Sobre este plano
Este slide não deve ser apresentado para os alunos, ele apenas resume o conteúdo da aula para que você, professor, possa se planejar.
Sobre esta aula: Nesta aula, você encontrará orientações e direcionamentos de atividades para trabalhar com os alunos uma das habilidades de Ciências contempladas nas diretrizes da Base Nacional Comum Curricular. A habilidade não será contemplada em sua totalidade, suas propostas podem ter continuidade em aulas subsequentes.
Este é considerado o quinto plano de aula de uma sequência de aulas relacionadas às mudanças de estado físico da matéria e sua relação com constituição submicroscópica da matéria. Caso seja do seu interesse saber mais sobre as temáticas desenvolvidas, você poderá consultar as aulas CIE9_01ME01, CIE9_01ME0, CIE9_01ME03 e CIE9_01ME04.
Nesta aula, a temática envolve a distinção entre átomo e elemento químico e a relação deles com as transformações da matéria.
Toda matéria é formada por átomos, sendo este dividido em partículas menores, com características e cargas diferentes:
- Os prótons: possuem carga elétrica positiva e massa igual a 1
- Os nêutrons: não possuem carga elétrica e têm massa igual a 1
Essas duas partículas formam o núcleo atômico.
- Os elétrons: possuem carga elétrica negativa e massa quase desprezível. Ficam girando ao redor do núcleo, formando a eletrosfera.
Num átomo neutro, o número de prótons é sempre igual ao número de elétrons.
Cada tipo de átomo se refere a um determinado elemento químico. O elemento químico é definido uma substância que não pode ser separada em componentes mais simples usando técnicas químicas. A nível microscópico, é considerado um conjunto de átomos com o mesmo número atômico, ou seja, mesmo número de prótons. Sendo assim, tanto o número de massa (a soma do número de prótons e nêutrons) quanto o número de nêutrons podem mudar, mas o número atômico, não.
Assim, todos os elementos químicos são compostos por átomos e todos os átomos de um mesmo elemento são quimicamentes iguais.
Nas transformações químicas (formação de novas substâncias com reação química) as transformações acontecem ao nível dos elementos através de seus átomos, que reagem com átomos de outros elementos, ocorrendo um rearranjo dos átomos para que novas substâncias se formem.
Sugiro as seguintes leituras para complementação e aprofundamento:
- COSTA, H. L; BASTOS, M. L.; MAUAD, M. I. Apostila de Ciências - 9.º Ano / 2.º BIMESTRE - 2014, SMERJ, disponível em: <http://www.rio.rj.gov.br/dlstatic/10112/4679740/4120161/C9_2BIM_ALUNO_2014.pdf>, acesso 11/09/2018.
- OKI, M. C. M. O Conceito de Elemento: da Antiguidade à Modernidade. Química Nova na Escola, n. 16, novembro 2002, disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc16/v16_A06.pdf>, acesso 11/09/2018.
Materiais necessários para a aula: Massa de modelar colorida, plastimake ou bolinhas de isopor e tinta para pintar. Palitos de dente, clips coloridos e de vários tamanhos, lápis de cor de diversas cores ou canetinhas coloridas, folha sulfite, tampinhas coloridas de garrafas pets e fita adesiva. Nos materiais complementares você encontra uma receita de massa de modelar caseira à base de farinha de trigo bem simples de fazer.
Título da aula
Tempo sugerido: 2 minutos
Orientações: Projete ou leia o tema da aula e comente com os alunos que nessa aula eles irão investigar a diferença entre os átomos e elementos químicos, relacionando-os às transformações da matéria. Caso você esteja seguindo os planos dessa unidade, vale recordar sobre as propriedades dos compostos: porque pontos de fusão e ebulição do Álcool etílico (C2H6O) e o éter etílico (C2H6O) são diferentes, mesmo que ambos contenham os mesmo elementos químicos?
Contexto
Tempo sugerido: 6 minutos
Orientações: Ao iniciar a aula, projete ou distribua cópias do slide e leia-o com a turma. Promova uma discussão inicial sobre a temática de modo que os alunos sintam-se estimulados a buscar respostas. Para incentivá-los a explorar sobre as informações da imagem, lance questionamentos, como, por exemplo:
- Como você descreveria os átomos do Oxi?
- Como você descreveria os átomos do Hidro?
- Quais as semelhanças e diferenças entre eles?
- O que houve com os átomos do Oxi e do Hidro quando se uniram?
- Qual substância formaram?
Possíveis respostas seriam:
- Os átomos do Oxi são os átomos de oxigênio e os do Hidro os átomos de hidrogênio. Ambos precisam estar aos pares para se estabilizarem (carentes aqui significa que eles precisam completar sua camada de valência, se pensarmos na regra do octeto para as ligações químicas).
- Como são átomos de elementos químicos diferentes, eles têm número atômico (número de prótons) diferentes. Como são átomos neutros, o número de elétrons também difere.
- Uma reação química formando uma nova substância, a água. Para a reação acontecer, é preciso romper ligações químicas O-O e H-H para formar novas ligações H-O-H.
Não se preocupe em dar todas essas respostas. Parte delas serão respondidas durante a aula.
