UNIVERSIDADE DO GRANDE RIO
UNIGRANRIO
WANDERLEY CARREIRA DE SOUZA JUNIOR
“QUÍMICA EM GERAL” A PARTIR DE UMA TABELA
PERIÓDICA NO MICROSOFT EXCEL: UMA ESTRATÉGIA
DE ENSINO DE QUÍMICA NA EDUCAÇÃO BÁSICA
Duque de Caxias
2010
WANDERLEY CARREIRA DE SOUZA JUNIOR
UNIVERSIDADE DO GRANDE RIO
“QUÍMICA EM GERAL” A PARTIR DE UMA TABELA
PERIÓDICA NO MICROSOFT EXCEL: UMA ESTRATÉGIA
DE ENSINO DE QUÍMICA NA EDUCAÇÃO BÁSICA
Dissertação apresentada à Universidade do
Grande Rio “Prof. José de Souza Herdy”, como
parte dos requisitos parciais para obtenção do
grau de mestre em Ensino das Ciências na
Educação Básica.
Área de concentração: Ensino de Química.
Orientador:
Professora Doutora Wilma Clemente de Lima
Co-Orientador: Professora Doutora Cristina Novikoff
.
Duque de Caxias - RJ
2010
.
CATALOGAÇÃO NA FONTE/BIBLIOTECA – UNIGRANRIO
C314
Carreira, Wanderley.
“Química em geral” a partir de uma tabela periódica no microsoft excel:
uma estratégia de ensino de química na educação básica./ Wanderley
Carreira. – 2010.
142 f. : il. ; 30 cm.
Dissertação (mestrado em Ensino de Ciências na Educação Básica) –
Universidade do Grande Rio “Prof. José de Souza Herdy”, Escola de Educação,
Ciências, Letras, Artes e Humanidades, 2010.
“Orientadora: Profª. Wilma Clemente de Lima.”
“Co-Orientadora: Prof.ª Cristina Novikoff.”
Bibliografia: p. 99-100
1. Educação. 2. Educação básica. 3. Química– estudo e ensino.
Química - Tabela periódica. I. Lima, Wilma Clemente. II. Novikoff, Cristina.
III. Universidade do grande Rio “Prof. José de Souza Herdy”. IV. Título.
CDD –370
DEDICATÓRIA
Aos meus pais, Wanderley Carreira e Darcy
Vitoria, que sempre acreditaram na
educação como um caminho para ascensão
social e que me deram incondicional apoio
durante a minha formação.
A minha primeira professora, Maria Helena
(1977), que me ensinou os primeiros passos
e me fez superar o medo do “Quadro de
Giz”.
A dois primos: Sandra Assumpção e
Fernando Assumpção que preencheram a
lacuna de dois irmãos e serviram de modelo
para minha formação.
A minha esposa, Dayse Brum, por toda
paciência, compreensão incondicional e
apoio nesses últimos dois anos tão
conturbados.
Aos meus amigos da “Velha Guarda” do
Laboratório: Francisco Alves, Lúcio Cunha,
Hélio Thomaz, José Fernando, Paulo Silva
e Rosangela Henriques que foram
responsáveis
pela
minha
formação
profissional.
Aos professores do Programa de PósGraduação em Ensino das Ciências da
Unigranrio
pelo
carinho,
parceria,
dedicação e profissionalismo demonstrando
ao longo desses dois anos.
AGRADECIMENTOS
Quando criança, embora não fosse fã de Roberto Carlos, eu queria ter um milhão de amigos.
Obviamente, não cheguei a esse expressivo número. Não obstante, a sinergia proporcionada
pelos poucos amigos que possuo é suficiente o bastante para ultrapassar a milhão deles. Hoje,
um antigo sonho se realiza. Contudo, cabe lembrar que nada é feito sozinho. Tolos são
aqueles que pensam dessa forma. Destarte, preciso dividir o mérito dessa conquista, agradecer
e reconhecer aqueles que direta ou indiretamente me auxiliaram na concepção desse trabalho.
A começar pelos meus companheiros de turma: Alex Coelho, Sérgio Trindade e em especial
Andrea Lima e Valessa Lessa, pois sem eles não haveria a excelente turma, da qual fiz parte.
Aos amigos Wagner Bahia, Ricardo Gomes, Andre Alves, Charles Bessa, Paulo Silva e Helio
Thomaz que fizeram parte da “Família Laboratório”. Aos amigos do Dream Team:
Wellington Santos, Clara Simões, Amanda Assis, José Fernando, Sabrina Silva, Renan
Rosário, Andre Primo, Felipe Batista, Ana Carolina Abrahão, Lidiane Nascimento, Natália
Borba, Jailton Deveza e Bruno Quintanilha pela torcida e apoio e, em especial, ao Fábio
Felisberto pelas revisões ortográficas. A fraternal amiga Rosangela Henriques pelas
exaustivas revisões sugestões na composição desse texto e a escudeira Claudia Sampaio pela
captura e tratamento das imagens utilizadas durante muitas madrugadas. Aos demais amigos
da Fábrica de Lubrificantes Fernando Mackert, Tiago Silva e Gilson Rocha pelas palavras de
apoio e ânimo, não se esquecendo dos amigos Renato Chalub e Roberto Biato pelo
incontestável apoio nas semanas que antecederam a defesa da dissertação. Ao fraterno amigo,
professor Sergio Henrique, por se fazer presente nos momentos em que eu mais precisei. Ao
amigo Alex Beringuy pelas primeiras lições de informática. Ao amigo Alexandre Mendes
pelo incentivo e parceria a Marta Mendes pela indicação das referências bibliográficas. Ao
amigo e coordenador do Curso de Tecnologia em Gestão da Produção Industrial (IFRJ)
Marcelo Lacerda por conciliar meu horário de trabalho no IFRJ, para que eu pudesse atingir o
meu objetivo. Ao Leonardo Pardal pela vital ajuda no Congresso realizado na Espanha. Aos
professores Herbert Martins; Haydea Reis, Jacqueline Lima, Frederico Allan, Luiz Eduardo
por compartilharem suas experiências e fundamentar essa pesquisa e, em especial, aos
professores Marcelo Pedrosa, Zenildo Morais, Wilma Pinto e a professora Cristina Novikoff
por suas valorosas contribuições no delineamento metodológico dessa pesquisa. Aos
professores que fizeram parte da equipe de avaliação da T Wanc®©. Aos meus pais pela
torcida para que tudo desse certo e a minha esposa, Dayse Brum, pela compreensão, presença
e incondicional apoio nos finais de semana, Natal, Ano Novo, Carnaval, Páscoa, etc.
Finalmente, ao Grande Escritor dessa história: Deus, o qual me concedeu a força e
perseverança, como também me regalou com grandes seres humanos que foram vitais na
encenação de mais esse capítulo da minha vida e mais uma vez fez-me acreditar que um
somente evolui a partir de outros homens..
Jamais considere seus estudos como
uma obrigação, mas como uma
oportunidade invejável para aprender
a conhecer a influência libertadora
da beleza do reino do espírito, para o
seu próprio prazer pessoal e, para o
proveito da comunidade à qual o seu
futuro trabalho pertencer.
Albert Einstein
RESUMO
O produto desse trabalho é o resultado de uma pesquisa mista (qualitativa/quantitativa)
aplicada que teve por principal objetivo desenvolver um recurso didático para o ensino de
Química, a partir de uma Tabela Periódica desenvolvida no Microsoft Excel – T Wanc®©. A
metodologia empregada no desenvolvimento desse recurso implicou na análise interpretativa
de diferentes instrumentos sob os quais o ensino da química está alicerçado, tais como: Lei de
Diretrizes e Bases da Educação Nacional (LDBEN), Parâmetros Curriculares Nacionais para
o Ensino Médio (PCNEM), Orientações Curriculares para o Ensino Médio, livros de química
constantes do Programa Nacional do Livro para o Ensino Médio (PNLEM) e sites dedicados a
Tabela Periódica. Posteriormente, foram discutidas as limitações desses livros e sites sob o
prisma da contextualização e interdisciplinaridade e se estabeleceu um diálogo entre a Tabela
Periódica e temas, tais como a toxicologia, geologia, ecologia, nutrição, fisiologia, dentre
outros, culminando-se em uma proposta didática, com uma abordagem diferenciada daquela
comumente praticada pelos manuais didáticos. A avaliação da T Wanc®©, por seis professores
que já ministram ou ministraram o tema em questão, tabela periódica, sinalizou para
possibilidade de sua utilização como um recurso didático nas aulas de Química na educação
básica.
Palavras-chave: Tabela Periódica. Ensino de química. Livro didático.
ABSTRACT
The product of this work is the result of a qualitative and quantitative research applied that
was aimed to develop a resource for the teaching of chemistry, from a periodic table
developed in Microsoft Excel - T Wanc®©. The methodology used in developing this action
resulted in an interpretative analysis of different instruments under which the teaching of
chemistry is founded, such as the Brazilian Law of Directives and Bases of National
Education (LDBEN), the Brazilian National Curriculum Parameters for Secondary Education
(PCNEM) Curriculum Guidelines for High School, chemistry books in the National Textbook
Program for high school (PNLEM) and websites dedicated to the Periodic Table. Later,
participants discussed the limitations of books and selected sites in the light of context and
interdisciplinarity has established a dialogue between the Periodic Table and issues such as
toxicology, geology, ecology, nutrition, physiology, among others, culminating in a didactic
proposal with a different approach from that commonly practiced by the textbooks. The
evaluation of the proposed application (T Wanc®©) by six teachers, who have ministers or the
content in question, signaled the possibility of its use as a teaching tool in chemistry class in
basic education.
Keywords: Periodic Table. Chemistry education. Textbook.
SUMÁRIO
1
INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 13
2
REVISÃO DA LITERATURA ........................................................................................ 16
2.1
Conceitos Caros ao Ensino ........................................................................................... 16
2.1.1 Racionalidade, Ensino-aprendizagem, Interdisciplinaridade, Contextualização.......... 16
2.1.2 O Papel da Química na Educação ................................................................................ 20
2.2
A raiz da ciência Química: Tabela Periódica ............................................................... 23
2.3
Tabela Periódica: de Tales à IUPAC ............................................................................ 24
2.3.1 As Perguntas Movem o Mundo .................................................................................... 25
2.3.2 Alquimia e Iatroquímica ............................................................................................... 32
2.3.3 O “Re-Nascimento” de uma Ciência ............................................................................ 35
2.3.4 A Química do Século XVIII ......................................................................................... 37
2.3.5 A Química No Século XIX........................................................................................... 42
2.3.6 A Evolução da Tabela Periódica .................................................................................. 46
2.3.7 IUPAC Como Entidade Normalizadora ....................................................................... 63
3
METODOLOGIA ............................................................................................................. 67
3.1
Tipo de Estudo .............................................................................................................. 67
3.2
Questões de Pesquisa .................................................................................................... 68
3.3
Fases da Pesquisa ......................................................................................................... 69
3.3.1 Fase 1: Levantamento no Portal CAPES e artigos correlatos ...................................... 69
3.3.2 Fase 2: Revisão de Documentos Normativos ............................................................... 69
3.3.3 Fase 3: Levantamento de Livros Didáticos .................................................................. 70
3.3.4 Fase 4: Levantamento de Sites Dedicados ao Tema ..................................................... 70
3.3.5 Fase 5: Análise Interpretativa dos Livros e Sites .......................................................... 70
3.3.6 Fase 6: Fundamentação Teórica e Desenvolvimento da T Wanc®© no Excel.............. 72
3.3.7 Fase 7 - Experimentação da T Wanc®© ........................................................................ 75
3.4
4
Tratamento dos Dados .................................................................................................. 77
APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS ............................................ 80
4.1
A Avaliação dos Livros Didáticos ................................................................................ 80
4.2
A avaliação dos sites..................................................................................................... 84
4.3
Experimentação Laboratorial da Versão Beta da T Wanc®© ....................................... 87
4.3.1 Análise do discurso docente: Perfil do Professor e Aulas sobre Tabela Periódica ...... 87
4.3.2 Análise do discurso docente: Avaliação da T Wanc®© pelos professores.................... 90
4.4
5
Apresentação da T Wanc®© .......................................................................................... 92
CONCLUSÕES .............................................................................................................. 108
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................... 110
Apêndice A: Tabela Periódica dos elementos segundo a IUPAC .......................................... 122
Apêndice B: Linha do Tempo - elementos químicos e a Tabela Periódica ............................ 123
Apêndice C: Os seis livros didáticos selecionados para avaliação do conteúdo Tabela
Periódica ................................................................................................................................. 125
Apêndice D: Matriz com os resultados da avaliação do capítulo Tabela Periódica dos seis
livros didáticos........................................................................................................................ 126
Apêndice E: Relação dos trinta sites selecionados para avaliação ......................................... 127
Apêndice F: Matriz com o resultado da avaliação dos sites selecionados ............................. 130
Apêndice G: Imagem de abertura dos sites avaliados ............................................................ 131
Apêndice H: Referências bibliográficas utilizadas na concepção da T Wanc®© ................... 132
Apêndice I: T Wanc®© – Tela de abertura ampliada .............................................................. 138
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 2.1: Tabela Periódica como raiz da ciência Química .................................................... 24
Figura 2.2: Os cinco sólidos platônicos: o tetraedro (fogo), o hexaedro (terra),o octaedro (ar),
icosaedro (água) e o dodecaedro (universo). ............................................................................ 28
Figura 2.3: Os cinco elementos na visão de Aristóteles com suas respectivas propriedades
associados aos sólidos platônicos. ............................................................................................ 30
Figura 2.4: Lista original das substâncias simples (“elementos”) segundo Lavoisier em 1789
.................................................................................................................................................. 40
Figura 2.5: Notação (pictogramas) usada por Dalton para representação dos átomos,
publicadas em seu livro Um Novo sistema filosófico da química. .......................................... 43
Figura 2.6: Comparação entre algumas massas atômicas de Dalton e os valores já conhecidos
em 1872 .................................................................................................................................... 45
Figura 2.7: Analogia entre as Tríades propostas de Döbreiner e a Tabela Periódica atual ...... 47
Figura 2.8: Sistema em “V” proposto por Leopold Gmelin para ordenação dos elementos em
1843. ......................................................................................................................................... 48
Figura 2.9: Deslocamento da extremidade direita do sistema de Gmelin para baixo. ............. 49
Figura 2.10: Analogia entre o sistema proposto por Leopold Gmelin e a Tabela Periódica atual
.................................................................................................................................................. 49
Figura 2.11: Parafuso de Alexandre De Chancourtois ............................................................. 50
Figura 2.12: Tabela de William Odling publicada em 1864 .................................................... 52
Figura 2.13: Tabela de Newlands ilustrando a lei das oitavas apresentada à Chemical Society
em 1866 .................................................................................................................................... 53
Figura 2.14: Primeira Tabela de Lothar Meyer, 1864 .............................................................. 55
Figura 2.15: Sistema ortogonal desenvolvido por Lothar Meyer em 1870 .............................. 55
Figura 2.16: Tabela Periódica refletindo o periodismo de Lothar Meyer, 1872. ..................... 56
Figura 2.17: Primeira Tabela desenvolvida por Mendeleev, em 1869. a) versão manuscrita; b)
versão impressa ........................................................................................................................ 57
Figura 2.18: Segunda versão da Tabela Periódica de Mendeleev, publicada em 1871. ........... 58
