Experimento 2: Dimensão do átomo Objetivos: mostrar ao aluno que os átomos são muito menores que a dimensão de pequeno que eles têm em sua concepção e que a ciência trabalha com modelos para facilitar a interpretação dos fatos e assim promover a descoberta de novos conhecimentos; enfatizar a possibilidade de se estudar e representar qualquer objeto (ou átomo) sem necessariamente visualizá-lo. O Homem desde que nasce coleta informações do ambiente, como sons, movimentos, textura (pelo tato), sabor, etc. Com base nas informações acumuladas ao longo de sua vivência, ele interage com o meio, fazendo previsões ou simplesmente usando o conhecimento adquirido para tornar melhor e mais segura a sua vida. Uma pessoa comum usa o tempo todo este acervo de conhecimento, chamado de senso comum, em seu dia-a-dia. Uma criança recém-nascida ainda não tem a capacidade de prever acontecimentos, pois não tem desenvolvido o senso comum. Assim ela pode, por exemplo, colocar a mão em uma panela quente, mesmo vendo que sob a panela há uma chama ardente. Um adulto prevê facilmente o acidente que pode acontecer caso coloque a mão na mesma panela. Isto ocorre porque ele usa a sua experiência acumulada para prever o que acontecerá. Este tipo de ação, embora simples, envolve a utilização de um modelo conhecido: A chama causa queimaduras e objetos metálicos em contato com a chama também causam queimaduras. O conhecimento científico é construído de maneira semelhante. O cientista usa o conhecimento acumulado para fazer previsões, ou para construir um modelo que explique as suas observações. Embora o cientista também se utilize do seu senso comum, ele necessita provar ou testar o seu modelo, pois não raramente o senso comum falha. Em uma atividade científica, sempre se parte de algo conhecido, ou ainda esperado, para depois tentar prever as consequências. Inicialmente fazse um modelo do objeto a ser estudado. Baseandose neste modelo, elabora-se
a experimentação para testá-lo. Com os dados obtidos, o modelo é mantido (quando satisfez as previsões) ou é alterado, criando-se um novo modelo para descrever os fatos encontrados. Fazendo-se uma passagem rápida pelos modelos já propostos para o átomo, encontramos: esfera maciça e indivisível, esfera maciça QUÍMICA com cargas positivas e negativas, modelo planetário de Rutherford e modelo de Rutherford-Bohr. Os modelos foram sendo substituídos, pois já não descreviam e nem previam as novas descobertas que foram sendo feitas. O modelo atômico atual é testado milhares de vezes todos os dias em laboratórios do mundo todo. Por isso acreditamos ser o modelo uma excelente representação do átomo. As mais recentes descobertas da ciência em relação ao átomo ocorreram e ainda ocorrem, em nível principalmente da estrutura do núcleo e, embora contribuam para aperfeiçoar o modelo atômico atual, não devemos esperar mudanças radicais no modelo, como ocorreu no passado. O objetivo dessa experimentação é fazer com que o aluno, pelo menos em algum momento de sua vida acadêmica, perceba o quanto ele faz uso de modelos para tentar interpretar os fatos de seu cotidiano. Cabe à você, professor, abordar a importância da construção de modelos em ciência. O desenho abaixo representa um bloco que contém várias substâncias. Vamos interpretá-lo: - A leitura do número de átomos em cada amostra é: dois sextilhões e quinhentos e trinta quintilhões. Apesar de possuírem o mesmo número de átomos de cobre ou carbono, as diferentes massas de cada amostra se justificam por dois motivos: a. Os átomos de cobre (fio) e carbono (grafite) possuem tamanhos diferentes. b. No caso do sulfato de cobre (CuSO 4 ) e do açúcar (C 6 H 12 O 6 ), observe que a massa da amostra corresponde à soma das massas dos diferentes átomos constituintes da substância. - Se os átomos de carbono, contidos no grafite do bloco, fossem do tamanho do grão de arroz, que está dentro do bloco, (aproximadamente 0,6 cm de comprimento) poderíamos fazer o trajeto de ida e volta entre o planeta Terra e o Sol (fazendo uma fileira igual à do bloco), 50 milhões de vezes.
MATERIAIS 2 caixas plásticas (opacas) de tampas azul e vermelha 1 borracha 1 lápis sextavado 1 lápis redondo 1 clip para papel 1 chave 1 moeda 1 bolinha de gude O que você acha do TAMANHO do átomo? Não existe nenhum aparelho que nos permite visualizar como um átomo realmente é.
Através de vários experimentos já realizados, chegou-se a representações de como o átomo pode ser. Chamamos estas representações de Modelos Atômicos. A construção de modelos é muito comum em nosso dia-a-dia e constitui importante ferramenta de trabalho dos cientistas. Leia atentamente os exemplos abaixo que ilustram diferentes situações onde são construídos modelos para facilitar a compreensão dos fatos. EXEMPLO Nº 1 Você retorna de uma longa viagem de férias e ao entrar na cidade nota que várias árvores estão caídas. À medida que caminha nota que o chão está molhado e que falta energia elétrica em uma parte da cidade. Há uma corrente de ar suave e fria, embora esteja em pleno verão. Passa por você um carro do corpo de bombeiros correndo muito e com a sirene ligada. São oito horas da noite. O que você supõe que aconteceu? Você pode estimar quanto tempo faz que isto ocorreu? EXEMPLO Nº 2 O diamante é o material mais duro que se conhece na natureza. Ele é capaz de gastar qualquer outro material, quando esfregado contra ele, como o alumínio, o ferro, o aço, o vidro, etc. Os químicos sabem que o diamante é feito apenas com átomos de carbono. Porém sabemos que o grafite do lápis também é feito apenas com átomos de carbono e, no entanto, o grafite é um dos materiais menos duros na natureza. O que você pode concluir a respeito das forças que mantém os átomos de carbono unidos no caso do diamante e do grafite? A seguir faremos uma experiência, que embora não envolva a natureza ou as propriedades do átomo, servirá para termos uma idéia de como se constroem modelos. O cientista trabalha de maneira parecida. Por isso é que todas as informações a respeito do átomo podem ser obtidas, mesmo que não possamos enxergá-lo.
No bloco que você recebeu existem informações que só podem ser obtidas a partir de modelos, construídos de maneira análoga ao que você fará agora. CONSTRUÇÃO DE UM MODELO ESSA É A TAREFA QUE VOCÊS ALUNOS DEVEM REALIZAR!!! Alguém fornecerá uma caixa de tampa vermelha contendo três objetos dos materiais listados. Tente reproduzir a caixa de tampa azul com o conteúdo da caixa de tampa vermelha. 1. Utilize todas as maneiras que achar necessárias (sons, peso, etc.) para identificar o seu conteúdo, porém não abra a caixa de tampa azul nesta fase da atividade. 2. Elabore uma lista com todos os materiais que você suspeita haver na caixa. 3. Abra a caixa de tampa azul e compare-a com a outra. Você construiu um modelo igual ao original? Por quê? Discussões tarefa que os alunos devem realizar também!!!! 1) Essa aula pode ser utilizada por químicos e físicos? 2) Em que contexto seria interessante realizar essa proposta? 3) Você mudou a sua idéia de átomo, modelo atômico? 4) A partir do experimento aqui proposto você deve elaborar uma teoria qualquer e elaborar um modelo para tentar explicar a teoria formulada. (trabalhem bem essa questão!!!)