SEQUÊNCIA DIDÁTICA 3

Componente curricular: Ciê�ncias da NaturêzaAno: 9º Bimestre: 1ºTítulo: Tabela periódica e ligações químicas

Conteúdos Tabela periódica. Ligação iônica. Ligação covalente. Ligação metálica.

Objetivos Conhecer o formato da tabela periódica e a maneira como ela é organizada. Identificar as principais características das ligações químicas: iônica, covalente e metálica. Entender que classes de elementos realizam cada um dos tipos de ligação explicados.

Objetos de conhecimento e habilidades da BNCCEsta sequência didática trabalha o objeto de conhecimento estrutura da matéria, com o intuito de introduzir conteúdos sobre tabela periódica e ligações iônica, covalente e metálica. A proposta enfatiza a habilidade de compreender as Ciências da Natureza como empreendimento humano, e o conhecimento científico como provisório, cultural e histórico.

Número de aulas sugeridas 2 aulas (de 40 a 50 minutos cada).

Este material está em Licença Aberta — CC BY NC 3.0BR ou 4.0 International (permite a edição ou a criação de obras derivadas sobre a obracom fins não comerciais, contanto que atribuam crédito e que licenciem as criações sob os mesmos parâmetros da Licença Aberta). 1

AULA 1

Objetivos específicos Conhecer a evolução da classificação dos elementos por meio das mudanças feitas na tabela periódica. Compreender que os elementos estão ordenados na tabela periódica de acordo com o seu número

atômico. Compreender como os elementos estão agrupados na tabela periódica em diferentes linhas e colunas. Comparar os modelos atômicos e perceber que os modelos propostos sempre se baseavam nas

características do modelo anterior. Argumentar com base na observação e nos conhecimentos das Ciências da Natureza.

Recurso didático

Livro do Estudante (Unidade 2).

Encaminhamento

Inicie a aula comentando com os alunos que as primeiras tabelas de elementos químicos, elaboradas no século XIX, organizavam os elementos em ordem crescente de massa atômica. Saliente que, naquela época, os cientistas consideravam que o modelo de Dalton fazia a descrição correta do átomo e que a massa relativa caracterizava um elemento químico. Ainda não estavam claras também as diferenças entre elemento e substância.Explique que o objetivo de criar a tabela dos elementos químicos era organizá-los usando critérios relacionados às suas propriedades e características, estabelecendo padrões e semelhanças. Com essas informações, cientistas, como Mendeleev, conseguiram prever a existência de elementos que foram descobertos anos mais tarde. Com base nas regularidades encontradas, aborde o conceito de periodicidade, justificando por que a tabela periódica recebeu esse nome.Peça aos alunos que consultem a “Tabela periódica dos elementos químicos” do Tema 4 da Unidade 2 do Livro do Estudante e verifiquem que os números atômicos não se repetem: cada número se refere a um elemento químico diferente. Explique que este é o critério para organizar os elementos na tabela: a ordem crescente do número atômico. Destaque que um elemento químico é um conjunto de átomos que apresenta o mesmo número atômico (Z), evitando que os alunos formem o conceito de que um elemento químico é apenas um átomo.Pergunte a eles por que a tabela periódica tem formato irregular. Se o critério de organização dos elementos é a ordem crescente do número atômico, por que não os distribuir em uma tabela quadrada ou retangular? Ouça as hipóteses levantadas sem se preocupar em conduzi-los à explicação correta.Retome o modelo atômico de Rutherford-Bohr e explique aos alunos que esse modelo nos ajuda a compreender a localização dos elementos na tabela periódica. Inicialmente, mostre como os elementos são distribuídos nas linhas (períodos) da tabela. Você pode citar a distribuição eletrônica de três elementos que pertençam ao mesmo grupo da tabela, como no exemplo abaixo. hélio: K = 2 e−

neônio: K = 2 e−; L = 8 e−

argônio: K = 2 e−; L = 8 e−; M = 8 e−

Mostre a relação entre o número de níveis de energia e o período em que os elementos se encontram na tabela. Explique que essa regra se aplica a todos os elementos, ou seja, o número de níveis de energia ou camadas eletrônicas que um elemento possui é o mesmo número da linha da tabela em que ele se localiza.