Figura 2.19: Tabela Periódica organizada por Mendeleeev em 1879. ..................................... 59
Figura 2.20: Tabela mais moderna organizada por Mendeleev................................................ 59
Figura 2.21: Relação linear observada por Henry Moseley em 1913 ...................................... 61
Figura 2.22: Tabela Periódica antes e depois da intervenção de Glenn Seaborg. .................... 63
Figura 3.1: Categorias utilizadas para avaliação dos livros e sites ........................................... 71
Figura 3.2: Estrutura da T Wanc®© .......................................................................................... 74
Figura 4.1: Tela de abertura contendo o detalhamento dos temas que são tratados na T
Wanc®©. .................................................................................................................................... 93
Figura 4.2: Axioma genérico considerando a interação de um átomo genérico e as suas interrelações ..................................................................................................................................... 94
Figura 4.3: T Wanc®© Classificação geral dos elementos químicos ........................................ 95
Figura 4.4: T Wanc®© Classificação geral dos elementos químicos – Expansão dos
lantanídeos e actinídeos ............................................................................................................ 95
Figura 4.5: T Wanc®© Tabela e a linguagem padronizada da química – Número Atômico .... 96
Figura 4.6 T Wanc®© Tabela e a linguagem padronizada da química – Símbolo .................... 97
Figura 4.7: Informações obtidas para o elemento cálcio (Ca) a partir do site NIST Webbok. 97
Figura 4.8: T Wanc®© Elementos Químicos e Nutrição........................................................... 98
Figura 4.9: Ampliação de parte da tela Elementos Químicos e Nutrição................................. 99
Figura 4.10: T Wanc®© Elementos Químicos e Nutrição – Fontes naturais .......................... 100
Figura 4.11: T Wanc®© Elementos Químicos e Nutrição – Simulação de dietas................... 101
Figura 4.12: T Wanc®© Elementos Químicos e Nutrição – Resultado da simulação de uma
dieta ........................................................................................................................................ 102
Figura 4.13: Detalhe da legenda usada identificação dos tipos de alimentos usados na dieta102
Figura 4.14: Propaganda em favor do uso de medicamentos à base de cálcio para tratamento
sintomático contra a osteoporose, uma doença que atinge mais de vinte e cinco milhões de
pessoas no mundo. .................................................................................................................. 103
Figura 4.15: T Wanc®© Elementos e Agricultura ................................................................... 104
Figura 4.16: T Wanc®© Tabela periódica e os ciclos biogeoquímicos ................................... 105
Figura 4.17: T Wanc®© Tabela Periódica e ciclo biogeoquímico do cálcio ........................... 106
LISTA DE QUADROS
Quadro 3.1: Questões para análise do discurso docente: perfil do professor ........................... 75
Quadro 3.2: Questões para análise do discurso docente: aulas sobre tabela periódica ............ 76
Quadro 3.3: Questões para análise do discurso docente: Avaliação da T Wanc®© .................. 77
Quadro 3.4: Detalhamento das categorias utilizadas na análise dos livros didáticos, sites e
discurso docente. ...................................................................................................................... 78
Quadro 3.5: Classificação das variáveis sob estudo: VCD e VCO .......................................... 79
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 4.1: Resultado da avaliação dos livros por categoria .................................................. 81
Gráfico 4.2: Resultado da avaliação do eixo contextualizador e interdisciplinar dos livros .... 82
Gráfico 4.3: Resultado da avaliação dos sites por categoria .................................................... 85
Gráfico 4.4: Resultado da avaliação eixo contextualizador e interdisciplinar dos sites ........... 86
Gráfico 4.5: Análise do Discurso Docente: Perfil do professor ............................................... 88
Gráfico 4.6: Análise do Discurso Docente: Aulas sobre Tabela Periódica .............................. 89
Gráfico 4.7: Análise do Discurso Docente: Avaliação da versão beta da T Wanc®© .............. 91
LISTA DE SÍMBOLOS
®:
Marca registrada
©:
Direitos autorais (Copyright)
LISTA DE ABREVIATURAS
ACS:
American Chemical Society
BDP:
Base de Dados Principal
BDS:
Base de Dados Secundária
CAS:
Chemical Abstract Service
CEB:
Coordenadoria de Educação Básica
C&I:
Contextualizador e Interdisciplinar
CTSA:
Ciência, Tecnologia, Sociedade e Meio Ambiente
DCN:
Diretrizes Curriculares Nacionais
ENEM:
Exame Nacional do Ensino Médio
IFRJ:
Instituto Federal de Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro
INEP:
Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas Educacionais Anísio Teixeira
IACS:
International Association of Chemical Societies
IUPAC:
International Union of Pure and Applied Chemistry
LDBEN:
Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional
NASA:
National Aeronautics and Space Administration
NIST:
National Institute of Standards and Technology
PCNEM:
Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio
OIT:
Organização Internacional do Trabalho
PCN+:
Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares
Nacionais
PNLEM:
Programa Nacional do Livro Didático para o Ensino Médio
T-Wanc:
Tabela professor Wanderley Carreira
VBA:
Visual Basic for Applications
VCD:
Variável categórica dicotômica
VCO:
Variável categórica ordinal
13
1 INTRODUÇÃO
Certamente, um dos maiores desafios enfrentados hoje no ambiente escolar é como
utilizar a contextualização e a interdisciplinaridade na prática pedagógica. Tanto que essa
questão vem sendo debatida por diversos pesquisadores há algum tempo (FRANSCISCHETT,
2005; ZANON, 2008; CARLOS, 2007), como também permeia a legislação de ensino vigente
(BRASIL, 1996; 2002; 2006). Críticas não faltam ao ensino da Química, em especial no
Ensino Médio (BELTRAN et al., 1991; CHASSOT, 2008; ZANON, 2008), por se priorizar o
tratamento dos conceitos dessa disciplina de modo fragmentado e descontextualizado, o que
para muitos autores se constitui em um dos responsáveis pelo elevado nível de rejeição por
parte dos alunos a essa disciplina (FERNANDES, 2007; NARCISO JR et al., 2000). Sob essa
ótica, ao tratar do ensino de Química fez-se o corte epistemológico sobre a classificação
periódica dos elementos. Isso porque a Tabela Periódica é o símbolo mais conhecido da
linguagem química e se constitui em um valioso instrumento didático para o ensino dessa
ciência (TOLENTINO et al., 1997; TROMBLEY, 2000), embora muitos estudantes a
reconheçam como um verdadeiro amontoado de informações que precisam ser essencialmente
memorizadas (CHRISPINO, 1994; DALLACOSTA et al., 1998; NARCISO JR et al., 2000).
Por outro lado, os trabalhos dedicados ao ensino da Tabela Periódica não têm se apresentado
alinhados à legislação vigente (BRASIL, 1996) e apontam para a necessidade de se
desenvolver novas abordagens para o seu ensino (BELTRAN et al., 1991; NARCISO JR et
al., 2000). Sob esse prisma, a “Química em Geral” a partir de uma Tabela Periódica no
Microsoft Excel: T Wanc®© (CARREIRA; PINTO, 2009) visa a preencher parte dessa lacuna,
uma vez que o eixo norteador dessa dissertação de mestrado está fundamentado na
contextualização e interdisciplinaridade (BRASIL, 1996; 2002; 2006); necessidades básicas
da educação para o século XXI. Como motivadores para a concepção dessa pesquisa elencamse a vivência do autor como professor de cursos pré-vestibulares e da rede pública de ensino,
sua experiência no uso do Microsoft Excel voltado para o desenvolvimento de aplicações
14
industriais e, principalmente, por se acreditar que a Tabela Periódica não é algo absoluto, fora
do espaço, fora do tempo e tampouco uma simples base de dados de onde se extraem apenas
“números”, pois sódio, potássio, rubídio, césio e frâncio, podem ser mais que um conjunto de
nomes e símbolos.
Por que “Química em Geral” [...]? Realmente, o título da dissertação pode causar
estranheza ou inquietação, mas seu objetivo é realmente esse. Chamar a atenção acerca do
potencial didático que a Tabela Periódica pode oferecer ao ensino da Química como ciência
do cotidiano, entendendo-se que os elementos químicos constituintes das substâncias hoje
conhecidas, encontram-se primariamente ordenados na Tabela Periódica. Dessa forma,
acredita-se que ela sirva de base para se discutir/aprender a “Química em Geral”, ou seja, uma
aproximação entre a Química e a sociedade a partir da classificação periódica dos elementos.
Nessa linha, os principais objetivos dessa pesquisa constituem-se em apresentar à comunidade
de professores um recurso paradidático para o ensino da Química e por meio dele, divulgar o
potencial didático do Microsoft Excel (MORAN et al., 2007) na perspectiva crítica
(progressista), como também ofertar um meio para que os elementos químicos sejam
trabalhados a partir de suas múltiplas relações com a sociedade, mediante um diálogo entre a
Tabela Periódica e diferentes temas, voltados para ciência, tecnologia, sociedade e meio
ambiente (CTSA) (CHAGAS, 1992; CHASSOT, 2001; CHRISPINO, 1994). A partir desses
dois objetivos, emergiram os seguintes objetivos específicos, a saber: i) Contribuir para novas
propostas de aplicações voltadas para o ensino por meio do uso eficiente dos laptops dos
professores; ii) Interpretar o capítulo Tabela Periódica presente nos livros didáticos a luz do
PCNEM, PCN+ e das Orientações Curriculares para o Ensino Médio; iii) Resgatar a evolução
da Tabela Periódica ao longo da história da Química e iv) Observar o que pensam os
professores a respeito do ensino do conteúdo Tabela Periódica e da T Wanc®©.
Obviamente, para se desenvolver esse projeto, fundamentado na contextualização e
interdisciplinaridade (BRASIL, 1996; 2002; 2006), foi preciso reunir diferentes subsídios, o
que envolveu à consulta a legislação vigente, estudo pormenorizado do capítulo “Tabela
Periódica dos livros didáticos de química, avaliação de sites dedicados ao assunto,
levantamento de bibliografias específicas, correlatas ao ensino de Química, dentre outros.
Dessa forma, o relato desse estudo é feito em cinco capítulos. No primeiro, que se refere a
introdução é apresentado um panorama de como a pesquisa foi concebida, a motivação para
sua realização, seus objetivos principais e secundários, justificativas bem como a estrutura
básica da dissertação. O segundo capítulo, fundamental em toda dissertação, destina-se à
revisão da literatura, o qual se encontra dividido em duas partes. Na primeira delas, discorre-
15
se
acerca
dos
conceitos
caros
ao
ensino:
racionalidade,
ensino-aprendizagem,
interdisciplinaridade, contextualização, bem como o problema do ensino da Química e a
importância da Química como disciplina do ensino médio. Na segunda parte, resgata-se a
evolução da Tabela Periódica no decurso da história da química; partindo-se das primeiras
indagações a cerca da constituição da matéria até a Tabela Periódica atualmente recomendada
pela IUPAC. O terceiro capítulo é dedicado à metodologia, onde se classifica o tipo de estudo
realizado, reafirmam-se os objetivos, elencam-se as questões da pesquisa e detalham-se as
sete etapas envolvidas na concepção desse estudo, bem como a forma de tratamento dos dados
levantados. No quarto capítulo são apresentados e discutidos os resultados das avaliações dos
livros didáticos constantes do PNLEM (Programa Nacional do Livro do Ensino Médio), sites
dedicados a Tabela Periódica, a avaliação T Wanc®© pelo grupo de professores envolvidos na
pesquisa, como também é apresentada a versão final do recurso paradidático proposto.
Finalmente, no último capítulo são feitas as considerações finais e reflexões sobre a pesquisa
como um todo, bem como as sugestões para continuidade desse estudo.
16
2 REVISÃO DA LITERATURA
2.1 Conceitos Caros ao Ensino
2.1.1 Racionalidade,
Contextualização
Ensino-aprendizagem,
Interdisciplinaridade,
Os Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (PCNEM) (BRASIL,
1999) são guias para instituições de ensino médio e docentes implementarem o modelo de
ensino estabelecido pela LDBEN (BRASIL, 1996). Esses documentos orientam para uma
organização curricular que, dentre outras questões, aborde os conteúdos de ensino de modo
contextualizado, aproveitando sempre as relações entre conteúdos e contexto para dar
significado ao aprendido, estimular o protagonismo e a autonomia intelectual do discente
(MENEZES et al., 2002).
A interdisciplinaridade também é uma orientação da LDBEN (BRASIL, 1996) por
meio dos PCNEM (BRASIL, 1999), cujo principal objetivo é fazer da sala de aula mais do
que um espaço para simples absorção e memorização de informações. Por isso, a
interdisciplinaridade se utiliza dos conhecimentos de várias áreas do saber na compreensão de
um problema, na busca de soluções, ou entendimento de um fenômeno sob vários pontos de
vista (MENEZES et al., 2002). Dessa forma, de acordo com a LDBEN (BRASIL, 1996) e os
PCNEM (BRASIL, 1999) é preciso aproveitar sempre as relações entre conteúdos e contexto
para dar significado ao aprendido (BRASIL, 2006). Por sua vez, os temas transversais estão
voltados para a compreensão e para a construção da realidade social e dos direitos e
responsabilidades relacionados com a vida pessoal e coletiva e com a afirmação do princípio
da participação política. Isso significa que devem ser trabalhados, de forma transversal, nas
áreas e nas disciplinas já existentes. Destarte esses temas correspondem a questões de
17
interesse da sociedade moderna, como por exemplo: saúde, meio ambiente, trabalho, dentre
outros (MENEZES et al., 2002).
A contextualização ganhou força a partir da reforma do ensino médio, quando da
promulgação da Lei de Diretrizes e Bases da Educação (BRASIL, 1996), que orienta para a
compreensão dos conhecimentos para uso cotidiano. Possui sua origem nas diretrizes que
estão definidas nos Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (BRASIL, 1999),
que são orientações para os professores na aplicação desse modelo.
É
fácil
perceber
que
da
perspectiva
da
contextualização
deriva
a
interdisciplinaridade, princípios organizadores de focos de desenvolvimento de uma
multiplicidade de relações entre pensamentos conceituais específicos a componentes
curriculares integrantes da área de Ciências Naturais (ZANON, 2008), cujos conceitos1 vêm
sendo introduzidos na literatura educacional há quase quarenta anos. E hoje, a LDBEN
(BRASIL, 1996) e os Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (BRASIL,
1999) advogam explicitamente em seu favor.
Não obstante, Carlos (2007), em sua dissertação apontou a dificuldade em se
identificar no PCNEM uma clara definição do conceito de interdisciplinaridade, de modo a se
orientar a ação pedagógica dos professores de química, o que enreda a sua aplicação, pois,
sem saber “o que é” “como fazer” e “quando fazer”, fica mais difícil para o professor se
apropriar desse conceito e colocá-lo em prática apenas pela consulta a esses documentos.
Chassot (2008), também identificou um viés, ainda, muito “disciplinar” no PCNEM, pois o
documento apenas cita, mas não discute essa questão com o devido aprofundamento.
O que diferencia a disciplinaridade da interdisciplinaridade é que a primeira
“significa a exploração científica especializada de determinado domínio homogêneo de
estudo, isto é, um conjunto sistemático e organizado de conhecimentos que apresentam
características próprias nos planos do ensino, da formação, dos métodos e das matérias; esta
exploração consiste em fazer surgir novos conhecimentos que se substituem aos antigos”
(JAPIASSU, 1976 apud FRANSCISCHETT, 2005), enquanto a interdisciplinaridade
caracteriza-se pela intensidade das trocas entre os especialistas e pelo grau de integração real
das disciplinas no interior de um determinado campo (CARLOS, 2007; FRANSCISCHETT,
1
Segundo Carlos (2007) e Francischett (2005) a interdisciplinaridade surgiu na França e Itália, em meados da década de
sessenta do século XX, como uma tentativa de elucidação e classificação temática das propostas educacionais. No final desse
mesmo ano, seus conceitos não só chegaram ao Brasil, como também influenciaram a Lei de Diretrizes e Bases Nº 5.692/71.
Desde então, entre erros e acertos, sua presença no cenário educacional brasileiro tem se intensificado; principalmente após a
sanção da LDBEN Nº 9.394 (BRASIL, 1996) e redação dos PCN (BRASIL, 1999), PCN+ (BRASIL, 2002) e as Orientações
Curriculares para o Ensino Médio (BRASIL, 2006).