Também não se preocupe em detalhar a estrutura atômica neste momento, pois este é tema de toda a unidade CIE9_03ME, onde os modelos atômicos e a tabela periódica serão estudados.
Questão disparadora
Tempo sugerido: 6 minutos
Orientações: Apresente o slide ou anote no quadro e/ou leia a questão para os alunos. A intenção é aproximar os alunos da habilidade que será trabalhada nessa temática e estimulá-los a buscarem a resposta para a pergunta apresentada. Assim, comente com eles sobre o exemplo da imagem do slide anterior, a formação da água a partir de outras substâncias.
- O que precisa ocorrer para que Oxi e Hidro se transform em água?
- Os átomos de um elemento são todos iguais?
Peça para que pensem a respeito e anotem as respostas.
Possibilite que os alunos compartilhem as considerações sobre o tema e procure estimulá-los a pensarem sobre o tema.
Mão na massa
Tempo sugerido: 30 minutos
Orientações: Organize os materiais para as construções dos modelos em uma mesa. Separe seus alunos em grupos de 3 ou 4 membros e peça para que cada grupo eleja um representante que ficará responsável por dirigir-se ao espaço onde os materiais se encontram disponíveis para a aula.
Esse aluno será o responsável por separar materiais para construção das representações das fórmulas (tempo sugerido: 4 minutos).
Após o aluno selecionar os materiais, oriente a classe para que, com o auxílio dos materiais escolhidos, proponham modelos que possam ser utilizados para explicar o que acontece com os átomos das substâncias durante as transformações físicas ( mudança de estados físicos) e na formação de novas substâncias (reações químicas). Oriente para que os modelos representados sejam da formação da água (reação do slide da contextualização) e para a formação da amônia: N2(g) + 3 H2(g) ? 2 NH3 (g).
O tempo previsto para essa etapa é de 18 minutos.
Nesse momento, você pode acompanhar o desenvolvimento da atividade e orientar os grupos, caso seja necessário. Após os modelos serem construídos, exponha suas proposições. Convide os alunos a apresentarem para a classe seus modelos explicativos e suas considerações. Assim, cada grupo apresenta para o restante da turma suas construções, explicando os conceitos que contribuiram para a construção da representação que fizeram.
Tempo sugerido para essa etapa é de 8 minutos.
Materiais necessários para a aula: Massa de modelar colorida, plastimake ou bolinhas de isopor e tinta para pintar. Palitos de dente, clips coloridos e de vários tamanhos, lápis de cor de diversas cores ou canetinhas coloridas, folha sulfite, tampinhas coloridas de garrafas pets e fita adesiva. Nos materiais complementares você encontra uma receita de massa de modelar caseira à base de farinha de trigo bem simples de fazer.
Sistematização
Tempo sugerido: 6 minutos
Orientações: Esse momento pode ser construído juntamente com os alunos de forma que possam sistematizar as considerações levantadas sobre a temática.
No exemplo da formação da água (imagem do slide do início da aula, que pode ser escrita em partes com o auxílio dos alunos), os elementos químicos Oxigênio e Hidrogênio reagem para formar a molécula de água. Tanto o gás oxigênio como o gás hidrogênio estão no estado gasoso, onde ambas substâncias (moléculas) possuem 2 átomos cada.
A água, no entanto, possui a estrutura H2O. Ou seja, possui 2 átomos de hidrogênio e 1 átomo de oxigênio, sendo assim necessário 4 átomos de hidrogênio para que possam se unir aos 2 átomos de oxigênio, de forma que nenhum dos átomos fique sozinho.
Assim, os átomos que constituem as moléculas reagentes se organizam e se rearranjam para formar a nova substância.
Nesta etapa algumas definições são importantes:
Chamamos de elemento químico o conjunto de átomos com mesmo número atômico, ou seja, o mesmo número de prótons em seu núcleo. A unidade CIE9_03 irá detalhar o modelo atômico, portanto, neste momento, não se preocupe em aprofundar demais. Caso os alunos perguntem, diga que o átomo é constituído de um núcleo formados de partículas chamadas prótons (de carga positiva) e nêutrons (de carga elétrica zero), e uma eletrosfera, onde estão partículas de carga negativa chamada elétrons. Diga também que eles terão toda uma unidade para comprreender a estruturo do átomo e toda a evolução histórica dos modelos atômicos. Caso sinta necesidade, veja o link: <https://brasilescola.uol.com.br/quimica/elemento-quimico.htm> (acesso 17/09/2018). Podemos dizer que o átomo é a estrutura básica (formada de núcleo e eletrosfera, de prótons, nêutrons e elétrons) que forma a matéria e não pode ser modificado por reações químicas.
São através dos átomos que as transformações da matéria acontecem. Os átomos de oxigênio e hidrogênio não deixam de existir, apenas se reorganizam e se rearranjam de forma diferente durante a transformação. Já dizia Lavoisier, por volta de 1774: “na natureza, nada se perde, nada se cria, tudo se transforma”. A água nada mais é do que o resultado da transformação decorrente dos rearranjos dos átomos de oxigênio e hidrogênio.
Caso seja possível, utilize o simulador para os alunos construirem outras moléculas: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/legacy/build-a-molecule.
