Elane Chaveiro Soares

7/23/2019 Elane Chaveiro Soares

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A CONSTRUAO DE MODELOS ATMICOS NO ENSINO DE QUIMICA

Estelita Simes (IC), [email protected];

Elane Chaveiro Soares(PQ), [email protected]

Universidade Federal de Mato Grosso

Na cincia, cada modelo, independente de j existir outro mais sofisticado ou

rebuscado, pode ser usado dependendo da necessidade. Por exemplo: para explicar a

formao de ctions e anions, o modelo de Bohr suficiente. Mas para explicar com

mais consistncia a formao da molcula de oxignio, precisamos do conceito de

orbital, ausente no modelo de Bohr.

Outra questo que, modelos tm sua construo baseada na cultura de quem o

constri. Ou seja, o modelo de pudim de passas muito usado no ensino do modelo de J.

Thomson, nunca ser plenamente compreendido se for ensinado em uma comunidade

que nunca tenha degustado ou visualizado um pudim de passas.

Se assim , que modelos so importantes para nossos alunos do ensino mdio

nesta longnqua terra produtora de soja? Que entendem os nossos alunos por modelos

cientficos? Como se d a construo destes conceitos nas efervescentes mentes dos

alunos enquanto ministramos nossas aulas tericas e prticas no dia-a-dia da escola?

Como favorecer uma aprendizagem significativa no ensino de qumica utilizando este

tema: modelos atmicos?

Estes foram os objetivos traados para o Trabalho de Docncia Orientado

desenvolvido no curso de Licenciatura Plena em Cincias Naturais e Matemtica

Habilitao em Qumica para a finalizao da graduao. Para alcanar estes objetivos,

foi desenvolvida uma seqncia de seis aulas tericas e praticas para investigar e atuar

sobre as pr-concepes dos alunos do primeiro ano do ensino mdio da Escola

Estadual Doutor Manoel Jos Murtinho localizada na cidade de Diamantino no Estado

de Mato Grosso.

No desenrolar das atividades percebemos dentre outras coisas que os alunos no

compreendem a utilidade nem a forma como a cincia constri seus modelos.

Palavras-chaves: conceito de modelo, modelos atmicos, ensino de qumica.


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A CONSTRUAO DE MODELOS NO ENSINO DE QUMICA

Durante muito tempo os tomos foram considerados partculas indivisveis, as

menores e mais simples parte da matria. Quatro sculos antes de Cristo, os sbios

gregos j discutiam sobre a existncia do tomo. Mas foi somente no sculo XX que

esse conceito mudou. Os cientistas constataram que os tomos no so indivisveis,

como acreditavam os gregos e todos estudiosos que a seguiam.

Graas aos desenvolvimentos tecnolgicos dos ltimos cem anos, foram

desenvolvidos diversos instrumentos que permitiram explorar quase toda a

complexidade do tomo. medida que os dados eram catalogados, os pesquisadores

elaboravam representaes e hipteses que retratavam a realidade microscpica do

tomo que no podia ser vista. Assim foram criados diferentes modelos atmicos.

Foram os gregos que demonstraram um grande interesse inicial pela natureza da

matria e sua divisibilidade. A matria para eles poderia ser pulverizada cada vez mais

at que um pequenssimo gro, ou uma partcula de p surgisse sendo considerada igual

matria original.

A palavra tomo surge por indicao de outro pensador, Demcrito (470-380

a.C) que sugere que essas partculas fundamentais de Leucipo passem a ser chamadas de

tomo. Descreve-os como infinitos e semelhantes em essncia, porm diferem-nos

diversos elementos em tamanho, forma, disposio e situao.

Segundo os gregos, nada criado do nada. E isto nos surpreende, como bem

lembra CHASSOT em seu livro A cincia atravs dos tempos, o tomo de Demcrito

no muito diferente do tomo de Dalton, proposto quase 25 sculos depois.

Por volta de 1808 John Dalton resgata a idia dos gregos e prope a teoria

atmica criando o primeiro modelo atmico cientfico em que o tomo seria macio e

indivisvel. Ou seja, esferas minsculas, rgidas e indestrutveis. Dalton imaginou um

modelo de acordo com suas concepes da poca. Seu tomo ento, no possua carga,

era contnuo e macio. Para ns, fcil relacionar este modelo com uma bola de bilhar.

