Metodologia

UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA

INSTITUTO DE BIOLOGIA

CURSO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS

                                    NATÃ BORGES COSTA - AULA

                                    SARAH RODRIGUES CAMPOS - BLOG

ESTUDANDO O ÁTOMO E SUAS DESCOBERTAS

INTRODUÇÃO AO CONCEITO DO ÁTOMO

UBERLÂNDIA

2013

Introdução:

           

            Para se compreender o que realmente ocorre no dia a dia de todo os seres humanos, procuraram conhecer como são e como existem certos eventos. Com inicio em estudo da atuação dos átomos, descobrimos vários fatos, como por exemplo, que grupos que tinham uma mesma atuação foram designados de elemento químico.

            A aula terá objetivo de iniciar uma compreensão sobre o conceito do átomo com os alunos, expondo a eles os modelos atômicos conhecidos, e as características principais dos mesmos. Nesta aula serão apresentados os primeiros estudos sobre os átomos e com a ajuda do pré conhecimento dos alunos sobre o assunto, começar a trabalhar este conceito e chegar em um completo entendimento sobre este conteúdo. 

                     Os recursos didáticos que serão utilizados na aula serão slides, vídeos e dinâmica.

          Os slides serão utilizados principalmente com o objetivo de ter certo embasamento teórico, e conter imagens que possam ser de grande ajuda para a compreensão e interesse dos alunos, pois deve ser elaborado outro tipo de material que sejam fundamentados com base na realidade dos mesmos, como diz Freire (1975),

Com relação aos materiais didáticos utilizados em sala de aula, a ideia principal é que sejam utilizados diferentes tipos (minimizando, assim, a influência que o livro didático tem nas aulas) e, até mesmo, sejam elaborados novos materiais com base na realidade dos educandos. Nesse sentido, Paulo Freire comenta que é apenas após a etapa de redução temática e da elaboração do programa que deve ser confeccionado o material didático. Este poderá ser constituído por fotografias, slides, cartazes, textos de leituras, além dos “pré-livros” (livros texto que não foram escritos especificamente para aquela situação didática) sobre a temática pré-estabelecida.

           

             As imagens que serão inseridas nos slides, têm como objetivo aumentar a copreensão que o aluno tem sobre a matéria e podendo visualizar o que está sendo exposto como Silva (2008) afirma,

a aprendizagem pode ser significativa quando utilizamos vários canais de informações para a construção do conhecimento. Segundo, ele o uso de imagens e simuladores computacionais para o ensino de modelos complexos possibilita uma melhor compreensão por parte do aluno. Ainda segundo o autor, a “animação interativa” possibilita ao aprendiz uma simulação do evento físico resguardando os conceitos aceitos pelos cientistas e respeitando o desenvolvimento cognitivo de cada aprendiz.

           

            Os vídeos serão utilizados para dar suporte a formação do estudante, fazendo com que os mesmos interajam com o assunto a ser proposto e assim tenham maior entendimento da matéria, segundo Silva e Santos (2009) “o uso de tecnologias possibilita uma aprendizagem significativa que envolve conceitos pré existentes na estrutura cognitiva do aluno”

            De acordo com Arnoni et al (2002),

o uso da internet possibilita e facilita a comunicação do professor com os alunos, pois aumenta os canais de comunicação no sentido de que a mensagem possa ser transmitida de forma multi variada em uma combinação multimídia, além de possibilitar a interação de forma ativa do educando.

            O uso da dinâmica está sendo usada nesta aula para que todos os alunos tenham um envolvimento com a matéria e com isso a assimilação sobre a estrutura e funcionamento do átomo. Com a interação entre os alunos existe maior interesse em aprender o assunto a ser estudado, como é exposto neste artigo da Revista Ciências & Cognição (2007); Vol. 10: 93-103,

Essas atividades podem ser entendidas como situações em que o aluno aprende ao envolver-se progressivamente com as manifestações dos fenômenos naturais, fazendo conjecturas, experimentando, errando, interagindo com colegas, com os professores, expondo seus pontos de vista, suas suposições, e confrontando-os com outros e com os resultados experimentais para testar sua pertinência e validade. Esses processos de ensino aprendizagem têm no início da escolarização uma importância ainda maior, pois auxiliam os alunos a atingir níveis mais elevados de cognição, o que facilita a aprendizagem de conceitos científicos.

Metodologia:

            

            Perguntas como O que é um átomo? O átomo é uma partícula fundamental da matéria? serão respondidas nesta aula, pois pretende – se ajudar o aluno a entender como acontece o átomo, como ele foi estudado e por quem, e qual a importância de seu estudo para a atualidade.

