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AnimaçãoPotencial de Ionização

CONTEÚDOS DIGITAIS MULTIMÍDIA

Química3ª Série | Ensino Médio

Propriedades Químicas

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Objetivo geral:

Reconhecer a natureza da energia de ionização, estabelecendo a sua relação com a perda de elétrons e seus efeitos práticos.

Objetivos específicos:

Reconhecer a relação da energia de ionização com a distribuição de elétrons na eletrosfera e, consequentemente, com o raio atômico;

Definir potencial de ionização;

Identificar por que os elementos da família IA tendem a ionizar-se com mais facilidade;

Definir raio atômico;

Citar o efeito fotoelétrico como uma manifestação do fenômeno da ionização.

Pré-requisitos:

Não há pré-requisitos.

Tempo previsto para a atividade:Consideramos que uma aula (45 a 50 minutos) será suficiente para o desenvolvimento das ativi-dades propostas.

Animação (Software)

Tema: Potencial de Ionização

Área de aprendizagem: Química

Conteúdo: Propriedades Químicas

Conceitos envolvidos: efeito fotoelétrico, energia de ionização, fotocélula,

íons, raio atômico.

Público-alvo: 3ª série do Ensino Médio

Coordenação Didático-Pedagógica

Stella M. Peixoto de Azevedo Pedrosa

Redação

Tito Tortori

Revisão

Alessandra Archer

Projeto Gráfico

Eduardo Dantas

Diagramação

Joana Felippe

Revisão Técnica

Nádia Suzana Henriques Schneider

Produção

Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro

Realização

Fundo Nacional de Desenvolvimento da Educação

Ministério da Ciência e Tecnologia

Ministério da Educação

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IntroduçãoProfessor, você tem em suas mãos um guia didático para

auxiliá-lo na utilização da animação Potencial de Ionização.

A animação poderá ajudá-lo a transformar o processo de

ensino-aprendizagem em algo atraente e interessante, ao

mesmo tempo em que se mantém a qualidade da aula.

No entanto, cabe a você aprofundar as pesquisas sobre o

tema, por isso, se achar necessário, busque informações

atualizadas. Isso certamente contribuirá para o planejamento

e desenvolvimento de aulas mais interessantes.

Além disso, antes de pedir que seus alunos naveguem pelo

software, estude-o com atenção e pense nas diversas formas

de explorá-lo. Lembre-se que o assunto deve ser abordado

respeitando o ritmo e a capacidade dos alunos.

Não se esqueça de agendar a sala de informática para o dia

da aula e cheque se os computadores possuem os requisitos

técnicos para a utilização do software:

Sistema operacional Windows, Macintosh ou Linux.•

Um navegador Web (Browser) que possua os seguintes •

recursos:

Plug-in Adobe Flash Player 8 ou superior instalado; ·

Recurso de Javascript habilitado pelo navegador. ·

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professor!

Lembre-se que a curiosi-

dade e o interesse são os

principais motivadores

da aprendizagem!

1.

2.

Apresentação do TemaEste é o guia da animação intitulada Potencial de Ionização e foi elaborado para ser um recurso facilitador na apresentação do

conteúdo desta aula.

É importante lembrar que o aluno, para compreender esse conhecimento, devido à sua natureza, precisará de uma grande dose

de capacidade de abstração. Em tese, os alunos do Ensino Médio já possuem a capacidade potencial de usar o raciocínio abs-

trato porque estariam na fase do pensamento operacional formal. Contudo, é importante considerar que, para pensar cientifi-

camente, os alunos precisam exercitar a sua capacidade de criar hipóteses, saber analisar a influência de variáveis, questionar

conclusões e defender ideias. Por isso, é importante usar recursos didáticos, como as animações para motivar o interesse pelo

tema Energia de Ionização. Permita que os alunos participem ativamente do debate, expondo suas percepções, sinalizando

dúvidas e formulando explicações.

Atividades – Na Sala de Computadores

Células fotoelétricas

Discuta com seus alunos que as fotocélulas são capazes de usar a luz solar para controlar automaticamente a passagem da

corrente elétrica e, consequentemente, o controle de iluminação do abajur.

Explique aos alunos que as fotocélulas são um recurso tecnológico muito utilizado nos dias atuais, devido à necessidade de

economia de energia e de simplicidade de manuseio. Esses dispositivos têm grande aplicação na substituição de interruptores

que acendem lâmpadas de casas e postes de ruas.

Destaque a imagem da tela que mostra o diálogo envolvendo o acendimento

automático de um abajur.

Informe aos alunos que esse equipamento funciona através da ionização de

um material fotossensível pela radiação solar como consequência de um fenô-

meno, conhecido como efeito fotoelétrico.

mais detalhes!

Proponha que os alunos

saibam mais sobre esse

tema vendo o vídeo

Potencial de Ionização da

série Conversa Periódica

do Projeto Condigital,

realizado pelo CCEAD/

PUC-Rio em parceria

com a SEED/MEC.

