Atividade Para se Comparar a Massa do Elétron e a Massa

De acordo com a tabela 8, o elétron pode ter sua massa desprezível, quando comparada com a massa do próton ou a massa do nêutron. Para os alunos terem uma idéia do significa a palavra desprezível, uma analogia com grãos de bico é proposta.

Os materiais são:

- 1 pacote de 1 kg de grãos de bico. - plástico magipack.

- tesoura.

- balança científica. - calculadora.

Por pesagem de 10 sementes de grãos de bico estimou-se a massa média de uma semente. Com o auxílio da balança pesou-se a quantidade de sementes que poderiam ter a massa correspondente a 1836 grãos de bico. Isto foi feito para se evitar a contagem de tantas sementes.

No caso das sementes de grãos de bico o objetivo é simplesmente uma comparação “semi-quantitativa” da relação entre as massas de uma semente e de um pacote de sementes e a possível aplicação desta observação com o fato, didaticamente, de desconsiderar-se a massa do elétron na massa do átomo.

IV.6.2. Resultados e Discussão.

Inicialmente, mostrou-se aos alunos os 3 embrulhos de papel alumínio na seqüência apresentada no item anterior.

Figura 61. Três embrulhos de papel alumínio que representavam os núcleos dos isótopos do carbono.

Os embrulhos ficaram fechados sobre a carteira e os alunos discutiram o que havia de semelhanças e diferenças dentro e fora dos embrulhos. Os resultados foram escritos no quadro negro, como mostra a figura 62.

Figura 62. Algumas idéias sugeridas pelos alunos nas duas salas, respectivamente. A figura 62 mostra algumas sugestões das semelhanças entre os embrulhos, quando fechados. Não houve sugestão em relação às diferenças, pois julgaram que os embrulhos eram idênticos.

Posteriormente os embrulhos foram abertos e os alunos observaram que eram constituídos de feijões pretos e feijões brancos, como mostra a figura 63.

Os alunos sugeriram algumas semelhanças e diferenças entre os embrulhos, que foram anotadas no quadro negro. Houve uma discussão com a classe e chegou-se a conclusão de que os feijões pretos, após a realização de uma contagem, estavam em igual número nos três embrulhos, mas os feijões brancos não. Estes resultados estão organizados na tabela 9.

Tabela 9. Análise em relação às quantidades de feijões para cada embrulho de papel alumínio.

Número de Feijões de cada embrulho de papel

alumínio

Semelhanças Diferenças

6 feijões pretos e 6 feijões brancos

6 feijões pretos e 7 feijões brancos

6 feijões pretos e 8 feijões brancos

Todos possuem o

mesmo número de

feijões pretos

O número de feijões brancos vai aumentando

A partir dos resultados da tabela 9, houve uma discussão sobre o modelo do átomo nucleado, revisando o modelo proposto por Rutherford, estudado na atividade 5. Foi dito que, cada feijão preto poderia ser analogamente considerado como um próton e que cada feijão branco poderia ser analogamente considerado como um nêutron. Como os feijões tinham dimensões parecidas, inferiu-se que as massas de cada feijão, também poderiam ter valores próximos. Então, para cada feijão (preto ou branco) atribuiu-se uma massa relativa igual a 1.

A partir daí, explicou-se que os cientistas também atribuíram um número de massa relativa ao próton e ao nêutron: igual a 1. Eles atribuíram o valor 1, porque os estudos realizados, mostravam que as massas dos prótons e dos nêutrons eram praticamente iguais e muito semelhantes entre si.(26)

Para o elétron, os resultados observados de seu comportamento, indicavam que sua massa era muito pequena se comparada com a de um próton ou a de um nêutron. Os resultados indicavam que a massa relativa de um próton equivale a 1836 vezes a massa de um elétron, podendo então, ser desprezível.

Para reforçar a idéia da pequena contribuição da massa do elétron no cálculo da massa do átomo, mostrou-se a relação entre a massa de uma semente de grão de bico, como sendo analogamente um elétron, e por volta de 820 g de grãos de bico, que equivalem a aproximadamente 1836 grãos, enrolados em “plástico magipak”, como sendo a massa de um próton, como mostra a figura 64.

Figura 64. Comparação entre as massas do elétron e a do próton, usando-se grãos de bico como analogias.

No laboratório, 10 sementes de grãos de bico pesaram 4,4721 g. Na média, cada grão de bico pesa em torno de 0,4472 g. Como a massa de um próton equivale a aproximadamente 1836 elétrons, foi necessária uma massa de 821 g de grãos de bico, para representar a massa de um próton.

Após a realização dessas atividades, questionou-se sobre os possíveis números de massa para os três átomos de carbono representados na analogia. Os alunos não demonstraram dificuldades em atribuir os possíveis números de massa dos três isótopos, transformadas numa linguagem mais próxima da utilizada normalmente, como mostra figura 65.

Figura 65. Algumas aproximações ente as observações dos alunos e o cálculo do número de massa, bem como a simbologia e o conceito de isótopos.

A tabela 10 ilustra o raciocínio utilizado na atividade.

Tabela 10. Organização dos feijões e os conceitos abordados.

Átomo N0 _{de prótons}

(feijões pretos) N

0 _{de nêutrons}

(feijões brancos) N

0 _{de massa (soma de feijões}

pretos com feijões brancos)

Carbono –12 6 6 12

Carbono –13 6 7 13

Carbono –14 6 8 14

Explicou-se que o número de prótons, também poderia ser denominado de número atômico, e introduziu-se o conceito de elemento químico, como sendo um

conjunto de átomos tendo o mesmo número de prótons (número atômico); analogia aos feijões pretos. Por exemplo: os três átomos de carbono possuem o mesmo número de prótons, mas o número de nêutrons é diferente. Portanto, tem- se o elemento químico carbono, que pode ser formado por átomos com iguais números de prótons e diferentes números de nêutrons.

Aproveitou-se o momento para iniciar o estudo sobre os isótopos, que do grego, significa “mesmo lugar”, mostrando-se que, os átomos com o mesmo número atômico (pertencendo ao mesmo elemento químico), mas com diferentes números de massa, são chamados de isótopos de um elemento. Todos os isótopos de um elemento têm exatamente o mesmo número atômico; então, eles têm o mesmo número de prótons e elétrons.

Por fim, explicou-se a simbologia química, como mostra a figura 66.

Número de Massa

Número Atômico

14

C

6

13

C

6

12

C

6

Figura 66. Esquema usado para explicar a simbologia química.

A simbologia usada na química tem algumas regras que devem ser seguidas. Mostrou-se aos alunos uma transparência (figura 66), explicando a escrita química, salientando que o número de nêutrons não deve ser representado, somente o número atômico e número de massa.

IV.6.3. Conclusões.

A atividade proporcionou uma visualização pictórica das sub-partículas constituintes do átomo, usando-se feijões e grãos de bico.

Pela atividade desenvolvida não se pode concluir nada sobre o processo ensino aprendizagem já que nenhuma avaliação foi realizada, muito menos uma comparação com a metodologia normalmente utilizada ao se ensinar este assunto. Entretanto, observou-se uma certa disponibilidade dos alunos em “encarar” o conteúdo, mostrando-se bem acessíveis.

Embora este seja um assunto muito árido e abstrato nesta fase de desenvolvimento, ele é de fundamental importância no entendimento do modelo atômico e está presente nos livros e textos consultados.