A Tabela Periódica de Mendeleev no Ensino de Química · comparar informações e argumentos....

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A Tabela Periódica de Mendeleev no Ensino de Química Arcenira Resende Lopes Targino 1 José Otavio Baldinato 2 Introdução A lei periódica é um componente fundamental do modo de pensar dos químicos desde as décadas finais do século XIX. Consideramos que uma abordagem envolvendo a história da ciência (HC) pode ser adequada ao ensino deste tema, pois além de auxiliar na construção de conceitos (MARTINS, 1990), a HC pode contribuir para que outros aspectos desejáveis à formação de estudantes sejam alcançados. Dentre esses, destacam- se a formação de concepções mais críticas sobre a ciência e a sua compreensão como um empreendimento contestável, historicamente construído e imerso em contextos culturais (PORTO, 2010; FORATO; PIETROCOLA; MARTINS, 2011), contribuindo assim para o letramento científico (ALLCHIN, 2014). Considerando que há muitas formas de se contar uma história (MARTINS, 2004), há de se perguntar qual história da ciência se mostra mais adequada para o alcance dos objetivos educacionais da atualidade (PORTO, 2010). Por voltar-se para a análise pontual e detalhada de estudos de caso, em que os historiadores buscam contemplar as ideias no contexto em que foram propostas, a historiografia contemporânea da ciência apresenta-se como promissora para a formação de cidadãos críticos. Nesse contexto, a escolha cuidadosa das fontes de informação é fundamental tanto na pesquisa em história da ciência quanto no ensino de ciências. Desta forma, deve-se manter um olhar vigilante sobre as concepções historiográficas que embasam a escrita de materiais como livros de divulgação científica, livros didáticos, programas de televisão, revistas e outros (PORTO, 2010). 1 Graduada em Farmácia pela Universidade São Francisco; licenciada em Química pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo. Atualmente é mestranda em Educação pela USP. E- mail: [email protected]. 2 Bacharel e licenciado em Química pela USP; mestre e doutor em Ensino de Ciências pela USP. Atualmente é professor do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo.

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A Tabela Periódica de Mendeleev no Ensino de Química

Arcenira Resende Lopes Targino1

José Otavio Baldinato2

Introdução

A lei periódica é um componente fundamental do modo de pensar dos químicos

desde as décadas finais do século XIX. Consideramos que uma abordagem envolvendo

a história da ciência (HC) pode ser adequada ao ensino deste tema, pois além de auxiliar

na construção de conceitos (MARTINS, 1990), a HC pode contribuir para que outros

aspectos desejáveis à formação de estudantes sejam alcançados. Dentre esses, destacam-

se a formação de concepções mais críticas sobre a ciência e a sua compreensão como

um empreendimento contestável, historicamente construído e imerso em contextos

culturais (PORTO, 2010; FORATO; PIETROCOLA; MARTINS, 2011), contribuindo

assim para o letramento científico (ALLCHIN, 2014).

Considerando que há muitas formas de se contar uma história (MARTINS,

2004), há de se perguntar qual história da ciência se mostra mais adequada para o

alcance dos objetivos educacionais da atualidade (PORTO, 2010). Por voltar-se para a

análise pontual e detalhada de estudos de caso, em que os historiadores buscam

contemplar as ideias no contexto em que foram propostas, a historiografia

contemporânea da ciência apresenta-se como promissora para a formação de cidadãos

críticos.

Nesse contexto, a escolha cuidadosa das fontes de informação é fundamental

tanto na pesquisa em história da ciência quanto no ensino de ciências. Desta forma,

deve-se manter um olhar vigilante sobre as concepções historiográficas que embasam a

escrita de materiais como livros de divulgação científica, livros didáticos, programas de

televisão, revistas e outros (PORTO, 2010).

1 Graduada em Farmácia pela Universidade São Francisco; licenciada em Química pelo Instituto Federal

de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo. Atualmente é mestranda em Educação pela USP. E-

mail: [email protected].

2 Bacharel e licenciado em Química pela USP; mestre e doutor em Ensino de Ciências pela USP.

Atualmente é professor do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo.

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No que diz respeito aos livros didáticos, de acordo com Trindade, Rodrigues e

Saito (2010), esses, em geral, abordam a história da ciência por meio de breves

biografias, promovendo uma visão superficial e, por vezes, até distorcida sobre ciências,

como livre de erros, neutra e produzida por gênios.

Em um estudo recente, analisamos a abordagem histórica da lei periódica nas

coleções didáticas de ensino médio aprovadas pelo PNLD-2012, tendo como base o

referencial da nova historiografia da ciência, e constatamos que a narrativa histórica

nestes materiais, além de exibir um caráter positivista e enciclopédico, apresenta

diversas lacunas, omitindo eventos ou relações que poderiam contribuir para o

entendimento do contexto de proposição da lei periódica. Dentre estes estariam, por

exemplo, o Congresso de Karlsruhe e a hipótese de Prout, que influenciaram

diretamente várias tentativas de classificação dos elementos no século XIX (TARGINO,

BALDINATO, 2016, no prelo).