18
2005), ou seja, a interdisciplinaridade é uma relação simbiótica entre áreas do saber. Todavia,
essa inter-relação acontece em maior ou menor extensão. Por tal razão, para distinguir esses
níveis de relacionamento foram criadas quatro classes de interação, a saber: i)
multidisciplinaridade;
ii)
pluridisciplinaridade;
iii)
interdisciplinaridade;
e
iv)
transdisciplinaridade (CARLOS, 2007; FRANSCISCHETT, 2005), que denotam o grau de
interação entre as disciplinas. Nessa linha, tanto Francischett (2005) quanto Carlos (2007),
fundamentados em Japiassú, definem a multidisciplinaridade como o primeiro nível de
integração entre os conhecimentos disciplinares, a qual predomina nas atividades e práticas de
ensino das escolas. Contudo, essa prática é marcadamente fracionada, visto que ainda não se
explora a relação entre os conhecimentos disciplinares, de modo a fomentar a cooperação
entre as disciplinas. Já pluridisciplinaridade, carrega em si algum tipo de interação entre os
conhecimentos, embora eles ainda se situem num mesmo nível hierárquico, não havendo
ainda a coordenação proveniente de um nível hierarquicamente superior. Por seu turno, a
interdisciplinaridade representa a terceira classe de interação entre as disciplinas,
sistematizada pela presença de uma axiomática comum a um grupo de disciplinas conexas e
definidas no nível hierárquico imediatamente superior, o que introduz a noção de finalidade.
Finalmente, a transdisciplinaridade representa um nível de integração disciplinar além da
interdisciplinaridade, uma espécie de coordenação de todas as disciplinas e interdisciplinas,
sobre a base de uma axiomática geral, em um contexto mais abrangente, gerando uma
interpretação mais holística dos fatos e fenômenos.
Felizmente, ao se examinar as Orientações Educacionais Complementares aos
Parâmetros Curriculares Nacionais – Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias
(PCN+) (BRASIL, 2002), já se observa uma maior preocupação, embora tênue, em se
reconhecer que a interdisciplinaridade muitas vezes alinhada ao contexto no aprendizado
permeia a transdisciplinaridade:
A natural relação entre interdisciplinaridade e contexto pode levar à conclusão
apressada de que seria mais difícil a presença do contexto no aprendizado de uma
única disciplina. O fato de o contexto ser usualmente transdisciplinar não dificulta
seu tratamento em cada disciplina. Isso deveria ser objeto de atenção na preparação
para o ensino, por exemplo, ao se sistematizarem e organizarem os temas, em torno
dos quais se conduz o aprendizado disciplinar que chamamos de temas
estruturadores do ensino. [...] em cada uma das disciplinas da área [Ciências da
Natureza, matemática e suas tecnologias, por exemplo:] o universo de investigação
da Biologia, a Biosfera, dará contexto a um dos temas estruturadores da Química,
ao passo que Qualidade de vida, que é um tema da Biologia, trará em seu contexto
elementos da Física e da Química do ambiente humano. A Física, por sua vez, em
seu tema estruturador Terra, Universo e vida humana, porá em discussão as
condições físicas para o surgimento da vida, e, portanto, da biosfera, aqui na Terra
ou em outras partes, num contexto maior, que é o da evolução cósmica. A
Matemática, linguagem onipresente, distribuirá transversalmente às demais ciências
19
seus temas estruturadores, relacionados respectivamente aos números, às formas e à
análise de dados (BRASIL, 2002, p. 32, grifo nosso).
Assim como as Orientações Curriculares para o Ensino Médio apontam para a
interdisciplinaridade, a partir de uma
[...] abordagem simultânea de um mesmo assunto por diferentes disciplinas. Isso
exige um acerto de planos de aula e de cronogramas entre os professores,
respeitando-se as especificidades de cada disciplina. Nessa ação, professores de
diferentes disciplinas e áreas podem descobrir conteúdos que permitam um trabalho
conjunto. Podem, também, verificar como um mesmo conceito, processo ou
fenômeno, é abordado nas diferentes disciplinas e investigar pontos em comum que
podem ser explorados nas aulas. A idéia não é uniformizar, mas expor o aluno à
multiplicidade de enfoques, informações e conhecimentos de forma que perceba que
os conhecimentos de cada disciplina apresentam múltiplas interfaces, sendo capaz de
inter-relacionar fenômenos, conceitos e processos, e de construir um pensamento
orgânico. É importante observar que a interdisciplinaridade não acontece somente
por força da lei ou pela vontade do professor, do diretor ou do coordenador
pedagógico (BRASIL, 2006 p. 37).
Nessa perspectiva, tanto contextualização como a interdisciplinaridade não podem
ser interpretadas de maneira simplista. Por tal razão, a interdisciplinaridade é um processo
pelo qual os professores mediam conhecimentos e linguagens de outras áreas do saber para a
compreensão de um problema e busca de soluções. Nessa linha, Chassot (2008) afirma que é
mais complexo lecionar ciências no ensino básico, do que, por exemplo, no ensino superior e
convida aos céticos a refletir acerca de como seria, por exemplo, uma abordagem do tema
energia na sexta série do ensino fundamental e na disciplina de Físico-Química, no final de
um curso de graduação. O autor defende um ensino menos disciplinar, menos especializado,
por meio do seguinte exemplo:
O “Fantástico” de domingo parece determinar muito do que se ensina na escola na
segunda-feira. “Professor, o senhor viu...?”. “Vi sim, mas sou professor de Física,
isso é química”. Procurando o professor de Química, “sou inorgânico, esse assunto é
de orgânica”. Encontrado um professor de Química Orgânica, este tem uma boa
desculpa: “trata-se de compostos cíclicos, minha pesquisa é com acíclicos”. Achado
aquele especialista em química cíclica, desculpar-se-á dizendo “isso é uma situação
de anéis pentagonais, trabalho com anéis hexagonais”. O experto em anéis
pentagonais dirá que se trata de um caso de anéis heterocíclicos, e ele trabalha como
homocíclicos. A situação poderia se estender por mais meia dúzia de
especializações. Quem dá a explicação ao ensino fundamental? A professora ou o
professor de ciência. A situação não é diferente para nós, leigos em medicina,
quando temos que procurar um médico. Quando elegemos um especialista, corremos
o risco de ouvir: “seu problema é no ouvido direito!...Vou lhe encaminhar a um
colega, pois minha especialidade é o ouvido esquerdo” (CHASSOT, 2008, p. 228).
A citação acima não denota uma oposição a especialização, pois essa também
continua sendo uma necessidade dos dias atuais, visto que as disciplinas e suas subdivisões
são resultados da evolução filosófica, científica e cultural do ser humano em resposta as
necessidades demandadas pela sociedade. Contudo, o diálogo interdisciplinar necessita
20
avançar, pois não é função da escola anterior à universidade formar especialistas e tampouco
cientistas, mas sim cidadãos que saibam ler a linguagem da natureza e da sociedade. Assim
sendo,
a riqueza da diversidade de perspectivas dinamizadoras dos conhecimentos
cotidianos, científicos e escolares reside na essencialidade das relações passíveis de
serem estabelecidas deles entre si. Sua relevância está na produção de diálogos
mutuamente enriquecidos/enriquecedores de abordagens plurais e dinâmicas,
capazes de transformar o mundo para melhor (ZANON, 2008 p. 259).
A interdisciplinaridade como perspectiva de articulação interativa entre as diversas
disciplinas no sentido de enriquecê-las através de relações dialógicas entre os métodos e
conteúdos que as constituem não pretende eliminar disciplinas, mas utilizá-las na
compreensão de um problema, na busca de soluções ou entendimento de um fenômeno sob
diferentes pontos de vista, que dessa forma abrem o caminho para a contextualização. Como a
Química possui peculiaridades que lhe permitem conexões com outras disciplinas, acredita-se
que a Tabela Periódica tanto pode, como deve ser explorada de um modo mais concreto, de
maneira a se permitir uma apresentação e organização de diversos elementos essenciais à vida
e à evolução da sociedade.
2.1.2 O Papel da Química na Educação
Atualmente, tem-se um considerável número de alunos nas classes de ensino médio2
e ao mesmo tempo, há uma grande preocupação a respeito da qualidade do ensino ofertado a
esses jovens em todo o país (BRASIL, 2006; 2002, 1996). Paralelamente, existe uma
importante demanda pela renovação dos métodos de ensino, de forma a despertar o interesse
desses estudantes pela educação e realmente proporcioná-los uma sólida formação que os
permita:
I - a consolidação e o aprofundamento dos conhecimentos adquiridos no ensino
fundamental, possibilitando o prosseguimento de estudos; II - a preparação básica
para o trabalho e cidadania [....], para continuar aprendendo, de modo a ser capaz de
se adaptar com flexibilidade a novas condições de ocupação ou aperfeiçoamento
posteriores; III - o aprimoramento [....] como pessoa humana, incluindo a
formação ética e o desenvolvimento da autonomia intelectual e do pensamento
crítico; IV - a compreensão dos fundamentos científico-tecnológicos dos
processos produtivos, relacionando a teoria com a prática, no ensino de cada
disciplina (BRASIL, 1996, grifo nosso).
2
Dados do Educacenso (INEP, 2009) sinalizam para 634 520 alunos matriculados somente nas escolas de Ensino Médio do
Rio de Janeiro.
21
Nota-se, que as propostas do ensino médio fundamentadas no desenvolvimento de
competências e habilidades cognitivas requerem posturas diferenciadas dos professores
(BRASIL, 1999; 2002; 2006). Indubitavelmente a educação através da química significa um
esforço em colocar essa ciência a serviço da humanidade, dessa forma entende-se que o foco
nos conteúdos em si e por si mesmos precisa ser substituído pela ênfase no processo da
educação, no qual o conhecimento químico sirva como um instrumento para o crescimento da
sociedade como um todo (CHASSOT, 2008; 2001; 1990), visto que a química participa do
desenvolvimento científico-tecnológico com importantes contribuições, cujas decorrências
têm alcance econômico, social e político (BRASIL, 1999).
Todavia, a memorização excessiva, programas extensos, falta de atividades
experimentais, desconexão entre fatos, teorias, leis e modelos têm sido apontados há muito
tempo como uma das principais barreiras para o ensino dessa ciência em toda a sua extensão
(BRASIL, 2006, 1999). É sabido que necessariamente o ensino da química passa pela
utilização de fórmulas, equações, símbolos, enfim, toda uma série de representações que
muitas vezes por serem abstratas são de difícil compreensão. Contudo, a desmistificação de
tais representações pode ser feita de diferentes maneiras e distintos meios, principalmente
quando se adota uma abordagem contextualizada e interdisciplinar da química
(MAGALHÃES, 2002; MATEUS, 2001).
Nessa linha, os docentes deixam de ser os detentores de todo o conhecimento e
passam a exercer o papel organizador, mediador e orientador do processo de ensino
aprendizagem. Segundo Sprenger (2008), os profissionais que efetivamente cumprem essa
missão são aqueles que utilizam estratégias de ensino mais eficientes3 e que possuem mais
recursos de ensino à sua disposição, pois somente assim será possível vencer a racionalidade
instrumental (NOVIKOFF et al., 2009) enfatizada no ensino voltado para o vestibular.
Por sua vez, o livro didático tem sido um importante instrumento cultural para a
educação em Química (ENCHEVERRIA et al., 2008), mas infelizmente, a racionalidade
instrumental também tem sido observada em alguns livros de química, com algumas exceções
(GARRITZ et al., 1994; NARCISO JR et al., 2000; TROMBLEY, 2000), e também na mídia,
conforme pode ser verificado em duas vídeo-aulas sobre “regras” e “macetes” para o ensino
da Tabela Periódica com foco no vestibular, disponíveis no portal de uma grande emissora de
televisão:
3
A título de informação, no livro Memória: como ensinar para o aluno lembrar, Marille Sprenger sugere sete passos (atingir,
refletir, recodificar, reforçar, treinar, rever e recuperar) para dinamizar o processo de ensino-aprendizagem.
22
x
http://video.globo.com/Videos/Player/Noticias/0,,GIM1076936-7823CONHECA+OS+ELEMENTOS+QUE+COMPOEM+A+TABELA+
PERIODICA,00.html.
x
http://video.globo.com/Videos/Player/Noticias/0,,GIM1150175-7823SAIBA+MAIS+SOBRE+A+ESTRUTURA+DA+TABELA+PERIOD
ICA,00.html.
Situações totalmente contraditórias ao que preconiza a Lei de Diretrizes e Bases da
Educação Nacional (LDBEN) nº 9.394 (BRASIL, 1996) e a Resolução da Coordenadoria de
Educação Básica número 3 (BRASIL, 1998) que referenciam por inúmeras vezes a
interdisciplinaridade e a contextualização. Alinhado a esse requisito legal e pensando na
Química, como disciplina do ensino médio, acredita-se que por meio da integração dos
conhecimentos, muitas vezes esparsos dessa ciência, em uma visão holística, é possível fazer
da sala de aula mais que um espaço de simples absorção e acúmulo de informações. De fato,
se no mundo contemporâneo até as ciências rompem fronteiras com a criação das chamadas
ciências híbridas, os estudantes também precisam ampliar suas percepções além dos enfoques
precisos de um conhecimento acabado. Um indicador dessa necessidade está particularizado
nos Parâmetros Curriculares Nacionais do Ensino Médio, no qual está explícita a contribuição
da Química para a formação da cidadania, a qual deve permitir o desenvolvimento de
conhecimentos e valores que possam servir de instrumentos mediadores da interação do
indivíduo com o mundo. Contudo, consegue-se isso mais efetivamente ao se contextualizar o
aprendizado, o que pode ser feito com exemplos mais gerais, universais, ou com exemplos de
relevância mais local, regional (BRASIL, 1999).
É notória a necessidade de reorientação do ensino de química, de modo a promover a
interação do ser humano com o mundo. Porém, em uma simples observação do processo
educativo, tal como se verifica hoje, percebe-se que ainda ocorre uma prática fragmentada,
resumida a uma justaposição de atividades, experiências, unidades e conteúdos que se unem,
mas não se somam e tampouco se integram (LÜCK, 2007), uma vez que prevalece a idéia de
que a melhor escola é aquela que mais aprova nos exames vestibulares (BRASIL, 2006).
Nessa perspectiva, cada “especialista” preocupa-se essencialmente com a sua disciplina,
esquecendo-se das demais áreas do conhecimento (BRASIL, 2002).
Pesquisadores da área apontam:
O atrelamento do [...] [ensino médio] ao vestibular é mais um fator a complicar o
ensino de Química; a pressão para “dar matéria” e “terminar o programa” tem como
resultado, entre outros, a superficialidade da análise dos fenômenos, a má construção
23
dos conceitos e a ausência do relacionamento do assunto com o saber todo da
Química. Nessas condições, o estudo da Química desliza para o seu grau mais baixo
e mais inútil: a simples memorização dos conceitos e de “regrinhas” para resolver
problemas e testes visando passar no vestibular (BELTRAN et al., 1991, p. 17).
O [ensino de Química] vem sendo historicamente marcado por desafios aos
educadores. Voltado a preparação para exames vestibulares, em detrimento das
finalidades atribuídas pela LDBEN à Educação Básica [...], em que pesem as novas
perspectivas em discussão prevalecem as formas lineares e fragmentadas de
organização do conhecimento escolar, aliadas a repetição de conteúdos de cunho
apenas propedêutico, limitados à preparação para concursos e seleções, o que está
expresso no próprio perfil das escolas consideradas melhores, cujo ensino
assemelha-se ao modelo de cursinhos pré-vestibular (ZANON, 2008, p. 258).