Em 1897, um contemporneo de Dalton, Joseph Thomson fazendo experimentos com

descargas eltricas em alto vcuo, concluiu que o tomo deveria conter partculas com

cargas eltricas negativas denominadas eltrons. Com base em seus experimentos,

Thomson props um novo modelo cientfico para explicar o tomo. Segundo este

modelo, o tomo seria macio, esfrico e formado por um fluido com cargas positivas,

no qual estariam dispersos os eltrons que neutralizavam totalmente a carga positiva do


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fluido. Ele relacionou seu modelo com um pudim de passas, bastante apreciado na

poca, e considerado o descobridor do eltron.

Seu modelo atmico permaneceu por pouco tempo, pois se multiplicavam as

indagaes a respeito da eletricidade intrnseca matria.

Na primeira dcada do sculo XX, entre os inumerveis experimentos realizados

por Ernest Rutherford, o experimento da folha de ouro foi o marco decisivo no

surgimento de um novo modelo atmico. Tal modelo se firmava no esclarecimento de

uma srie de fatos observados.

Atravs deste experimento Rutherford pode considerar que o tomo

constitudo em grande parte por um vazio, por um pequeno ncleo, que concentra

praticamente toda massa e uma grande eletrosfera, muito difusa e praticamente sem

massa significativa.

Em 1923, Chadwick descobriu a existncia de uma partcula sem carga no

ncleo do tomo. Assim o ncleo seria constitudo por partculas eltricas positivas e

partculas sem cargas eltricas, os nutrons.

Em 1900 Max Planck lanou uma idia verdadeiramente espetacular sobre a

propagao de energia. Segundo ele a energia seria perdida ou recebida por um sistema

de pacote que denominou de quantumde energia. (O plural de quantum quanta).

Segundo suas descobertas a troca de energia sempre se d atravs de um nmero

inteiro de quanta.

Ao observar a luz de uma lanterna sendo decomposta por um prisma de vidro

verifica-se uma seqncia de cores, que j estamos habituados a ver no arco-ris. Esta

seqncia de cores constitui o chamado espectro. Neste espectro as cores se sucedem

sem uma separao ntida, por isso recebe o nome de espectro contnuo.

Se a decomposio for feita com a luz de uma fonte incandescente como, por

exemplo, uma lmpada de mercrio, o espectro ser diferente, com linhas nitidamente

separadas. A este espectro deu-se o nome de descontinuo e cada linha, raio ou banda.

Estes espectros descontnuos comearam a fundamentar o estudo de estruturas

de tomos ou molculas.

O modelo atmico de Rutherford descrito anteriormente no consegue explicar o

que so estes espectros. Niels Bohr, a partir de todas as informaes construdas at

ento, prope um novo modelo.

O tomo planetrio que era a idia de Rutherford recebeu muitas criticas da

fsica clssica, pois se os eltrons giravam mesmo ao redor do ncleo, por que ento

estes no perdiam sua energia e caiam no ncleo?


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Bohr prope alguns postulados que acabariam transformando o modelo de

Rutherford num novo modelo de explicao. Este novo modelo passou a ser chamado

de modelo atmico de Bohr ou modelo atmico de Rutheford- Bohr.

Este modelo tambm sofreu inmeras criticas. As principais rejeies ao modelo

de Bohr foram as seguintes: o eltron no apresenta trajetria circular, ou elptica ao

redor do ncleo como se fosse um satlite. Bohr no explicou porque os eltrons

apresentam energia constante e ele no explicou satisfatoriamente a eletrosfera de um

tomo com muitos eltrons

Toda essa discusso mostra o quanto a cincia lana mo dos modelos para

explicar o invisvel. Compreender como os modelos so constitudos, como foram/so

utilizados e como facilitam a aprendizagem de conceitos tericos extremamente

importante no contexto da qumica.

Chassot1levanta uma interessante discusso em torno do uso de modelos para se

ensinar qumica. Ele destaca que uma das grandes dvidas dos professores versa sobre

qual modelo de tomo ensinar. Segundo ele, uma resposta bastante simples seria:

Depende para que os tomos modelados vo ser usados depois. E acrescenta que a

construo de modelos se d na busca de facilitar nossas interaes com os entes

modelados. Ou seja, complementa ele, por meio de modelos, nas mais diferentes

situaes, que podemos fazer inferncias e previses de propriedades.

