O auxílio do experimento "Caixa preta" no ensino do modelo atômico de Bohr

ISBN 978-85-85905-19-4

Área

Ensino de Química

Autores

Franco, L.H.M. (UFPA) ; Monteiro, A.J.S. (UFPA) ; Mota, M.L. (UFPA) ; Junior, N.J.S.R. (UFPA) ; Silva, E.L.C. (SEDUC-PA) ; Marinho, P.S.B. (UFPA) ; Dantas, K.G.F. (UFPA)

Resumo

O Ensino de Atomística encontra muitas barreiras epistemológicas no ensino médio. A grande maioria dos alunos sentem dificuldades em conseguir interpretar os fenômenos físicos e químicos descritos pelos modelos atômicos. Tal justificativa pode ser corroborado de acordo com CAVICCHIOLI e ROCHA (2005): “que a maioria dos alunos nega aceitar que alguns acontecimentos no nível macroscópico têm uma explicação no nível microscópico.”. Este trabalho teve como principal objetivo a utilização do experimento “Caixa preta”, de baixo custo e materiais alternativos, realizado com alunos do 1º ano da Escola Estadual Deodoro de Mendonça, em Belém-PA, para o ensino do modelo atômico de Bohr, na tentativa demonstrar com mais clareza o fenômeno do “Salto quântico” descrito pela teoria.

Palavras chaves

Ensino de atomística; Dificuldades; Caixa preta

Introdução

Algumas pesquisas que abordam o processo ensino-aprendizagem apontam que um dos assuntos que causam significante aversão à química enquanto disciplina do ensino médio por parte dos alunos recém-chegados a este nível de ensino é a atomística (CAVICCHIOLI E ROCHA, 2005). Especialmente, o tópico “Estrutura Atômica” que é de difícil abordagem em sala de aula, por exigir um alto nível de abstração dos alunos (NERY E FERNANDEZ, 2004). Por esses motivos, o trabalho teve como foco diminuir as dificuldades apresentadas pelos alunos da 1º ano do ensino médio da Escola Estadual Deodoro de Mendonça, sobre o assunto de Estrutura Atômica (Modelo atômico de Bohr). Sendo assim, se propõe um ensino com auxílio da experimentação e exemplificação. O experimento “Caixa preta” possibilita o ensino da estrutura atômica do átomo de Bohr através da fluorescência de alguns materiais, na qual brilham sob a presença de luz ultravioleta (UV) e que é explicada pela teoria atômica de Bohr. No modelo de Bohr, a ideia central é a quantização que estabelece que os elétrons nos átomos podem apresentar somente certos valores definidos de energia. Isto implica que, no estado fundamental os elétrons dos átomos de um determinado elemento possuem valores de energia característicos, relacionados aos níveis de energia às quais pertencem. Para que ocorra uma transição eletrônica, ou seja, para que um elétron passe do estado fundamental para o estado excitado ele precisa absorver uma certa quantidade de energia e quando isso ocorre, o elétron “salta” para um nível de maior energia (estado excitado). Ao retornar para o nível de menor energia (estado fundamental), o elétron devolve a energia que havia recebido para a natureza na forma de luz. Esse “salto” do elétron foi denominado por Bohr de “Salto Quântico”.

Material e métodos

Para a confecção do instrumento de enisno a ser usado na aula, foi necessário a obtenção de materias de baixo custo, acessíveis e não danosos a saúde dos mesmos. Foi utilizado os seguintes materiais e reagentes: uma caixa de sapato, uma lampada de luz negra, uma folha de papel camursa preto, uma cartolina branca, cola, caneta marca texto, água tônica (refrigerante), solução de água + sabão em pó e uma solução com clorofila. Durante a confecção do experimento, houve bastante cautela, pois a caixa precisava ser totalmente opaca por dentro, para que não prejudicasse o andamento do experimento na aula prática e apresentar apenas uma saída lateral para que haja observação dos fenômenos. Assim, o outro passo foi a aula teórica/prática com os alunos do 1º ano da Escola Estadual Deodoro de Mendonça. Houve uma aula teórica sobre a estrutura atômica do modelo atômico de Bohr. Onde foi explicado a teoria do salto quântico e a fluorescência. Após a explanação teórica foi iniciado o experimento com a turma. Foi pedido para os alunos observarem e anotarem tudo o que podiam, para posterior discussão. Os bolsistas PIBID Química/UFPA prepararam uma solução com clorofila, onde foi triturada três folhas de uma planta local e adicionado um solvente (removedor de esmalte), contendo acetona para extrair a clorofila. A solução contendo clorofila foi colocada dentro da caixa para observação. Em seguida uma solução de água + sabão em pó foi preparada e colocada dentro da caixa para observação. Por fim, a água tônica e a caneta marca texto foram utilizadas. Com o termino do experimento, os bolsistas PIBID Química/UFPA iniciaram um diálogo com a turma e comentaram sobre as aplicações da fluorescência no cotidiano como nas lâmpadas fluorescentes, fogos de artifícios e entre outros.