Disponível em:http://

www.youtube.com/user/

cceadpucrio?blend=1&o

b=5#p/search/0/RI_R7

_Z5Ecc

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çãomais detalhes!

Procure saber mais, len-

do o texto Fotodetecto-

res, de PINTO, Filipe Cor-

reia e RIBEIRO, Henrique

Varella. Disponível em:

http://www.demar.eel.

usp.br/eletronica/2009/

Fotodetetores.pdf

Efeito fotoelétrico

Explique aos alunos que o efeito fotoelétrico é uma manifestação energética de emissão de elétrons por um material, normal-

mente metálico, quando exposto a uma fonte de radiação eletromagnética como a luz, desde que a frequência esteja suficien-

temente alta.

Destaque a tela da animação que mostra um dos exemplos mais típicos do uso do efeito fotoelétrico em nosso cotidiano.

Alerte aos alunos que tanto no exemplo do abajur quanto nas luminárias inteligentes dos prédios e nos postes de luz das ruas,

o princípio usado é o mesmo. Quando a fonte de luz é interrompida, a célula fotoelétrica é capaz de “perceber” isso e ligar a

fonte artificial de luz.

Lembre aos alunos que ionização é a capacidade de “arrancar elétrons”. Explique que o efeito fotoelétrico é o fenômeno atra-

vés do qual um material, normalmente metálico, emite elétrons quando submetido a alguma forma de radiação eletromagnéti-

ca (como a luz, por exemplo).

Destaque as imagens do detalhe da animação que mostra um poste recebendo a luz solar que irá, através da fotocélula, desa-

tivar a corrente elétrica do poste de luz através da ionização do dispositivo sensível à luz.

Informe aos alunos que a célula fotoelétrica apresenta uma abertura por onde a luz entra,

atingindo a superfície de uma camada fina de metal, que funciona como catodo. No centro da

fotocélula existe uma chapa metálica, que serve para captar elétrons arrancados do catodo.

Quando a luz atinge o catodo da fotocélula, produz-se uma pequena corrente elétrica que

ativa um relé e desarma a lâmpada. Assim, quando a noite chega e a luz do ambiente acaba, a

ausência do efeito fotoelétrico liga um relé, acendendo a lâmpada do poste.

Explique aos alunos que a fotocélula não fornece energia para a lâmpada ficar acesa, mas ape-

nas age como um interruptor automático. Perceba que os alunos, nesse momento, poderão

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fazer uma pequena confusão entre uma fotocélula e as células fotovoltaicas. Explique que as células fotovoltaicas ou fotoelé-

tricas são capazes de converter energia luminosa em eletricidade, sendo, por isso, usadas em painéis solares.

Potencial de ionização

Discuta com os alunos que cada elemento químico tem uma capacidade de perder elétrons. Alguns elementos tenderão a per-

der elétrons com mais facilidade do que outros.

Explique que a capacidade de perder elétrons é chamada de potencial ou energia de ionização.

Em seguida, desafie-os a predizer quais elementos poderão ceder elétrons com mais facilidade. Os alunos devem analisar a

eletrosfera dos elementos do grupo da família IA. Proponha como exercício que eles considerem o lítio (Li), o sódio (Na) e o

potássio(K).

Destaque a representação e explique para os alunos que a expressão indica que um átomo “M” de elemento químico no estado

gasoso fica ionizado após receber a emissão de fótons luminosos (luz) emitindo elétrons.

Informe para os alunos que o raio atômico é a distância entre o núcleo e a sua camada mais externa (camada de valência) e que

os elementos com maior número de elétrons tendem a ter um raio atômico maior. Logo, informe que os átomos com menos

elétrons, como o lítio, apresentam um raio atômico menor, enquanto outros átomos possuem uma distância maior entre o

núcleo e a camada de valência.

Lembre aos alunos que quando os elementos químicos perdem elétrons, transformam-se em íons, por isso foi criado o termo

“potencial de ionização”.

Nesse ponto, você poderá questionar se eles já descobriram quais, dentre os três elementos do exemplo anterior, vão ceder

elétrons com mais facilidade. Se eles ainda não conseguirem deduzir, lembre-lhes que a atração entre partículas de cargas

opostas – como o núcleo (+) e os elétrons (-) – depende também da distância.

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çãomais detalhes!

Considere a possibilidade

de construir células foto-

voltaicas com os alunos.

