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conhecendo o átomo, Notas de estudo de Física

conhecendo o átomo.pdf

Tipologia: Notas de estudo

Antes de 2010

Compartilhado em 08/02/2007

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Química e Meio Ambiente
Formação Continuada nas
Á
reas de
Ciências da Natureza, Matemática e suas
Tecnologias
Plano de Trabalho Individual
UFRJ
Equipe Responsável:
João Massena Melo Filho
Marta Heloisa Medeiros
Nadja Paraense dos Santos
Sérgio de Paula Machado
Proposta de Atividade Didática:
É PRECISO CONHECER O ÁTOMO
A
utores:
Wanderson Alves Porto
Outubro 2005
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Baixe conhecendo o átomo e outras Notas de estudo em PDF para Física, somente na Docsity!

Química e Meio Ambiente

Formação Continuada nas Áreas de Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias

UFRJ Plano de Trabalho Individual

Equipe Responsável:

João Massena Melo Filho

Marta Heloisa Medeiros

Nadja Paraense dos Santos

Sérgio de Paula Machado

Proposta de Atividade Didática:

É PRECISO CONHECER O ÁTOMO

Autores:

Wanderson Alves Porto

Outubro 2005

Agradecimentos:

Minha Esposa Elisabeth e os meus Filhos Ana Elise e Paulo Rafael.

Pelos inúmeros sábados que passaram sem mim.

A Equipe do CIEP 302 pelo apoio dado.

Aos colegas de curso.

Aos professores Massena, Marta, Nadja e Sérgio, pelo carinho e

Presteza, por acreditarem em um país melhor, investindo seus tempos

em nós professores do Ensino Médio.

O QUE VOCÊ PENSA AO VER ESTE

SÍMBOLO?

QUAL SUA ATITUDE DIANTE DELE?

Se você sente medo, um grande temor, ou ainda ele não

significa nada para você...

Você pode está sofrendo de um mal...

“O mal da falta de informação”.

Na verdade este símbolo mostra que uma determinada área possui material com um nível de radioatividade além das que normalmente convivemos, pois não estamos isento a radioatividade.

Veja

“O homem sempre conviveu com a radioatividade. Na superfície terrestre pode ser detectada energia proveniente de raios cósmicos e da radiação solar ultravioleta.

Nas rochas, encontramos elementos radioativos, como o urânio-238, urânio-235, tório- 232, rádio-226 e rádio-228.

Até mesmo em vegetais pode ser detectada a radioatividade: as batatas, por exemplo, contêm potássio-40. As plantas, o carbono-14.

No nosso sangue e ossos encontram-se potássio-40, carbono-14 e rádio-226.“

Veja abaixo alguns exemplos das radiações em nosso dia-a-dia:

Alimentos: 25m rem por ano Radiografia dentária: 20 mrem Energia solar: 11 mrem por ano

Este símbolo não é para ser temido, mas sim respeitado.

Muitos desconhecem o que é radioatividade. O objetivo deste

material é de forma agradável, interativa e informativa “te curar

do mal” da má informação a respeito do assunto energia nuclear

e radioatividade.

Então, vem comigo .....

Vamos ler o PRÉ FÁCIL ....

PREFÁCIO

O trocadilho é intencional, queremos tornar fácil o que pelo senso comum chamamos de complicado. Usarei primeiramente duas máximas sobre o processo de ensino- aprendizagem, pois quem ensina aprende, e quem aprende a medida que aprende também ensina.