Resultado e discussão

Todos os materiais usados na experimentação eram fluorescentes quando incididos a lâmpada de luz negra, apesar de ter havido diferença na fluorescência dos materiais. Os resultados dos procedimentos foram os seguintes: a solução com clorofila, a menos fluorescente de todas, inicialmente era verde, e ficou vermelha na presença de luz ultravioleta. A solução de água + sabão em pó brilhou em tom azul claro. A água tônica, foi a mais fluorescente de todos, e também brilhou em tom de azul claro. Quanto a caneta marca texto, a tinta ficou brilhosa na presença de luz UV. A Figura 1 mostra como ficou o bécker contendo água tônica no experimento. A Figura 2 mostra os alunos observando o experimento com a solução de água + sabão em pó na presença de luz UV. Quanto ao rendimento dos alunos, foi observado os comentários dos mesmos durante o diálogo, para chegar a determinadas conclusões. Inicialmente, grande parte da turma conseguiu absorver o assunto abordado. No dialogo criado, vários alunos conseguiram explicar os fenômenos que haviam presenciado, mesmo que resumidamente, mas de forma satisfatória e esperado dentro da sua capacidade intelectual. Questionamentos como: “- o por quê houve diferença na fluorescência dos materiais? Ou por quê a caneta marca texto ficou brilhosa?” geraram vários comentários construtivos e que foram respondidos pelos próprios alunos em consenso. Isso mostrou, que houve atenção na hora da explicação e na observação do experimento, e consequentemente um entendimento melhor do assunto. Contudo, um pequeno grupo de alunos sentiu dificuldades em relatar e/ou explicar oralmente os fenômenos ocorridos dentro da caixa. Estes alunos não conseguiam se expressar ou faziam breves comentários, sem relevância. Este fato, pode ter sido motivado pelo nervosismo.

Experimento usando água tônica.


Alunos observando o experimento usando solução de água + sabão em pó na presença de luz UV.

Conclusões

Dessa forma, pode ser concluído que a instrumentalização realizada com os alunos do 1º ano foi proveitosa no processo de ensino-aprendizagem do modelo atômico de Bohr, contribuindo para que os alunos tivessem uma visão prática do conteúdo percebessem a relação da Fluorescência de alguns materiais quando iluminados por luz UV com o “Salto quântico” do elétron previsto pela teoria de Bohr.

Agradecimentos

À CAPES (PIBID/Química/UFPA) e a Escola Estadual Deodoro de Mendonça.

Referências

CAVICHIOLI, A.; ROCHA, J. R. C. Uma Abordagem Alternativa para o Aprendizado dos Conceitos de Átomo, Molécula, Elemento Químico, Substância Simples e Substância Composta, nos Ensinos Fundamental e Médio. Química Nova na Escola, n° 21, p.29, 2005.

LIMA, K. D. O.; SILVA, G. M. D.; MATOS, M. S. Análise das dificuldades encontradas pelos alunos do Ensino Médio na construção de relações entre modelo atômicos, distribuição eletrônica e propriedades periódicas. XV Encontro Nacional de Ensino de Química (XV ENEQ). Brasília, Distrito Federal. 21 a 24 de Julho de 2010.

NERY, A. L. P.; FERNANDEZ, C. Fluorescência e Estrutura Atômica: Experimentos Simples para Abordar o Tema. Química Nova na Escola, Nº 19, Maio, 2004.

Ponto Ciência, Caixa preta. Disponível em:<http://www.pontociencia.org.br/experimentos/visualizar/caixa-preta/455>. Acessado em: 11 de Agosto de 2015.