Além disso, nos livros didáticos, versões históricas da tabela periódica, quando

presentes, em geral são dispostas de forma meramente ilustrativa. Cabe mencionar que a

versão comumente encontrada nos manuais didáticos, atribuída a uma publicação de

Mendeleev datada de 1869, na realidade corresponde a uma versão posterior, publicada

em 1871 (TARGINO, 2014, p. 30).

Com o objetivo de superar parte dessa problemática, neste trabalho sugerimos o

estudo de versões históricas da tabela periódica, incluindo a versão publicada por

Mendeleev em 1869, para aprofundar o entendimento da lei periódica. No contexto da

HC, a abordagem de documentos originais é importante, uma vez que esses materiais

formam o objeto de pesquisa do historiador e permitem verificar se uma hipótese está

coerente com os fatos (MARTINS, 2001). A história da ciência não é construída por

meio de simples opiniões, mas a partir do estudo de documentos, que também podem se

mostrar relevantes no ensino. Nesse sentido, Metz (2007) defende que materiais

originais podem estruturar um contexto favorável a indagações no âmbito do ensino.

No entanto, dadas as especificidades das situações de ensino e aprendizagem,

ressaltamos que para inserção dessas tabelas no âmbito da sala de aula, é preciso criar

condições para que elas sejam analisadas de modo proveitoso pelos estudantes. Para

isso, sugerimos uma versão da abordagem de história interrompida, defendida por Metz

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(2007; 2013) e também explorada, ainda que com outros pressupostos teóricos, por

Allchin (2011; 2013). Na sequência, apresentaremos brevemente esse modelo de

abordagem, seguindo com a descrição da nossa proposta para o tema da lei periódica.

Abordagem de história interrompida

De acordo com Metz (2013), a utilização de narrativas históricas no ensino de

ciências apresenta impacto na aprendizagem por engajar os estudantes e possibilitar

fortes relações com os conceitos científicos. O autor sugere que a utilização de histórias

interrompidas pode configurar um contexto profícuo para investigação, uma vez que

nessa abordagem são inseridos alguns momentos de pausa na narrativa histórica, para

que os estudantes realizem atividades como: identificar detalhes faltantes na história;

conduzir experimentos mentais sobre os fenômenos em estudo; prever resultados; e

comparar informações e argumentos. Desta forma, ao manipular elementos da narrativa

histórica, o estudante se envolve com um contexto em que o desenvolvimento do

conhecimento científico torna-se mais significativo, tendo a oportunidade de refletir

sobre diversos aspectos da Natureza da Ciência (NdC).

Contudo, para que os estudantes façam inferências que favoreçam o letramento

científico é necessário considerar quais aspectos da NdC serão enfatizados nos

momentos de interação. Nesse sentido, Allchin (2014) discute detalhes que devem ser

observados no planejamento das atividades de ensino que motivarão os debates.

Para Allchin (2011) a abordagem envolvendo a narrativa de casos (históricos ou

contemporâneos) em sala de aula deve favorecer um debate em que os estudantes se

sintam imersos em uma situação de fazer ciência. Eles devem acompanhar os passos dos

personagens e devem ter a oportunidade de manipular elementos dessa história. Para

isso, eventos históricos são narrados com verbos em tempo presente, e é importante que

não se saiba de antemão o desfecho da história.

Para alcançar esses objetivos, Allchin (2013) recomenda que o professor adote

um estilo de alta interação em sala de aula, atribuindo aos estudantes um papel central

no desenvolvimento no debate. As ações do professor devem ser desenvolvidas de

modo a engajar os estudantes, facilitando as discussões e provendo informações

adicionais quando necessário.

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Proposta de ensino

Para a abordagem da lei periódica no ensino médio sugerimos o uso em conjunto

de duas narrativas históricas, uma textual que apresentamos nesse trabalho, e outra em

vídeo, considerando os 25 minutos iniciais do segundo episódio (Unruly Elements) do

documentário The Mistery of Matter: Search for the Elements3, veiculado pela rede de

TV educativa PBS, que trata da proposição da lei periódica por Mendeleev.

Indicamos a exibição desse documentário, pois a sua construção envolveu a

consultoria de diversos profissionais, incluindo historiadores modernos da ciência. No

episódio sobre Mendeleev há falas dos historiadores Alan Rocke e Michael Gordin; do

filósofo da química Eric Scerri; dos físicos Jim Gates e David Kaiser; do divulgador da

ciência Oliver Sacks, entre outros. Além disso, a qualidade técnica da produção

apresenta uma caracterização bastante fidedigna dos personagens históricos, cenários e

equipamentos, e os produtores explicitam no próprio vídeo que as falas dos

pesquisadores representados são retiradas dos seus escritos originais.