Máxima 1: “Posso fazer com que o outro faça algumas economias de tempo e de meios, mas jamais posso aprender em seu lugar (...)” (MEIRIEU 1998:35)

“A única aprendizagem que realmente influencia o comportamento de um indivíduo é aquela que ele descobre por ele mesmo e da qual se apropria”.(C. ROGERS)

Máxima 2: “O papel do educador é ”suscitar e desenvolver” competências identificadas em função de sua utilidade social, de que a educação não é então a admiração beata da aptidões que despertam, mas o fato de fornecer instrumentos precisos que permitem que os indivíduos se integrem em um grupo social determinado, que nele encontrem um lugar, o seu lugar” (MEIREIEU 1998:36)

Estas máximas colocam no cerne a evidência de que o aluno é um ser social e autônomo, que constrói seu próprio conhecimento. Este sujeito deve ser colocado dentro do seu mundo, pois só resolvemos problemas quando nos compreendemos dentro do mundo. Um mundo que não estamos sós. Assim, jamais somos sozinhos a solução. Ver neste prisma é acreditar que nosso aluno tem seu potencial. Essa crença não é olhar irresponsavelmente para o sujeito sem levar em consideração suas dificuldades e limitações, mas focalizar naquilo que ele pode dar, no seu potencial. Isto não é dar um chute na falta de recursos materiais do professor e do aluno, mas é crer que enquanto seres humanos podem juntos superá-los. Para isto: “É necessário o elo entre o sujeito que pode aprender e o sujeito que se prontifica a ensinar, sendo este um mediador entre o sujeito cognoscente e o conhecimento cognicível. “O que se deve esperar, o que se deve procurar é, em primeiro lugar, um ponto de apoio no sujeito , mesmo o mais sutil, um ponto ao qual articular um aporte, onde instalar um mecanismo para ajudar o sujeito a crescer...” (MEIRIEU 1998:40). Minha proposta como mediador entre meu aluno e o conhecimento é esta. Por isso proponho neste trabalho uma terceira máxima de acordo com ARQUIMEDES: ”Dê-me um ponto de apoio e eu erguerei o mundo...” É só encontrar um ponto de apoio no aluno e o ajudaremos a aprender a ser um sujeito feliz e autônomo, que pode apropriar-se das novidades, a compreender o mundo e a si mesmo, numa verdadeira construção de CIDADANIA. Nesta máxima focalizamos que o educador deve buscar recursos que o aluno já dispõe. É nunca acabar de inventariar o já conhecido, não perder a esperança de nele encontrar o meio para aí articular o “conhecível” (MEIRIEU).

rganizadores prévios de Ausubel reforçam a idéia do professor como mediador entre o objeto cognoscível e o sujeito cognoscente. O educador na área da Química deve se ver desta maneira como o promotor do diálogo, na busca de conhecimentos da Química que permitam ao aprendiz refazer suas leituras de mundo, podendo construir ou mesmo mudar conceitos ou até mesmo reforçar aqueles que tem fonte no senso comum, em núcleos de bom senso.

Concordamos com os PCN que a leitura de mundo implica: 9 Identificar fontes de informação, 9 Interpretar aspectos químicos, 9 Correlacionar implicações socio-políticas, culturais e econômicas, 9 Reconhecer os limites éticos e morais do conhecimento científico, tecnológico e suas relações.

que chamamos de aprendizagem significativa? Ausubel acredita que uma aprendizagem para ser significativa seja um processo pelo qual uma nova informação é relacionada a um aspecto relevante que já existe na estrutura cognitiva de um indivíduo, ou seja, é importante buscar aquilo que o sujeito já sabe. Uma categoria importante para Ausubel é a de conceito subsunçor , estes são conceitos existentes na estrutura cognitiva do indivíduo. Durante a aprendizagem significativa a nova informação é assimilada por subsunçores relevantes pré-existentes na estrutura cognitiva do aprendiz. Cada nova informação apreendida, durante o processo de aprendizagem significativa, resulta em aumento e transformação de subsunçores pré-existentes.

Nosso material busca não trabalhar na abordagem mecaniscista do conhecimento, e é para isto que utilizamos todo o tempo os organizadores prévios que respeitem a interdisciplinaridade e contextualização , reforçados nos PCN. Assim, o material não é apenas um conteúdo frio e disciplinar, mas um projeto interdisciplinar, proporcionando através da poesia, da música, dos filmes, leituras; em um diálogo aberto com outras áreas do conhecimento como educação para a Arte, a Língua Portuguesa, a educação Religiosa, a Filosofia, Ciências sociais e outros. Por isso discutimos temas como Segunda e Primeira Grandes Guerras, o Santo Sudário, descoberta do Méson Pi, Acidentes nucleares, como também o lixo produzido pela energia nuclear, e o ano de centenário dos trabalhos de Einstein, bem como os efeitos biológicos da radioatividade e suas aplicações na medicina e na conservação de alimentos.