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Explique que os elementos devem apresentar propriedades químicas semelhantes para compartilhar a mesma coluna da tabela periódica. Você pode dizer, por exemplo, que elementos da mesma coluna da tabela se combinam com outros elementos na mesma proporção. Para facilitar a compreensão, use os compostos de elementos metálicos com cloro (cloretos) e com oxigênio (óxidos), com base na explicação a seguir.Os elementos da coluna 1 da tabela periódica, sódio (Na), potássio (K) e lítio (Li), formam cloretos na proporção 1 : 1, isto é, um átomo do elemento se combina com um átomo de cloro: NaCl KCl LiClPara combinar com o oxigênio, a proporção é 2 : 1, isto é, são necessários dois átomos do elemento para ele se combinar com um átomo de oxigênio: Na2O K2O Li2OCom elementos pertencentes à outra coluna da tabela periódica, a proporção do número de átomos para formar os cloretos e óxidos é diferente.Explique que os elementos podem apresentar algumas propriedades diferentes, mesmo que se localizem na mesma coluna. As famílias 13 a 18, por exemplo, possuem elementos metálicos e não metálicos.A tabela periódica deve sempre ser apresentada como uma fonte de consulta, e não como algo a ser decorado. Lembre aos alunos que eles devem tê-la sempre à mão. Informe-os que, mesmo que esse não seja o objetivo, ao longo do estudo de Química, eles acabarão naturalmente memorizando alguns dados da tabela.Como atividade complementar, conte um pouco da história de Primo Levi (1919-1987), um químico e escritor italiano que foi preso em um campo de concentração durante a Segunda Guerra Mundial e sobreviveu, em parte, graças aos seus conhecimentos de Química. Você encontra mais informações disponíveis em <https://www.tabelaperiodica.org/tabela-periodica-de-primo-levi/>. (Acesso em: out. 2018.) Esse assunto pode ser abordado em conjunto com o professor de História. Se julgar pertinente, recomende a leitura do livro A tabela periódica, escrito por Primo Levi e considerado, em 2006, o melhor livro de divulgação científica de todos os tempos por uma renomada instituição britânica. Para acompanhar a aprendizagem, peça aos alunos que realizem as atividades da seção De olho no tema do Tema 4 da Unidade 2 do Livro do Estudante. Avalie as respostas. Espera-se que eles consigam identificar na tabela que informação se refere ao número atômico de cada elemento. Para identificar elementos com propriedades similares, como é pedido na questão 2, é necessário que eles saibam escolher elementos que estão na mesma coluna. Da mesma forma, para identificar os gases nobres, eles devem saber que se tratam dos elementos da coluna 18. As questões 1 e 2 da seção Atividades – Temas 4 e 5 trabalham a localização dos elementos na tabela periódica. Caso os alunos tenham dificuldade para encontrar a solução, retome os conceitos de organização da tabela em linhas e períodos.

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AULA 2

Objetivos específicos Compreender a regra do octeto e a razão pela qual ela é um critério para a estabilidade dos átomos. Entender como ocorre a formação da ligação iônica a partir da formação de íons. Compreender como ocorre o compartilhamento de elétrons, formando a ligação covalente. Compreender o conceito de ligação metálica e sua relação com a condutibilidade elétrica dos metais. Utilizar tecnologias digitais de informação e comunicação para acessar informações, produzir

conhecimentos e resolver problemas das Ciências da Natureza.

Recursos didáticosLivro do Estudante (Unidade 2); computadores com acesso à internet.

EncaminhamentoNa abertura da aula, explique aos alunos que poucas substâncias na natureza são formadas por átomos isolados, como o gás hélio. A maior parte dos materiais é formada pela combinação de átomos de diferentes elementos químicos. Essa combinação se dá por meio das ligações químicas, que fazem com que os átomos obtenham maior estabilidade. Explique que a estabilidade ocorre quando os átomos adquirem configuração eletrônica semelhante à dos gases nobres.Mencione que nesta aula serão estudados três tipos de ligação química: a ligação iônica, que ocorre entre átomos de elementos metálicos e não metálicos; a ligação covalente, que ocorre entre átomos de elementos não metálicos; e a ligação metálica, que ocorre entre átomos de elementos metálicos.Para explicar a ligação iônica, inicie usando o exemplo do cloreto de sódio. Mostre para os alunos quais são as propriedades das substâncias sódio e cloro. Em seguida, diga que o sódio possui 1 elétron e o cloro possui 7 elétrons em suas camadas mais externas. Para obedecer à regra do octeto, o átomo de sódio cede esse elétron para o átomo de cloro, possibilitando a atração entre o cátion e o ânion, e, consequentemente, formando o cloreto de sódio.Comparando as propriedades do cloreto de sódio com as propriedades do sódio metálico e do cloro gasoso, fica evidente que se trata de uma substância diferente, e não de uma mistura entre elas. Para que os alunos assimilem o processo de formação da ligação iônica, mostre mais alguns casos de formação de compostos, como o cloreto de cálcio e o óxido de magnésio, por exemplo. Utilize a ilustração “Representação esquemática da ligação iônica” do Tema 5 da Unidade 2 do Livro do Estudante para facilitar a visualização da formação das ligações.Para explicar a formação das ligações covalentes, com o auxílio da ilustração “Representação esquemática da ligação covalente” do Tema 5 da Unidade 2 do Livro do Estudante, mostre como ocorre o compartilhamento dos elétrons. Lembre-se de mencionar que o hidrogênio é uma exceção à regra do octeto, pelo fato de possuir apenas a primeira camada eletrônica. Dê o exemplo das ligações covalentes na molécula da água para mostrar a estabilização do átomo de hidrogênio com dois elétrons. Explique aos alunos que a formação das ligações metálicas não envolve a regra do octeto. Com o auxílio da ilustração “Representação esquemática de ligação metálica”, ainda no Tema 5 da Unidade 2 do Livro do Estudante, mostre como os elétrons livres podem ser associados à condutibilidade elétrica dos materiais metálicos.