A problemática apontada por Beltran (1991) é a mesma discutida nas Orientações
Curriculares para o Ensino Médio (BRASIL, 2006) e recentemente debatidas por Zanon
(2008), ou seja, aprendizados escolares superficiais e estanques, que carecem de relações
entre si e com contextos de vivência fora da sala de aula, e que na verdade não contribuem
para o desenvolvimento das potencialidades humanas, uma vez que o atrelamento ao
vestibular se resume na racionalidade instrumental retratada por Novikoff (2009).
Contudo, a
extrema complexidade do mundo atual não mais permite que o ensino médio seja
apenas preparatório para um exame de seleção, em que o estudante é perito, porque
[está] treinado em resolver questões que exigem sempre a mesma resposta padrão.
[O dinamismo da sociedade] exige que o estudante se posicione, julgue e tome
decisões, e seja responsabilizado por isso. Essas são capacidades mentais
construídas nas interações sociais vivenciadas na escola, em situações complexas
que exigem novas formas de participação (BRASIL, 2006, p. 106).
Sob essa ótica, uma boa aula de Química não deveria ser avaliada pelo número de
exercícios de adestramento, mas sim pela qualidade das situações propostas, em que os
estudantes e os professores, em interação, teriam meios de produzir conhecimentos
contextualizados. Obviamente, essa produção exige do professor e do aluno conhecimentos
que possibilitem mais que um padrão de adestramento, mas sim uma discussão entre pares
para garantir estratégias de ensino mais eficientes, ou seja, uma verdadeira superação das
fronteiras disciplinares.
2.2 A raiz da ciência Química: Tabela Periódica
Hoje uma infinidade de substâncias simples e compostas é conhecida. Todas elas
formadas por um ou mais elementos químicos. Pode-se imaginar que o número de elementos
atualmente disponível justifica a variedade de substâncias que nos cercam. Ao contrário, a
quantidade de substâncias existentes para a sociedade, não é o resultado do número de
24
elementos, mas sim pelo modo como tais elementos se combinam entre si por meio de reações
químicas (Figura 2.1).
Figura 2.1: Tabela Periódica como raiz da ciência Química
Fonte: The Chemogenesis Web Book (LEACH, 2009)4
Entendendo-se que os elementos químicos constituintes de todas as substâncias hoje
conhecidas, encontram-se coerentemente ordenados em sistema periódico (Apêndice A)
segundo as suas propriedades físicas e químicas, a Tabela Periódica só pode ser considerada a
raiz da ciência Química, como também pode oferecer grandes contribuições ao seu ensino da
Química como ciência do cotidiano, quando considerada como um axioma para se
discutir/aprender a “Química em Geral”, ou seja, uma aproximação entre a Química e a
sociedade a partir da classificação periódica dos elementos.
2.3 Tabela Periódica: de Tales à IUPAC
A classificação periódica foi inicialmente idealizada com base apenas na semelhança
do comportamento químico dos elementos, mas à medida que outros elementos foram
descobertos (Apêndice B: Linha do Tempo - elementos químicos e a Tabela Periódica) e a
4
A Figura 2.1 foi gentilmente cedida pelo Dr Mark R. Leach (UK).
25
estrutura atômica foi elucidada, os cientistas propuseram ordenações mais coerentes e
complexas entre eles (PAULING, 1967), visto que tais avanços reduziram paulatinamente as
lacunas observadas entre as propriedades dos elementos químicos, fazendo com que a
periodicidade se tornasse cada vez mais latente. Contudo para se chegar a esse estágio, um
longo caminho foi percorrido, iniciando-se na Grécia Antiga até a constituição da Tabela
Periódica atualmente recomendada pela IUPAC (International Union of Pure and Applied
Chemistry) que se encontra disponível para consulta no Apêndice A: Tabela Periódica dos
elementos segundo a IUPAC.
2.3.1 As Perguntas Movem o Mundo
Na antiguidade, o ouro, a prata, o cobre, o ferro, o carbono (carvão), o chumbo, o
estanho, o mercúrio, o enxofre e o antimônio já eram bastante conhecidos pelos seus
diferentes usos e aplicações na produção de jóias, moedas, armas, cosméticos, ferramentas,
mas não como elementos químicos (BABOR et al., 1974; NEVES et al., 2008; PAULING,
1967; VANIN, 2005). Dentre esses elementos, o primeiro metal usado pelo homem, segundo
Gleiser (2008, p. 36) foi o cobre, uma vez que arqueólogos encontraram objetos em cobre
produzidos há mais de 10.000 anos, não muito após o surgimento das primeiras comunidades
agrárias. Com exceção do mercúrio, todos os elementos citados também aparecem em textos
religiosos, seja em sentido figurado ou concreto evidenciando as suas propriedades:
E Zilá também deu à luz a Tubal-Caim, fabricante de todo instrumento cortante de
cobre e ferro; e a irmã de Tubal-Caim foi Noema (Gênesis 4:22). E era Abrão muito
rico em gado, em prata e em ouro (Gênesis 13:2). Então o Senhor fez chover enxofre
e fogo, do Senhor desde os céus, sobre Sodoma e Gomorra (Gênesis 19:24).
Sopraste com o teu vento, e o mar os cobriu; afundaram-se como chumbo em
veementes águas (Êxodo 15:10). Contudo o ouro, e a prata, o cobre, o ferro, o
estanho, e o chumbo (Números 31:22). Como o carvão para as brasas, e a lenha para
o fogo, assim é o homem contencioso para acender rixas (Provérbios 26:21)
(BÍBLIA, 1990, p. 8, 14, 24, 65, 154, 566).
Dentre as civilizações antigas, sem dúvidas, a que mais se destacou na utilização
empírica dos processos químicos, foi a egípcia (BABOR et al., 1974). Os egípcios sabiam
trabalhar muito bem o ouro, como pode ser constatado na máscara mortuária do faraó
Tutankamon (VANIN, 2005), produziam vidros e esmaltes, imitavam com perfeição os
metais nobres, assim como o rubi, a safira e a esmeralda, utilizavam amplamente o couro dos
animais, a lã, o algodão, o linho e sabiam tingi-los com índigo e púrpura, preparavam sabões
26
perfumes e produtos de beleza (BABOR et al., 1974); Cleópatra, por exemplo, pintava o
contorno dos olhos com um preparado à base de sulfeto de antimônio (VANIN, 2005).
Percebe-se que antes mesmo de qualquer definição ou conceituação, os elementos
químicos já faziam parte do cotidiano humano, seja do ponto de vista prático, que envolvia a
produção de moedas, armas e utensílios, como também do ponto de vista filosófico e
religioso. O conceito de elemento químico evoluiu paulatinamente, como também a
compreensão da estrutura e transformações da matéria. Durante muito tempo filósofos e
cientistas buscaram meios para explicar como e porque os elementos reagiam para formar
novas substâncias. Acredita-se que tenha sido na Grécia antiga, cerca de cinco séculos antes
da era Cristã, onde surgiram as primeiras indagações acerca da constituição do mundo
material. Os antigos gregos propuseram diferentes interpretações e desenvolveram várias
correntes filosóficas no intuito de prover explicações para o comportamento da natureza
(COTTON et al., 1968; MAIA et al., 2007). Dentre os principais filósofos gregos que se
preocuparam em definir a constituição da matéria e explicar o seu comportamento podem ser
destacados: Tales, Anaximandro, Anaxímenes, Heráclito, Empédocles, Platão, Aristóteles,
Leucipo, Demócrito e Epicuro (GLEISER, 2008; MARTINS, 2001; QUADBECK-SEEGER,
2007; STRATHERN, 2002).
Atribui-se a Tales de Mileto (625 a. C. - 547 a. C), os primeiros questionamentos a
respeito da constituição da matéria. Segundo ele, o elemento precursor do mundo material
seria a água, que ao ser resfriada, tornava-se densa e dava origem à terra, que ao ser aquecida
transformava-se em vapor e ar, que precipitavam sob a forma de chuva quando eram
novamente resfriados (GLEISER, 2008). Por meio desse ciclo contínuo nasciam as diversas
formas de vida vegetal e animal. Embora empírica, percebe-se que a concepção de Tales já
identificava a importância da água para a natureza em toda a sua abrangência. Por sua vez,
Anaximandro de Mileto (611 a. C – 546 a. C), um dos seguidores de Tales, postulou a
existência de uma entidade totalmente abstrata, dinâmica e universal, dotada de vida e
imortalidade, o ilimitado; de onde tudo nascia e fluía, não se restringindo apenas à Terra
(BALCHIN, 2009). Uma visão um tanto abstrata e inspiradora da natureza em constante
transformação. Já Anaxímenes de Mileto (585 a. C. 525 a. C.), discípulo de Anaximandro,
retomou o materialismo de Tales e postulou que o ar seria o elemento fundamental da matéria
e não a água, ou seja, um elemento não tão abstrato como o ilimitado de Anaximandro, porém
menos perceptível que a água proposta por Tales. Tudo sobrevinha do ar, por meio de seus
movimentos. À medida que o ar fosse comprimido, ele se materializaria em água. Quando a
água fosse comprimida, ela se transformaria em terra; que se ainda mais comprimida fosse, se
27
transformaria em rocha, ou seja, tudo se resumiria em ar, em um estado mais ou menos
aproximado (GLEISER, 2008; QUADBECK-SEEGER, 2007; STRATHERN, 2002).
Enquanto isso para Heráclito de Éfeso (540 a.C. - 470 a.C.) as argumentações de Anaxímenes
eram insuficientes para explicar a diversidade do mundo. Segundo ele existia por trás de todas
as coisas um princípio organizador, o logos. Tudo fazia parte de uma unidade, na qual o agente
transformador seria o fogo. O determinante do comportamento de todas as coisas, ou seja, a
encarnação de logos. Heráclito afirmava que o mundo era, e sempre seria um eterno fogo, que
se inflamava e apagava continuamente, orientado por um fluxo contínuo (GLEISER, 2008).
Pode-se dizer que:
O fogo cambiante de Heráclito assemelha-se à idéia de energia na física moderna.
[...] Na relatividade a massa é equivalente à energia, segundo a fórmula de Einstein,
E = m.c2. Assim a energia pode teoricamente transformar-se em matéria,
exatamente como o fluxo ou o fogo de Heráclito [...] (STRATHERN, 2002, p. 21).
Nota-se que os filósofos gregos, ao refletirem acerca da constituição da matéria,
terminavam por concluir que o universo era formado por um único constituinte. Contudo, não
havia um consenso entre eles, pois o componente defendido como fundamental variava
bastante. Embora essas asserções, deduzidas a partir de observações subjetivas, pudessem
ter um grande número de defensores, nenhuma delas mostrava-se suficientemente
satisfatória para explicar as transformações ocorridas na natureza.
2.3.1.1 As Quatro Raízes de Empédocles
Empédocles de Agrigento (490 a. C. – 435 a. C) idealizou um sistema filosófico
“conciliador” a respeito da constituição da matéria, no qual combinava as concepções
filosóficas de Tales, Anaximandro e Heráclito. Ele substitui a filosofia de um único princípio
pela combinação da água, ar, fogo com mais um quarto constituinte, a Terra. As concepções
de Empédocles eram bastante razoáveis para época, pois o mundo material era percebido sob
quatro formas: sólida (terra); gasosa (ar), líquida (água) ou energia (fogo) (GLEISER, 2008;
STRATHERN, 2002). Esses componentes foram nomeados raízes; e segundo Empédocles,
formavam a base de todas as coisas quando combinados em distintas proporções. Por sua vez,
as quatro raízes eram indestrutíveis e estavam em harmônico equilíbrio, regidos por dois
princípios opostos: o amor; responsável pela união das raízes para formar outras substâncias e
o ódio; para explicar a separação ou a decomposição (CHASSOT, 2004; GLEISER, 2008).
Observa-se que a filosofia de Empédocles possuía uma descrição filosófica do
28
comportamento bastante semelhante àquele regido pelas forças dualísticas de atração e
repulsão (GLEISER, 2008).
2.3.1.2 Os Sólidos Platônicos
Platão (427 a. C. – 374 a. C.) forneceu um tratamento geométrico para a filosofia de
Empédocles ao associá-la a cinco poliedros regulares (Figura 2.2). Na visão de Platão, o
tetraedro corresponderia ao fogo; por ter o menor volume para sua superfície, o que
analogamente representaria a aridez. O hexaedro, por ser constituído por seis quadrados, que
lhe conferem estabilidade, reproduziria a terra. O octaedro estaria associado ao ar, pois
quando fixado por dois vértices opostos, poderia ser girado livremente. O icosaedro
representaria a água, por possuir o maior volume para a sua área superficial e o dodecaedro,
com doze pentágonos iguais seria uma analogia ao zodíaco, que por sua vez representaria o
universo como um todo (OBSERVATÓRIO NACIONAL, 2009).
Figura 2.2: Os cinco sólidos platônicos: o tetraedro (fogo), o hexaedro (terra),o octaedro (ar), icosaedro (água) e
o dodecaedro (universo).
Fonte: elaborado pelo o autor.
Platão explicava a partir das faces dos poliedros ilustrados na Figura 2.2 as
transformações mútuas das raízes de Empédocles, com exceção da terra, representada pelo
cubo, raiz estável (SCIENTIFIC AMERICAN, [200?]). De fato, o tetraedro, octaedro e o
icosaedro por serem formados por triângulos equiláteros, prestavam-se muito bem a essa
explicação, que em parte
29
[...] aproximava-se, do ponto de vista da estequiometria, da moderna noção de
reatividade utilizada pela química. [...] O princípio da conservação da matéria, base
do cálculo estequiométrico em química, evidencia-se na possibilidade de
transmutação estabelecida por Platão para os seus elementos, sendo possível a
transformação: 1 Ar → 2 fogo, uma vez que o ar está associado ao octaedro (oito
triângulos eqüiláteros) e o fogo ao tetraedro (quatro triângulos eqüiláteros), de forma
que, na transformação exemplificada, tem-se nos “reagentes” e “produtos”, oito
triângulos eqüiláteros (Faria et al , 2005 apud NEVES et al 2008).
As explicações sustentadas pelos sólidos platônicos assemelham-se bastante a Lei da
Conservação da Massa enunciada por Antoine Lavoisier no século XVII, após sucessivos
experimentos quantitativos.
2.3.1.3 Das Quatro Raízes ao Éter de Aristóteles
Aristóteles (384 a. C. – 322 a. C.), discípulo de Platão e adepto da filosofia das
quatro raízes, associou a cada uma das raízes de Empédocles quatro qualidades primárias e
fundamentais, formando pares opostos quente e frio, úmido e seco; e denominou as quatro
raízes de “elementos”, conforme descrito a seguir (CHASSOT, 2004; TRINDADE et al.,
1989):
x
Terra:
propriedade fria e seca;
x
Água:
propriedade fria e úmida;
x
Ar:
propriedade quente e úmido;
x
Fogo:
propriedade quente e seco.
Aristóteles defendia que a matéria era contínua e infinitamente divisível e cada um
dos quatro elementos tinha um lugar específico (GLEISER, 2008). A terra estaria abaixo dos
demais elementos. Em seguida viria a água; sobre a superfície da terra, pois ela precipitava
sob a forma de chuva através do ar. O ar estaria acima da água, e o fogo por seu turno estaria
posicionado em local mais elevado. A Lua seria o divisor entre duas realidades. Abaixo dela,
tudo seria formado pelos quatro elementos e os demais astros, inclusive a lua, seriam
formados pela quintessência; o éter, que era totalmente diferente dos demais elementos
(CHASSOT, 2004; STRATHERN, 2002; TRINDADE et al., 1989).
Segundo Aristóteles, os quatro elementos ilustrados na Figura 2.2 eram
imutáveis e poderiam ser convertidos entre si; e uma ou ambas, de suas propriedades
poderiam ser transformadas opostamente (TRINDADE et al., 1989). No caso das
30
propriedades antagônicas, a transformação ocorreria mais facilmente entre aqueles
elementos que tivessem uma característica em comum.
