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2o bimestre Aula 02 Química A descoberta do fósforo e a organização dos elementos Ensino Médio ● Tabela Periódica; ● Elementos e substâncias químicas: história, estrutura e composição; ● Classificação periódica dos elementos. ● Estudar sobre a descoberta do fósforo; ● Compreender as teorias e os procedimentos que levaram à descoberta; ● Analisar a importância dos alquimistas nas principais ideias sobre a organização dos elementos, a classificação e a história da tabela periódica. Link para vídeo A história do fósforo Vídeo sobre a descoberta do fósforo. SOCRATICA PORTUGUÊS. A história de fósforo. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=5IxS195cqp8. Acesso em: 14 out. 2024. Descoberta dos elementos Para começar Assista ao vídeo para responder às questões: • Quem eram os alquimistas e quais eram seus principais objetivos ao estudar a matéria? • Como Hennig Brand, um alquimista, acabou descobrindo o fósforo ao tentar encontrar ouro? • Por que a descoberta do fósforo foi importante, mesmo que Brand não tenha conseguido transformar metais em ouro? https://www.youtube.com/watch?v=5IxS195cqp8 O estudo dos elementos químicos começou no período da alquimia, entre o século III a.C. e o século XVII. Já existiam ideias iniciais sobre átomos e elementos, mas a ciência moderna começou a se formar no século XVII. A alquimia também contribuiu para o desenvolvimento de técnicas, utensílios e conhecimentos sobre elementos e materiais. Elementos Químicos Símbolos da alquimia Elaborado especialmente para a aula com imagens © Getty Images. Foco no conteúdo 10 minutos Fósforo, do latim phosphorus. Na forma pura, usualmente o fósforo é semitransparente, mole, de consistência semelhante à da cera de abelha, brilha no escuro (fosforesce) e pega fogo espontaneamente quando exposto ao ar, formando uma densa fumaça branca de óxidos de fósforo que se combinam com o vapor d’água no ar dando origem a vários ácidos. Foi preparado pela primeira vez em 1669 pelo alquimista alemão Hennig Brand, a partir de um resíduo obtido pela evaporação da urina. (Peixoto, 2002) O fósforo foi o primeiro elemento químico a ser descoberto cientificamente em 1669, marcando a transição da alquimia para a moderna ciência química. © Getty Images Foco no conteúdo Pause e responda Os alquimistas, como Hennig Brand, buscavam transformar materiais em ouro. Além dessa busca, qual outro objetivo importante guiava suas práticas? Objetivos dos Alquimistas Produzir eletricidade. Criar um remédio universal para curar doenças. Desenvolver o microscópio. Descobrir a energia nuclear. Pause e responda Os alquimistas, como Hennig Brand, buscavam transformar materiais em ouro. Além dessa busca, qual outro objetivo importante guiava suas práticas? Objetivos dos Alquimistas Produzir eletricidade. Criar um remédio universal para curar doenças. Desenvolver o microscópio. Descobrir a energia nuclear. Classificação antiga Desde a Antiguidade, os metais mais conhecidos eram o ouro (Au), a prata (Ag), o estanho (Sn), o cobre (Cu), o chumbo (Pb), o mercúrio (Hg) e o ferro (Fe). Nessa época, os elementos eram classificados apenas em dois grupos: metálicos e não metálicos. Classificação moderna Menos de um século após a descoberta do fósforo, Antoine Lavoisier (1743-1794) revolucionou a química ao colocá-la nos moldes da ciência moderna. Mais tarde, Dmitri Mendeleev (1834-1907) introduziu a classificação periódica dos elementos. Organização dos elementos Foco no conteúdo Veja no livro! Mendeleev é conhecido por formular a primeira versão reconhecida da tabela periódica, organizando os elementos em ordem crescente de massa atômica e prevendo as propriedades de elementos ainda não descobertos. 1 2 3 4 Evolução da Tabela Periódica Johann Wolfgang Döbereiner observou que elementos com propriedades semelhantes poderiam ser agrupados em tríades. 1829 – Tríades de Döbereiner: Alexandre-Émile Béguyer de Chancourtois criou uma versão da tabela periódica, com os elementos numa espiral ao redor de um cilindro. 