O quê, quando e como no ensino do átomo * Victor M.S. Gil a)

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1 O QUÊ, QUANDO E COMO NO ENSINO DO ATOMO 33 O quê, quando e como no ensino do átomo * Victor M.S. Gil a) O átomo é, muito justamente, objecto de estudo em todo o ensino secundário, quer no curso ger al quer nos cursos complementares das áreas científicas, e também em cursos superiores. Embora inscrevendo-se, por natureza, no âmbito das Ciências Físico-Químicas, o ensino do átomo nas escolas secundárias portugues as recebe actu almente também uma posição noutras disciplinas, nomeadamente a Biologia e a Electrónica, em larga medida por f alta de coordenação curricular interdisciplinas. M as mais importante que ausência de coordenação interdisciplinar é o facto do ensino desta matéria, em qualquer daquelas áreas disciplinares, pecar por várias imperfeições quanto ao quê, ao quando e ao como. Uma melhoria do actual estado de coisas não dispensa a caracterização dos vários níveis para o ensino-aprendizagem do átomo, sua estrutura e propriedades. É isso que se faz a seguir duma forma diagramática*. Indica-se, também, a inserção de alguns tópicos nos assuntos mais gerais a montante (em blocos envolvidos por linha tracejada). Em blocos laterais à m alha principal inscrevem-se, onde se justifique, os dados experimentais subsidiários que podem ser usados (ou são indispensáveis) como abertura a cada tópico ou como seu corolário (ligados ao bloco de cada tópico por linha ascendente ou descendente, respectivamente). Cada diagrama terá um título em linguagem ajustada ao aluno e poderá fazer-se-lhe corresponder um nível. Mas a cada ano escolar não terá de corresponder necessariamente um nível integr al ou um único nível, como reconhecemos mais abaixo. Os pontos de vista aqui defendidos são, na qu ase totalidade, os do Projecto "Química para Ti" (e correspondentes manuais) desenvolvido no Departamento de Química da Universidade de Coimbra e os adoptados pelo autor nos textos do 12. ano e do 1. ano universitário que publicou. Os níveis 1-5 compreendem uma formação ger al que deve, pois, integrar o curso ger al do ensino secundário. O nível 6 ajusta-se a uma formação complementar obrigatória nas áreas científicas (10. /11. anos). O nível 7, pelo seu grau de sofisticação, afigura-se apropriado apenas no caso duma opção pela disciplina de Química no 12. ano, e no 1. ano do ensino superior: a linha tracejada no diagrama representa a actual interface do 12. ano com o ensino universitário. * O assunto deste trabalho foi o tema dum seminário para professores organizado pela Escola Supe rior de Educação de Santarém, em Setembro passado, e orientado pelo autor. Departamento de Química, Universidade de Coimbra.

2 SUBST. SIMPLES SUBST. REACÇÕES DE DECOM- POSIÇÃO EXEMPLOS E 1 a s FÓRMULAS QUTMICAS: Fe, NaCI,... / / CORPÚSCULOS, EM INCESSANTES MOVI- MENTOS OBTENÇÃO DE MISTURAS HOMOGÉNEAS PRESSÃO DE \ GASES SUBST. SIMPLES: ATOMOS... NOÇÃO DE ELEMENTO "VER" CORPÚSCULOS C/ MICROSCOPIA ELECTRÓNICA UNIDADES ESTRU- TURAIS S/ CARGA ELÉCTRICA i MICROSC. ELECTR. I COMPOSTOS:... MOLÉCULAS... OUTROS EX?S: H 2 O,HC1... UNIDADES ESTRUT. C/ CARGA ELECT. TEMPERATURA (E TERMÓMETRO DE MERCÚRIO) I CONDUT. ELECT. DE SOLUÇÕES ELECTROFO- I RESE E CARr,AS # S SUBST. SIMPLES: MOLÉCULAS IÕES MONO- E POLIATÓMICOS. EX?S E FÓRMULAS

3 O QUÊ, QUANDO E COMO NO ENSINO DO ÁTOMO OS ÁTOMOS NAS TRANSFORMAÇÕES DA MATÉRIA ÉSTADOS FÍSICOS E MOLECULAR MUDANÇAS DE ESTADO INVARIANCIA DA MASSA E REARRANJO DE ÃTOMOS i COLISOES E TRANSFORMAÇOES QUÍMICAS IMMEMIMMIN=1 INVARIANCIA DA ENERGIA TOTAL C /VARIAÇÃO DA ENER- GIA CINÉTICA MOLE- CULAR TRANSFORMAÇÚES DE ÃTOMOS VARIAÇÃO DA MASSA n CONVERSÃO DE ENERGIA REACÇOES EXO- E ENDOTERMtCAS CASO GERAL 1 R. PRECI- PITAÇÃO CASOS ESPECÍFICOS (INTRODUÇÃO) R. DINAMICA AT6MIC0- ÃCIDO- -BASE R.C/ ALTERAÇÃO DE CARGA: OXIDAÇÃO E REDUÇÃO