Figura 2.3: Os cinco elementos na visão de Aristóteles com suas respectivas propriedades associados aos
sólidos platônicos.
Fonte: Traduzido de QUADBECK-SEEGER (2007, p. 18).
O modelo de Aristóteles "explicava" facilmente uma série de fenômenos observados
na natureza. A queima de um arbusto, por exemplo, poderia ser interpretada pelo madeira
ser constituída por terra e água, se transformar em fogo e ar, por meio da conversão das
características seco-frio-úmido em seco-quente-úmido. Nesse caso, a única propriedade
realmente modificada seria a qualidade de frio para quente, que explicava, na época,
satisfatoriamente o fenômeno químico, hoje conhecido por combustão (STRATHERN, 2002).
2.3.1.4 O Atomismo
Dentre as várias concepções sobre a constituição da matéria que compõe o Universo,
a mais relevante foi a proposta atômica de Leucipo de Mileto (500 a. C - ?) e Demócrito de
Abdera (470 a.C – 380 a.C), que foi capaz de explicar a estrutura da matéria sem recorrer a
entidades divinas ou misteriosas (GLEISER, 2008). Segundo esses filósofos, o universo era
constituído por duas coisas; um vazio total (vácuo) e agregados de matéria, que
independentemente da sua forma, poderiam ser subdivididos em unidades cada vez menores
até um limite, além do qual nenhuma divisão seria mais possível (átomos) (MARTINS, 2001).
Cerca de um século mais tarde, Epicuro (341 a.C. - 270 a.C.), não só retomou as concepções
31
atômicas, como também nomeou por átomos as partículas indivisíveis de Leucipo e
Demócrito e concebeu sua própria filosofia:
Nada vem do nada ou do que não existe, pois se assim não fosse, tudo nasceria de
tudo sem necessitar de sementes. Se o que se destrói não passasse a ser outra coisa,
passando a não existência, tudo já teria se acabado. Mas o Universo foi sempre tal
como é hoje, e como tal será sempre e nada existe em que possa converter-se; pois
fora do próprio Universo nada existe em que ele possa vir a se transformar ou com o
qual ele possa ser trocado. Há o vácuo, pois se ele não existisse, criando o espaço e a
extensão, não teriam os corpos um local para estar, nem onde se movimentar como
na verdade se movem. Os corpos uns são compostos e outros são simples, porém
estes podem também (...) vir a formar corpos compostos. São estes corpos simples
indivisíveis e imutáveis, que não podem passar a não existência, de tal maneira que
permanecem eternamente estáveis, mesmo quando se dissolvem os corpos
compostos. Deste modo, precisamente os princípios fundamentais de todas as coisas,
constituem as naturezas intrínsecas destes pequenos corpos, átomos, ou seja,
indivisíveis. O Universo é infinito pela grandeza do vácuo e pela quantidade destes
átomos. Os átomos se movem continuamente. Devem ter igual velocidade quando se
deslocam no vácuo, sem se tocar em nada, pois supondo que nada encontrem que os
detenha, nem os mais pesados correm mais que os mais leves, nem os menores que
os maiores. Os átomos não têm princípio já que eles e o vácuo são a causa de tudo.
Não têm nenhuma qualidade a não ser a configuração, a grandeza e o peso
(MARTINS, 2001 p. 5).
Na filosofia de Epicuro destacam-se asserções, embora incipientes, acerca da
conservação da matéria, a inércia e até mesmo a suposição da existência de distintas massas
(“pesos”) atômicas. Conjeturas que mais tarde, de uma forma ou outra, foram retomadas por
cientistas tais como Isaac Newton (1687), Antoine Lavoisier (1789), Amedeo Avogadro
(1811), Stanislao Cannizzarro (1860), dentre outros.
O epicurismo foi bastante difundido pelo filósofo romano, Lito Lucrécio, (95 a.C. 52 a.C), por meio do livro De rerum natura5. Além da divulgação do atomismo, Lucrécio
também possuía suas próprias concepções acerca dos átomos, como por exemplo, atribuiulhes formas geométricas distintas para justificar as propriedades das substâncias (MARTINS,
2001). Graças a Lucrécio, as idéias de Epicuro assumiram um lugar de destaque em Roma
(TRINDADE et al., 1989). Todavia, com o advento do cristianismo, a austeridade e a
contrição tornaram-se a ordem do dia, levando os primeiros cristãos a identificar Epicuro
como o anticristo. A principal acusação era que as concepções atômicas se resumiam em
uma doutrina ateísta-materialista, que pressupunha explicar os fenômenos da natureza
em termos de matéria e movimento (MARTINS, 2001). Dessa forma, átomos invisíveis
movimentando-se no vácuo, sem planos ou desígnios pré-estabelecidos, pareciam concorrer
com os valores espirituais, o que consistia em um agravo inconcebível para as antigas religiões
(QUADBECK-SEEGER, 2007; TRINDADE et al., 1989). Sendo assim, até a primeira
5
Tradução: Da natureza das coisas.
32
metade do século XVII, o atomismo não teve grandes repercussões, até que os experimentos
de Evangelista Torricelli (1608 - 1647) em 1640 e Otto von Guericke (1602 -1682)
comprovoram a existência do vácuo6 (MARTINS, 2001).
Por outro lado, as concepções de Aristóteles foram tão sólidas, que
malograram o atomismo por muito tempo por distintas razões. A principal delas, afora a
questão religiosa, era que as proposições do filósofo fundamentavam-se em propriedades
muito mais palpáveis; dessa forma, não era necessária a utilização de entidades tão abstratas,
como o átomo e o vácuo para explicar as transformações da natureza. Além disso, a
filosofia dos quatro elementos subsidiava a presciência das transformações das substâncias
em outras, como por exemplo:
Ao queimarmos um pedaço de madeira, podemos observar o desprendimento de
gotículas de água, a formação do fogo, e a liberação de substâncias gasosas (na
interpretação Aristotélica, ar), restando ao final, apenas o material não calcinado,
cinzas (terra). (NEVES et al., 2008, p. 35).
Percebe-se que os “produtos” obtidos a partir da combustão da madeira
encontravam-se em plena concordância com as idéias de Aristóteles. Sob esse aspecto, o
modelo dos quatro elementos era muito mais elucidativo do que aquele proposto por Epicuro,
e conseqüentemente exerceu maior influência no desenvolvimento do pensamento científico
(BALCHIN, 2009). A hipótese de qualquer forma da matéria ser obtida a partir da variação
das proporções de quatro elementos-base obteve uma grande aceitabilidade e tornou-se
posteriormente a base da alquimia. A quimera aristotélica não pôde ser provada por meio de
observações experimentais e dessa forma a alquimia mostrou-se não efetiva. Não obstante, a
autoridade e o brilhantismo de Aristóteles eram tamanhos que suas idéias foram praticamente
irrefutáveis por quase dois mil anos (STRATHERN, 2002).
2.3.2 Alquimia e Iatroquímica
É impossível afirmar com exatidão quando surgiu a alquimia, pois suas origens se
perdem e se confundem com a existência do próprio homem. É sabido que a extração de
alguns metais comuns e de seus minérios era praticada há muito tempo, assim como a
6
Em 1656, Guericke obteve a primeira prova experimental da existência do vácuo. Com uma bomba de ar modificada que ele
mesmo havia inventado, Guericke retirou o ar de dois hemisférios de metal que tinham sido postos em união somente com
graxa. A seguir ele atrelou um grupo de oito cavalos a cada um dos hemisférios e fez com que eles tentassem separar o
conjunto. Apesar de todo o esforço, os cavalos foram incapazes de separá-los. O que impedia a separação era a pressão
exercida pelo ar sobre a superfície externa dos hemisférios. Esta experiência foi feita na cidade alemã de Magdeburg e os
hemisférios passaram a ser conhecidos como hemisférios de Magdeburg (OBSERVATÓRIO NACIONAL, 2010).
33
preparação de princípios ativos derivados das plantas, para aplicações medicinais, envolvendo
uma prática involuntária da química, foi um aspecto importante para as civilizações primitivas
(VANIN, 2005).
Segundo Farias (2007), a hipótese mais provável acerca da origem da palavra
alquimia está no vocábulo árabe el-kimyâ que, por sua vez tem ascendência grega, cujo
significado é “a terra negra”; uma provável alusão as antigas e férteis margens do rio Nilo.
Dessa forma, a progênie da palavra alquimia sugere sua prática no Egito (MELLOR, 1955).
Por outro lado, alguns historiadores defendem a idéia que a palavra kimia, deriva do grego
chymia, que significa fundir um metal. Hipótese essa que remonta a uma prática alquímica
nos primórdios da civilização humana (FARIAS, 2007), uma vez que existem evidências que
ouro, ferro, cobre, prata, chumbo e estanho eram conhecidos antes do ano 3000 a. C
(PAULING, 1967). Independente de como, onde e quando a alquimia tenha surgido, é notório
que sua gênese está no conhecimento prático existente e acumulado ao longo da existência do
homem, que foi fortemente influenciado pelo misticismo envolvido nas transformações
químicas até então desconhecidas.
Os alquimistas ganharam notoriedade em parte da história da química ao buscar a
“Pedra Filosofal” e o “Elixir da Longa Vida”; substâncias essas que conseguiriam
respectivamente feitos notáveis, como a transmutação de metais em ouro e o princípio
responsável pela juventude eterna (imortalidade). Apesar desses sonhos inatingíveis, o
trabalho desenvolvido por eles foi de suma importância para humanidade, pois graças a seus
experimentos rudimentares, muitas substâncias foram descobertas, equipamentos foram
aperfeiçoados e novas técnicas laboratoriais foram desenvolvidas (BABOR et al., 1974;
VANIN, 2005).
A filosofia de Aristóteles fundiu-se com o conhecimento egípcio e posteriormente foi
ampliada pelos árabes após a conquista dos egípcios no ano 640 d. C. (BABOR et al., 1974;
MELLOR, 1955). O mais importante alquimista árabe foi Abu Moussah Diafar al Sofi Geber,
conhecido por Geber. Responsável por adicionar o mercúrio e o enxofre aos quatro elementos
de Aristóteles (CHASSOT, 2004; MELLOR, 1955). Sem dúvidas, o conhecimento adquirido
a partir das fontes Greco-egípcias, aliados a prática inerente aos árabes difundiu-se
paulatinamente por toda Europa (MELLOR, 1955). Nos séculos XII e XIII, surgiram as
primeiras traduções dos trabalhos árabes, especialmente na Espanha, e dessa forma, o
alquimismo elevou-se a uma posição de considerável importância. Dentre os principais nomes
desse período, destacam-se San Alberto Magno (1206 – 1280), considerado o Aristóteles da
Idade Média (BABOR et al., 1974), que preparou a potassa cáustica e descreveu o método
34
para se obter arsênico puro, cujo mérito do descobrimento lhe é concedido; Roger Bacon
(1214 – 1292), opositor de Aristóteles, considerado o difusor da pólvora no Ocidente,
Raymond Lully (1235 – 1315), descobridor do método de fabricação do álcool puro e Arnold
Vilanova (1232 – 1316), médico alquimista (BABOR et al., 1974), ao qual se atribuiu o
descobrimento das propriedades anti-sépticas e conservantes do álcool (aquavitae), bem como
publicação do texto De conservanda invetute et retardanda senectte7 (CHASSOT, 2004;
MELLOR, 1955; STRATHERN, 2002).
Após Magno, Bacon, Lully e Vilanova, a alquimia vivenciou um período, no qual
parte dos alquimistas concentrou suas atenções para o desenvolvimento do Elixir da Longa
Vida. Dentre os alquimistas dessa época, destaca-se a Figura de Paracelso8, cujo verdadeiro
nome era Theophrastus Bombastus von Hohenheim (1490 - 1541); principal ícone desse
segmento da alquimia, conhecido por iatroquímica (STRATHERN, 2002 ;TRINDADE et al.,
1989; VANIN, 2005). Entre erros e acertos, Paracelso não somente aplicou a alquimia à
medicina, como também demonstrou o efeito curativo de várias substâncias, afora direcionar
o pensamento alquimista para fins mais concretos, muito além da Pedra Filosofal (MELLOR,
1955; VANIN, 2005). Partidário da doutrina dos quatro elementos, Paracelso acreditava que
eles se manifestavam no corpo humano regidos pelos dois princípios anteriormente citados
(enxofre e mercúrio) conjugados a um terceiro princípio, o sal. A esses três princípios
filosóficos, denominou-se tria prima, cujo enxofre representava a cor e combustibilidade; o
sal significava a resistência ou incombustibilidade, enquanto o mercúrio (caráter metálico) era
o responsável pelo brilho e dureza da matéria. Por sua vez, as doenças eram o produto dos
desequilíbrios da tria prima no corpo humano (NEVES et al., 2008; TRINDADE et al.,
1989).
Paracelso foi pioneiro no emprego de medicamentos a base de ópio e substâncias a
base de ferro, enxofre, arsênico e cobre na cura de várias enfermidades, além de ter
empregado a mercúrioterapia no tratamento da sífilis9 (GLEISER, 2008; MELLOR, 1955).
Antes da iatroquímica, os remédios restringiam-se apenas às substâncias extraídas de plantas e
animais, pois não se concebia até então que ferro, enxofre e zinco pudessem debelar doenças.
Várias substâncias empregadas por Paracelso, ainda fazem parte do receituário médico de
nosso cotidiano, como por exemplo, o ferro; como antianêmico e o enxofre; como
7
Tradução: Sobre a conservação da juventude e o retardar da velhice.
Paracelso significa “além de” ou “maior que” Celso. Enciclopedista romano cujos escritos, do primeiro século da era cristã,
formavam a base da medicina da época, mesmo passados quinze séculos (GLEISER, 2008).
9
Na época dos grandes descobrimentos, a sífilis atingiu proporções devastadoras na Europa. Porém, não se sabe se ela foi
proveniente das Américas, do Oriente ou se somente então foi reconhecida como doença (GLEISER, 2008 p. 73).
8
35
antimicótico (VANIN, 2005). Foi também o autor da primeira monografia10 sobre as doenças
ocupacionais que acometiam os mineiros e operários das fundições, a qual foi publicada
postumamente, em 1567 (LING et al., 2005).
Muitas das concepções de Paracelso traziam em si as superstições e os misticismos
da
alquimia,
contudo
seus
sucessores
discerniram
em
parte
o
misticismo
do
experimentalismo, com destaque especial para Andreas Libavius (1540 – 1616), que em 1597
publicou o primeiro livro-texto de “química”, intitulado Alchemia (NEVES et al., 2008) e
Johann Baptista van Helmont (1577 – 1644), que fundamentado em experimentos
quantitativos com um pé de salgueiro11, não somente abandonou os princípios de Paracelso,
como também rejeitou os quatro elementos de Aristóteles e resgatou o pensamento de Tales
(STRATHERN, 2002). Van Helmont foi o primeiro alquimista a inteirar-se que muitas
reações químicas geravam gases e seus estudos nessa área influenciaram os trabalhos de
Robert Boyle (TRINDADE et al., 1989). Helmont, por exemplo, descobriu que o spiritus
sylvester12 (dióxido de carbono – CO2), substância formada durante a combustão dos vegetais
possuía as mesmas propriedades daquela originada no processo de fermentação do vinho, e
atribui-lhe o termo “gás”, a partir da pronúncia flamenga da palavra grega – chaos
(BALCHIN, 2009; MELLOR, 1955; TRINDADE et al., 1989).