Todavia, cabe destacar que por se constituir como um produto destinado ao

público geral, é natural que se notem algumas simplificações e omissões na narrativa.

Entendemos que um olhar crítico para esses detalhes pode contribuir para a formação de

visões mais elaboradas sobre o episódio, sem com isso retirar a atratividade que o

material audiovisual exerce sobre o público.

Para apresentação do vídeo em conjunto com a narrativa, sugerimos que os

trechos da narrativa sejam lidos de forma coletiva (em jogral) ou em grupos antes da

exibição dos trechos do vídeo, e que as perguntas sejam debatidas durante as

interrupções. O quadro a seguir apresenta a estrutura geral da atividade e os momentos

de interrupção do vídeo. O tempo estimado para execução de toda a atividade é de

aproximadamente 200 minutos (quatro aulas de 50 minutos), sendo duas aulas para

tratar do contexto que levou à proposição da lei periódica (até a interrupção 8) e duas

para a discussão e trabalho com a tabela histórica.

3 THE MISTERY of matter: search for the elements. Direção: LYONS, S; MEYER. M. Produção:

LYONS, S. Estados Unidos: Moreno/ Productions Lyons LCC; Oregon Public Broadcasting, 2015. DVD

(180 min). Linguagem original: Inglês.

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Quadro 1. Estrutura geral da atividade.

Partes da narrativa Interrupções do vídeo Atividades com os estudantes

Parte 1 – As origens

da Tabela Periódica

Interrupção 1 - Tempo 04:15

Analogia da química com um

jardim desregrado.

O texto sobre o contexto geral de

proposição da lei periódica será

lido pelos estudantes. Os

estudantes deverão debater sobre

a necessidade de classificação dos

elementos químicos.

Parte 2 – Dimitri

Mendeleev

Interrupção 2 - Tempo 06:34

Depoimento de Mendeleev

sobre os ensinamentos da mãe.

Os estudantes deverão refletir e

discutir sobre as condições de

vida de Mendeleev e a influência

disso na formação do cientista.

Parte 3 – O congresso

de Karlsruhe

Interrupção 3 – Tempo 07:37

Controvérsias entre cientistas

sobre propriedades de

elementos.

Interrupção 4 – Tempo 08:08

Depoimento de Mendeleev

sobre como ficou

impressionado com a

apresentação de Cannizzaro

sobre os pesos atômicos.

Os estudantes deverão debater

sobre a importância de consenso

na ciência e tirar conclusões sobre

a influência da revisão dos pesos

atômicos para a classificação dos

elementos químicos.

Parte 4 – Proposição

da lei periódica

Interrupção 5 – Tempo: 09:00

Tentativas de classificação dos

elementos químicos.

Interrupção 6 – Tempo 10:02

Mendeleev começa a escrever

o livro Princípios de Química.

Interrupção 7 – Tempo 13:42

Esboços da tabela periódica.

Interrupção 8 – Tempo 17:56

A Tabela Periódica de

Mendeleev e a inversão dos

elementos telúrio e iodo na

tabela.

Interrupção 9 – Tempo 19:34

Relações entre as massas dos

elementos.

Interrupção 10 – Tempo 20:44

Previsões de elementos.

Interrupção 11 – Tempo: 23:03

Os estudantes deverão refletir,

realizar inferências, comparações

e discussões sobre os seguintes

aspectos: tentativas de

classificação dos elementos

químicos; papel da comunidade

científica para aceitação de uma

ideia científica; importância da

escrita do livro didático para

proposição da lei periódica. No

segundo bloco de aulas, os

estudantes deverão analisar

relações entre os elementos

químicos calculando a média de

massas atômicas de alguns

elementos e também a variação de

massa entre elementos de

diferentes grupos periódicos. Por

fim, os estudantes deverão

analisar a tabela de Mendeleev,

identificando as lacunas e

inversões de massas registradas, e

comparando-a com a tabela

periódica moderna.

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Problemas teóricos com a

classificação dos elementos

A elaboração da narrativa textual foi realizada principalmente com base em um

estudo anterior (TARGINO, 2014) no qual realizou-se um levantamento bibliográfico

sobre o histórico da lei periódica tendo como fontes os trabalhos dos seguintes autores:

Nathan M. Brooks (2002; 2004); Eric Scerri (2007); Michael Gordin (2002); e

Massanori Kaji (2002; 2003a, 2003b).

A narrativa que apresentamos na sequência segue as linhas gerais do

documentário da PBS, com alguns aprofundamentos adicionais, aos quais agregamos

momentos de reflexão e sugestões de atividades que visam estimular o envolvimento

dos alunos com os conceitos e procedimentos da ciência que se desenvolve no episódio.