O

O

Carlos Drummond de Andrade

A bomba

A bomba é uma flor de pânico apavorando os floricultores A bomba é o produto quintessente de um laboratório falido A bomba é estúpida é ferotriste é cheia de rocamboles A bomba é grotesca de tão metuenda e coça a perna A bomba dorme no domingo até que os morcegos esvoacem A bomba não tem preço não tem lugar não tem domicílio A bomba amanhã promete ser melhorzinha mas esquece A bomba não está no fundo do cofre, está principalmente onde não está A bomba mente e sorri sem dente A bomba vai a todas as conferências e senta-se de todos os lados A bomba é redonda que nem mesa redonda, e quadrada A bomba tem horas que sente falta de outra para cruzar A bomba multiplica-se em ações ao portador e portadores sem ação

A bomba chora nas noites de chuva, enrodilha-se nas chaminés A bomba faz week-end na Semana Santa A bomba tem 50 megatons de algidez por 85 de ignomínia A bomba industrializou as térmites convertendo- as em balísticos interplanetários A bomba sofre de hérnia estranguladora, de amnésia, de mononucleose, de verborréia A bomba não é séria, é conspicuamente tediosa A bomba envenena as crianças antes que comece a nascer A bomba continua a envenená-las no curso da vida A bomba respeita os poderes espirituais, os temporais e os tais A bomba pula de um lado para outro gritando: eu sou a bomba A bomba é um cisco no olho da vida, e não sai A bomba é uma inflamação no ventre da primavera A bomba tem a seu serviço música estereofônica e mil valetes de ouro, cobalto e ferro além da comparsaria A bomba tem supermercado circo biblioteca

Rosa de Hiroshima

Vinicius de Morais

Pensem nas crianças

Mudas telepáticas

Pensem nas meninas

Cegas inexatas

Pensem nas mulheres

Rotas alteradas

Pensem nas feridas

Como rosas cálidas

Mas oh! não se esqueçam

Da rosa da rosa

Da rosa de Hiroxima

A rosa hereditária

A rosa radioativa

Estúpida e inválida

A rosa com cirrose

A anti-rosa atômica

Sem cor sem perfume

Sem rosa sem nada.

Responda as questões abaixo: 1-) Quem são os autores? Eles são contemporâneos? Em que época eles viverão? 2-) Qual a principal preocupação destes autores? 3-) Onde podemos encontrar paralelos entre as duas poesias? 4-) O que você entende do verso: “A bomba é produto quintessente de um laboratório”. 5-) De Carlos Drummond, dê exemplos versos em que o autor personifica a bomba? Isto é uma figura de linguagem? Qual? 6-) “A bomba tem 50 megatons de algidez por 85 de ignomínia”. Você entende este verso? Justifique sua resposta? 7-) Carlos Drummond de Andrade cita alguns elementos químicos, quais são eles? 8-) Comente: “A bomba pondera com olho neocrítico o prêmio Nobel”. 9-) Mostre e tente explicar a contradição no verso: “A bomba oferece de bandeja de urânio puro, a título de bonificação, átomos de paz”.

10-) “A bomba reduz neutros e neutrinos, e abana-se com o leque da reação em

cadeia”. Você consegue entender este verso? Se não, faça uma pesquisa? 11-) Crianças mudas telepáticas, meninas cegas inexatas, mulheres rotas alteradas, feridas como rosa cálidas. Que quadro é este que o autor quer “pintar”? 12-) Quem é a rosa radiotiva? Por ela é hereditária?

UM POUCO DE CADA AUTOR...