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Como atividade complementar, caso a escola disponha de computadores conectados à internet, peça aos alunos que acessem o simulador disponível em <https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/legacy/build-a-molecule>. (Acesso em: out. 2018.) Esse simulador propõe a construção de moléculas a partir de átomos isolados de elementos não metálicos. Caso a escola não disponha de computadores, você pode disponibilizar bolas de isopor de diferentes tamanhos e pintadas de cores variadas, representando os elementos. Proponha a construção de diversas moléculas utilizando as bolas de isopor e palitos de dente.Para acompanhar a aprendizagem pode ser realizado por meio das respostas elaboradas pelos alunos ao longo da aula. Você também pode pedir para fazerem a atividade da seção De olho no Tema do Tema 5 da Unidade 2 do Livro do Estudante, que avalia se o aluno compreendeu qual tipo de elemento forma ligações iônicas, covalentes ou metálicas, e avaliar os resultados. Caso eles apresentem dúvidas, retome o conteúdo.

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Atividades

1. Determine os tipos de ligação química que formam as substâncias abaixo.a) Água (H2O)b) Fluoreto de potássio (KF)c) Gás oxigênio (O2)d) Cloreto de potássio (KCl)e) Glicose (C6H12O6)f) Fio de cobre (Cu)

2. Leia o texto e, em seguida, responda às questões.O equilíbrio hídrico do organismo humano depende da concentração de alguns íons como os de sódio, ou seja, a quantidade desses íons determina o volume de solvente necessário para regular as funções do corpo. O cloreto de sódio é formado pela união de cátions sódio e ânions cloreto. No entanto, o sódio metálico, formado por átomos neutros de sódio, não deve ser ingerido, pois seu contato com a pele ou as mucosas causa graves queimaduras.a) Em relação às partículas que os formam, o que há em comum e o que há de diferente entre um átomo

neutro de sódio e um cátion sódio?

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b) O sódio presente no cloreto de sódio pode ser considerado a mesma substância que o sódio metálico? Explique.

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3. Associe ao nome das ligações químicas (a, b e c) aos conceitos correspondentes (I, II e III).a) Covalenteb) Metálicac) IônicaI. Cátions unidos e envoltos por um conjunto de elétrons em movimento.II. Atração elétrica entre íons com cargas de sinais contrários.III. Compartilhamento de pares de elétrons.

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4. Um elemento químico apresenta a seguinte distribuição eletrônica: K = 2 e–, L = 8 e–, M = 17 e–, N = 2 e–.a) Com essas informações e com o auxílio da tabela periódica, determine qual é o nome e o símbolo desse

elemento químico.

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b) Quando esse átomo perde um elétron, qual é sua nova distribuição eletrônica, sabendo que o elétron perdido se localizava na última camada?

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Respostas das atividades

1. a) Covalente.b) Iônica.c) Covalente.d) Iônica.e) Covalente.f) Metálica.

2. a) Ambos pertencem ao mesmo elemento químico, pois têm o mesmo número de prótons. No entanto, o

cátion sódio tem um elétron a menos em relação ao átomo eletricamente neutro. O número de nêutrons é igual no átomo neutro e no cátion.

b) Não. Apesar de serem o mesmo elemento químico, os átomos de sódio estão na forma iônica no composto cloreto de sódio, ao passo que, no sódio metálico, os átomos apresentam uma reatividade maior que a do cátion Na+.

3. a – III; b – I; c – II.

4. a) A soma do número de elétrons distribuídos é igual a 29; portanto, esse também é o número de prótons e

o número atômico. Na tabela periódica, o elemento químico de número atômico 29 é o cobre, símbolo Cu.b) K = 2 e–, L = 8 e–, M = 17 e–, N = 1 e–.

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Autoavaliação

Critérios Ótimo desempenho Bom desempenho Preciso melhorar

Entendo qual é o critério de organização dos elementos químicos na tabela periódica.Localizo o período de um elemento a partir do seu número de camadas eletrônicas.Identifico quais são os elementos com propriedades químicas semelhantes de acordo com sua localização na tabela periódica.Compreendo a razão pela qual a maior parte dos elementos naturais não existe de forma isolada.Entendo como ocorre a formação de ligações iônicas.Entendo como ocorre o compartilhamento de elétrons para a formação das ligações covalentes.Consigo explicar por que os metais conduzem eletricidade.Utilizo a tecnologia digital para melhorar minha aprendizagem.

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