No estudo de caso que abordaremos a seguir, os seguintes aspectos sobre NdC poderão

ser abordados: relação da ciência com questões econômicas e sociais; o papel das

publicações e da comunidade científica para aceitação de uma ideia científica; a

interdependência entre teorias preconcebidas e dados experimentais na formação de

interpretações científicas (ALLCHIN, 2013).

A Tabela Periódica possui importância inegável para o estudo da química. Isso

se deve ao fato dos elementos químicos estarem organizados nela de tal modo que é

possível observar semelhanças de propriedades entre eles, assim como verificar

tendências de variação dessas propriedades ao longo da Tabela (SCERRI, 2007).

No entanto, a origem da Tabela Periódica não é simples de identificar, uma vez

que o problema da classificação dos elementos químicos é algo que vem sendo debatido

há muito tempo, possivelmente há mais de 200 anos. Muitos cientistas exploraram

semelhanças e relações numéricas de propriedades de elementos químicos. Assim, a

história do sistema periódico envolve os trabalhos de diversos pesquisadores como:

William Prout (1785-1850); Johann Dobereiner (1780-1849); Leopold Gmelin (1788-

1853); Alexandre Émile Béguyer De Chancourtois (1819-1896); Jean Baptiste André

Dumas (1800-1884); Max Pettenkofer (1818-1901); John Newlands (1837-1898); Julius

Lothar Meyer (1830-1895); William Odling (1829-1921); Gustavus Detlef Hinrichs

(1836-1923); e Dimitri Ivanovich Mendeleev (1834-1907).

Na leitura do filósofo Eric Scerri (2007), embora os méritos da proposição da lei

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periódica sejam em geral atribuídos a Mendeleev, na realidade outros cinco cientistas

deveriam partilhar os méritos pela descoberta: De Chancourtois; Newlands; Hinrichs;

Odling; e Meyer. Apesar de reconhecermos essa reivindicação, nesta proposta de ensino

manteremos a narrativa que se constrói com foco na trajetória de Mendeleev,

principalmente pela opção de nos aproveitarmos da qualidade estética e de conteúdo do

vídeo utilizado. Ressaltamos, portanto, que permanece em aberto o estudo histórico das

contribuições de outros cientistas para proposição de atividades de ensino sobre esse

tema.

Parte 1 - As origens da Tabela Periódica

Estamos na Europa, em meados do século do século XIX, na década de 1860 e

nesse período a química está se estruturando como uma ciência independente. Nos anos

anteriores com o desenvolvimento de diversas técnicas para caracterização de elementos

químicos, como a eletrólise e a espectroscopia, o número de elementos químicos

conhecidos aumentou consideravelmente.

Humphry Davy, por exemplo, isolou diversos elementos químicos utilizando a

eletrólise, como sódio, potássio, boro, magnésio, cálcio, estrôncio e bário. A detecção

de muitos outros elementos também se tornou possível com o desenvolvimento da

espectroscopia, que possibilitou, ainda, o estudo da composição química das estrelas.

Para isso, as pesquisas de Gustav Kirchhoff e Robert Bunsen tiveram grande

contribuição.

Com o número crescente de substâncias simples (ou elementares) conhecidas,

surgiram dificuldades para a sua classificação.

Interrupção 1: Por que é importante classificar os elementos? Qual a

importância das classificações na química?

Parte 2 - Dimitri Mendeleev

Nesse contexto, um cientista que traz grandes contribuições para o problema da

classificação dos elementos é Dimitri Mendeleev, professor na Universidade de São

Petersburgo, na Rússia.

Mendeleev nasceu em 1834 na cidade de Tobolsk, na Sibéria, Rússia. A Sibéria

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é uma região da Rússia bastante isolada. Filho mais novo de uma família de 14 irmãos,

Mendeleev enfrentou grandes dificuldades para estudar.

Seu pai era diretor de uma escola local e sua mãe vinha de uma família de

comerciantes. Após a morte de seu pai, em 1847, a mãe de Mendeleev saiu a procura de

um lugar em que seu filho pudesse aprofundar seus estudos. Depois de ser recusado pela

Universidade de Moscou, Mendeleev foi aceito no Instituto Pedagógico de São

Petersburgo, que seu pai havia frequentado no passado. Nessa instituição ele estudou

física, química, biologia e pedagogia. A mãe de Mendeleev morreu poucos meses após

o início dos estudos do filho em São Petersburgo.

Interrupção 2: As condições de vida de Mendeleev foram tranquilas para que

ele pudesse estudar? Ele era rico, de família abastada?

Parte 3 - O Congresso de Karlsruhe

Na década de 1850 já se reconhecia a existência de cerca de 60 elementos

químicos diferentes, mas não existia um consenso sobre como seria adequado classificá-

los. Também havia discordância na definição de conceitos e termos usuais da química,

como átomos e moléculas, pesos atômicos e equivalentes. Assim, em 1860 ocorre em

Karlsruhe, Alemanha, o primeiro Congresso Internacional de química, onde cerca de

140 pesquisadores se reúnem para debater algumas dessas questões.

