A capacitância eletroquímica no ensino de ciências: introdução do conceito e a necessidade do ensino do tema
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Data
2024-11-29
Autores
Orientador
Bueno, Paulo Roberto 
Coorientador
Bego, Amadeu Moura
Pós-graduação
Curso de graduação
Araraquara - IQAR - Química
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Trabalho de conclusão de curso
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
O conceito clássico de capacitância é formulado como a razão entre carga separada espacialmente e o potencial elétrico aplicado ao sistema, e, tem sido amplamente utilizado em física e engenharia. Os mais recentes avanços neste conceito estão no conceito de capacitância eletroquímica, que apresenta contribuições eletrostática quântica, e que tem sido um conceito utilizado na construção de biossensores e supercapacitores eletroquímicos. No ensino de eletroquímica, verifica-se que as atuais abordagens são limitadas em conteúdo uma vez que o conceito de capacitância é introduzido desde um ponto de vista puramente eletrostático, onde é aplicado para descrever as propriedades de solventes, dipolo molecular e a estrutura de dupla camada, por exemplo, mas dissociado de uma perspectiva molecular onde pode ser complementar e adequadamente correlacionado com a estrutura eletrônica de átomos e moléculas (onde se verifica a contribuição quântica para o conceito de capacitância). A existência dessa limitação no ensino superior conduz a geração de ideias equivocadas e que afetam diretamente em como os estudantes aprendem conceitos científicos, devido a limitação no aprendizado de um conceito que deve ser ensinado de forma mais ampla. Assim, ensinar o conceito de capacitância eletroquímica é importante para superar essas concepções errôneas, tanto no conceito de capacitância mais abrangente – a capacitância eletroquímica – quanto sua aplicação para o entendimento e na mensuração de reatividade química e a velocidade de reações eletroquímicas. Assim, este trabalho, de natureza conceitual, tem por objetivo evidenciar a necessidade de ampliar o entendimento do conceito de capacitância eletroquímica e da teoria associada a ela e que leva ao conceito de taxa quântica, que permite entender os fenômenos químicos e biológicos que envolvem o transporte e a transferência de elétrons desde uma abordagem de eletrodinâmica quântica.
Resumo (inglês)
The classical concept of capacitance is formulated as the ratio between spatially separated charge and the electric potential applied to the system and has been widely used in physics and engineering. The most recent advances in this concept are in the concept of electrochemical capacitance, which presents quantum electrostatic contributions, and which has been a concept used in the construction of biosensors and electrochemical supercapacitors. In the teaching of electrochemistry, it can be seen that current approaches are limited in content since the concept of capacitance is introduced from a purely electrostatic point of view, where it is applied to describe the properties of solvents, molecular dipole and the double layer structure, for example, but dissociated from a molecular perspective where it can be complementary and adequately correlated with the electronic structure of atoms and molecules (where the quantum contribution to the concept of capacitance is verified). The existence of this limitation in higher education leads to the generation of misconceptions that directly affect how students learn scientific concepts, due to the limitation in learning a concept that should be taught more broadly. Thus, teaching the concept of electrochemical capacitance is important to overcome these misconceptions, both in the broader concept of capacitance - electrochemical capacitance - and its application to understanding and measuring chemical reactivity and the rate of electrochemical reactions. The aim of this conceptual work is therefore to highlight the need to broaden our understanding of the concept of electrochemical capacitance and the theory associated with it, which leads to the concept of quantum rate, allowing us to understand the chemical and biological phenomena involving the transport and transfer of electrons from a quantum electrodynamics approach.
Descrição
Idioma
Português
Como citar
RIBEIRO, N. A capacitância eletroquímica no ensino de ciências: introdução do conceito e a necessidade do ensino do tema. 2024. Trabalho de conclusão de curso (Licenciatura em Química) - Instituto de Química, Universidade Estadual Paulista, Araraquara, 2024.
