Planos de aula
AL 1.1 Volume e número de moléculas de uma gota de água.
Metas Curriculares
1.5 Indicar que o valor de referência usado como padrão para a massa relativa dos átomos e das moléculas é 1/12
da massa do átomo de carbono-12.
1.6 Interpretar o significado de massa atómica relativa média e calcular o seu valor a partir de massas isotópicas,
justificando a proximidade do seu valor com a massa do isótopo mais abundante.
1.7 Identificar a quantidade de matéria como uma das grandezas do Sistema Internacional (SI) de unidades e
caracterizar a sua unidade, mole, com referência ao número de Avogadro de entidades.
1.8 Relacionar o número de entidades numa dada amostra com a quantidade de matéria nela presente,
identificando a constante de Avogadro como constante de proporcionalidade.
1.9 Calcular massas molares a partir de tabelas de massas atómicas relativas (médias). 1.10 Relacionar a massa de uma amostra e a quantidade de matéria com a massa molar.
1.11 Determinar composições quantitativas em fração molar e em fração mássica, e relacionar estas duas
grandezas.
Sumário Quantidade de matéria e massa molar. Fração mássica e fração molar.
Preparação e realização da AL 1.1 Volume e número de moléculas de uma gota.
Atividades
•Fazer uma revisão da matéria dada na aula anterior.
•Introduzir o estudo da quantidade de matéria colocando a seguinte questão «Como se pode quantificar o número de átomos ou moléculas existentes numa amostra?». Incentivar a participação dos alunos e reforçar participações enriquecedoras.
•Realçar que a quantidade de matéria é uma das grandezas de base no Sistema Internacional de unidades cuja unidade é a mole.
•Definir 1 mol como a quantidade de matéria correspondente ao número de Avogadro de entidades.
•Consolidar o conceito de quantidade de matéria com alguns exemplos de determinação do número de átomos, moléculas ou iões em diferentes amostras.
•Debater conjuntamente as seguintes questões «Como saber quantas moléculas tem uma amostra de uma substância, por exemplo de água?», «Como medir uma certa quantidade de matéria, isto é, o número de moles de uma amostra?».
•Concluir que a uma determinada quantidade de matéria corresponde determinada massa e, portanto, haverá uma relação entre estas duas grandezas.
•Neste sentido, definir a massa molar como uma grandeza que relaciona a massa de uma amostra com a quantidade de matéria.
•Ler conjuntamente a Questão resolvida 7 da página 24 do Novo 10Q analisando o cálculo das massas molares. •Calcular a massa molar de várias substâncias.
•Analisar a Questão resolvida 8 da página 25 do Novo 10Q para abordar a relação entre a massa molar, a massa de uma amostra e a sua quantidade de matéria.
•Avançar para o estudo da fração molar e da fração mássica colocando a questão «Como se pode quantificar um componente numa mistura?». Referir que há grandezas que expressam a fração de um componente numa mistura: a fração mássica e a fração molar.
•Num paralelismo entre fração mássica e fração molar, recorrer a exemplos como o oxigénio presente na atmosfera, para explorar com os alunos que informação é possível retirar de cada um dos valores apresentados.
•Sintetizar e sublinhar, como ideia chave, que a fração molar fornece informação sobre a relação entre o número de átomos ou moléculas presentes numa mistura e a fração mássica dá informa sobre a relação entre a massa de um componente de uma mistura.
•Exprimir a relação que permite calcular a fração molar e, de forma análoga, concluir a relação que determina a fração mássica de um componente numa mistura.
•Colocar a seguinte questão aos alunos «Quais são as unidades corretas para expressar estas grandezas?». Incentivar a participação dos alunos e reforçar as contribuições enriquecedoras.
•Levar os alunos a concluir que estas duas grandezas são adimensionais, portanto não têm unidades, pois tratam-se do quociente entre grandezas com as mesmas dimensões.
•Ler conjuntamente a Questão resolvida 9 da página 26 do Novo 10Q para analisar exemplos da determinação das duas grandezas referidas.
•Consolidar estes conceitos com a determinação da fração mássica e da fração molar de diferentes misturas, como os componentes do ar ou os elementos presentes no Sol.
•Sistematizar as conclusões globais da aula e consolidar os conteúdos abordados com a resolução dos exercícios 25 a 43 das «+Questões» das páginas 34 a 37 do Novo 10Q.
•Com base nos conteúdos abordados, colocar a questão «Como se pode determinar o número de moléculas de uma gota de água?».
•Com base nas respostas dos alunos, introduzir a «AL 1.1 Volume e número de moléculas de uma gota de água» a preparar.