Ensinar utilizando modelos o que fazemos quase o tempo todo nas aulas de

qumica, seja no ensino mdio, no superior ou em qualquer ps-graduao. A questo

est justamente na forma e na utilidade do modelo em questo.

Para que construmos modelos? Ou, porque a cincia se baseia em modelos? A

resposta pode estar na frgil maneira de interagirmos com a natureza. Temos o que

Chassot chama de dificuldade de imaginar. Como explicar as interaes moleculares

entre os hidrognios das diversas molculas de gua presentes num copo? Como

explicar as pontes de sulfeto nas protenas? Temos dificuldade de fazer imagens. Isso

por que fazer imagens: tem limitaes e exigncias que transcendem as interaes mais

usuais do nosso cotidiano.

Construmos modelos para explicar o que no vemos ou o que no podemos

tocar. Cada modelo, independente de j existir outro mais sofisticado ou rebuscado,

pode ser usado dependendo da necessidade. Por exemplo: para explicar a formao de

ctions e anions, o modelo de Bohr suficiente. Mas para explicar com mais

1CHASSOT, A.I. Sobre provveis modelos de tomos, QNE, n.3,maio,1999 (p.3).


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consistncia a formao da molcula de oxignio, precisamos do conceito de orbital,

ausente no modelo de Bohr.

Modelos so ento modificados em funo de novas leituras sobre a natureza da

matria. E mais, modelos so provveis, ou seja, se a estrutura bsica da matria, o

tomo, provavelmente como o descrito em um modelo ento, a molcula formada

tambm o , assim como as reaes o so e sucessivamente.

Modelos tm sua construo baseada na cultura de quem o constri. Ou seja, O

modelo de pudim de passas nunca ser plenamente compreendido se for ensinado em

uma comunidade que nunca tenha degustado ou visualizado um pudim de passas.

Chassot mesmo destaca que o modelo da Demcrito ainda hoje adequado para

a maioria das explicaes necessrias sobre tomos. Ele lembra que Demcrito

desconhecia maneiras mais apropriadas de investigar a natureza, por isso no fala em

eltrons, prtons ou neutros. Tais partculas s foram descobertas a bem pouco tempo.

Os nutrons, descobertos em 1932 no so mais considerados indivisveis e h modelos

confirmados experimentalmente em 1994 que consideram os quarks e lptons como

partculas formadoras do prton.

Confirmam-se a cada instante, novos e novos modelos, confirmando o que j foi

posto por Chassot: Modelos so provveis.

Se assim , que modelos so importantes para nossos alunos do ensino mdio

nesta longnqua terra produtora de soja? Que entendem os nossos alunos por modelos

cientficos? Como se d a construo destes conceitos nas efervescentes mentes dos

alunos enquanto ministramos nossas aulas tericas e prticas no dia-a-dia da escola?

Como favorecer uma aprendizagem significativa no ensino de qumica utilizando este

tema: modelos atmicos?

Para alcanar tais objetivos, foi desenvolvida uma seqncia de seis aulas

distribudas da seguinte forma:

1 Investigao dos conhecimentos prvios dos alunos sobre o conceito de

modelo (Aplicao do questionrio) e socializao das respostas;

2 Aula terica de exposio das teorias sobre modelos atmicos. Utilizao da

dinmica da caixa preta e proposio de uma pesquisa a ser realizada pelos alunos que

ampliasse as informaes construdas inicialmente;

3 Aula terica expositiva sobre os modelos atmicos explorando o livro

didtico utilizado na escola;

4 Realizao da pesquisa (parte em sala de aula, parte fora da escola);


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5 Apresentao pelos alunos (em forma de seminrio) das informaes

pesquisadas;

6 Aula dialogada, na perspectiva de verificar atravs da observao da

linguagem dos alunos se houve ou no aprendizagem.

Anlise dos dados obtidos.

Com estas atividades intentamos investigar e atuar sobre as pr-concepes dos

alunos do primeiro ano do ensino mdio da Escola Estadual Doutor Manoel Jos

Murtinho localizada na cidade de Diamantino no Estado de Mato Grosso.