            A aula vai começar com a seguinte pergunta para os alunos: do que é formada a matéria? Após uma breve discussão sobre a pergunta com os alunos, uma nova pergunta será inserida o que é um átomo? Novamente será fornecido um tempo para que se mostre algum começo de definição para o átomo pelo pequeno conceito que os alunos possuem. Esse método de discussão e diálogo com os alunos está ligada diretamente com a metodologia dos 3 momentos pedagógicos como PEDROSO, Carla Vargas (2009) concluiu em sua tese,

Ao pensarmos em educação problematizadora para o ensino escolar, verificamos que a utilização desta metodologia dos três momentos pedagógicos é uma alternativa viável, pois é dialógica e contextualizada, permitindo uma significativa interação professor-aluno, e trabalhando o conhecimento cientifico a partir do que o aluno já sabe das concepções que ele já detém, de suas vivências.

Através da dinâmica dos momentos pedagógicos, os conhecimentos escolares deixam de ser abstrações, passando a constituírem-se como instrumentos que podem ser utilizados na busca de soluções para os desafios de uma nova forma de olhar o mundo.

            Durante toda a aula será utilizado os slides com imagens e tópicos sobre o assunto da aula para que o aluno tenha uma necessidade de questionar sobre o tema e se interesse pelo mesmo. Com isso o aluno aprende o conteúdo e se relaciona visualmente com a aula, prestando atenção nas imagens e retendo a atenção de tal maneira que o estudante vai querer saber mais detalhes sobre a matéria. Esse método é utilizado e defendido por Fernandes (1998). Segundo ele,

Os slides permitem uma projeção de alta resolução, enfatizando cores, beleza e detalhes, visíveis de qualquer parte da sala de aula. Argumenta também, que as imagens em si não asseguram nenhum aprendizado e que devem vir acompanhadas de uma nova abordagem, de sensibilização do aluno para o mundo natural. Um enfoque naturalista e aventureiro, mas que não se limite a isso: mas também faça com que esse aluno aprenda, pense, questione e principalmente queira saber mais.

            Depois será exposta a explicação sobre o inicio do estudo sobre átomo. Na Grécia antiga com Leucipo e seu discípulo Demócrito achavam que o átomo era o menor componente de toda matéria existente, e totalmente indivisível. Seguido pelo Modelo de Dalton onde átomos eram pequenas partículas, de forma esférica e possuía certa massa.
            O modelo de Thompson é o próximo, a partir da descoberta do elétron, vem a exemplificação do "pudim de passas".
            Logo após, será falado sobre modelo de Rutherford, contando a sua experiência para a inovação no modelo do átomo, que bombeia partículas alfa sobre uma lâmina de ouro, percebendo que a maioria atravessava a lâmina, enquanto uma menor quantidade sofria pequeno desvio e uma parte grande desvio, percebe -se a partir dai que o átomo não era maciço, mas dotados de espaços vazios, constituído de um núcleo de carga positiva e uma nuvem de carga negativa ao redor do núcleo, usou como exemplo o sistema solar.

             Após explicar os modelos serão mostrados vídeos exemplificando os modelos e o átomo. Os vídeos utilizados nesta aula têm como objetivo atrair a atenção do aluno no conteúdo e esclarecer quaisquer dúvidas e curiosidades do mesmo. Como mostra no texto de Luis Marcos Lepienski que diz,

Equipamentos audiovisuais são talvez um dos recursos didáticos mais utilizados depois da aula expositiva e há consenso de que são aliados importantes para facilitar a aprendizagem, tornando o processo mais atraente e dinâmico.

               Serão exibidos dois vídeos: um com esquema 3D do átomo, modelos atômicos e experiências; e outro vídeo com uma música sobre o assunto. Segue abaixo o link dos vídeos:

http://www.youtube.com/watch?v=MrbmWaHSrgM - Música

http://www.youtube.com/watch?v=EqR1PpbNHmU - Esquema em 3D dos Modelos atômicos

             A partir do vídeo, a explicação entra na estrutura do átomo, composto de prótons, elétrons e nêutrons. Próton que possui carga positiva e constitui o núcleo do átomo, nêutrons, junto com os prótons formam o núcleo, são 99,9% de toda a massa do átomo e tem carga elétrica nula, o elétron possui carga negativa e constitui a eletrosfera (região em volta do núcleo).

            Funciona da seguinte maneira, elétrons por possuir carga negativa se atraem pelos prótons que possuem carga positiva, pois duas cargas opostas se atraem e duas cargas iguais se repelem.         

