Guia Didático do Professor

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1 Guia Didático do Professor Animação Potencial de Ionização Propriedades Químicas Química 3ª Série Ensino Médio CONTEÚDOS DIGITAIS MULTIMÍDIA

2 Conteúdos Digitais Multimídia Guia Didático do Professor Coordenação Didático-Pedagógica Stella M. Peixoto de Azevedo Pedrosa Redação Tito Tortori Revisão Alessandra Archer Projeto Gráfico Eduardo Dantas Diagramação Joana Felippe Revisão Técnica Nádia Suzana Henriques Schneider Produção Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro Realização Fundo Nacional de Desenvolvimento da Educação Ministério da Ciência e Tecnologia Ministério da Educação Objetivo geral: Reconhecer a natureza da energia de ionização, estabelecendo a sua relação com a perda de elétrons e seus efeitos práticos. Objetivos específicos: Reconhecer a relação da energia de ionização com a distribuição de elétrons na eletrosfera e, consequentemente, com o raio atômico; Definir potencial de ionização; Identificar por que os elementos da família IA tendem a ionizar-se com mais facilidade; Definir raio atômico; Citar o efeito fotoelétrico como uma manifestação do fenômeno da ionização. Animação (Software) Tema: Potencial de Ionização Área de aprendizagem: Química Conteúdo: Propriedades Químicas Conceitos envolvidos: efeito fotoelétrico, energia de ionização, fotocélula, íons, raio atômico. Público-alvo: 3ª série do Ensino Médio Pré-requisitos: Não há pré-requisitos. Tempo previsto para a atividade: Consideramos que uma aula (45 a 50 minutos) será suficiente para o desenvolvimento das atividades propostas.

3 Introdução Professor, você tem em suas mãos um guia didático para auxiliá-lo na utilização da animação Potencial de Ionização. A animação poderá ajudá-lo a transformar o processo de ensino-aprendizagem em algo atraente e interessante, ao mesmo tempo em que se mantém a qualidade da aula. No entanto, cabe a você aprofundar as pesquisas sobre o tema, por isso, se achar necessário, busque informações atualizadas. Isso certamente contribuirá para o planejamento e desenvolvimento de aulas mais interessantes. Animação Propriedades Químicas Potencial de lonização Além disso, antes de pedir que seus alunos naveguem pelo software, estude-o com atenção e pense nas diversas formas de explorá-lo. Lembre-se que o assunto deve ser abordado respeitando o ritmo e a capacidade dos alunos. Não se esqueça de agendar a sala de informática para o dia da aula e cheque se os computadores possuem os requisitos técnicos para a utilização do software: Sistema operacional Windows, Macintosh ou Linux. Um navegador Web (Browser) que possua os seguintes recursos: Plug-in Adobe Flash Player 8 ou superior instalado; Recurso de Javascript habilitado pelo navegador.

4 Conteúdos Digitais Multimídia Guia Didático do Professor professor! Lembre-se que a curiosidade e o interesse são os principais motivadores da aprendizagem! mais detalhes! Proponha que os alunos saibam mais sobre esse tema vendo o vídeo 1. Apresentação do Tema Este é o guia da animação intitulada Potencial de Ionização e foi elaborado para ser um recurso facilitador na apresentação do conteúdo desta aula. É importante lembrar que o aluno, para compreender esse conhecimento, devido à sua natureza, precisará de uma grande dose de capacidade de abstração. Em tese, os alunos do Ensino Médio já possuem a capacidade potencial de usar o raciocínio abstrato porque estariam na fase do pensamento operacional formal. Contudo, é importante considerar que, para pensar cientificamente, os alunos precisam exercitar a sua capacidade de criar hipóteses, saber analisar a influência de variáveis, questionar conclusões e defender ideias. Por isso, é importante usar recursos didáticos, como as animações para motivar o interesse pelo tema Energia de Ionização. Permita que os alunos participem ativamente do debate, expondo suas percepções, sinalizando dúvidas e formulando explicações. Potencial de Ionização da série Conversa Periódica do Projeto Condigital, 2. Atividades Na Sala de Computadores realizado pelo CCEAD/ PUC-Rio em parceria Células fotoelétricas com a SEED/MEC. Disponível em: Discuta com seus alunos que as fotocélulas são capazes de usar a luz solar para controlar automaticamente a passagem da corrente elétrica e, consequentemente, o controle de iluminação do abajur. cceadpucrio?blend=1&o b=5#p/search/0/ri_r7 _Z5Ecc Explique aos alunos que as fotocélulas são um recurso tecnológico muito utilizado nos dias atuais, devido à necessidade de economia de energia e de simplicidade de manuseio. Esses dispositivos têm grande aplicação na substituição de interruptores que acendem lâmpadas de casas e postes de ruas. Destaque a imagem da tela que mostra o diálogo envolvendo o acendimento automático de um abajur. Informe aos alunos que esse equipamento funciona através da ionização de um material fotossensível pela radiação solar como consequência de um fenômeno, conhecido como efeito fotoelétrico. 4