Carlos Drummond de Andrade nasceu em Itabira do Mato Dentro - MG,

em 31 de outubro de 1902. De uma família de fazendeiros em decadência, estudou na cidade de Belo Horizonte e com os jesuítas no Colégio Anchieta de Nova Friburgo RJ, de onde foi expulso por "insubordinação mental". De novo em Belo Horizonte, começou a carreira de escritor como colaborador do Diário de Minas , que aglutinava os adeptos locais do incipiente movimento modernista mineiro.

Ingressou no serviço público e, em 1934, transferiu-se para o Rio de Janeiro, onde foi chefe de gabinete de Gustavo Capanema, ministro da Educação, até 1945. Passou depois a trabalhar no Serviço do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional e se aposentou em 1962. Desde 1954 colaborou como cronista no Correio da Manhã e, a partir do início de 1969, no Jornal do Brasil.

O modernismo não chega a ser dominante nem mesmo nos primeiros livros de Drummond , Alguma poesia (1930) e Brejo das almas (1934), em que o poema-piada e a descontração sintática pareceriam revelar o contrário. A dominante é a individualidade do autor, poeta da ordem e da consolidação, ainda que sempre, e fecundamente, contraditórias. Torturado pelo passado, assombrado com o futuro, ele se detém num presente dilacerado por este e por aquele, testemunha lúcida de si mesmo e do transcurso dos homens, de um ponto de vista melancólico e cético. Mas, enquanto ironiza os costumes e a sociedade, asperamente satírico em seu amargor e desencanto, entrega-se com empenho e requinte construtivo à comunicação estética desse modo de ser e estar. Alvo de admiração irrestrita, tanto pela obra quanto pelo seu comportamento como escritor, Carlos Drummond de Andrade morreu no Rio de Janeiro RJ, no dia 17 de agosto de 1987, poucos dias após a morte de sua filha única, a cronista Maria Julieta Drummond de Andrade.

Vinícius de Moraes

Dele disse Carlos Drummond de Andrade: "Vinicius é o único poeta brasileiro que ousou viver sob o signo da paixão. Quer dizer, da poesia em estado natural". "Eu queria ter sido Vinicius de Moraes". O que torna Vinicius um grande poeta é a percepção do lado obscuro do homem. E a coragem de enfrentá-lo. Parte, desde o princípio, dos temas fundamentais:

É PRECISO CONHECER O ÁTOMO...

CONHECENDO OS MODELOS

O QUE É UM MODELO? VOCÊ PODE ME DIZER?

TENTE EXPRESSAR NESTAS POUCAS LINHAS:

Agora vamos ler o seguinte texto do químico Ático Chassot: “(...) em Química, como também em outras ciências, trabalhamos com modelos. Os modelos são simplificações da realidade, ou porque esta é complexa demais, ou porque sobre ela pouco conhecemos. Há ainda uma outra postura: um modelo é uma situação provável e não algo certo ou acabado. Vou ilustrar isso com um exemplo que aprendi com Donald Sebera. Suponha que queira fazer o modelo de uma destas máquinas automáticas que servem refresco, quando se coloca uma moeda. Posso imaginar ( e lembre-se sempre imaginar é fazer imagens) que dentro da mesma exista um anão que, ao receber a moeda, abre uma torneira e serve o refrigerante. Vou submeter o meu modelo a um teste. Deixo a máquina desligada coloco a moeda e não é servido o refrigerante. A explicação é a seguinte: dentro da máquina está escuro, o anão não vê a moeda e deixa de servir refrigerante. Se a máquina for ligada imediatamente, ao colocar a moeda ela volta a servir, pois então o anão volta a ver a moeda. Os testes que fiz permitem afirmar que é provável que o meu modelo está certo. Vou fazer outro teste. Desligo a máquina por duas horas. Religo-a Coloco a moeda e imediatamente a máquina não serve refresco. A máquina começa a trabalhar e, decorrido certo tempo, ao ser inserida uma moeda, o refrigerante é servido. Explico: no interior inicialmente estava escuro, o anão dormiu e, por isso, ao ser ligada a máquina, ele não serviu logo o refresco. Após algum tempo, com o barulho da máquina, ele acordou e voltou a servir. Mais uma vez concluo que, provavelmente , o meu modelo está certo. (sabe-se que na máquina existe um censor de temperatura que não permite a saída de refrigerante quente, por isso que este não é servido logo ao religar-se). Mas façamos um outro teste no meu modelo de máquina de servir refrigerante. Deixemos a máquina desligada e lacrada por vários dias. Voltemos a ligá-la. Após algum tempo, ao ser colocada uma moeda, a máquina volta a servir refrigerante. Isso me leva a abandonar o meu modelo, pois o anão não teria resistido sem pelo menos consumir todo refrigerante. Assim há a necessidade de