4 36 0 QUÊ, QUANDO E COMO NO ENSINO DO ÁTOMO 3. MASSA E TAMANHO DOS ÁTOMOS MICROSCOPIA ELECTRbNICA: Si... MÉTODOS COM RAIOS X I "TAMANHO" N? DE ÁTOMOS E DISTANCIAS 1 MASSA MASSA VOLOMICA ri TAMANHOS RELATIVOS (EM GRAF.) MASSAS RELATIVAS (A H) N? DE AVOGADRO (RELATIVO A H) MOLE DE SUBST. MONOATOMICAS MASSAS MOLECULARES EXTENSÃO A QUALQUER SUBSTANCIA VOLUME MOLAR CÁLCULOS (INCL. CONCENTRA- ÇÕES)

5 O QUÊ, QUANDO E COMO NO ENSINO DO ÁTOMO OS ÁTOMOS COMO SÃO? ( PROPRIEDADES DE SUBST. SIMPLES I IMETAIS N /METAIS ISEMI-METAIS l ELECTROES EM METAIS E... EM TODOS OS ÁTOMOS CONDUTIBILIDADE ELECTRICA REACÇ. REDOX E ELECTRICIDADE TAMBEM CARGAS CONTRÁRIAS NOVEM ELECTRÓNICA RUTHERFORD E ESTRUTURA DO ÁTOMO F-1 ANALOGIAS PROTÃO E O ÁTOMO MAIS SIMPLES PROTOES E NEUTROES MASSAS RELATIVAS N? ATÓMICO C e MASSAS ATÓMICAS (BREVE REF.) TRANSFORMAÇOES DE ELEMENTOS COMO TRANSF. NUCLEARES ORGANIZAÇÃO DOS ELEMENTOS. PERIODICIDADE (1? ABORDAGEM) BREVE HISTORIA DO ÁTOMO

6 8 0 QUE, QUANDO E COMO NO ENSINO DO ÁTOMO. OS ÁTOMOS NAS MOLÉCULAS, OU, AS MOLÉCULAS COMO SÃO? MASSA MOLECULAR E MASSA ATÓMICA ATOMICIDADE EM SUBSTANCIAS SIMPLES ELEMENTOS EM COMPOS- TOS ELECTROLISE 1 DA AGUA ANALISE DE H E C FÓRMULA MOLECULAR COMO FORMULA QUÍMICA GEOMETRIA NUVEM ELECTRÓNICA NATUREZA DA LIGAÇÃO QUÍMICA (INTRODUÇÃO) ESTRUTURA DE IÕES POLIATÓMICOS

7 O QUÊ, QUANDO E COMO NO ENSINO DO ÁTOMO COMO SE RELACIONAM AS PROPRIEDADES ATÓMICAS COM A RESPECTIVA ESTRUTURA ELECTRÓNICA? RADIAÇÕES ELECTRO- MAGNÉTICAS AS RADIAÇ. ELECTROMAG. NO ESCLARECIMENTO DA ESTRUTURA ELECTRÓNICA DOS ÁTOMOS I _ I DIFRACÇÃO DE ELECTR ES E NUVEM ELECTR. DIFRACÇÃO DE RAIOS X E NUVEM ELECTRÓNICA LUZ EMITIDA POR H EXCITADO E NÍ- VEIS DE ENERGIA (BOHR) EFEITO FOTO- ELECTRICO E ENERGIA DOS ELECTRÕES EM ÁTOMOS POLIELE- CTRÓNICOS NÍVEIS DE ENERGIA r E RESPECTIVA OCUPA ÇÃo QUANTIZAÇÃO DA ENERGIA RELAÇÃO COM PROP. ATÓMICAS: TAMANHO, ENERGIA DE IONIZAÇÃO... RACIONALIZAÇÃO DA TABELA PERIODICA

8 40 0 QUE, QUANDO E COMO NO ENSINO DO ÁTOMO 7. COMO SE EXPLICA A ESTRUTURA ELECTRÓNICA DOS ÁTOMOS? (QUANTIZAÇÃO E DISTRIBUIÇÃO POR NÍVEIS DE ENERGIA) TEORIA DE DE BROGLIE DIFRACÇÃO DE ELECTROES ELECTRÕES E ONDAS "DE PROBABILIDADE" PRINCIPIO DE HEISENBERG EQUAÇÃO DE ONDA PARA ÁTOMO MONOELECTRONICO ORBITAIS CORRECÇÃO RELATIVÍSTICA E SPIN PRINCIPIO DE PAUL( E CONFIGURAÇÕES ELECTRONICAS PROPRIEDADES ATOMICASi E TABELA PERIODICA 1 EQUAÇÃO DE ONDA PARA. ÁTOMO POLIELECTRONICO I.i ORBITAIS HIDROGENOIDES 1 ORBITAIS SCF DETERMINANTE DE SLATER CORRELAÇÃO ORBITAIS HÍBRIDAS n n " TERMOS, NÍVEIS E ESTADOS