escolher conteúdos e abordagens que permitam entender a relação entre o nível fenomenológico macroscópico e os modelos explicativos submicroscópicos). Para o químico em formação, observar uma evidência experimental e relacioná-la com uma teoria que envolve entidades submicroscópicas para formar uma explicação é um processo muito complexo. Esse processo fica ainda mais complexo quando a evidência a ser utilizada é mediada por um instrumento. Assim, os resultados obtidos e apresentados nesta tese apontam para a questão de que a diferença entre os tipos de evidências experimentais (mediadas e não mediadas) não pode ser tratada como um conhecimento tácito no ensino superior de Química Geral. / This thesis takes the philosophy of chemistry as a guide to investigate the process of teaching and learning in two general chemistry disciplines in a training course for chemists. In order to enable triangulation of results, the study relied on several sources: students\' responses to questionnaires, recording of classes, classroom students\' activities, expected responses by the lecturer for activities, and interviews with the lecturers. The investigation sought to characterize the preferences of students and lecturers about the kinds of theories and evidences used in their explanations. Lecturers preferred hypothetical theories and experimental evidences mediated by analytical instruments such as the spectrophotometer. However, students showed difficulties in dealing with such theories and mediated evidences in this initial stage of their education. A subjacent tension between the chemistry of molecules and the chemistry of substances, whose relation is internalized by the lecturers but not by the students, was also reflected in their choices for the types of explanations. Such tension can be understood considering the relationship between making chemistry (which is strongly based on instruments for separation and characterization of compounds, and on theories which describe the behavior of molecules) and teaching chemistry on an introductory course (which requires the choosing of contents and approaches to describe the relationship between the macroscopic phenomenological level and the submicroscopic explanatory models). For a chemistry undergraduate, observing an experimental evidence and relating it to a theory which involves submicroscopic entities to form an explanation is a very complex process. This process becomes even more complex when the evidence to be used is mediated by instruments. Thus, the results obtained and presented in this thesis point to the issue that the difference between the types of experimental evidences (direct or mediated) cannot be treated as a tacit knowledge in a General Chemistry university course.