se fazer um outro modelo de máquinas automáticas de servir refrigerantes que não tenham anõesinhos dentro”. (CHASSOT 1990:50) Para resumir:

Espero que com esta idéia você tenha entendido o que é um modelo científico.

TOMO: DE QUEM FOI A IDÉIA?

Á A palavra átomo, você sabe a sua origem? O que ela significa?

Segundo Opter, S.L. “O modelo é a representação de um sistema, onde a meta da sua construção é obter uma representação fiel do mundo real “.

  1. Todas as substâncias são constituídas de minúsculas partículas, denominada átomos. Os átomos não podem ser criados nem destruídos e, nas substâncias, eles se encontram unidos por forças de atração mútua.
  2. Cada substância é constituída de um único tipo de átomo. As substâncias simples, ou elementos, são formadas de “átomos simples”, que são indivisíveis; as substâncias compostas constam de “átomos compostos”, capazes de decompor, durante as reações químicas, em “átomos simples”.
  3. Todos os átomos de uma mesma substância são idênticos na forma, no tamanho, na massa e nas demais propriedades; átomos de substâncias diferentes possuem forma, tamanho, massa e propriedades diferentes. A massa de um “átomo composto” é igual à massa total de todos os “átomos simples” componentes.
  4. Os “átomos compostos” são constituídos de um pequeno número de “átomos simples”.

Usando o modelo atômico de Dalton, vamos fazer um simples exercício. Preste bem atenção para os sistemas criados abaixo:

Sistema I:

Quantos átomos estão representados neste sistema?_________

Quantos elementos químicos estão representados?__________

Quantas moléculas foram representadas?__________

Quantas substâncias diferentes temos? E de que tipo?_____________

Sistema II

Vamos responder as mesmas perguntas:

Quantos átomos estão representados neste sistema?_________

Quantos elementos químicos estão representados?__________

Quantas moléculas foram representadas?__________

Quantas substâncias diferentes temos? E de que tipo?_____________

Sistema III

Responda de novo:

Quantos átomos estão representados neste sistema?_________

Quantos elementos químicos estão representados?__________

Quantas moléculas foram representadas?__________

Quantas substâncias diferentes temos? E de que tipo?_____________

Gases também conduzem corrente elétrica! Que afirmação incrível! É mesmo verdade? Em condições normais não. Porém atravessando alta voltagem à baixa pressão o fluxo de cargas melhora notavelmente. Portanto só foi possível quando em 1858 as técnicas de produção a vácuo permitiram que atingesse pressões mais baixas que 1 mmHg: surgiram os tubos de descargas. Dentro deste tubos de descargas observou-se a presença de emissões de uma corrente de raios que partiam do cátodo (pólo positivo) para o ânodo (pólo negativo), pois nas paredes do tubo percebeu-se uma fluorescência. Em uma série de outros experimentos concluiu-se que os raios chamados de catódicos eram constituídos de partículas providas de massa ,que se deslocavam em linha reta e tinham carga elétrica negativa.