5 Efeito fotoelétrico Explique aos alunos que o efeito fotoelétrico é uma manifestação energética de emissão de elétrons por um material, normalmente metálico, quando exposto a uma fonte de radiação eletromagnética como a luz, desde que a frequência esteja suficientemente alta. Destaque a tela da animação que mostra um dos exemplos mais típicos do uso do efeito fotoelétrico em nosso cotidiano. Alerte aos alunos que tanto no exemplo do abajur quanto nas luminárias inteligentes dos prédios e nos postes de luz das ruas, o princípio usado é o mesmo. Quando a fonte de luz é interrompida, a célula fotoelétrica é capaz de perceber isso e ligar a fonte artificial de luz. mais detalhes! Procure saber mais, lendo o texto Fotodetectores, de PINTO, Filipe Correia e RIBEIRO, Henrique Varella. Disponível em: usp.br/eletronica/2009/ Fotodetetores.pdf Animação Propriedades Químicas Potencial de lonização Lembre aos alunos que ionização é a capacidade de arrancar elétrons. Explique que o efeito fotoelétrico é o fenômeno através do qual um material, normalmente metálico, emite elétrons quando submetido a alguma forma de radiação eletromagnética (como a luz, por exemplo). Destaque as imagens do detalhe da animação que mostra um poste recebendo a luz solar que irá, através da fotocélula, desativar a corrente elétrica do poste de luz através da ionização do dispositivo sensível à luz. Informe aos alunos que a célula fotoelétrica apresenta uma abertura por onde a luz entra, atingindo a superfície de uma camada fina de metal, que funciona como catodo. No centro da fotocélula existe uma chapa metálica, que serve para captar elétrons arrancados do catodo. Quando a luz atinge o catodo da fotocélula, produz-se uma pequena corrente elétrica que ativa um relé e desarma a lâmpada. Assim, quando a noite chega e a luz do ambiente acaba, a ausência do efeito fotoelétrico liga um relé, acendendo a lâmpada do poste. Explique aos alunos que a fotocélula não fornece energia para a lâmpada ficar acesa, mas apenas age como um interruptor automático. Perceba que os alunos, nesse momento, poderão 5

6 Conteúdos Digitais Multimídia Guia Didático do Professor fazer uma pequena confusão entre uma fotocélula e as células fotovoltaicas. Explique que as células fotovoltaicas ou fotoelétricas são capazes de converter energia luminosa em eletricidade, sendo, por isso, usadas em painéis solares. Potencial de ionização Discuta com os alunos que cada elemento químico tem uma capacidade de perder elétrons. Alguns elementos tenderão a perder elétrons com mais facilidade do que outros. Explique que a capacidade de perder elétrons é chamada de potencial ou energia de ionização. Em seguida, desafie-os a predizer quais elementos poderão ceder elétrons com mais facilidade. Os alunos devem analisar a eletrosfera dos elementos do grupo da família IA. Proponha como exercício que eles considerem o lítio (Li), o sódio (Na) e o potássio(k). Destaque a representação e explique para os alunos que a expressão indica que um átomo M de elemento químico no estado gasoso fica ionizado após receber a emissão de fótons luminosos (luz) emitindo elétrons. Informe para os alunos que o raio atômico é a distância entre o núcleo e a sua camada mais externa (camada de valência) e que os elementos com maior número de elétrons tendem a ter um raio atômico maior. Logo, informe que os átomos com menos elétrons, como o lítio, apresentam um raio atômico menor, enquanto outros átomos possuem uma distância maior entre o núcleo e a camada de valência. Lembre aos alunos que quando os elementos químicos perdem elétrons, transformam-se em íons, por isso foi criado o termo potencial de ionização. 6 Nesse ponto, você poderá questionar se eles já descobriram quais, dentre os três elementos do exemplo anterior, vão ceder elétrons com mais facilidade. Se eles ainda não conseguirem deduzir, lembre-lhes que a atração entre partículas de cargas opostas como o núcleo (+) e os elétrons (-) depende também da distância.