2.3.3 O “Re-Nascimento” de uma Ciência
Pierre Gassend (1592 – 1655) é considerado um dos maiores divulgadores da obra de
Lito Lucrécio13 no século XVII (STRATHERN, 2002). Na verdade, Gassend foi um opositor
aos quatro elementos de Aristóteles, e o responsável por conciliar a teoria atômica ao
cristianismo (MARTINS, 2001). Acredita-se que o trabalho desenvolvido por Gassend na
França tenha sido tão importante que Isaac Newton14 e Robert Boyle, praticantes da alquimia,
10
Título original: On the miner’s sickness and other diseases of miners.
Segundo Balchin (2009), Helmont cultivou um pé de salgueiro que ficou protegido contra poeira e foi regado diariamente,
por cinco anos. Após esse período, ele retirou a planta do vaso e mediu sua massa, comparou-a com a massa inicial do
vegetal e chegou a conclusão de que toda a folhagem da árvore consistia inteiramente de água, e que esta fora
espontaneamente convertida pela árvore em sua própria substância.
12
Tradução: espírito da mata.
13
De rerum natura.
14
Newton estendeu às reações químicas as idéias desenvolvidas na mecânica e na ótica. Admitiu que as forças de atração ou
afinidades, que existem entre as partículas microscópicas de matéria como entre os planetas e os astros, são causa do referido
comportamento. A intensidade maior ou menor da força de atração entre duas categorias de partículas depende da propensão
maior ou menor que essas partículas têm de se unir entre si. A versão newtoniana da teoria das afinidades foi desenvolvida
por Geoffroy que idealizou uma tabela de afinidades para diferentes substâncias até então conhecidas (ROSMORDUC,
1988).
11
36
foram influenciados por ele (ROSMORDUC, 1988). Na verdade, o curso da história
européia durante o século XVII foi marcado pelo nascimento de um espírito
investigatório, associado ao Renascimento, que deu início da ciência moderna. Nessa
perspectiva, em 1620, Francis Bacon (1561-1626), publicou o livro Novum Organum
Scientarum, no qual definiu claramente uma metodologia para abordagem dos
problemas científicos. O método de Bacon primava pela observação cuidadosa,
acúmulo de fatos, imparcialidade e ausência de preconceitos na correlação e coordenação
das observações (MELLOR, 1955; STRATHERN, 2002). A Francis Bacon é atribuída a
fundação da ciência experimental (CHASSOT, 2004). Por sua vez, Robert Boyle (1627 –
1691) é considerado por muitos autores o fundador da química. Semelhante a van Helmont,
Boyle questionou os quatro elementos de Aristóteles e a tria prima de Paracelso em seu livro
Sceptical Chymist
15
, publicado em 1661 (BRYSON, 2005; MELLOR, 1955; NEVES et al.,
2008; STRATHERN, 2002). Segundo Boyle:
[Os verdadeiros] elementos são certos corpos perfeitamente puros, primitivos e
simples e não feitos de nenhum corpo, nem um do outro: são os ingredientes dos
quais são feitos diretamente todos os corpos chamados combinados, e nos quais
esses corpos por fim se decomporão (NEVES et al., 2008, p. 43).
Os pensamentos de Robert Boyle diferiam das concepções aristotélicas e marcaram o
início de uma paulatina ruptura entre o alquimismo e uma ciência emergente – a Química. Por
não acreditar que o fogo era capaz de decompor uma substância em seus constituintes básicos,
Boyle, demonstrou experimentalmente que o sabão, produzido a partir de gordura e álcali ao
ser submetido ao fogo, não produzia seus componentes. Ao contrário, formava produtos
distintos que não reproduziam o sabão ao serem combinados; ou seja, o fogo não decompunha
as substâncias em seus elementos, apenas rearranjava suas partículas componentes para
formar outros compostos (TRINDADE et al., 1989). Com base nesses experimentos, Boyle
defendeu que o número de elementos produzidos dependeria do modo pelo qual se processava
o aquecimento. Por exemplo, a combustão da madeira em um sistema aberto produzia cinzas
e carvão, mas, quando queimada em uma retorta, gerava óleo, água, carvão, vinagre e alcoóis.
Uma evidência, segundo ele, que distintas formas de aquecimento, ditavam o número de
elementos constitutivos da madeira (TRINDADE et al., 1989).
Boyle ao verificar, experimentalmente, que o gás contido em um recipiente dotado
por um êmbolo, por meio do qual se podia variar o volume do sistema, por intermédio de uma
força aplicada sobre o recipiente em função da pressão exercida, acendeu a hipótese de que os
15
Tradução: O Químico Cético.
37
gases seriam dotados por diminutas partículas envolvidas por um enorme espaço vazio, razão
pela qual poderiam ser reduzidas a volumes menores (HAVEN, 2008). Destarte, com uma
visão experimental privilegiada, Robert Boyle acreditava que a natureza não se resumia nos
quatro elementos de Aristóteles e na tria prima de Paracelso, e a melhor forma de
identificar tais elementos era por meio da experimentação (VANIN, 2005).
[...] Segundo a definição de Boyle, um elemento era uma substância que não podia
ser decomposta em substâncias ainda mais primárias. Isso significa que, quando se
constatava que uma substância era um elemento, essa podia ser apenas uma situação
provisória. Era sempre possível que alguma outra pessoa encontrasse uma maneira
de decompor ainda mais a substância. Isso deixou Boyle em uma situação anômala.
Embora tivesse definido elemento, não sabia de fato o que era um. Ironicamente, era
perfeitamente possível que, com o aperfeiçoamento das técnicas químicas, todas as
substâncias até aquele ponto consideradas indivisíveis acabassem por ser
decompostas em apenas quatro elementos – muito semelhantes a terra, ar, fogo e
água [de Aristóteles]! (STRATHERN, 2002, p. 155).
Notadamente, Boyle introduziu na química a necessidade de métodos
experimentais, para a comprovação das teorias e a verificação da exatidão dos fatos, ao
questionar as doutrinas de Aristóteles e Paracelso. Além disso, ele reconheceu a
perenidade e a necessidade de evolução do conhecimento, ao restringir a definição de
elemento como uma substância incapaz de ulterior decomposição por qualquer meio
disponível, mas que poderia mais tarde, com a introdução de novos métodos de
investigação, não o ser. Porém, até que isso não se verificasse deveria permanecer
como tal. Obviamente, os elementos definidos por Boyle não são os elementos químicos
que hoje são conhecidos. Contudo, suas concepções foram suficientes o bastante para o
estabelecimento de uma química moderna com uma sólida base experimental nos séculos
seguintes, principalmente após Lavoisier (1789).
2.3.4 A Química do Século XVIII
O fogo sempre exerceu fascínio sobre o homem e a combustão sempre foi alvo da
especulação humana. Basta recordar que Heráclito, afirmara que o fogo era o princípio
subjacente a todas as substâncias e mudanças da matéria (GLEISER, 2008). Filósofos
anteriores acreditavam que o fogo estava presente em todas as substâncias inflamáveis,
visto que ele era um dos quatro elementos de Aristóteles (STRATHERN, 2002).
Nessa linha de raciocínio surgiu a teoria do flogisto que perdurou por boa parte
do século XVIII. Essa teoria teve suas origens nos ensinamentos do alquimista Johann
Joachim Becher (1635-1682) em oposição aos pensamentos de Paracelso, o qual
38
acreditava que apenas as substâncias que continham o princípio da inflamabilidade
(enxofre) queimavam. De outro modo, Becher ao observar que muitos materiais, embora
combustíveis, não apresentavam enxofre em sua composição (MELLOR, 1955; NEVES,
et al., 2008), postulou em seu livro Physica subterranea, publicado em 1667, que as
substâncias eram formadas por três tipos de terras16, a saber: terra fluida, terra lapida e a
terra pinguis. A primeira terra era responsável pela fluidez e volatilidade das substâncias,
a segunda era o elemento aglutinador e a terceira, terra pinguis, era a responsável pelas
características oleosas e combustíveis, ou seja, esse seria o verdadeiro princípio da
inflamabilidade (STRATHERN, 2002). A terra pinguis de Becher foi retomada em 1703
por George Ernst Stahl (1660 - 1734), no intuito de explicar os processos de fundição dos
metais (PAULING, 1967), uma vez que:
A técnica da fundição fora conhecida desde os tempos pré-históricos, mas o que
realmente acontecia no curso desse processo permanecia um tanto misterioso. Stahl
reconheceu que a fundição estava agora madura para ser analisada de um ponto de
vista químico, o que poderia de fato levar a avanços na técnica de mineração. Foi a
noção de terra pinguis de Becher que inspirou nele a compreensão de que a fundição
era simplesmente o processo oposto à combustão. Na combustão, uma substância
como a madeira liberava terra pinguis para se converter em cinza. Na fundição, o
minério absorvia terra pinguis do carvão para se tornar metal. Essa intuição foi
confirmada por Stahl pelo fato de que ela explicava também o enferrujamento em
metais. No enferrujamento, o metal liberava sua terra pinguis ígnea e era reduzido a
uma ferrugem semelhante a cinzas. Portanto o enferrujamento era simplesmente a
combustão ocorrendo numa velocidade mais lenta (STRATHERN, 2002 pp. 179180).
Calcado em Becher, Stahl supôs a existência de uma substância denominada
flogisto (do grego phlogizein, incendiar, queimar), constituinte do fogo e assumiu que os
metais seriam formados por resíduos minerais, chamados cal (do latim calx) combinados
com o flogisto, pois: metal + flogisto = cal. Segundo George Stahl, cada metal era dotado
por uma cal característica; por sua vez, outras substâncias não metálicas, como por
exemplo, o carvão eram quase exclusivamente flogisto; que era dissipado sob a forma de
luz e calor durante a combustão. Com base nessa teoria, Stahl explicava facilmente porque
um óxido metálico ao ser aquecido com o carvão, em ausência de ar, transformava-se em
metal; pois, o resíduo metálico, cal, combinava-se com o flogisto do carvão e
transformava-se em metal, ou seja, o metal para ser regenerado deveria ter sua cal tratada
por uma substância rica em flogisto, tal como o carvão (MELLOR, 1955; PAULING,
1967). Nessa linha, a teoria de Stahl não somente fornecia uma explicação geral para os
processos oxidação (perda de flogisto) e redução (combinação com flogisto), como
16
Do ponto de vista mineralógico as terras eram na verdade os nossos óxidos (TOLENTINO et al., 1997).
39
também justificava outros fenômenos químicos, como por exemplo, o processo de
digestão (PAULING, 1967).
A combustão de substâncias como a madeira e papel era satisfatoriamente
explicada pela teoria do flogisto, pois ao serem queimados, parte desses materiais era
convertida em fuligem e cinzas. Todavia, o mesmo não era válido para justificar a
oxidação do ferro e outros metais, pois os produtos advindos desses processos possuíam
massa superior ao metal de origem, ou seja, a teoria era falha, pois não conseguia explicar
por que os metais aumentavam de massa, em vez de diminuir ao serem oxidados ou
calcinados17. Para contornar essa anomalia, os partidários de Stahl propuseram dois tipos
de flogisto. O primeiro deles, existente em materiais como a madeira e o papel eram
dotados de massa, por sua vez, o segundo, presente nos metais possuía massa negativa,
(NEVES et al., 2008; STRATHERN, 2002). Não obstante, mesmo falha a teoria continuou
válida por quase cem anos, até que no século XVIII Antoine Lavoisier procurou outra
explicação,
[...] que encontrou em diversas etapas: análise do ar atmosférico e experiências
programadas sobre a combustão de substâncias conhecidas (metais, enxofre, fósforo,
carbono, etc.), pesando com precisão o material antes e depois da reação. Lavoisier
persuadiu-se de que em toda a combustão há união da substância com o ar vital. Daí
deduziu que a hipótese flogística era inútil e, portanto, rejeitável. Entre 1775 e 1777,
Lavoisier estudou os ácidos, num trabalho que lhe permitiu coletar mais dados para
sua batalha contra o flogístico. Mostrou que a transformação dos metais em seus
óxidos básicos e a dos não metais em seus ácidos ocorre por efeito de uma
combinação do corpo queimado com o oxigênio, e não como explicavam os
flogicistas, dizendo que os metais perdiam o flogisto para se converter em derivados
dos metais (CHASSOT, 2004, p. 177-118).
A principal razão para permanência do flogisto como teoria deve-se a
interpretação dos fenômenos químicos sob um prisma qualitativo. A mudança aconteceu
somente quando Lavoisier não só aplicou um enfoque quantitativo como também
esclareceu o processo de combustão, finalizando assim a teoria de Becher e Stahl.
2.3.4.1 Antoine Lavoisier
Cerca de 100 anos após Boyle desenvolver a definição de “elemento”, Antoine
Lavoisier (1743 – 1794) aperfeiçou esse conceito, definindo-o como uma substância que não
poderia ser decomposta em substâncias mais simples por qualquer meio conhecido
17
Trindade e Pugliesi (1989 p. 251) relatam que Robert Boyle e John Mayow (1641 – 1679) já haviam observado que os
metais quando calcinados ganhavam massa. Boyle atribuiu isso a incorporação de partículas de fogo pelos metais e por sua
vez Mayow denfendia que na calcinação os metais absorviam partículas nitro-aéreas.
40
(FILGUEIRAS, 1995). A Figura 2.4 apresenta a relação dos elementos de Lavoisier,
publicada em 1789.
Figura 2.4: Lista original das substâncias simples (“elementos”) segundo Lavoisier em 1789
Fonte: Trindade et al. (1989, p. 254).
Em 1789, Lavoisier publicou um dos livros mais influentes na Química, o Traité
Élémentaire de Chimie18, uma das maiores contribuições para a Química moderna, que
marcou a transição entre as interpretações qualitativas não metodotizadas, provenientes da
alquimia e o saber químico metódico, característico da ciência moderna (TOLENTINO et al.,
1997). Nessa obra ele não só elucidou como também corrigiu interpretações equivocadas
18
Tradução: Tratado Elementar de Química.
41
acerca dos processos de combustão, e dessa forma contribui efetivamente para a derrocada da
teoria do flogisto (BALCHIN, 2009; NEVES et al., 2008). Além disso, Antoine Lavoisier
desenvolveu um sistema de nomenclatura química, como também apresentou uma lista de
substâncias que não poderiam ser subdivididas em frações menores (Figura 2.4), ordenadas
em quatro categorias distintas, a saber: a) substâncias simples que pertenciam aos três reinos e
que eram consideradas como elementos dos corpos: calórico, luz, oxigênio, azoto e
hidrogênio; b) substâncias simples não-metálicas oxidáveis e acidificáveis: enxofre, fósforo,
carbono, radical muriático, radical fluórico e radical borácico; c) substâncias simples
metálicas oxidáveis e acidificáveis; antimônio, arsênio, prata, bismuto, cobalto, cobre,
estanho, ferro, manganês, mercúrio, molibdênio, níquel, ouro, platina, chumbo, tungstênio; d)
substâncias simples salificáveis e terrosas: cal, magnésia, barita, alumina e sílica (SCERRI,
2007; TOLENTINO et al., 1997; TRINDADE et al., 1989).
Algumas substâncias listadas na Figura 2.4 foram posteriormente classificadas como
elementos químicos, outras como, por exemplo, a luz e o calórico, obviamente, foram
desconsiderados como tal. O rápido desenvolvimento de técnicas de separação e
caracterização das substâncias químicas permitiu a revisão da tabela proposta por Lavoisier.
Um bom exemplo dessa evolução foram os resultados obtidos por Humphry Davy (1778 –
1829) que descobriu em 1807, os elementos potássio e sódio ao aplicar eletricidade à potassa
e à soda (HAVEN, 2008). Substâncias que na época possuíam grande importância comercial,
na produção de vidro, sabão e pólvora e haviam resistido a todas as tentativas de
decomposição anteriores (TRINDADE et al., 1989; STRATHERN, 2002) e que foram
consideradas ainda como átomos por John Dalton até o início do século XIX (BRYSON,
2005; HAVEN, 2008; STRATHERN, 2002), conforme será visto mais adiante.