1862 – Parafuso Telúrico de Chancourtois: John Newlands sugeriu que os elementos podiam ser organizados em intervalos de oito, semelhante à oitava na música. 1864 – Lei das Oitavas de Newlands: Dmitri Mendeleev é creditado como o criador da primeira versão da Tabela Periódica moderna. Ele organizou os elementos em ordem crescente de massa atômica e previu elementos que ainda não haviam sido descobertos. 1869 – Tabela Periódica de Mendeleev: Foco no conteúdo A Lei de Döbereiner, proposta por Johann Döbereiner (1780- 1849), observou que o bromo tinha propriedades e massa atômica entre o cloro (Cl) e o iodo (I). A massa atômica do bromo (Br) era a média das massas do cloro e do iodo: Br = Cl+I 2 . Döbereiner também identificou uma relação entre as massas atômicas de cálcio, estrôncio e bário, formando tríades de elementos com propriedades semelhantes. Lei das Tríades Foco no conteúdo Fonte: MORE, 2020. Tríade Lítio Sódio Potássio Massa atômica Massa atômica 7 23 39 Na = 39+7 2 = 23 Tríade Cloro Bromo Iodo Massa atômica Massa atômica 35,5 80 127 Br = 35,5+127 2 ≈ 81 Tríade Cálcio Estrôncio Bário Massa atômica Massa atômica 40 88 137 Sr = 40+137 2 ≈ 88 Responda à questão a seguir: Na prática (UERJ, 2013) Em uma das primeiras classificações dos elementos químicos, eles foram organizados em grupos de três, chamados tríades. Os elementos de cada tríade possuem propriedades químicas semelhantes, e a massa atômica do elemento central é aproximadamente a média aritmética das massas atômicas dos outros dois. Observe as tríades a seguir: Com base nos critérios desta classificação, a letra X corresponde a qual elemento químico? Dados: Massas atômicas Li = 7; Na = 23; K = 39; Cl = 35,5; Br = 80; I = 127; S = 32; Te = 127,6. 10 minutos Veja no livro!Atividade 1 Li Cl S Na Br X K I Te Fonte: UERJ, 2013. Elaborado especialmente para a aula. M(Na) = 𝑀(𝐿𝑖)+𝑀(𝐾) 2 = 7+39 2 = 23; M(Br) = 𝑀(𝐶𝑙)+𝑀(𝐼) 2 = 35,5+127 2 = 81,25 ≈ 80; M(X) = 𝑀(𝑆)+𝑀(𝑇𝑒) 2 = 32+127,6 2 = 79,8. M(X) ≈ 79,8 = M(Se) X é o selênio. Na prática Veja no livro! 10 minutos Correção Em 1862, Alexandre-Émile Béguyer de Chancourtois criou o Parafuso Telúrico, o primeiro modelo a reconhecer a periodicidade química dos elementos. Ele usou um cilindro dividido em 16 partes iguais, desenhando uma hélice com ângulo de 45º. Os elementos foram organizados na hélice em ordem crescente de massa atômica, mostrando as semelhanças nas propriedades químicas e físicas entre os elementos de um mesmo grupo. Elaborado especialmente para a aula. Parafuso Telúrico Foco no conteúdo Em 1864, John Newlands propôs a Lei das Oitavas, organizando os elementos em grupos de oito, em ordem crescente de massa atômica. Ele percebeu que cada oitavo elemento tinha propriedades semelhantes ao primeiro, assim como os intervalos de uma escala musical. Lei das Oitavas Foco no conteúdo Representação de duas oitavas de Newlands. Escala musical 1a oitava 2a oitava 1a – dó H F 2a – ré Li Na 3a – mi Be Mg 4a – fá B Al 5a – sol C Si 6a – lá N P 7a – si O S Fonte: R. L. TARGINO; O. BALDINATO, 2016. os elementos com propriedades semelhantes apresentam relações especiais, análogas às que existem na música, entre uma nota e sua oitava.” John Newlands Tabela periódica de Mendeleev A primeira tabela periódica foi criada por Dmitri Mendeleev, que organizou os elementos em ordem crescente de massa atômica. Ele notou que as propriedades dos elementos se repetiam periodicamente com o aumento da massa. Mais tarde, Henry Moseley observou que o número atômico, e não a massa, determinavaas propriedades dos elementos, refinando a tabela periódica. Reprodução – LIMA; BARBOSA; FILGUEIRAS, 2019. Disponível em: https://quimicanova.sbq.org.br/pdf/AR20190046. Acesso em: 14 out. 2024. Classificação Periódica Foco no conteúdo A tabela original de Mendeleev, de 1869, publicada na Rússia. https://quimicanova.sbq.org.br/pdf/AR20190046 Responda às questões a seguir: Na prática (UFRN, 2013) A Lei Periódica e a Tabela Periódica são fundamentais para o estudo da Química. D. Mendeleev (1834-1907), por volta do século XIX, organizou cerca de 60 elementos