            Após essa explicação será feita uma dinâmica com os alunos. Com a escolha de três meninas que irão representar os prótons que serão envoltas em três bexigas que representaram os nêutrons e três meninos ao redor das meninas com as bexigas representando os elétrons ao redor do núcleo.

            Concluindo então, que tanto a exposição de conteúdo, como os vídeos e a dinâmica tem como objetivo fazer com que os alunos compreendam os modelos do átomo em ordem de descoberta, o funcionamento e a estrutura do mesmo, e que eles tenham um interesse sobre o conteúdo e que queiram aborda e discutir mais sobre este tema, tendo em mente que a ciência é um estudo que se constrói a cada dia e que com a descoberta do átomo foi desta maneira e que ainda pode ser descoberto muito mais e assim começar um novo estudo e aprendizado sobre o assunto.

Referências Bibliográficas:

Takashi Suzuki, Alfredo e Alfer Vasques, Rérison, Física, Sistema interativo de ensino, 1.ed. Tatuí-SP: Casa, 2007.

Sardella, Antônio, Curso de química: Química geral, 25. ed. São Paulo: ática,2002, 25° edição, 2° impressão, 448 p.

Infoescola, Navegando e aprendendo, Átomo [2010]. Disponível em: <Http//:www.infoescola.com/quimica/atomo/>. Acesso em: 28 Junho 2013.

Brasil escola, Física, Modelos Atômicos [2013]. Disponível em: <Http//:www.brasilescola.com/fisica/modelos-atomicos.htm>. Acesso em: 28 Junho 2013.

Algo sobre vestibular, Física, Átomo [2013]. Disponível em: <Http//:www.algosobre.com.br/fisica/atomo.html>. Acesso em: 28 Junho 2013.

Wikepédia, A enciclopédia livre, Átomo [2011]. Disponível em: <Http//:pt.wikipédia.org/wiki/átomo>. Acesso em 28 Junho 2013

Introdução ao conceito do átomo

O que é um átomo?

O átomo é a unidade funcional da matéria, e é constituído basicamente de um núcleo central e envolto de uma área eletronegativa, chamada de eletrosfera.

História do átomo

    No século V antes de cristo, o filósofo grego Leucipo explicava aos seus aprendizes que a matéria podia ser composta por partículas de tamanho minúsculo.

   Demócrito, que era um dos mais estudiosos discípulos de Leucipo, percebeu a conformidade de suas ideias e colocou o nome de átomo (do grego = não divisível) àquelas minúsculas partículas que compunham a matéria. As teorias de Leucipo e Demócrito foram estudadas por vários estudiosos da época, mas após ter passado muitos séculos, as teorias continuavam a ser ignoradas.

   O tempo passou sem se ouvir falar sobre átomos até que surgiu o termo "atomistas", que são aqueles que estudavam as teorias sobre os átomos  Estes começaram a especular mais sobre o assunto novamente. Chegaram a conclusão de que o átomo era uma partícula indivisível, impenetráveis  eternos(infinitos), e eram todos iguais, diferentes somente em forma, ordem e posição.

   Muitos experimentos e descobertas aconteceram no final do seculo XIX e o inicio do seculo XX que inovaram as ciências, tais como o eletromagnetismo, a natureza da luz e a radioatividade. A matéria formada por átomos maciços e indivisíveis não conseguia esclarecer esses novas descobertas. 

  Com essas novas ideias, os cientistas começaram a se perguntar: De que são realmente formados os átomos? 

  Então como já é de conhecimento, que um modelo só é conveniente enquanto esclarecer corretamente um certo fenômeno ou experimento sem entrar em desacordo com outros fenômenos ou experimentos já descritos anteriormente, e esse modelo pode ser desconsiderado a favor de outro mais bem descrito; com isso cientistas foram elaborando novas teorias e novas descobertas sobre o átomo  descrevendo cada qual seu modelo de átomo para esclarecer suas teorias.

Modelos atômicos

Modelo atômico de Dalton

Fonte: http://salempress.com/store/samples/science_and_scientists/science_and_scientists_atomic.htm 

   Em meados do seculo XIX (1803) John Dalton começou a utilizar o conceito de átomos para explicar a composição essencial da matéria. O modelo de Dalton foi o primeiro com bases científicas e teve como ponto de apoio principalmente a lei da conservação das massas de Lavoisier e das proporções constantes de Proust. O átomo para ele era: uma partícula esférica, maciça, homogênea e indivisível. Como principais conclusões sobre os átomos são: átomos que são constituintes de um mesmo elemento químico apresentam características e propriedades similares e aqueles átomos que são de elementos diferentes apresentam propriedades e características distintas.Em uma reação química não ha construção de novos elementos e sim uma nova organização de átomos para criar novas substâncias. O modelo atômico de Dalton foi chamado de "Bola de Bilhar". 