Na primeira aula foi aplicado um questionrio com a inteno de investigar os

que os alunos j sabiam sobre modelos. Em nenhum momento, nesta aula, foi dado aos

alunos informaes sobre modelos atmicos. Eles formaram seis grupos com quatro ou

cinco alunos cada assim denominados A1, A2, A3, A4, A5 e A6. As respostas foram

construdas na discusso entre o grupo.

No incio houve uma grande resistncia por parte dos alunos para responder o

questionrio, o que foi resolvido com alguns minutos de conversa entre eles. Havia o

receio de que suas respostas pudessem suscitar piadinhas e chacotas por parte colegas.

Analisando as respostas pude perceber que a idia de modelo estava presente e

em sua grande maioria relacionada a questes cientficas. Mas, algumas respostas foram

para outra direo como a do grupo A3 que escreveu: modelo o que desfila que

mostra a moda. Outras, mesmo que relacionadas cincia, mostrou a concepo de

sobreposio de informaes ou o pensamento de que um modelo sempre substitui o

outro como na resposta do grupo A2 quando escreve: vrios tipos de coisas

diferentes uma substituindo a outra.

Na segunda questo (Para que serve o modelo?) fica perceptvel a falta de

compreenso sobre a utilidade dos mesmos. Segundo A4 servem para descobrir novas

formas de facilitar a vida exemplo: raio X. A2 escreveu para diferenciar uns dos

outros. Nas respostas de A1, A5 e A6 aparecem a palavra explicar, relacionando,

mesmo que superficialmente, o conceito de modelo com explicaes imaginrias:

Serve para explicar fenmenos ocorridos na natureza. Serve tambm para alterar ou

melhorar o espao onde se vive, pois no modelo as experincias so proveitosas

escreve A1.

Os alunos no compreendem como os modelos foram constitudos ou como so

utilizados pela cincia para explicar os fenmenos. Para eles, um modelo pode substituir

outro simplesmente porque o primeiro ficou velho, ou antigo, como escreve A1, Pode.

Pois quando surge um modelo novo que seja melhor do que o anterior o modelo velho


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no tem mais utilidade e descartado e assim sucessivamente. A4 escreve que no,

porque um modelo diferente do outro.

Como exemplo de modelos, eles escrevem: modelos de carros diferentes um do

outro, cada vez evoluindo; modelos de celular, cabelo, bon. Somente um grupo

escreveu: eltron, orbital e tomos.

Na segunda aula, cada grupo recebeu uma caixa preta lacrada, contendo alguns

objetos no interior da mesma, tais objetos (pedao de giz, tampa de caneta, tampinha de

garrafa, uma bolita e um clips) foram colocados no preparo desta caixa longe dos

alunos. Ou seja, eles no sabiam inicialmente o que havia dentro da caixa. Como ilustra

a foto 1 e 2 abaixo.

Foto 1e 2: Dinmica da caixa preta

Cada grupo recebeu uma caixa e podia moviment-la como quisesse sem abr-

la evidentemente e construir um desenho que representasse o que havia dentro dacaixa. A este desenho deveriam chamar de modelo 1.

Logo aps a construo do modelo 1, foi fornecida uma vareta para que

pudessem atravs de um pequeno orifcio previamente feito na caixa tocar nos

objetos no interior da mesma com a vareta, aumentando assim as evidencias e

novamente construssem um desenho identificado como modelo 2.

Num terceiro momento eles poderiam fazer mais dois furos da caixa um de

cada lado para aumentar as evidencias e tentar melhorar a percepo do estava dentroda caixa. Em nenhum momento eles abriram a caixa. Foi construdo ento um modelo 3.

Estes desenhos foram socializados entre os colegas e discutidos pelos mesmos.

Uma situao que ficou evidente foi a ansiedade estampada nas faces dos alunos com a

vontade de abrir a caixa. Outra, foi o destaque nos desenhos dos modelos 1, 2 e 3.

Todos, sem exceo tinham a representao de objetos conhecidos como clipes, a


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borracha e a tampinha de garrafa. Nenhum grupo cogitou a possibilidade de haver

algum objeto desconhecido por eles dentro da caixa.