conhecidos naquela época, colocando-os em ordem crescente de peso atômico e agrupando os que tinham propriedades semelhantes em colunas. Mendeleev deixou alguns espaços em branco, pois alguns elementos ainda não haviam sido descobertos. Ele previu a existência de um elemento, que chamou de 'ekasilício', por estar na mesma coluna do silício. Mais tarde, esse elemento foi descoberto e suas propriedades eram as mesmas previstas por Mendeleev. Hoje, os elementos são organizados na Tabela Periódica de acordo com suas estruturas atômicas. a) O que significa a periodicidade no agrupamento dos elementos na Tabela Periódica? b) Como Mendeleev conseguiu prever as propriedades de um elemento que ainda não havia sido descoberto? 10 minutos Veja no livro!Atividade 2 Correção Na prática a) O termo "periodicidade" se refere à repetição de propriedades semelhantes entre os elementos que pertencem ao mesmo grupo na Tabela Periódica. b) Mendeleev conseguiu prever as propriedades de um elemento desconhecido porque ele o classificou em um grupo com propriedades semelhantes. Ao conhecer as propriedades dos elementos do mesmo grupo, era possível estimar as propriedades do novo elemento. Na tabela periódica, os elementos são organizados em grupos que compartilham características, o que permite prever as propriedades com base na posição do elemento. Mendeleev conseguiu prever as propriedades de elementos desconhecidos, como o "ekasilício", analisando as tendências periódicas dos elementos em sua tabela. Ele observou os padrões de propriedades em sua coluna e inferiu que o novo elemento teria características similares às do silício, já que estava no mesmo grupo (coluna). A Ciência em Evolução: Contribuições e Descobertas ● Como os alquimistas, por meio de experimentos baseados em tentativa e erro, ajudaram a desenvolver a ciência moderna, mesmo sem entender totalmente o que observavam? ● Por que é importante reconhecer o trabalho de cientistas cujas teorias não estavam totalmente corretas, e como isso está ligado à evolução da Tabela Periódica? Cada peça deste quebra-cabeça simboliza uma descoberta científica. Mesmo pequenas contribuições são importantes para construir o conhecimento. Encerramento © Getty Images ATKINS, P.; JONES, L.; LAVERMAN, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. Porto Alegre: Bookman, 2018. TARGINO, A.; BALDINATO, J. Abordagem histórica da lei periódica nas coleções do PNLD 2012. Química Nova na Escola, v. 34, n. 4, 2016. Disponível em: http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc38_4/07-CCD-115-15.pdf. Acesso em: 21 out. 2024. LEMOV, D. Aula nota 10 3.0: 63 Técnicas para melhorar a gestão da sala de aula. Porto Alegre: Penso, 2023. MORE, H. Initial classification of elements. The Fact Factor, 17 nov. 2020. Disponível em: https://thefactfactor.com/facts/pure_science/chemistry/inorganic-chemistry/mendeleevs- periodic-table/15000/. Acesso em: 14 out. 2024. PEIXOTO, E. M. A. Elemento químico: fósforo. Química Nova na Escola, n. 15, maio 2002. Disponível em: http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a12.pdf. Acesso em: 14 out. 2024. ROSENSHINE, B. Principles of instruction: research-based strategies that all teachers should know. American Educator, v. 36, n. 1, 2012. Disponível em: https://www.aft.org/sites/default/files/Rosenshine.pdf. Acesso em: 14 out. 2024. Referências http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc38_4/07-CCD-115-15.pdf https://thefactfactor.com/facts/pure_science/chemistry/inorganic-chemistry/mendeleevs-periodic-table/15000/ https://thefactfactor.com/facts/pure_science/chemistry/inorganic-chemistry/mendeleevs-periodic-table/15000/ http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a12.pdf https://www.aft.org/sites/default/files/Rosenshine.pdf SÃO PAULO (Estado). Secretaria da Educação. Currículo Paulista: etapa Ensino Médio, 2020. Disponível em: https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp- content/uploads/2023/02/CURR%C3%8DCULO-PAULISTA-etapa-Ensino- M%C3%A9dio_ISBN.pdf. Acesso em: 14 out. 2024. SÃO PAULO (Estado). Secretaria da Educação. Currículo em Ação, 2022. Caderno do Professor, Ciências da Natureza e suas Tecnologias, 1a série – Ensino Médio, v. 2. Disponível em: https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/2022/10/1serie- 2sem-Prof-CNT.pdf. Acesso em: 14 out. 2024. UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO (UERJ). Vestibular Estadual, 2013. 