                                  Fonte: http://www.webquestfacil.com.br/webquest.php?pg=tarefa&wq=2887

Modelo Atômico de Thomson

                       Fonte: http://ericsaltchemistry.blogspot.com.br/2010/10/jj-thomsons-experiments-with-cathode.html

    O físico J.J. Thomson, em 1893 ao utilizar ampolas de Croockes, para estudar os raios catódicos, percebeu que eles faziam parte integrante de toda espécie de matéria e colocou o nome de elétrons á esses raios. Descobriu que eles eram partículas negativas que estavam presentes na composição dos átomos. Com essa nova descoberta (elétron), o modelo de Dalton ficou obsoleto. 

O modelo atômico de Thomson expressava que o átomo é uma esfera com carga positiva, porém não era maciça (como pensava Dalton), e que continha partículas com carga negativa espalhadas igualmente por todo o átomo, e por isso que o átomo possui uma carga elétrica total nula. Esse modelo ficou conhecido como “pudim de passas ou ameixas”.

Fonte: http://web.ccead.puc-rio.br/condigital/mvsl/Sala%20de%20Leitura/conteudos/SL_estrutura_atomica.pdf 

Modelo atômico de Rutherford

                      Fonte: http://www.thefamouspeople.com/profiles/ernest-rutherford-140.php 

   O físico neozelandês Ernest Rutherford, em 1897 tendo como objetivo aumentar seus conhecimentos, teve a instrução de Thomson nas análises sobre as características dos raios X e das emissões radioativas. Em meio aos suas estudos, ele conseguiu através de tentativas bombardear uma lâmina delgada de ouro com partículas alfa (núcleo do átomo de hélio). Com esse experimento ele teve como resultado que grande parte das partículas passaram pela lâmina sem sofrer nenhum desvio, enquanto que algumas partículas sofreram um certo desvio ao transpassar a lâmina e um pequena quantidade não cortavam a lâmina. A conclusão que ele observou com o experimento foi a que massa do átomo não esta distribuída de forma homogênea como previa Thomson e sim concentrada em uma pequena região central, que foi chamada de núcleo. Teve também como conclusão que um átomo é por volta de 10.000 vezes maior que o próprio núcleo. Como uma grande parte das partículas alfa penetravam a lâmina de ouro, concluiu-se que o átomo não é contínuo, quer dizer que sobressaem-se extensos vazios, chamados de eletrosfera, onde estariam estabelecidos os elétrons. Como um pouco de partículas alfa sofrem um certo desvio ao cortar a lâmina, concluiu-se que existe uma minúscula região compacta, chamada de núcleo do átomo, e sua massa estaria reservada nessa região. Percebeu-se também que uma pequena quantidade de partículas alfa (que são carregadas com cargas positivas) não cortavam a lâmina de ouro, e como já era de conhecimento mútuo que cargas de sinais iguais se repelem, concluiu-se que o núcleo de um átomo é sempre positivo.
Este modelo foi chamado de  sistema planetário. Porém, o modelo de Rutherford não explicava porque os elétrons não caiam no núcleo, em razão à atração que expressam pelas cargas positivas que são ali encontradas.

       Fonte: http://acienciacentral.blogspot.com.br/2010/09/modelo-atomico-de-rutherford.html

Modelo atômico de Bohr

                   Fonte: http://geoffneilsen.wordpress.com/tag/niels-bohr/ 

    Melhorando o modelo apresentado por Rutherford, Niels Bohr, em 1923, conseguiu completar o mesmo, iniciando a ideia de que os elétrons só se movem em volta do núcleo quando estão separados em certos níveis de energia. Assim concluiu-se que um elétron somente poderia saltar para outro nível de energia se obter ou dissipar energia.

    A teoria de Bohr pode ser baseada em três postulados:

1)      Os elétrons reproduzem, ao redor do núcleo, órbitas circulares com energia constante e estabelecida, e estas são chamadas de órbitas estacionárias;

2)      No decorrer da ação nas órbitas estacionárias os elétrons não transmitem energia voluntariamente;

3)      No momento em que um elétron consegue energia suficiente do meio externo, ele executa um salto quântico: ou seja transita entre orbitais diferentes. E como o elétron tem tendencia de voltar para seu orbital de origem, a energia que foi adquirida é transmitida em quantidade igual para o meio e a energia (adquirida e transmitida) é a diferença de energia entre os orbitais.