•Na preparação da atividade laboratorial, abordar, com auxílio dos anexos, os conceitos de medição em Química como algarismos significativos, incerteza experimental associada a leitura no aparelho de medida, erros que afetam as medições e modo de exprimir uma medida a partir de uma única medição direta.
•Resolver as questões pré-laboratoriais das páginas 28 e 29 do Novo 10Q.
•Organizar os alunos em grupos para realizar a atividade laboratorial de acordo com o procedimento fornecido no Novo 10Q nas páginas 29 e 30.
•Sugerir aos alunos que resolvam as questões pós-laboratoriais da página 30 e as questões 44 a 46 das «+Questões» das páginas 37 e 38 do Novo 10Q para consolidação dos conhecimentos adquiridos.
Recursos •Apresentação dos conteúdos: pp.23 a 26 e 28 a 30 Manual Resumo: pp. 27
TPC
•Manual: Questões globais pp. 38
•Caderno de Exercícios e Problemas: pp 10 a 14
•
Avaliação •Observação direta dos alunos na aula.
Escola__________________________________________________________________________________________________________
Ano _______________________________Turma _______________ Aula N.o________Data________ /________/ ________
DOMÍNIO: Elementos químicos e sua organização SUBDOMÍNIO: Energia dos eletrões nos átomos
CONTEÚDOS: Espetros contínuos e descontínuos. O modelo atómico de Boh. Transições eletrónicas. Espetro do átomo de hidrogénio.
Metas Curriculares
2.1 Indicar que a luz (radiação eletromagnética ou onda eletromagnética) pode ser detetada como partículas de
energia (fotões), sendo a energia de cada fotão proporcional a frequência dessa luz.
2.2 Identificar luz visível e não visível de diferentes frequências no espetro eletromagnético, comparando as
energias dos respetivos fotões.
2.3 Distinguir tipos de espetros: descontínuos e contínuos; de absorção e de emissão.
2.4 Interpretar o espetro de emissão do átomo de hidrogénio através da quantização da energia do eletrão,
concluindo que esse espetro resulta de transições eletrónicas entre níveis energéticos.
2.5 Identificar a existência de níveis de energia bem definidos, e a ocorrência de transições de eletrões entre níveis
por absorção ou emissão de energias bem definidas, como as duas ideias fundamentais do modelo atómico de Bohr que prevalecem no modelo atómico atual.
2.6 Associar a existência de níveis de energia à quantização da energia do eletrão no átomo de hidrogénio e concluir
que esta quantização se verifica para todos os átomos.
2.7 Associar cada série espetral do átomo de hidrogénio a transições eletrónicas com emissão de radiação nas zonas
do ultravioleta, visível e infravermelho.
2.8 Relacionar, no caso do átomo de hidrogénio, a energia envolvida numa transição eletrónica com as energias dos
níveis entre os quais essa transição se dá.
2.9 Comparar espetros de absorção e de emissão de elementos químicos, concluindo que são característicos de
cada elemento.
2.10 Identificar, a partir de informação selecionada, algumas aplicações da espetroscopia atómica (por exemplo,
identificação de elementos químicos nas estrelas, determinação de quantidades vestigiais em química forense).
Sumário Espetros contínuos e descontínuos. O modelo atómico de Bohr e o espetro do átomo de hidrogénio.
Transições eletrónicas.
Atividades
•Fazer uma revisão da matéria do subdomínio «1.1 Massa e tamanho dos átomos» recorrendo ao «Resumo» da página 27 do Novo 10Q.
•Em diálogo com os alunos começar por recordar que no 8.o ano já aprenderam que a luz é uma radiação eletromagnética que se propaga na Terra e no espaço e que nos fornece informação sobre a fonte emissora e sobre os meios onde se propagou.
•Avançar, desde logo, com a ideia de que a construção do conhecimento científico é um processo lento, e que se deve ao trabalho de vários cientistas, como tal, só no século XX é que se descobriu a natureza corpuscular da luz onde os corpúsculos que a constituem são designados por fotões.
•Referir que cada fotão transporta uma pequena porção de energia (que é a menor porção de energia que pode ser absorvida ou emitida) sendo, por isso, a energia de um feixe luminoso múltipla da energia de um fotão.
•Concluir que a energia de um fotão está associada à frequência da radiação e que estas grandezas são diretamente proporcionais.
•Relembrar ainda os conteúdos abordados no 8.o ano questionando os alunos sobre «O que é o espetro eletromagnético?». Incentivar a participação dos alunos e reforçar contribuições enriquecedoras.
•Das participações dos alunos, levá-los a concluir que o espetro eletromagnético é o conjunto de todas as radiações eletromagnéticas – umas visíveis e outras invisíveis.
•Analisar conjuntamente a Fig. 2 da página 41 do Novo 10Q concluindo quais os diferentes tipos de radiação eletromagnética e debatendo algumas das suas aplicações no dia-a-dia.