Interrupção 3: O que deve ser feito quando não há consenso entre os

cientistas? A falta de consenso faz parte da ciência?

Um dos motivos de controvérsia em relação às propriedades dos elementos

químicos é a dificuldade de diferenciação entre os conceitos de peso atômico e peso

equivalente. Nem mesmo a hipótese atômica proposta por John Dalton no início do

século é universalmente aceita. Mendeleev é um dos que possuem ressalvas sobre essa

teoria.

Mendeleev conta que ficou maravilhado com a comunicação de um dos

químicos presentes no congresso de Karlsruhe, o italiano Stanislao Cannizzaro, que

recomendava a revisão dos pesos atômicos dos elementos utilizando a hipótese de outro

italiano, Amadeu Avogadro.

Interrupção 4: Por que a revisão dos pesos atômicos é importante para

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classificação dos elementos químicos?

Cannizzaro sugere o tratamento dos átomos de maneira subordinada às

moléculas, e admite que moléculas como o gás hidrogênio teriam composição

biatômica. Por ser o mais leve, esse gás é usado como referência para os cálculos de

densidades relativas, e isso contribui para uma revisão geral dos pesos atômicos,

aproximando os valores de vários elementos aos que figuram nas tabelas periódicas

modernas (carbono 12, oxigênio 16 etc.).

Parte 4 – Proposição da lei periódica

Após o congresso de Karlsruhe ocorrem diversas tentativas de classificação dos

elementos químicos. Por exemplo, em 1862, De Chancourtois, um geólogo francês,

publica um trabalho dispondo os elementos de forma tridimensional, em ordem

crescente de peso atômico ao longo de um cilindro, de modo que essa tentativa de

classificação fica conhecida como “parafuso telúrico”.

Para organização dos elementos, De Chancourtois divide a base do cilindro em

16 partes iguais, traçando uma hélice com ângulo de 45º em relação ao eixo vertical.

Sobre essa hélice os elementos que diferem em 16 unidades são alinhados em colunas

verticais, e correspondem aos elementos com propriedades semelhantes. No entanto,

talvez em função da revista na qual foi publicada (SCERRI, 2007, p. 71), a proposta de

De Chancourtois não alcança grande repercussão e muitos químicos sequer tomam

conhecimento do trabalho do cientista.

Outra tentativa de classificação que ocorre no período é a do químico inglês

John Newlands, que é inicialmente realizada sem que este soubesse da correção dos

valores de peso atômico proposta por Cannizzaro. Newlands não participou do

congresso de Karlsruhe, pois, em 1860, serviu como voluntário no exército de Giuseppe

Garibaldi na Itália, devido a sua ascendência italiana.

Em 1865, utilizando os dados de peso atômico definidos após Karlsruhe,

Newlands aprimora seu sistema, adicionando 65 elementos em ordem crescente de peso

atômico. Esse sistema é construído com base no que ele denomina de “lei das oitavas”,

que determina que os elementos químicos exibem repetição de suas propriedades

químicas depois de intervalos de oito elementos. A analogia feita por Newlands com

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uma oitava musical é bastante criticada pela comunidade química da época. Alguns

cientistas até ridicularizam Newlands questionando se ele não encontraria alguma

regularidade se simplesmente organizasse os elementos em ordem alfabética.

Interrupção 5: Por quais motivos essas tentativas de classificação não

prosperaram? Qual o papel da comunidade científica para aceitação de uma teoria

científica?

Nessa época, em meio a todas essas tentativas de classificação de elementos,

Mendeleev está trabalhando como professor na Universidade de São Petersburgo. Esse é

um momento de grandes mudanças na Rússia, depois da Guerra da Criméia (1853-

1856), no período denominado por alguns historiadores como a “Era das Grandes

Reformas”, ocorrem diversas reformulações no sistema educacional, especialmente no

nível superior. Nesse contexto, amplia-se o número de estudantes universitários e

também há falta de livros atualizados em russo. Para atender a demanda de seus alunos

e, também, para levantar fundos para sustentar sua família, pois Mendeleev está casado

e com dois filhos, o cientista se propõe a escrever seu próprio livro, Princípios de

Química.

Interrupção 6: Qual a importância da escrita do livro para a proposição da lei

periódica? Escrever livros faz parte do trabalho do cientista?

No início de Princípios de Química Mendeleev organiza os elementos químicos

conforme a valência. Contudo, a comparação dos metais alcalinos com metais alcalinos

terrosos é realizada com base nos pesos atômicos. No primeiro volume do livro,

Mendeleev descreve as características de apenas oito elementos, sendo assim, para o

segundo volume deveriam ser abordados os mais de 50 elementos restantes. É então que

o autor começa a refletir sobre um modo de descrever as propriedades dos elementos de

forma mais didática e sintética.