As teorias de Antoine Lavoisier eram suportadas por medições experimentais e seus
resultados eram facilmente reproduzidos por outros cientistas. Nos experimentos de
aquecimento19 e combustão, ele deu especial atenção à massa dos reagentes nas reações
químicas e nos produtos resultantes, ao constatar que a massa do produto da combustão era
sempre igual à massa dos reagentes: “porque nada se cria, nem nas operações da arte nem nas
da natureza e pode-se estabelecer, em princípio que, em toda operação há uma quantidade
igual de matéria antes e depois da operação [...]” (NEVES et al., 2008, p. 55), o que se resume
no princípio de conservação da matéria.
19
Antoine Lavoisier atingiu temperaturas próximas a 1700 ºC usando a luz solar. Temperaturas mais altas do que as obtidas
por qualquer um naquela época. Hoje, por exemplo, uma das fornalhas solares mais potentes em uso atualmente se encontra
em Sandia, Novo México, onde temperaturas próximas a 1700 ºC são obtidas (HINRICHS et al., 2003).
42
2.3.5 A Química No Século XIX
O atomismo científico propriamente começou no início do século XIX com os
trabalhos de John Dalton (1766-1844), Joseph-Louis Gay-Lussac (1778-1850), Lorenzo
Amedeo Avogadro (1776-1856) (BALCHIN, 2009). A John Dalton se atribui o mérito da
aplicação bem sucedida das idéias atomistas, pois mesmo não dispondo de evidências
convincentes da realidade atômica, ele conseguiu sistematizar, em 1803, parte dos
conhecimentos até então existentes, por meio de um conjunto de postulados (POLO, 2000),
nos quais segundo ele:
1) [A] matéria, embora extremamente divisível, não é, todavia, infinitamente
divisível. Deve haver algum ponto além do qual não possamos continuar a divisão
da matéria. Dificilmente pode-se duvidar da existência dessas partículas últimas
da matéria, embora elas sejam, provavelmente pequenas demais para que as
possamos ver, mesmo com futuros melhoramentos dos microscópios. Escolhi a
palavra átomo para designar essas partículas últimas; 2) Cada elemento é
constituído por átomos idênticos de um tipo característico. Logo, existem
tantos tipos de átomos quantos são os elementos. Os átomos de um elemento
são perfeitamente iguais em peso, forma, etc; 3) Os átomos são imutáveis; 4) Ao
ocorrer a combinação de elementos diferentes para a formação de um
composto, a menor porção do composto é constituída por um número definido de
átomos de cada elemento; 5) Os átomos não são criados nem destruídos, mas
apenas reagrupados nas reações químicas (TRINDADE et al., 1989, p. 254-255)
Mais que uma releitura do epicurismo, Dalton fez importantes asserções, que
possibilitaram o entendimento do que então era conhecido sobre a estequiometria das reações
químicas (NEVES et al., 2008). Embora não tenha sido um grande experimentador, as
contribuições de John Dalton para a compreensão atômica foram substanciais, pois suas
teorias inspiradas, especialmente, em Robert Boyle20, Antoine Lavoisier21 e Joseph Louis
Proust22 (1754 – 1826) proporcionaram à química uma estrutura lógica e racional,
desvinculada dos misticismos inerentes a alquimia e a teoria do flogisto que ainda se faziam
presentes (COTTON et al., 1968; GLEISER, 2008; HAVEN, 2008).
Dalton publicou, em 1808, a primeira parte do livro A new system of chemical
philosophy23 e a segunda em 1810 (POLO, 2000). Nessa publicação, John Dalton apresentou
a lei das proporções múltiplas e relacionou vinte átomos e as suas respectivas massas
20
Lei de Boyle.
Lei de Lavoisier ou lei da conservação da massa.
22
Em 1797, Joseph Louis Proust descobriu a partir da massa das substâncias, que os elementos sempre se combinam em
proporções definidas segundo suas respectivas massas, ou seja, as massas dos reagentes e as massas dos produtos que
participam da reação obedecem sempre a uma proporção constante, a qual corroborava com a Lei de Lavoisier. As
constatações de Proust foram generalizadas como a lei de proporções definidas ou Lei de Proust, a qual serviu como
evidência ao atomismo.
23
Tradução: Um novo sistema de filosofia da química
21
43
atômicas (Figura 2.5). Nessa obra, além de sistematizar seus pressupostos, ele propôs uma
simbologia para os átomos até então conhecidos24, representando-os por pequenos círculos,
pontos, traços e letras dispostos no interior desses círculos (NEVES et al., 2008; TRINDADE
et al., 1989).
Símbolo
“Pictograma”
Elemento
Massa Estimada
por Dalton
Símbolo
Elemento
“Pictograma”
Massa Estimada
por Dalton
Hidrogen
1
Strontian
46
Azoto
5
Baryes
68
Carbon
5,4
Iron
50
Oxygen
7
Zinc
56
Phosphorus
9
Copper
56
Sulphur
13
Lead
90
Magnesia
20
Silver
190
Lime
21
Gold
190
Soda
28
Platina
190
Potash
42
Mercury
167
Figura 2.5: Notação (pictogramas) usada por Dalton para representação dos átomos, publicadas em seu livro Um
Novo sistema filosófico da química.
Fonte: Adaptado de Neves et al. (2008. p. 63), Trindade et al. (1989, p. 256) e Gleiser (2008, p. 111)
As massas apresentadas na Figura 2.5 foram estimadas com base no elemento
hidrogênio, o qual foi assumido como referência por Dalton, que atribui o valor 1 para a sua
massa. A partir dessa padronização, as massas dos demais átomos foram estimadas em relação
a esse elemento. Embora os valores calculados estivessem equivocados (TRINDADE et al.,
1989), a abordagem de Dalton era essencialmente perfeita e serviu como base para o
estabelecimento da classificação periódica dos elementos químicos (BRYSON, 2005).
Paulatinamente, as lacunas da teoria de John Dalton foram preenchidas pelos trabalhos de
outros cientistas adeptos às suas idéias, dentre os quais podem ser citados Jöns Jacob
Berzelius e Stanislao Cannizarro (CHASSOT, 2004). Entretanto, ainda hoje as premissas
básicas de Dalton são pertinentes, tanto que o sistema de massas atômicas empregado pela
IUPAC fundamenta-se nos princípios descritos por ele, assumindo-se o elemento carbono
como referência e não hidrogênio (TRINDADE et al., 1989; STRATHERN, 2002).
24
Posteriormente verificou-se que alguns átomos considerados por Dalton como tal, não eram átomos.
44
É inegável a contribuição dos experimentos desenvolvidos por Joseph-Louis GayLussac, em 1808, com gases sob pressão e temperaturas constantes, que o levaram a deduzir a
chamada lei dos Volumes, a qual estabelecia que "os gases sempre se combinam nas
proporções mais simples de volume" (ROSMORDUC, 1988; SCERRI, 2007; STRATHERN,
2002). Contudo as idéias de Gay-Lussac mostravam-se contraditória, uma vez que os gases ao
se combinarem pareciam ocupar menos espaço. Essa inconsistência foi resolvida por Amedeo
Avogadro, em 1811, quando supôs que as diminutas partículas que compõem um gás seriam
agregados de um número definido de átomos, e denominou esses agregados, por moléculas,
para diferenciá-los dos átomos fundamentais de Dalton, resultando na hipótese de Avogadro,
a qual estabeleceu que "sob as mesmas condições de temperatura e pressão, volumes iguais
de todos os gases contém o mesmo número de moléculas." (BALCHIN, 2009) Trabalho
extremamente importante, que cerca de meio século depois serviu para concretização dos
conceitos de pesos atômicos (massa atômica), no congresso de Karlsruhe em 1860
(BALCHIN, 2009; POLO, 2000). A partir dessa conferência observou-se um grande avanço
no sentido de estabelecer a classificação periódica dos elementos (ROSMORDUC, 1988;
SCERRI, 2007; STRATHERN, 2002).
2.3.5.1 Jöns Jacob Berzelius
Em 1811, Jöns Jacob Berzelius (1779-1848) substituiu os pictogramas empregados
por Dalton (Figura 2.5) na representação dos elementos químicos, nomeadamente pela
primeira letra maiúscula do nome e, nos casos de redundância, uma letra maiúscula seguida
de uma outra, minúscula, considerando-se sempre o nome original do elemento em latim ou
grego (BRYSON, 2005; MELLOR, 1955). A luz dessas regras, hoje o enxofre é representado
pela letra S (do latim sulfur); o cobre por Cu (do latim cuprum) e o ouro por Au (do latim
aurum). Nos compostos, além dos símbolos dos elementos, segundo Berzelius a
multiplicidade entre eles seria representada por números subscritos. Dessa forma, seguindo
essa orientação, a água é escrita como H2O25, cuja representação indica a proporcionalidade
de 2:1 entre os elementos hidrogênio e oxigênio presentes nessa substância.
Berzelius é reconhecido não somente por suas contribuições na simbologia dos
elementos químicos, que hoje é adotada pela IUPAC, mas também pela determinação de
25
Neves e Farias (2008) e Bryson (2005) registram que Berzelius adotou um notação sobrescrita para representar o número de
átomos presentes em um composto, tal como Cu2O e H2O, posteriormente essa notação foi modificada para Cu2O e H2O.
45
massas atômicas mais exatas que John Dalton (STRATHERN, 2002). Conforme mencionado,
as massas obtidas por Dalton foram estimadas com base na combinação do hidrogênio com
outros átomos. No entanto, o fato desse elemento formar um número limitado de compostos
binários e a proporcionalidade dos elementos em alguns compostos não ser exatamente
conhecida26 introduziram erros nas massas estimadas por John Dalton (BRYSON, 2005).
Simbologia de
Berzelius
H
N
O
Massas de
Dalton (1810)
1
5
7
Massas
em1872
1,0
14,0
16,0
Massas da
IUPAC (2010)
1,0079
14,007
15,999
Pictograma de
Dalton
Figura 2.6: Comparação entre algumas massas atômicas de Dalton e os valores já conhecidos em 1872
Fonte: Adaptado de Trindade et al., (1989)
Dessa forma, Berzelius, em 1830, atribuiu o valor 100 para o oxigênio e o adotou
como um novo padrão na elaboração de uma nova tabela de massas atômicas, contudo esse
valor fez com que a massa dos elementos ficasse relativamente grande, logo não foi muito
bem aceito. Jean Servais Stas (1813-1891), em trabalhos feitos cuidadosamente a partir de
1850, assumiu o valor 16 para o oxigênio e recalculou os valores das massas atômicas
(MELLOR, 1955; PAULING, 1967). É importante observar na Figura 2.6 as diferenças entre
as massas de Dalton e aquelas de 1858 e a proximidade dessas últimas com os valores
atualmente orientados pela IUPAC.
Afora Berzelius e Stas, outros cientistas apresentaram especial interesse na
determinação das massas dos elementos. Nessa linha, destacam-se os trabalhos de Charles
Gerhardt (1816 – 1856) que assumiu que os gases eram compostos por moléculas diatômicas
26
Dalton desconhecia o número de átomos de hidrogênio e oxigênio presentes em uma molécula de água. Supôs,
por simplicidade, que a reação entre esses elementos era de 1:1, e concluiu, erroneamente, que o átomo de
oxigênio possuia cerca de sete vezes mais massa que o átomo de hidrogênio.
46
e corrigiu alguns valores das massas disponíveis que estavam duplicados. Pierre Louis Dulong
(1826 – 1919) e Alex Thérèse Pettit (1791 – 1820) que descobriram que o calor específico dos
elementos sólidos quando multiplicados por suas respectivas massas atômicas fornecia uma
constante (SCERRI, 2007) e principalmente Stanislau Cannizarro, que participou do
congresso de Karlsruhe27, em 1860, na Alemanha, onde teve a oportunidade de apresentar,
baseado na hipótese de Amedeo Avogadro28, uma definição clara acerca dos pesos atômicos
(massas atômicas), bem como importância da tabela de massas de Gerhardt, com ligeiras
modificações (POLO, 2000; TOLENTINO et al., 1997). Tempos depois, vários cientistas,
dentre eles, William Oding, Julius Lothar Meyer e Dmitri Ivanovitch Mendeleev participantes
do congresso de Karlsruhe (1860), aceitaram o peso atômico29 como uma característica
inerente a cada átomo e que as propriedades desses átomos seriam função do mesmo
(SCERRI, 2007; TOLENTINO et al., 1997). Com a descoberta de outros elementos,
identificação, separação e determinação de suas abundâncias isotópicas Theodore William
Richards (1868 - 1918) foi capaz de determinar ainda com maior exatidão o peso atômico dos
elementos químicos, trabalho esse reconhecido com o Prêmio Nobel de 1914 (SCERRI,
2007), já no século XX.
2.3.6 A Evolução da Tabela Periódica
2.3.6.1 As Tríades de Johann Döbereiner
Em 1817 Johann Döbereiner (1740 – 1849), baseado na hipótese de Proust
identificou que os elementos cálcio (Ca), estrôncio (Sr) e bário (Ba) poderiam ser dispostos
em trio com base em suas similaridades químicas. Döbereiner mostrou que a massa de
combinação do estrôncio era a média aritmética das massas de combinação do cálcio e do
bário (PAULING, 1967). Nessa época a maior parte dos elementos químicos ainda não era
conhecida, e essa trinca, posteriormente denominada por tríade, mostrou-se um excelente
27
Segundo Tolentino e colaboradores (1997) e Polo (2000), o congresso de Karlsruhe foi o evento científico mais importante
da segunda metade do século XIX. Trata-se do primeiro congresso científico internacional da área de Química, com a
participação de 140 químicos de vários países. Dentre os principais objetivos do congresso estava a discussão acerca da
padronização das massas atômicas.
28
As idéias de Amadeo Avogadro, no início do século XIX, foram consideradas inapropriadas, pois com os conceitos da
época era impossível aceitar que dois átomos de hidrogênio poderiam combinar entre si para produzir uma molécula de
hidrogênio, uma vez que imaginava-se que os elementos reagiam por afinidade entre elementos distintos.
29
Entenda-se como massa atômica
47
meio para se agrupar os elementos semelhantes. Em 1829, um ano após a descoberta do
bromo (Br), Döbereiner comparou o recém-descoberto elemento com os pesos atômicos
(massas atômicas) disponíveis para o cloro (Cl) e o iodo (I) constatou uma relação entre os
três elementos e propôs sua segunda tríade: Cl, Br e I. Posteriormente, ele concentrou
esforços no estabelecimento de uma terceira tríade entre os elementos: lítio (Li), sódio (Na) e
potássio (K). Finalmente, a última tríade descoberta por Döbereiner envolvia o enxofre (S),
selênio (Se), telúrio (Te) (GLEISER, 2008; SCERRI, 2007).
A lei das Tríades mostrou-se incipiente, pois limita-se apenas a doze dos cinquenta e
quatro elementos conhecidos e acabou por ser rejeitada pelos contemporâneos de Döbereiner
por ter sido interpretada como uma mera coincidência (STRATHERN, 2002). Contudo, é
interessante observar na Figura 2.7 que hoje as quatro tríades de Döbereiner pertencem aos
grupos dos metais alcalinos (Li, Na e K), metais alcalinos terrosos (Ca, Sr e Ba), calcogênios
(S, Se e Te) e halogênios (Cl, Br e I), uma prova de que esse era um caminho a ser explorado.
Figura 2.7: Analogia entre as Tríades propostas de Döbreiner e a Tabela Periódica atual
Fonte: Elaborado pelo autor
Embora os trabalhos de Döbereiner não tenham exercido impacto, eles influenciaram
estudos posteriores, em especial, aqueles desenvolvidos por Leopold Gmelin (POLO, 2000;
SCERRI, 2007) e Lothar Meyer (SCERRI, 2007).