•Ainda na exploração da mesma figura, comparar a frequência das diferentes radiações para que os alunos compreendam a relação de proporcionalidade direta existente entre a frequência da radiação e a energia dos fotões dessa radiação.
•Ler e interpretar conjuntamente a Questão resolvida 1 da página 41 do Novo 10Q.
Atividades
•Demonstrar com um prisma que a luz branca (policromática) pode ser decomposta nas suas radiações constituintes para explorar os conceitos de luz monocromática e luz policromática,
•Avançar para a classificação dos espetros colocando a seguinte questão «O espetro do Sol será igual ao espetro de uma lâmpada de néon?».
• Debater a questão com os alunos, mostrando que os espetros podem ser diferentes e, como tal, são classificados de acordo com as suas características.
•Referir que os espetros podem ser de emissão ou de absorção ou contínuos ou descontínuos (ou de riscas). Definir cada tipo de espetro, dando exemplos conhecidos.
•Ler conjuntamente a Questão resolvida 2 da página 44 do Novo 10Q. •Recordar o modelo atómico de Bohr abordado no 9.o ano.
•Referir que as riscas do espetro do átomo de hidrogénio observadas podem ser explicadas com base neste modelo pois estão relacionadas com a estrutura atómica do átomo de hidrogénio.
•Informar que foi com o surgimento de uma nova área da Física, a Física Quântica, que fenómenos como os espetros dos elementos puderam ser explicados.
•Concluir que as ideias de quantização da energia introduzidas por Niels Bohr no seu modelo atómico foram fundamentais para explicar este fenómeno.
•Analisar conjuntamente os diagramas das páginas 46 e 47 do Novo 10Q para sistematizar as ideias de emissão e de absorção de energia pelo átomo de hidrogénio. Referir que estas energias possuem valores bem definidos e que correspondem às riscas observadas no seu espetro.
•Avançar para as transições eletrónicas no átomo de hidrogénio colocando a questão «A emissão de luz pelo átomo de hidrogénio corresponde a «saltos» do seu eletrão para níveis de maior ou de menor energia?».
•Debater a questão com os alunos para que compreendam que, quando o átomo emite radiação, diminui a sua energia e portanto esse «salto» ocorre para níveis de menor energia.
•Definir esses «saltos» do eletrão no átomo como transições eletrónicas que ocorrem por absorção ou emissão de energia.
•Analisar conjuntamente a Questão resolvida 3 da página 49 do Novo 10Q.
•Realizar a Atividade «Observação de espetros com tubos de Pluecker» da página 53 do Novo 10Q.
•Concluir que os espetros atómicos são espetros de riscas e que cada espetro é único para cada elemento funcionando como uma «impressão digital».
•Sintetizar e sublinhar a ideia que os espetros de emissão e de absorção de um determinado elemento são complementares, isto é, a radiação emitida possui a mesma energia que a radiação absorvida e, por isso, estes espetros quando sobrepostos originam um espetro contínuo. Realçar que as absorções e emissões de energia correspondem às transições eletrónicas.
•Introduzir, através da exploração da Fig. 11 da página 48 do Novo 10Q, as séries espetrais do átomo de hidrogénio. •Determinar a energia das radiações envolvidas nas transições eletrónicas no átomo de hidrogénio através do cálculo da diferença de energia entre os níveis. Realçar que o sinal negativo associado à energia da transição significa que o átomo perdeu energia e o sinal positivo significa que o átomo ganhou energia.
•Ler conjuntamente a Questão resolvida 4 da página 51 do Novo 10Q e analisá-la para consolidar os conteúdos. •Analisar espetros de diferentes estrelas e, por comparação com os espetros de diferentes elementos químicos, concluir que a espetroscopia é uma técnica que permite identificar os elementos presentes nas estrelas.
•Ler conjuntamente a Questão resolvida 5 da página 52 do Novo 10Q.
•Sistematizar as conclusões globais da aula e consolidar os conteúdos abordados com a resolução dos exercícios 1 a 24 das «+Questões» das páginas 69 a 73 do Novo 10Q.
Recursos •Apresentação dos conteúdos: pp. 40 a 53 Manual Resumo: pp. 65
TPC •Caderno de Exercícios e Problemas: pp. 20 a 23
•
Avaliação •Observação direta dos alunos na aula.
Escola__________________________________________________________________________________________________________
Ano _______________________________Turma _______________ Aula N.o________Data________ /________/ ________
DOMÍNIO: Elementos químicos e sua organização SUBDOMÍNIO: Energia dos eletrões nos átomos
CONTEÚDOS: Quantização de energia. Energia de remoção eletrónica. Modelo quântico do átomo: níveis e subníveis.