Interrupção 7: Qual a importância de elaboração de esboços para o

desenvolvimento de uma teoria científica?

Com pressa para terminar o livro, Mendeleev passa um final de semana inteiro

trabalhando no problema de como classificar os elementos. Durante o processo,

Mendeleev elabora diversos esboços, até que no dia 17 de fevereiro de 1869,

desenvolve comparações horizontais entre os elementos, e produz uma primeira versão

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da tabela periódica (Figura 1).

Interrupção 8: Analisando a figura 1 qual o critério adotado por Mendeleev

para a classificação dos elementos? Há exceções em relação ao critério adotado? A

que se referem os pontos de interrogação na Tabela de Mendeleev? O que significa

"reatividade parecida" entre elementos de uma mesma família?

Interrupção 9: Utilizando os valores de peso atômico da Tabela de Mendeleev,

calcule as médias dos pesos dos elementos Li, Na e K, e dos elementos Ca, Sr e Ba.

Com base nos valores obtidos, é possível observar alguma semelhança entre as

relações de massa desses elementos? Com base nessas semelhanças, é possível fazer

predições sobre propriedades de elementos? Qual é a importância de se fazer predições

na ciência?

Figura 1. Tabela Original de Mendeleev, publicada em 18694.

Juntamente com a publicação dessa Tabela, Mendeleev apresenta oito

conclusões que, em sua leitura, derivam da organização proposta na tabela e afetam

significativamente algumas bases conceituais da química:

1. Os elementos, quando ordenados de acordo com seus pesos atômicos,

exibem propriedades periódicas;

2. Elementos quimicamente análogos possuem pesos atômicos

4 Fonte: MENDELEJEFF, D. Ueber die Beziehungen der Eigenschaften zu den Atomgewichten der

Elemente. Zeitschrift für Chemie, v. 12, p. 405-406, 1869. Tradução: Carmen Giunta. Disponível em:

<https://web.lemoyne.edu/giunta/ea/MENDELEEVann.HTML> Acesso em 22 mai 2016.

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semelhantes (Pt, Ir, Os) ou pesos que aumentam em incrementos iguais (K,

Rb, Cs);

3. O arranjo de acordo com o peso atômico corresponde à valência do

elemento, e em certa medida à diferença de comportamento químico, por

exemplo, Li, Be, B, C, N, O, F.

4. Os elementos mais amplamente distribuídos na natureza apresentam

pesos atômicos de valores pequenos, e todos eles são marcados pela

distinção de seu comportamento. Eles são, portanto, os elementos

representativos; e assim, o elemento mais leve, H, é certamente escolhido

como o mais representativo.

5. A magnitude do peso atômico determina as propriedades do elemento.

Desta forma, no estudo de compostos, além das quantidades, propriedades e

comportamentos recíprocos dos elementos, o peso atômico também deve ser

considerado.

6. É possível prever a descoberta de muitos elementos novos, por

exemplo, análogos ao Si e Al devem apresentar pesos atômicos entre 65 e

75.

7. Alguns pesos atômicos provavelmente exigirão correções, por exemplo,

o telúrio não pode ter peso atômico de 128, mas sim entre 123 e 126.

8. A partir da tabela algumas novas analogias entre os elementos são

reveladas, pois certas características dos elementos, podem ser previstas a

partir de seus pesos atômicos (MENDELEJEFF, 1869, p.405-406, tradução

nossa5).

Interrupção 10: Comparando a Tabela Periódica Moderna com a Tabela de

Mendeleev (incluindo as oito considerações expostas pelo cientista), quais semelhanças

e diferenças são encontradas?

Desde a publicação da primeira versão da tabela periódica por Mendeleev,

inúmeras revisões foram editadas. Em relação às diferenças da tabela publicada em

1869 com a versão moderna há inúmeras modificações, desde a alteração do critério de

classificação de peso atômico para o número atômico até a inclusão de diversos

elementos cujas descobertas representaram problemas teóricos importantes para a sua

organização, como os gases nobres e as terras raras. Além disso, a descoberta de

variantes de um mesmo elemento químico (os isótopos) também foi motivo para

questionar o critério de classificação adotado, assim como o próprio conceito do que é

um elemento.

5 A tradução para o português foi realizada a partir da tradução em inglês do texto, disponível no site

https://web.lemoyne.edu/giunta/ea/MENDELEEVann.HTML.

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Interrupção 11: Uma descoberta é suficiente para derrubar uma teoria

científica bem aceita? A postura de um cientista é sempre aberta a novos desafios

teóricos?