   Obs.: Os elétrons ao saltarem de uma órbita de menor energia para outra absorvem um quantum ou um fóton de energia, e ao retornarem ao estado fundamental (orbital mais interno) emitem um fóton ou um quantum absorvido em forma de ondas eletromagnéticas, que possuem uma coloração característica para cada elemento.

                   Fonte: http://www.alunosonline.com.br/quimica/o-atomo-rutherford.html 

Estrutura do átomo

   Os átomos são formados de três componentes básicos: as partículas de prótons(positivas), neutrons(massa nula) e eletrons(cargas negativas).

Prótons: São partículas que contem carga positiva de valor equivalente a carga dos eletrons, por esse motivo um próton e um elétron possuem uma atração elétrica evidente. Juntamente com os nêutrons constituem o núcleo dos átomos. É simbolizado pela letra "p".

Nêutrons: Essas partículas que tem uma carga elétrica inexistente (nula), que é consequencia das sub-partículas que a constitui, e estas particulas estão colocadas de maneira tática no núcleo para estabilizar o mesmo. Possui massa muito parecida com a do próton. Se o néutron foi retirado do núcleo do átomo ele fica muito inconstante e seu tempo de vida passa a ser 15 minutos. É simbolizado pela letra "n".  

Elétrons: São partículas que são encontradas de fora do núcleo, mais especificamente na eletrosfera. Possuem uma massa muito pequena (perto da massa total do átomo) que é 1840 vezes inferior a massa da partícula positiva, o próton, em torno de 9,1 x 10^-31 Kg, com uma carga negativa :  -1,6 ×10-19 C. Estão sempre movendo-se em órbitas em volta do núcleo atômico, e com isso originam campos eletromagnético.

    Fonte: http://jacsonilha.blogspot.com.br/2010/05/blog-post.html 

   E com a imagem abaixo podemos comparar as partículas que estão presentes na estrutura do átomo.

Fonte: http://estudandoquimicas.blogspot.com.br/2013/06/estrutura-do-atomo.html  

E aqui estão alguns vídeos para ajudar na compreensão da matéria.

Uma música sobre átomos:

http://www.youtube.com/watch?v=EqR1PpbNHmU - Esquema em 3D dos modelos atômicos


Vamos tentar fazer esses exercícios aqui para ver se a matéria foi mesmo compreendida?


1) Faça um desenho de um átomo indicando suas partes e estrutura.

Fonte: http://pt.scribd.com/doc/52519543/O-ATOMO-exercicios-gabarito

2) (UFU - MG)

O átomo é a menor partícula que identifica um elemento químico. Ele possui duas partes, a saber: uma delas é o núcleo, constituído por prótons e nêutrons, e a outra é a região externa – a eletrosfera-, por onde circulam os elétrons. Alguns experimentos permitiram a descoberta das características das partículas constituintes do átomo.

Em relação a essas características, indique a alternativa correta.

a) prótons e elétrons possuem massas iguais e cargas elétricas de sinais opostos.

b) entre as partículas atômicas, os elétrons têm maior massa e ocupam maior volume no átomo.

c) entre as partículas atômicas, os prótons e os nêutrons têm maior massa e ocupam maior volume no átomo.

d) entre as partículas atômicas, os prótons e os nêutrons têm mais massa, mas ocupam um volume muito pequeno em relação ao volume total do átomo.

Fonte:http://exercicios.brasilescola.com/quimica/exercicios-sobre-particulas-um-atomo.htm

3) (STA. CASA)

A questão deve ser respondida de acordo com o seguinte código:

A teoria de Dalton admitia que:

I. Átomos são partículas discretas de matéria que não podem ser divididas por qualquer processo químico conhecido;

II. Átomos do mesmo elemento químico são semelhantes entre si e têm mesma massa;

III. Átomos de elementos diferentes têm propriedades diferentes.

a) Somente I é correta. 
b) Somente II é correta.
c) Somente III é correta.
d) I, II, III são corretas.
e) I e III são corretas.

Fonte: http://tudodeconcursosevestibulares.blogspot.com.br/2013/03/atomos-elemento-materia-molecula-e.html

Gabarito para conferir os exercícios:

1)

 2) 

a) (INCORRETA), prótons e elétrons NÃO possuem massas iguais.
b) (INCORRETA), entre as partículas atômicas, os elétrons NÃO têm maior massa e NÃO ocupam maior volume no átomo.
c) (INCORRETA), entre as partículas atômicas, os prótons e os nêutrons têm maior massa, mas NÃO ocupam maior volume no átomo.

A alternativa correta é a letra D

3)

A alternativa correta é a letra D