Objetivos específicos: Mostrar a evolução dos modelos atômicos através de uma
perspectiva histórica não episódica, isto é, mostrando as contribuições coletivas que levaram a modelagem do átomo como sendo constituído por prótons, nêutrons e elétrons. Nesta aula será abordado principalmente o caminho que levou até a modelagem do elétron.
Instrumentação para o Ensino de Química III – Currículo e Planejamento (Carmen Fernandez) 55 Duração: 20 minutos
Propósito: Estabelecer a narrativa histórica pela qual o atomismo se tornou uma hipótese aceita cientificamente.
Descrição:
A aula deve começar com o professor explicando que no debate entre atomismo e antiatomismo, prevaleceu a primeira concepção. A ideia de que tudo seria feito por átomos teria se tornado consenso no século XX.
Em seguida, o professor deve projetar a imagem do modelo atômico de Rutherford-Bohr para a sala. Tal imagem é, possivelmente, a representação do átomo mais conhecida e mais difundida na cultura popular, de modo que os alunos provavelmente já tiveram contato com ela, podendo até a reconhecer, se não como um átomo, então pelo menos como algo relacionado às ciências. O professor deverá jogar as seguintes perguntas para os alunos:
· Quem já viu essa imagem? Em que situação (filme, livros, desenhos, jornais, etc)?
· O que ela representa? O que este objeto desenhado?
· O que podemos notar sobre a estrutura deste objeto? Quais características
importantes aparecem nele?
O professor deverá dizer aos alunos que a imagem representa um modelo atômico bastante avançado em relação à concepção do Dalton, em que o átomo poderia ser imaginado como uma esfera maciça. O professor deve apontar para os alunos que o átomo representado possui estrutura interna que consiste em um núcleo e em uma região ao redor dele onde circulam outras partículas. Em seguida, o professor deve estabelecer que as próximas aulas serão dedicadas a entender de onde esse modelo atômico veio.
Atividade 2 - Qual era o cenário científico que trouxe a modelagem sobre a estrutura interna do átomo?
Duração: 10 minutos
Propósito: Mostrar para os alunos o cenário científico do início do século XX, mostrando os objetos de estudo da época.
Descrição:
O cenário em que a estrutura atômica era discutida era bastante complexo. Primeiramente, deve estar claro que a concepção atomista já era consenso entre os cientistas, de modo que buscava-se explicar os fenômenos observados levando em consideração o átomo, e que foi a partir destes estudos que começou a se discutir se os
Instrumentação para o Ensino de Química III – Currículo e Planejamento (Carmen Fernandez) 56 átomos poderiam ser entendidos como detentores de estrutura interna. Entre os tópicos importantes para os alunos entenderem de onde essas ideias surgiram deve-se citar:
· A hipótese atomista já era praticamente consenso entre os cientistas.
· A ciência já tinha conhecimento sobre os fenômenos da eletricidade
e do magnetismo. Sendo assim, já se tinha noção de entidades como força e carga elétrica. Uma preocupação dos cientistas era conseguir explicar estes fenômenos, cargas e forças a partir do modelo atômico. Afinal, como podemos entender estes fenômenos?
· A radiação era bastante estudada, havendo intensos estudos
sobre tal fenômeno.
· A natureza das ligações químicas era muito discutida, e era necessário
encontrar as entidades atômicas e subatômicas que estariam envolvidas na sua formação. No período, era comum a concepção de que a ligação seria um processo de troca de cargas. As quantidades de cargas mínimas que podiam ser trocadas eram o que chamavam de elétrons, e deveriam haver elétrons de carga positiva e elétrons de carga negativa. Um átomo que participava da ligação com carga positiva seria um átomo eletropositivo, e um átomo que participava da ligação com carga negativa seria um átomo eletronegativo.
Deve-se frisar que este cenário foi construído por diversos cientistas do mundo todo, mas que como é impossível estudar todas as contribuições e debates da época, a aula irá focar em algumas das contribuições mais importantes da época. Através delas, será possível entender os modelos atômicos com estrutura interna.
Atividade 3 - Os experimentos com tubo de Crookes e as propostas de Thomson. Duração 15 minutos
Propósito: Apresentar os experimentos com os tubos de raios catódicos, e explicar quais foram os experimentos de Thomson com tal equipamento.
Descrição:
Na sala com projetor, o professor deverá transmitir o vídeo “Tubo de raios catódicos” (disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=ZUkjLEdOIWw). O vídeo apresenta o funcionamento de um tubo de raios catódicos e o comportamento do raio perante a influência de um ímã.
O professor deve transmitir o vídeo pausadamente, a fim de explicar o funcionamento do tubo e o que está acontecendo no experimento. É necessário explicar que o tubo tem vácuo em seu interior, e que é aplicada uma diferença de
Instrumentação para o Ensino de Química III – Currículo e Planejamento (Carmen Fernandez) 57 potencial entre as duas extremidades. Deve-se explicar que a luz vista mostra que a corrente elétrica está sendo transmitida pelo interior do tubo, mesmo sem nenhum material em seu interior para conduzir esta corrente.
No trecho do vídeo sobre a influência do imã, o professor deverá explicar que o imã negativo repele o raio catódico, e que o imã positivo o atrai. O professor pode então perguntar para a sala qual a carga do raio catódico, fazendo-os lembrar das interações eletrostáticas (cargas opostas se atraem, e cargas iguais se repelem)
Concluindo o vídeo, o professor deverá explicar que muitos experimentos foram feitos com o tubo de raios catódicos, e que o mais famoso deles foi o experimento de Thomson. Quando Thomson fez seu trabalho, já se sabia que o raio catódico possui carga negativa, e que todos os materiais colocados dentro do tubo, quando submetidos ao potencial elétrico, conseguiam formar o raio. O que Thomson fez foi propor que seria possível modelar o raio como sendo feito de partículas negativas. Fazendo isso, ele percebeu que o raio gerado por todos os materiais era bastante parecido um com o outro, de modo que as partículas que o constituiriam seriam iguais.
Para Thomson, isso indicava que todos os átomos de todas as substâncias possuíam estas mesmas partículas negativas, que ele chamou de elétrons. Podemos entender que átomos de diferentes elementos teriam diferentes propriedades pois possuiriam diferentes quantidades de elétrons.
É por isso que normalmente se diz que Thomson descobriu o elétron. O que ele fez foi determinar que as partículas negativas que constituem os átomos são as mesmas em todos os elementos.