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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.81.2013.tde-28042014-204044
Documento
Autor
Nome completo
Evandro Fortes Rozentalski
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2013
Orientador
Banca examinadora
Porto, Paulo Alves (Presidente)
Araujo Neto, Waldmir Nascimento de
Pessoa Junior, Osvaldo Frota
Título em português
O estatuto ontológico e epistemológico do conceito de orbital em livros didáticos de Química Geral no século XX: uma análise de seus fundamentos, suas representações e implicações para a aprendizagem
Palavras-chave em português
Ensino Superior
Filosofia da Química
Livros didáticos
Orbital
Semiótica
Resumo em português
Um dos tópicos discutidos no âmbito da Filosofia da Química diz respeito ao realismo científico dos conceitos químicos, como, por exemplo, o conceito de orbital. O estatuto ontológico (referência ou não à realidade) dos orbitais passou a ser objeto de intenso debate a partir de 1999, quando da publicação do trabalho de Zuo e colaboradores, corroborado sem maiores ressalvas pelo editorial da revista Nature, no qual se afirmava que orbitais haviam sido observados diretamente. Nesse debate, não apenas aspectos ontológicos foram levantados, mas, também, aspectos epistemológicos em relação a esse conceito (o que é o orbital e a possibilidade de observá-lo). Esses aspectos têm implicações para a Química e, especialmente, para o Ensino de Química. Diante disso, esta dissertação tem como objetivo investigar como o conceito de orbital foi apresentado nos livros didáticos de Química Geral voltados para o Ensino Superior, ao longo do século XX. Foram selecionados livros didáticos utilizados no Brasil nesse período, por meio da identificação simultânea nas seguintes bases de dados: os catálogos das bibliotecas da Universidade de São Paulo (USP); da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ); e do site Estante Virtual, que reúne os acervos de vários sebos brasileiros. Foram selecionados e investigados 26 livros didáticos de Química Geral, abrangendo o período de 1911 a 2001. Por meio das investigações nos livros e dos referenciais que orientaram essa pesquisa, delimitamos as seguintes categorias visando sistematizar e analisar os dados: base conceitual do orbital; representação icônica do orbital; e representação simbólica do orbital. A primeira se ampara principalmente, mas não somente, nos debates sobre o estatuto ontológico e epistemológico do orbital relatados na literatura. As duas últimas se baseiam na semiótica peirceana. O conceito de orbital começa a ser introduzido e discutido nos livros de Química Geral por volta da segunda metade do século XX. Na primeira categoria, nota-se que boa parte dos livros define o orbital como se referindo a uma região na qual é mais provável se encontrar o elétron, em termos de densidade de probabilidade. Para alguns filósofos da química, essa compreensão é um indício de uma apreensão peculiar da Mecânica Ondulatória por parte dos químicos. Na segunda categoria, as imagens dos orbitais, cuja característica semiótica se refere à representação de qualidades do orbital, como sua forma, são, em sua maioria, identificadas como as regiões de densidade de probabilidade elevada, representadas por superfícies contínuas e uniformes. Essas representações parecem sugerir um papel secundário ao elétron. Por fim, na terceira categoria, cuja característica semiótica consiste em convencionar previamente ao leitor o seu significado, constata-se que os orbitais são representados por linhas horizontais ou caixas, e os elétrons por setas, sugerindo duas entidades distintas. Essa compreensão implica que orbitais preenchidos e vazios possuem igualdade ontológica. Observa-se, assim, que o conceito de orbital é introduzido nos livros de Química Geral do século XX de maneira não problematizada, tanto do ponto de vista conceitual quanto dos significados e sentidos das diferentes representações desse conceito.
Título em inglês
Ontological and epistemological status of the concept of orbital in twentieth-century General Chemistry textbooks
Palavras-chave em inglês
Higher Education
Orbital
Philosophy of chemistry
Semiotics
Textbooks
Resumo em inglês
One of the topics discussed in the Philosophy of Chemistry is the scientific realism of chemical concepts, such as the concept of orbital. The ontological status (reference to reality or not) of orbitals became the subject of intense debate as from 1999, when a paper by Zuo and colleagues was published and supported without major precautions by an editorial of the journal Nature, which stated that orbitals had been observed directly. In such debate, both ontological and epistemological aspects were raised, about what orbitals are, and the possibility of observing them. These points have implications for Chemistry and especially for Chemical Education. This research aims to investigate how the concept of orbital was presented in undergraduate General Chemistry textbooks throughout the twentieth century. Textbooks used in Brazil during that period were selected by simultaneous identification in the following databases: the catalogs of the libraries of the University of São Paulo (USP), Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ), and the site Estante Virtual which gathers the collections of several Brazilian bookstores. Twenty-six General Chemistry textbooks were selected and investigated, covering the period from 1911 to 2001. Analysis of the textbooks, based on the selected theoretical framework, resulted in the following categories: conceptual basis of the orbital; iconic representation of the orbital, and symbolic representation of the orbital. The first is mainly, but not only, based in the debates about the ontological and epistemological status of the orbital in the literature. The last two are based on Peircean semiotics. The concept of orbital began to be introduced and discussed in General Chemistry textbooks in the second half of the twentieth century. In the first category, it is noted that most of the textbooks define the orbital as a region in which it is more likely to find the electron, in terms of probability density. For some philosophers of chemistry such understanding is an indication of a peculiar appropriation of Wave Mechanics by chemists. In the second category, the images of orbitals whose characteristic semiotics consists in the representation of qualities such as their shape are mostly identified as areas of high probability density, and represented by continuous and uniform surfaces. These images convey a secondary role to the electron. Finally, in the third category, whose characteristic semiotics consists in conventionalizing the sign meaning beforehand to the reader, it is verified that orbital diagrams, in which orbitals are represented by horizontal lines and electrons by arrows, suggest that orbitals and electrons are two distinct entities. Such conception implies the understanding that filled and empty orbitals have ontological equality. In conclusion, the analysis show that the concept of orbital is introduced by twentieth-century General Chemistry textbooks in a non-problematized manner, if one considers both the conceptual standpoint and the meanings of the different representations of the concept.
 
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Data de Publicação
2014-05-05
 
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