Foi J. J. Thompsom o primeiro a obter resultados quantitativos dos raios catódicos por volta de 1897. Thomsom chegou a conclusão que o elétron era 1837 vezes mais leve que o íon H +, o mais leve de todos. (podemos entender o H + como um “próton puro”)

Assim, Thompsom propôs o primeiro modelo eletrônico para o átomo, conhecido como o modelo do “pudim de passas”: “Ele imaginou que o átomo estava cheio de uma substância positiva, dentro do qual encontravam-se imersos os elétrons”. Este modelo é portanto um modelo contínuo de átomo, ou seja, não se admite o átomo com espaços vazios”.

OMO UMA DESCOBERTA PODE MUDAR TUDO....

Em 1896, o cientista francês Henri Becquerel envolveu e guardou uma amostra de óxido de urânio em uma gaveta que continha algumas placas fotográficas. Becquerel ficou surpreso ao observar que as placas ficaram escurecidas pela ação do óxido de urânio que estas haviam sido envolvidas. Becquerel achou que a propriedade de emissão era do composto de urânio. Mas foi Marie Sklodowska Curie, esta brilhante mulher, ainda uma jovem polonesa estudante de doutorado, mostrou que as emissões eram independente do estado de combinação química do urânio. Concluiu que a fonte era os próprios átomos de urânio. Ainda, junto com seu marido Pierre, descobriu que os átomos de tório, rádio e polônio eram emissores de partículas. Ao fenômeno destas emissões desconhecidas deu-se o nome de radioatividade.

OR QUÊ ESTUDAR A RADIOATIVIDADE

É através do estudo da radioatividade que passamos a conhecer o “poder” do núcleo dos átomos. A química nuclear é utilizada na medicina tanto para produzir imagens de órgãos internos de corpos vivos, como no

C

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combate ao câncer. Ainda pode ser usada para conservação de alimentos, em arqueologia para datação de fósseis e na investigação de reações químicas. Portanto um dos usos mais conhecidos é o uso bélicos nas armas atômicas e também para geração de energia nas usinas nucleares.

Até 1898 a origem dos raios de radiação eram um mistério, a existência de núcleos atômicos eram desconhecidos. Foi Ernest Rutherford quem deu os primeiros passos para a descoberta da origem dos núcleos atômicos, quando conseguiu identificar três tipos diferentes de emissões radioativas, utilizando efeito de campos elétricos sobre as emissões. Ele identificou três tipos de emissões radioativas: radiação tipo alfa (α), beta (β) e gama (γ). Lord Rutherford observou que um determinado tipo de radiação era atraído para o eletrodo carregado negativamente. Propôs então, que esta deveria ter natureza de partículas carregadas positivamente, ele as chamou de partículas alfa (α).

descoberta do núcleo...

Uma vez tendo conhecimento das partículas alfa (α) e sabedor que estas emissões se deslocavam com enormes velocidades, propôs o bombardeamento de átomos por estas partículas, com a finalidade de conhecer o átomo por dentro. A experiência de Rutherford consistia no seguinte: Utilizando uma fonte radioativa emissora de partículas alfa (a), no caso foi um composto de polônio envolvido em uma caixa de chumbo com um pequeno orifício, bombardeou-se uma fina lâmina de ouro de 0,0006 mm de espessura. Ao fundo foi colocada uma tela fluorescente, onde ficaram marcadas as partículas alfa, já que estas desprendem pequenas faíscas que permitiam então conhecer suas trajetórias.

O experimento foi realizado no escuro e com o uso de um microscópio. Dois de seus colaboradores, Marsden e Geiger, tinham a incumbência observar as faíscas deixadas pelas partículas. Eles observaram que se desprendia uma luz tênue e pequena, no limite do visível. Após observarem por vários meses e de quase incontáveis faíscas, observaram o seguinte :

⇒ A maior parte das partículas alfa havia atravessado a lâmina sem modificar sua trajetória;

⇒ Uma pequena parte havia-se desviado de um pequeno ângulo;

⇒ Umas poucas haviam voltado para trás, como se houvessem sido “ricocheteadas de volta pela lâmina de ouro”.

O próprio Rutherford disse:”é como se tivesse atirado uma bomba de 15 polegadas em um tecido de papel e ela voltasse acertando você.”

A