2o Exame de Qualificação, questão 25, p. 20. Disponível em: http://www.euquerouerj.com.br/sites/default/files/eq_2013_-_2.pdf. Acesso em: 14 out. 2024. UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ (UECE). Vestibular, 2022. 1o semestre, Provas Específicas: Física e Química, 2a fase, 2c dia, questão 36, p. 10. Disponível em: https://www.cev.uece.br/wp-content/uploads/2022/02/vtb20221f2fisquig3-1.pdf. Acesso em: 14 out. 2024. 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Acesso em: 14 out. 2024. Referências https://vestibular.brasilescola.uol.com.br/downloads/universidade-federal-rio-grande-norte.htm https://vestibular.brasilescola.uol.com.br/downloads/universidade-federal-rio-grande-norte.htm Aprofundando A seguir, você encontra uma seleção de exercícios extras, que ampliam as possibilidades de prática, de retomada e aprofundamento do conteúdo estudado. A B C D ao volume atômico. à massa atômica. ao número atômico. à eletronegatividade. (UECE 2022) Henry Gwyn Jeffreys Moseley (1887–1915), morto em combate na Índia durante a Primeira Guerra Mundial, deu uma definitiva contribuição para elaborar uma lei de recorrência para a Classificação Periódica dos elementos ao determinar um valor para cada um deles no que diz respeito Aprofundando A B C D Correção Em 1913, o inglês Henry Gwyn Jeffreys Moseley descobriu como calcular o número de prótons no núcleo de um átomo, melhorando a tabela de Mendeleev ao colocar os elementos químicos em ordem crescente de seus números atômicos. Aprofundando ao volume atômico. à massa atômica. ao número atômico. à eletronegatividade. (UECE 2022) Henry Gwyn Jeffreys Moseley (1887–1915), morto em combate na Índia durante a Primeira Guerra Mundial, deu uma definitiva contribuição para elaborar uma lei de recorrência para a Classificação Periódica dos elementos ao determinar um valor para cada um deles no que diz respeito Para professores Slide 2 Habilidade:(EM13CNT209) Analisar a evolução estelar associando-a aos modelos de origem e distribuição dos elementos químicos no Universo, compreendendo suas relações com as condições necessárias ao surgimento de sistemas solares e planetários, suas estruturas e composições e as possibilidades de existência de vida, utilizando representações e simulações, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros). (SÃO PAULO, 2022. p. 131) Slide 3 Tempo: 5 minutos. Dinâmica de condução: apresente primeiro o vídeo e depois discuta rapidamente as questões com os alunos. Expectativas de respostas: • Os alquimistas eram estudiosos da antiguidade e da Idade Média que buscavam entender e manipular a matéria. Embora seus métodos fossem rudimentares em comparação com a química moderna, suas metas incluíam a busca pela Pedra Filosofal, que supostamente poderia transformar metais comuns em ouro, e o elixir da longa vida, que prometia imortalidade ou cura para doenças; • Hennig Brand estava buscando transformar materiais comuns em ouro, como muitos alquimistas de sua época. Durante suas experimentações com urina, ele acabou descobrindo um novo elemento, o fósforo, que brilhava no escuro. Embora não tenha conseguido ouro, ele acidentalmente encontrou algo de grande valor para a ciência; • A descoberta do fósforo foi importante porque revelou um novo elemento com propriedades únicas, como a capacidade de brilhar no escuro (fosforescência). Essa descoberta não apenas contribuiu para o conhecimento dos elementos químicos, mas também influenciou o estudo da química e a organização dos elementos na Tabela Periódica posteriormente. Tempo: 10 minutos. Dinâmica de condução: professor(a), peça que os alunos resolvam a atividade no livro. Em seguida, inicie a correção explicando o