Até hoje a tabela é alvo de discussões epistemológicas, há questionamentos, por

exemplo, sobre a posição dos elementos hélio e hidrogênio, que não se encaixam

perfeitamente nos grupos 1 e 18 da tabela periódica. A propriedade do hidrogênio de

também ser encontrado na forma aniônica leva a debates se ele não deveria ser colocado

junto ao grupo 17 (halogênios). Já o fato do elemento hélio possuir 2 elétrons em sua

camada de valência permite questionar se ele não deveria ser colocado junto ao grupo 2

(LABARCA; BEJARANO; EICHLER, 2013). Recentemente a IUPAC reconheceu a

descoberta dos elementos 113, 115, 117 e 118, que completam o sétimo período da

Tabela Periódica. Esse fato chama a atenção por sugerir uma aparente completude à

tabela, deixando no ar a questão sobre o que esperar da eventual síntese de elementos

com número atômico ainda maior (IUPAC, 2016).

Considerações finais

Associando uma narrativa em vídeo e uma narrativa textual com perguntas em

momentos de interrupção, neste trabalho apresentamos uma proposta de atividade que

tem como principal objetivo desenvolver o aprendizado de conceitos químicos de

maneira contextualizada e que favoreça a reflexão dos alunos sobre aspectos da NdC.

A elaboração da narrativa foi realizada principalmente com base no

levantamento bibliográfico sobre a história da lei periódica conduzido em um estudo

anterior (TARGINO, 2014), que levou em consideração os preceitos da historiografia

contemporânea (ALFONSO-GOLDFARB, 1994; PORTO, 2010).

A proposta também valoriza a inserção de um suporte audiovisual de grande

qualidade encontrado na série The Mistery of Matter: Search for the Elements, uma vez

que o documentário foi produzido com consulta a historiadores modernos. Cabe a

ressalva que no documentário há algumas imprecisões e omissões que procuramos

complementar por meio da narrativa, mas que de uma forma geral, consideramos que

não inviabilizam a utilização deste material em sala de aula.

Dentre as omissões do vídeo estão as previsões de Mendeleev que não foram

Page 14: A Tabela Periódica de Mendeleev no Ensino de Química · comparar informações e argumentos. Desta forma, ao manipular elementos da narrativa histórica, o estudante se envolve

concretizadas; por exemplo, os elementos x e y que seriam mais leves que o hidrogênio

e jamais foram encontrados (SCERRI, 2007). Também não há informações suficientes

sobre as diferenças entre a tabela moderna e a tabela de Mendeleev, sugerindo um

avanço contínuo e linear das ideias científicas que não condiz com as interpretações

correntes da história. Outro aspecto a se destacar sobre o vídeo, e que pode ser

problematizado pelo professor em sala de aula, é o destaque às falas de Mendeleev em

que o cientista expressa sua crença na “verdade científica”, como se a lei periódica fosse

uma verdade incontestável. Devido a essas informações presentes no vídeo, pode-se

dizer que há uma tentativa de apresentar Mendeleev como um herói da ciência. Nesse

sentido embora não tenhamos contemplado este aspecto em nossa proposta, acreditamos

que também caberia alguma discussão sobre as intencionalidades do documentário.

Apresentar a ciência como uma atividade extraordinária e os cientistas como heróis não

é algo incomum em materiais de divulgação, que muitas vezes visam legitimar a

ciência.

Ponderando suas potencialidades e limites, consideramos que a abordagem de

história interrompida pode ajudar a criar um contexto profícuo em sala de aula para

apresentação da tabela original de Mendeleev, bem como de alguns aspectos

controversos sobre a classificação dos elementos. Além de auxiliar os estudantes na

compreensão da lei periódica, acreditamos que esse modo de abordagem pode favorecer

a compreensão de aspectos da NdC, particularmente em relação ao seu caráter

dinâmico, coletivo e inacabado.

Referências

ALLCHIN, D. From Science Studies to Scientific Literacy: A View from the Classroom.

Science & Education, v. 23, n. 9, p. 1911-1932, 2014.

ALLCHIN, D. Teaching the Nature of Science: Perspectives & Resources. Saint Paul:

SHiPS Education Press, 2013.

ALLCHIN, D. Evaluating knowledge of the nature of (whole) science. Science Studies

and Science Education, v. 95, n. 3, p.518–542, 2011.

ALFONSO-GOLDFARB, A. M. O que é história da ciência. São Paulo: Brasiliense,

1994.

Page 15: A Tabela Periódica de Mendeleev no Ensino de Química · comparar informações e argumentos. Desta forma, ao manipular elementos da narrativa histórica, o estudante se envolve

BROOKS, N. M. Developing the periodic law: Mendeleev’s work during 1869-1871.

Foundations of Chemistry, v. 4, n. 2, p. 127-147, 2002.

BROOKS, N. M. Dimitri Mendeleev and Russian Meteorology During the Second Half

of the Nineteenth Century. Proceedings of the International Commission on History of

Meteorology, v. 1, n. 1, p. 41-47, 2004.

DEBUS, A. G. A. A ciência e as humanidades: a função renovadora da indagação

histórica. Revista da Sociedade Brasileira de História da Ciência, v.5, p. 3-13, 1991.