Sugira que leiam o artigo

Fazer uma Célula Foto-

voltaica, de AZEVEDO,

Manuel e CUNHA, Antó-

nio, do Departamento de

Física da Universidade de

Aveiro. Disponível em:

http://www.cienciaviva.

pt/docs/celulafotovoltai-

ca.pdf

Destaque a Tabela Periódica mostrando que a energia de ionização aumenta no sentido da seta. Peça para os alunos observa-

rem a distribuição eletrônica dos elementos da família ou grupo 1A, conhecida como metais alcalinos. Observe que esses ele-

mentos apresentam apenas um único elétron na sua última camada ou camada de valência. Logo, explique que esses átomos

vão tender a liberar com facilidade esse elétrons para atingir a estabilidade. Portanto, a energia de ionização necessária para

que ele perca o elétron é bastante baixa.

Em seguida, destaque que os elementos dos períodos da Tabela Periódica têm, no sentido da seta, mais camadas na eletrosfera.

Lembre-lhes que quanto mais distantes estiverem os elétrons do núcleo, menor será a força de atração das cargas positi-

vas do núcleo. Consequentemente, os elementos, no sentido da seta, precisarão de uma energia de ionização menor para

liberar seus elétrons.

professor!

Estude o tema e busque

informações atualizadas.

Isso contribuirá para o

planejamento e desen-

volvimento de aulas mais

interessantes para seus

alunos e para você!

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Atividades ComplementaresPense na possibilidade de levar uma fotocélula comercial para a sala de aula e propor experimentos envolvendo diferentes

intensidades luminosas de cores diferentes. Você também poderá propor desenvolver uma fotocélula, usando a sugestão

de atividade prática. Você talvez precise improvisar uma câmara escura para poder realizar os experimentos. Proponha que

os alunos registrem os testes, envolvendo luzes de diferentes cores e intensidades e que produzam relatórios sobre o experi-

mento ao final.

Proponha que os alunos, em grupos, pesquisem sobre outros conceitos da físico-química e peça que eles produzam um resu-

mo de uma lauda sobre o fenômeno (o texto deve ser de autoria do grupo), com uma imagem criativa também elaborada pelo

grupo (a técnica de colagem é bastante interessante). Faça a revisão e pense na possibilidade de produzir uma apostila para

disponibilizar na biblioteca ou em um blog.

Sugira aos alunos que produzam modelos dos elementos e de suas eletrosferas a partir de sucata e com muita criatividade, de

forma que seja possível visualizar a relação entre os raios atômicos e a energia de ionização. Marque uma exposição dos mode-

los e convide a comunidade escolar. Para que os alunos possam visualizar com facilidade a distribuição eletrônica, sugerimos a

visualização da Tabela Periódica disponível no link a seguir:

http://archives.universcience.fr/francais/ala_cite/expo/tempo/aluminium/science/mendeleiev/mendeleiev_espanol.swf

AvaliaçãoA avaliação é uma ferramenta de acompanhamento do processo de ensino-aprendizagem, tanto em seu aspecto docente quan-

to discente. Desse modo, pode e deve ser realizada de forma integrada, contribuindo para uma percepção mais apurada sobre o

desenvolvimento dos objetivos pré-definidos no planejamento, possibilitando uma melhor reestruturação do plano de aula.

É importante considerar que o processo de avaliação deve ocorrer de forma continuada, tentando atender a dimensão forma-

tiva. O envolvimento dos alunos, assim como a participação nas atividades, são pontos importantes que devem ser registrados

e considerados no processo de avaliação.

Um dos objetivos da avaliação é verificar o alcance das informações apresentadas e quais os conhecimentos adquiridos.

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çãoAs situações apresentadas pelos alunos indicarão se os objetivos da aula foram atingidos. Você poderá propor, informalmente,

algumas questões que os desafiem. Essas questões devem ser elaboradas em função do conteúdo que vem sendo estudado e

do avanço do grupo em relação ao tema.

Este é um momento propício para você confirmar o que os alunos já sabem e encorajá-los a avançar nos estudos. Lembre-se,

também, que é importante avaliar o seu próprio trabalho!

SIMULAÇÃO - SOFTWARE

EQUIPE PUC-RIO

Coordenação Geral do ProjetoPércio Augusto Mardini Farias

Departamento de Química Coordenação de Conteúdos José Guerchon Ricardo Queiroz Aucélio

Assistência Camila Welikson

Revisão Técnica Nádia Suzana Henriques Schneider

Produção de Conteúdos PUC-Rio

CCEAD - Coordenação Central de Educação a Distância Coordenação GeralGilda Helena Bernardino de Campos

Coordenação de Software Renato Araujo

Assistência de Coordenação de Software Bernardo Pereira Nunes

Coordenação de Avaliação e Acompanhamento Gianna Oliveira Bogossian Roque

Coordenação de Produção dos Guias do ProfessorStella M. Peixoto de Azevedo Pedrosa

Assistência de Produção dos Guias do ProfessorTito Tortori

RedaçãoAlessandra Muylaert ArcherCamila Welikson Gabriel Neves

DesignAmanda CidreiraJoana Felippe Romulo Freitas

RevisãoAlessandra Muylaert ArcherCamila Welikson