conceito de tríade, ressaltando que, nessa classificação, os elementos eram organizados em grupos de três com propriedades químicas semelhantes. Destaque que a massa atômica do elemento central é a média aritmética das massas atômicas dos outros dois. Reforce que as tríades não são usadas atualmente, mas foram um passo importante na história da organização dos elementos químicos. Após a correção, discuta a importância da massa atômica no desenvolvimento da tabela periódica moderna, conectando a atividade com o conteúdo atual. Expectativas de respostas: primeiro, os alunos devem identificar a tríade a que o elemento X pertence. Por exemplo, se a questão apresenta elementos como Lítio (Li), Sódio (Na) e Potássio (K), essa é a tríade dos metais alcalinos. Em seguida, eles devem calcular a média aritmética das massas atômicas dos dois elementos das extremidades da tríade. Nesse caso, o elemento central é o Sódio (Na), pois sua massa atômica (23) é a média aritmética dos outros dois. Depois de calcular as outras duas tríades, os alunos devem concluir que a letra X corresponde ao Selênio (Se) para a tríade S, Se, Te. Slide 11 Tempo: 10 minutos. Dinâmica de condução: professor(a), peça que os alunos resolvam a atividade no livro. Em seguida, inicie a correção explicando a importância da Lei Periódica e da Tabela Periódica no estudo da Química. Destaque o trabalho de Mendeleev, que organizou os elementos em ordem crescente de massa atômica e agrupou aqueles com propriedades semelhantes em colunas. Explique que ele deixou espaços em branco na tabela para elementos que ainda não haviam sido descobertos, como o 'ekasilício', previsto por ele. Reforce que, atualmente, os elementos são organizados com base em suas estruturas atômicas. Expectativas de respostas: a) O termo "periodicidade" se refere à repetição de propriedades semelhantes entre os elementos que pertencem ao mesmo grupo na Tabela Periódica. b) Mendeleev conseguiu prever as propriedades de elementos desconhecidos, como o 'ekasilício', analisando as tendências periódicas dos elementos em sua tabela. Ele observou os padrões de propriedades em sua coluna e inferiu que o novo elemento teria características similares ao silício, já que estava no mesmo grupo (coluna). Slide 16 Tempo: 5 minutos. Expectativas de respostas: 1. Os alunos podem perceber que o trabalho dos alquimistas foi importante para desenvolver métodos experimentais e descobrir novos materiais. Mesmo que eles não entendessem tudo o que observavam e seus objetivos não fossem científicos no sentido moderno, suas tentativas e erros ajudaram a criar a base da metodologia científica. Isso influenciou diretamente o crescimento da química. 2. Os alunos podem observar que teorias científicas incorretas também ajudam no avanço da ciência. A ciência é um processo contínuo, em que ideias são investigadas e corrigidas com o tempo. Por isso, reconhecer o trabalho desses cientistas é importante, pois, mesmo com erros, suas contribuições ajudaram a ampliar o conhecimento. Slide 18 Slide 1 Slide 2 Slide 3: Descoberta dos elementos Slide 4: Elementos Químicos Slide 5 Slide 6: Objetivos dos Alquimistas Slide 7: Objetivos dos Alquimistas Slide 8: Organização dos elementos Slide 9: Evolução da Tabela Periódica Slide 10: Lei das Tríades Slide 11 Slide 12 Slide 13: Parafuso Telúrico Slide 14: Lei das Oitavas Slide 15: Classificação Periódica Slide 16 Slide 17 Slide 18: A Ciência em Evolução: Contribuições e Descobertas Slide 19 Slide 20 Slide 21 Slide 22 Slide 23: (UECE 2022) Henry Gwyn Jeffreys Moseley (1887–1915), morto em combate na Índia durante a Primeira Guerra Mundial, deu uma definitiva contribuição para elaborar uma lei de recorrência para a Classificação Periódica dos elementos ao determinar um Slide 24: (UECE 2022) Henry Gwyn Jeffreys Moseley (1887–1915), morto em combate na Índia durante a Primeira Guerra Mundial, deu uma definitiva contribuição para elaborar uma lei de recorrência para a Classificação Periódica dos elementos ao determinar um Slide 25 Slide 26 Slide 27 Slide 28 Slide 29 Slide 30 Slide 31