FORATO, T. C. M.; PIETROCOLA, M.; MARTINS, R. A. Historiografia e natureza da

ciência na sala de aula. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 28, n. 1, p. 27-59,

2011.

GORDIN, M. D. The Organic root’s of Mendeleev’s periodic Law. Historical Studies

in the Physical and Biological Sciences, v. 32, n. 2, p. 263-290, 2002.

IUPAC, International Union for Pure and Applied Chemistry. IUPAC is naming the

four new elements nihonium, moscovium, tennessine, and oganesson. Press Release.

8 jun 2016. Disponível em: < https://www.iupac.org/cms/wp-

content/uploads/2016/06/Press-Release_Naming-Four-New-Elements_8June2016.pdf>

Acesso em: 08 set 2016.

KAJI, M. Mendeleev’s concept of chemical elements and the Principles of Chemistry.

Bull. Hist. Chem., v. 27, n. 1, p. 4-16, 2002.

KAJI, M. Mendeleev´s Discovery of the Periodic Law. The Origin and the Reception.

Foundations of Chemistry, v. 5, n. 3, p. 189-214, 2003.

KAJI, M. Social Background of the Discovery and the Reception of the Periodic Law of

the Elements. Annals of the New York Academy of Science, v. 988, n. 1, p. 302-306,

2003.

LABARCA, M.; BEJARANO, N.; EICHLER, M. L. Química e Filosofia: rumo a uma

frutífera colaboração. Química Nova, v. 36, n. 8, p. 1256-1266, 2013.

MARTINS, R. A. Sobre o papel da história da ciência no ensino. Boletim da Sociedade

Brasileira de História da Ciência, v. 9, p. 3-5, 1990.

MARTINS, R. A. Como não escrever sobre a história da física: um manifesto

historiográfico. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 33, n. 1, p. 113-129, 2001.

MARTINS, R. A. Ciência versus historiografia: os diferentes níveis discursivos nas

obras sobre história da ciência. In: ALFONSO-GOLDFARB, A. M.; BELTRAN, M. H.

R. (Orgs.) Escrevendo a história da ciência: tendências, propostas e discussões

historiográficas. São Paulo: Livraria da Física, EDUC, Fapesp, 2004. p. 115-145.

Page 16: A Tabela Periódica de Mendeleev no Ensino de Química · comparar informações e argumentos. Desta forma, ao manipular elementos da narrativa histórica, o estudante se envolve

MENDELEJEFF, D. Ueber die Beziehungen der Eigenschaften zu den Atomgewichten

der Elemente. Zeitschrift für Chemie, v. 12, p. 405-406, 1869. Tradução: Carmen

Giunta. Disponível em: <https://web.lemoyne.edu/giunta/ea/MENDELEEVann.HTML>

Acesso em 22 mai 2016.

METZ, D. Story Interrupted: using History and Philosophy of science in everyday

instruction. In: SILVA, C. B; PRESTES, M. E. B. (Orgs). Aprendendo ciência e sobre

sua natureza: abordagens históricas e filosóficas. São Carlos: Tipographia Editora

Expressa, 2013, p. 383-390.

METZ, D. We Now Interrupt the Story: Mediating Student Learning Using Historical

Stories. Ninth International History, Philosophy and Science Teaching Conference.

June 24-28, 2007, University of Calgary, Calgary, Canada.

PORTO, P. A. História e Filosofia da Ciência no Ensino de Química: em busca de

objetivos educacionais da atualidade. In: SANTOS, W. L. P.; MALDANER, O. A.

(Orgs). Ensino de Química em Foco. Ijuí: Unijuí, 2010. p. 159-180.

SCERRI, E. R. The Periodic Table: Its Story and Its Significance. New York: Oxford,

2007.

TARGINO, A. R. L; BALDINATO, J. O. Abordagem história da lei periódica nas

coleções do PNLD 2012. Química Nova na Escola, 2016, no prelo.

TARGINO, A. R. L. História da Lei Periódica no Ensino de Química: Lacunas na

Abordagem nos Livros Didáticos. Monografia (Trabalho de Conclusão do Curso de

Licenciatura em Química). São Paulo: Instituto Federal de Educação, Ciência e

Tecnologia de São Paulo, 2014.

THE MISTERY of matter: search for the elements. Direção: LYONS, S; MEYER. M.

Produção: LYONS, S. Estados Unidos: Moreno/ Productions Lyons LCC; Oregon

Public Broadcasting, 2015. DVD (180 min). Linguagem original: Inglês.

TRINDADE, L. S.; RODRIGUES, S. P.; SAITO, F.; BELTRAN, M. H. R. História da

Ciência e Ensino: alguns desafios. In: BELTRAN, M. H. R.; SAITO, F.; TRINDADE,

L. S. (Orgs.) História da Ciência: Tópicos Atuais. São Paulo: Livraria da Física,

Capes, 2010. p. 119-132.