7 Destaque a Tabela Periódica mostrando que a energia de ionização aumenta no sentido da seta. Peça para os alunos observarem a distribuição eletrônica dos elementos da família ou grupo 1A, conhecida como metais alcalinos. Observe que esses elementos apresentam apenas um único elétron na sua última camada ou camada de valência. Logo, explique que esses átomos vão tender a liberar com facilidade esse elétrons para atingir a estabilidade. Portanto, a energia de ionização necessária para que ele perca o elétron é bastante baixa. mais detalhes! Considere a possibilidade de construir células fotovoltaicas com os alunos. Sugira que leiam o artigo Fazer uma Célula Fotovoltaica, de AZEVEDO, Manuel e CUNHA, António, do Departamento de Física da Universidade de Aveiro. Disponível em: pt/docs/celulafotovoltaica.pdf Animação Propriedades Químicas Potencial de lonização Em seguida, destaque que os elementos dos períodos da Tabela Periódica têm, no sentido da seta, mais camadas na eletrosfera. professor! Estude o tema e busque informações atualizadas. Isso contribuirá para o planejamento e desenvolvimento de aulas mais interessantes para seus alunos e para você! Lembre-lhes que quanto mais distantes estiverem os elétrons do núcleo, menor será a força de atração das cargas positivas do núcleo. Consequentemente, os elementos, no sentido da seta, precisarão de uma energia de ionização menor para liberar seus elétrons.

8 Conteúdos Digitais Multimídia Guia Didático do Professor 3. a) b) c) Atividades Complementares Pense na possibilidade de levar uma fotocélula comercial para a sala de aula e propor experimentos envolvendo diferentes intensidades luminosas de cores diferentes. Você também poderá propor desenvolver uma fotocélula, usando a sugestão de atividade prática. Você talvez precise improvisar uma câmara escura para poder realizar os experimentos. Proponha que os alunos registrem os testes, envolvendo luzes de diferentes cores e intensidades e que produzam relatórios sobre o experimento ao final. Proponha que os alunos, em grupos, pesquisem sobre outros conceitos da físico-química e peça que eles produzam um resumo de uma lauda sobre o fenômeno (o texto deve ser de autoria do grupo), com uma imagem criativa também elaborada pelo grupo (a técnica de colagem é bastante interessante). Faça a revisão e pense na possibilidade de produzir uma apostila para disponibilizar na biblioteca ou em um blog. Sugira aos alunos que produzam modelos dos elementos e de suas eletrosferas a partir de sucata e com muita criatividade, de forma que seja possível visualizar a relação entre os raios atômicos e a energia de ionização. Marque uma exposição dos modelos e convide a comunidade escolar. Para que os alunos possam visualizar com facilidade a distribuição eletrônica, sugerimos a visualização da Tabela Periódica disponível no link a seguir: 4. Avaliação A avaliação é uma ferramenta de acompanhamento do processo de ensino-aprendizagem, tanto em seu aspecto docente quanto discente. Desse modo, pode e deve ser realizada de forma integrada, contribuindo para uma percepção mais apurada sobre o desenvolvimento dos objetivos pré-definidos no planejamento, possibilitando uma melhor reestruturação do plano de aula. É importante considerar que o processo de avaliação deve ocorrer de forma continuada, tentando atender a dimensão formativa. O envolvimento dos alunos, assim como a participação nas atividades, são pontos importantes que devem ser registrados e considerados no processo de avaliação. Um dos objetivos da avaliação é verificar o alcance das informações apresentadas e quais os conhecimentos adquiridos. 8

9 As situações apresentadas pelos alunos indicarão se os objetivos da aula foram atingidos. Você poderá propor, informalmente, algumas questões que os desafiem. Essas questões devem ser elaboradas em função do conteúdo que vem sendo estudado e do avanço do grupo em relação ao tema. Este é um momento propício para você confirmar o que os alunos já sabem e encorajá-los a avançar nos estudos. Lembre-se, também, que é importante avaliar o seu próprio trabalho! Animação Propriedades Químicas Potencial de lonização 9

10 SIMULAÇÃO - SOFTWARE EQUIPE PUC-RIO Coordenação Geral do Projeto Pércio Augusto Mardini Farias Departamento de Química Coordenação de Conteúdos José Guerchon Ricardo Queiroz Aucélio Assistência Camila Welikson Revisão Técnica Nádia Suzana Henriques Schneider Produção de Conteúdos PUC-Rio CCEAD - Coordenação Central de Educação a Distância Coordenação Geral Gilda Helena Bernardino de Campos Coordenação de Software Renato Araujo Assistência de Coordenação de Software Bernardo Pereira Nunes Coordenação de Avaliação e Acompanhamento Gianna Oliveira Bogossian Roque Coordenação de Produção dos Guias do Professor Stella M. Peixoto de Azevedo Pedrosa Assistência de Produção dos Guias do Professor Tito Tortori Redação Alessandra Muylaert Archer Camila Welikson Gabriel Neves Design Amanda Cidreira Joana Felippe Romulo Freitas Revisão Alessandra Muylaert Archer Camila Welikson