Um grupo utilizou a luz do celular para tentar visualizar o que tinha dentro da

caixa. Outro grupo levou a caixa para fora da sala na tentativa de utilizar a luz solar.

Todos destacaram que, medida que lhes foi permitido abrir orifcios, utilizar a vareta e

a luz, foi ficando mais fcil imaginar e desenhar o que tinha dentro da caixa.

Uma pesquisa foi proposta ento, a partir dos seguintes problemas: Se modelos

so constitudos a partir daquilo que j conhecemos de que forma a cincia constri seus

modelos? O que so e quais so os modelos atmicos conhecidos?

Fotos 2,3,4 e 5 Pesquisa realizada em sala de aula.

Na terceira e quarta aula eles estavam totalmente envolvidos com a pesquisa

como destacam as fotos acima.

Fizeram muitas perguntas e trouxeram textos de livros e da internet para discutirem sala. A proposta da pesquisa foi ampliada para a construo de maquetes dos

diversos modelos atmicos destacados pelos livros de qumica do ensino mdio

utilizado na escola do autor Ricardo Feltre. Como esto em destaque nas fotos logo

abaixo.


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Foto 6 : Modelo da experincia de Rutherfor

Este grupo no construiu o modelo de

Rutherford, mas retratou a experincia

d mesmo com a pelcula de ouro para

explicar as partculas existentes no

interior do tomo. Eles explicaram

passo a passo como a experincia foi

realizada.

Foto 7 : Modelo atmico de Bohr

O grupo que construiu o modelo de

Bohr explicou muito bem o modelo

ressaltando tambm como acontece

quando um eltron recebe energia e

pula de um nvel eletrnico para

outro, quando o mesmo libera energia

ser em forma de luz e ondas

eletromagnticas. Neste momento, um

dos alunos do grupo citou o seguinte

exemplo: se voc pegar uma barra de

qualquer metal e rasp-la com faca sai

fasca, ele disse que provavelmente so

eltrons que se desprenderam.

Foto 8 : Modelo atmico de Thompson

Montaram a maquete levando em conta

os detalhes do tomo com as cargas

negativas encravadas na massa

positiva. Conseguiram defender a idia

de Thompson, apesar de um membro

do grupo ter faltado na apresentao.


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Foto 9 : Modelo atmico de Tales de

Mileto

Este grupo teve bastante dificuldade

tanto para confeccionar a maquete

como para defender a idia de Tales de

Mileto, pois o objetivo do trabalho era

que cada grupo incorporasse a idia do

autor e defendesse como se fosse o

mesmo.

Modelo atmico de Dalton

No confeccionaram a maquete

justificando que no encontraram o

desenho do modelo, mas fizeram a

pesquisa e explicaram sobre o modelo

de Dalton.

Quando eles indagaram sobre qual modelo explicava melhor o tomo, quase

disse a eles que era o modelo de Rutherford-Bohr. Levada pela facilidade desta

resposta ou da presena dela na ponta da lngua. Afinal um dos modelos atuais e

mais usados pelos autores de livros do ensino mdio etc. Ento, segurei minha lngua

e pensei nos subsunores de Ausubel. Ser que eles j tinham estes subsunoresformados em suas mentes? Ser que j seriam capazes de compreender que no

existe um modelo que explique melhor, mas que depende do que se quer explicar?

Na realizao da dinmica da caixinha preta, eles puderam conversar bastante

sobre a construo de modelos. Perceberam que seus modelos eram de acordo com

aquilo que j conheciam e puderam ento ter uma mnima noo de como a cincia

anuncia suas novas descobertas.

Bibliografia

CHASSOT, A. I. A cincia atravs dos tempos, 2 ed reform. So Paulo: MODERNA,2004.

______________ Alfabetizao cientifica: questes e desafios para a educao,3 ed,Iju: UNIJUI, 2000

______________ Catalisando transformaes na educao, 3 ed, Iju: UNIJU, 1995.MOREIRA, A.M. Aprendizagem significativa critica, verso revisada e estendida daconferencia no III Encontro Internacional sobre Aprendizagem significativa, Lisboa(Peniche) 11 a 15 de setembro de 2000. Publicada nas Atas desse Encontro, p.p 33-45,com o titulo original de Aprendizagem Significativa subversiva.

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