48
2.3.6.2 O Sistema de Leopold Gmelin
Em 1843, vinte e seis anos antes de Mendeleev publicar seu influente sistema,
Leopold Gmelin (1788– 1853), fundamentado nos resultados de Döbereiner e calcado em
outros valores de pesos atômicos que não estavam disponíveis para seu predecessor não
somente propôs novas tríades, como também sugeriu essa denominação para esse conjunto de
três elementos. Enquanto Döbereiner não foi capaz de estabelecer o relacionamento entre
tríades que envolviam outros metais alcalinos terrosos, Gmelin distinguiu a relação entre
magnésio, bário e cálcio, ampliando assim esse e outros conjuntos de elementos (SCERRI,
2007). Embora Gmelin não tenha obtido êxito na ordenação dos elementos de transição, a
partir das quatro tríades desconexas de Döbereiner, ele desenvolveu um sistema em formato
de “V” dotado por cinqüenta e três elementos ordenados segundo a ordem crescente de seus
números atômicos (Figura 2.8).
O
F
Cl
Br
N
I
H
Li
Na K
S
Se Te
Mg Ca Sr Ba
Be Ce La
P
As Sb
C
B
Bi
Zr Th Al
Sn Cd Zn
Ti Ta W
Mo V Cr U Mn Ni Fe
Bi Pb Ag Hg Cu
Os Ir Rh Pt Pd Au
Figura 2.8: Sistema em “V” proposto por Leopold Gmelin para ordenação dos elementos em 1843.
Fonte: Adptado de Scerri (2007 p. 45).
Para chamar a atenção do trabalho de Leopold Gmelin, Scerri (2007) propôs uma
reestruturação da Figura 2.8, por meio do deslocamento da extremidade esquerda do “V” para
baixo, conforme ilustrado na Figura 2.9, a seguir.
49
O
F
Br
Cl
N
I
Se
S
H
P
Te
Sb
As
C
B
Ti
Bi
Ta
W
Cr
U Mn Ni Fe
Mo
V
Bi Pb Ag Hg Cu
Os
Ir Rh Pt Pd Au
Sn Cd Zn
Zr Th Al
Be Ce La
Mg Ca Sr Ba
Li Na
K
Figura 2.9: Deslocamento da extremidade direita do sistema de Gmelin para baixo.
Fonte: Adaptado de Scerri (2007 p. 46)
A remoção do boro (B), bismuto (Bi) e dos elementos centrais e a rotação do sistema
“V” em 90° não compromete a ordenação proposta por Gmelin (Figura 2.10). Nesse arranjo,
percebe-se o claro posicionamento de vários elementos representativos em seus respectivos
grupos.
1
2
Li
Na Mg
K Ca
Sr
Ba
14
15
16
17
S
Se
Te
F
Cl
Br
I
C
P
As
Sb
Figura 2.10: Analogia entre o sistema proposto por Leopold Gmelin e a Tabela Periódica atual
Fonte: Adptado de Scerri (2007, p. 47)
Tanto o sistema de Döbereiner (Figura 2.7) como o de Gmelin (Figura 2.8) não são
propriamente considerados como periódicos, pois não retratam de modo explícito a
periodicidade, contudo o posicionamento das tríades de Leopold Gmelin significou um
avanço na ordenação dos elementos baseado no crescimento do peso atômico.
50
2.3.6.3 O Parafuso Telúrico de Alexandre Emile Béguyer De Chancourtois
Em 1862, cerca de trinta anos após Döbereiner propor as tríades, Alexander Emile
Béguyer De Chancourtois (1820 – 1886) desenhou um gráfico em formato helicoidal (espiral)
sobre um cilindro metálico.
Figura 2.11: Parafuso de Alexandre De Chancourtois
Fonte: Reproduzido de Scerri (2007 p. 70)
51
De Chancourtois tomou como referência o peso atômico do oxigênio e dividiu o
gráfico em dezesseis partes iguais, posteriormente dispôs os elementos químicos, segundo a
ordem crescente de seus números característicos, que correspondiam aos pesos atômicos dos
elementos até então conhecidos. Esse dispositivo tridimensional, representado na Figura 2.11,
foi denominado por Parafuso Telúrico30 (PAULING, 1967; STRATHERN, 2002;
TOLENTINO et al., 1997). Os pontos coincidentes, equivalentes às voltas do cilindro,
correspondiam aos elementos cujas massas atômicas diferiam em dezesseis unidades dos
elementos subseqüentes. Por meio desse arranjo, constata-se, por exemplo, na Figura 2.11 que
o potássio (peso atômico 39) estava abaixo do sódio (peso atômico 23) e este por sua vez
situava-se abaixo do lítio (peso atômico: 7). Na coluna seguinte, observam-se em seqüência os
elementos magnésio (Mg), cálcio (Ca), ferro (Fe), estrôncio (Sr), urânio (U) e ródio (Rh). Um
incauto prenúncio do grupo dos metais alcalinos e alcalinos terrosos, ao desconsiderar o
posicionamento incorreto de alguns metais hoje conhecidos por elementos de transição.
Ao observar que os elementos com propriedades similares apareciam em pontos
aproximadamente correspondentes De Chancourtois sugeriu a hipótese de que “Les
proprietées des corps sont les proprietées des nombres”31 (PAULING, 1967), ou seja, ele
estava consciente que as propriedades dos elementos variavam em função das suas massas
atômicas e se repetiam a cada sete elementos. Sob essa perspectiva, Strathern (2002) e Scerri
(2007) concordam que a essência do sistema periódico surgiu em 1862, ou seja, sete anos
antes de Mendeleev chegar a mesma conclusão.
De Chancourtois redigiu um artigo que demonstrava a regularidade entre os
elementos químicos no Parafuso Telúrico, contudo os editores do periódico Comptes Rendus,
muito provavelmente devido à complexidade de reprodução do material omitiram a ilustração
do cilindro (Figura 2.11), o que tornou o artigo praticamente incompreensível para a maioria
dos leitores. Em face da dificuldade de visualização da estrutura tridimensional proposta por
ele e o posicionamento equivocado de alguns elementos, o sistema não teve repercussão
(SCERRI, 2007; TOLENTINO et al., 1997). Em 1863, o artigo foi republicado, de modo
independente. Porém, a segunda versão exerceu menor influência ainda, quando comparada
com a primeira (SCERRI, 2007; STRATHERN, 2002).
30
Segundo Scerri (2007) e Sprosen (1969) apud Tolentino et al. (1997) existem duas hipóteses para a escolha dessa
denominação. A primeira delas seria pelo fato do elemento telúrio estar situado no centro do arranjo desenvolvido por Emile
De Chancourtois, já a segunda seria uma analogia a tellos, terra em grego, e como geólogo ele estaria voltado para classificar
os elementos da terra.
31
Tradução: As propriedades dos elementos são as propriedades dos números.
52
2.3.6.4 A Tabela de William Odling
Segundo Tolentino e colaboradores (1997), a classificação de William Odling (1829
- 1921) pode ser considerada uma das precursoras mais próximas da Tabela Periódica atual,
visto a sua semelhança as tabelas de Lothar Meyer e Dimitri Mendeleev. Odling, em 1864,
não só agrupou os elementos com base nas suas características, como também considerou as
propriedades dos compostos formados por esses elementos (SCERRI, 2007; TOLENTINO et
al., 1997).
Figura 2.12: Tabela de William Odling publicada em 1864
Fonte: Reproduzido de Scerri (2007, p. 83).
Como critério de semelhança entre os elementos, Odling considerou os calores
atômicos e a regularidade dos volumes atômicos dos elementos (TOLENTINO et al., 1997),
53
que foram ordenados em ordem crescente dos pesos atômicos recomendados por Cannizzaro32
(SCERRI, 2007). O sistema proposto (Figura 2.12) já contemplava elementos bastante
familiares, tais como flúor, cloro, bromo e iodo; cálcio, bário e estrôncio; nitrogênio, fósforo,
arsênio e bismuto; oxigênio, enxofre, selênio e telúrio dispostos em linhas horizontais, que
hoje equivalem aos grupos da tabela atual (SCERRI, 2007; TOLENTINO et al., 1997;
TRINDADE et al., 1989). Além disso, a ordenação de Odling agrupava cinqüenta e sete
elementos dos até então sessenta conhecidos e apresentava lacunas (“) para um futuro
preenchimento desses espaços com novos elementos.
2.3.6.5 A Tabela de John Alexander Reina Newlands
Outro modelo de Tabela foi proposto em 1865 por John Alexander Reina Newlands
(1837 - 1898), que por analogia as notas musicais (dó, ré, mi, fá, sol, lá, si) sugeriu que os
elementos, poderiam ser agrupados em linhas verticais de sete elementos, na ordem crescente
de suas massas atômicas, assumindo a similaridade entre os elementos ao longo dessas linhas
horizontais. Segundo ele, o oitavo elemento a ser iniciado na coluna seguinte seria uma
espécie de repetição do primeiro, como as oitavas de um piano – Lei das Oitavas33
(BRYSON, 2005, PAULING, 1967; STRATHERN, 2002).
Figura 2.13: Tabela de Newlands ilustrando a lei das oitavas apresentada à Chemical Society em 1866
Nº
Nº
Nº
Nº
Nº
Nº
Nº
Nº
H
1
F
8
Cl
15
Co/Ni
22
Br
29
Pd
36
I
42
Pt/Ir
50
Li
2
Na
9
K
16
Cu
23
Rb
30
Ag
37
Cs
44
Os
51
G
Mg
10
Ca
17
Zn
24
Sr
31
Cd
38
Ba/V
45
Hg
52
Bo
4
Al
11
Cr
19
Y
25
Ce/La
32
U
39
Ta
46
Tl
53
C
5
Si
12
Ti
18
In
26
Zr
33
Sn
40
W
47
Pb
54
N
6
P
23
Mn
20
As
27
Di/Mo
34
Sb
41
Nb
48
Bi
55
O
7
S
14
Fe
21
Se
28
Ro/Ru
35
Te
43
Au
49
Th
56
Observa-se a inclusão de símbolos não convencionais do ponto de vista contemporâneo, saber: G para o glicínio, posteriormente chamado de
berílio; Bo para o boro; Di para o dídimio, o qual mais tarde mostrou-se ser uma mistura de terras raras; e Ro para o rhodio.
Fonte: Adaptado de SCERRI (2007, p. 79)
Na Figura 2.13 observa-se que o sódio figurava ao lado potássio. Já o glicínio (G)
estava ao lado do magnésio (Mg) e esse ao lado do cálcio (Ca). Por sua vez o boro estava ao
32
Semelhante a Lothar Meyer e Dmitri Mendeleev (TOLENTINO et al., 1997, p. 105, 107), William Odling participou do
congresso de Karlsruhe (1860), onde defendeu a importância da adoção de um único sistema de massas atômicas e após o
congresso, Odling tornou-se obstinado pelas idéias de Cannizzaro (SCERRI, 2007, p. 82).
33
Segundo Scerri (2007), a tabela de Odling antecedeu a versão final das Oitavas de Newlands, apresentada a London
Chemical Society em 1865.
54
lado do alumínio. O flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br) e iodo (I) posicionados na mesma linha
horizontal (STRATHERN, 2002). Lamentavelmente, as idéias de Newlands estavam a frente
do seu tempo, o que fez com que a Lei das Oitavas fosse menosprezada por seus
contemporâneos, principalmente por ser análoga a escala de notas musicais, e dessa forma a
Chemical Society of London recusou-se a publicá-la no Journal of the Chemical Society34
(STRATHERN, 2002; BRYSON, 2005; GLEISER, 2008)
A Lei das Oitavas possuía limitações, pois não previa elementos futuros. Alguns
elementos, principalmente aqueles de maior massa, não enquadravam suas propriedades na
sequência estabelecida por Newlands (STRATHERN, 2002), como por exemplo, os metais
cobalto (Co) e níquel (Ni) intercalados entre cloro (Cl) e bromo (Br) (TOLENTINO et al.,
1997). Posteriormente percebeu-se que parte desse problema era devido à incorreção dos
pesos atômicos disponíveis na época (STRATHERN, 2002).
2.3.6.6 A Tabela de Julius Lothar Meyer
Muitos autores creditam a Mendeleev a formulação inicial da Tabela Periódica,
ignorando os trabalhos de seus contemporâneos, principalmente, àquele produzido por Lothar
Meyer (1830 - 1895), que em 1864, cinco anos antes da primeira tabela apresentada por
Mendeleev, desenvolveu uma tabela composta por vinte e oito elementos , dispostos em
ordem crescente de seus pesos atômicos (massas atômicas) e que apresentavam uma
característica em comum: a valência (SCERRI, 2007; TOLENTINO et al., 1997). Dessa
forma, Meyer não só ordenou os elementos em função dos seus pesos atômicos, mas também
em função de suas propriedades químicas (QUADBECK-SEEGER, 2007; SCERRI, 2007).
Na tabela apresentada na Figura 2.14 observa-se espaços reservados (--), a novos
elementos, como também há a interpolação de dados de elementos vizinhos. Percebe-se que
abaixo do elemento silício deveria existir um elemento com um peso atômico superior a
44,55; o que implicaria no valor de peso atômico 73,1 para esse elemento desconhecido. Em
1886, ele foi isolado e nomeado por germânio e valor de seu peso foi 72,3 (SCERRI, 2007).
Resultado muito próximo ao valor previsto por Lothar Meyer, que infelizmente publicou seu
trabalho posteriormente (TRINDADE et al., 1989) a Mendeleev.
34
Em 1887, John Newlands obteve o reconhecimento do seu trabalho e recebeu a Medalha Dave pela Royal Society.
55
Figura 2.14: Primeira Tabela de Lothar Meyer, 1864
Fonte: Reproduzido de Scerri (2007, p. 94)
Meyer insistia em encontrar propriedades que refletissem a influência dos pesos
atômicos. Sob essa perspectiva, ele calculou o volume atômico a partir da relação entre os
pesos específicos e os pesos atômicos dos elementos, no estado sólido (TOLENTINO et al., 1997).
Finalmente em 1870, de posse dessas informações, Meyer apresentou um sistema ortogonal
que refletia a periodicidade do volume atômico dos elementos em função dos seus pesos
atômicos (Figura 2.15).
Figura 2.15: Sistema ortogonal desenvolvido por Lothar Meyer em 1870
Fonte: Reproduzido de Scerri (2007, p. 97).
56
No gráfico, ilustrado na Figura 2.15, evidencia-se claramente a periodicidade, visto
que à medida que o peso atômico aumenta o volume atômico inicialmente diminui, depois
aumenta, atingindo um valor máximo e reduz novamente e assim sucessivamente. Em 1868.
com base nessa constatação, Meyer elaborou uma tabela que refletia esse comportamento e
incorporou-a na segunda edição do seu livro, que foi publicado tardiamente em 1872
(TOLENTINO et al., 1997). Esse derradeiro arranjo encontra ilustrado na Figura 2.16.
Figura 2.16: Tabela Periódica refletindo o periodismo de Lothar Meyer, 1872.
Fonte: Reproduzido de PETRIANOV et al (1981) apud Tolentino e colaboradores (1997, p. 107).
Irrefutavelmente, a principal contribuição de Meyer foi o reconhecimento do
comportamento periódico, ou seja, o estabelecimento de um padrão de repetição de uma
propriedade dos elementos por meio de um gráfico em função do peso atômico. Paralelo a
esse trabalho surgiu a proposta de Dmitri Ivanovitch Mendeleev, que também organizou os
elementos químicos, a partir do mesmo princípio de Meyer (SCERRI, 2007), conforme será
discutido a seguir.
2.3.6.7 A Tabela de Dmitri Ivanovitch Mendeleev
É notório que os trabalhos desenvolvidos por William Odling e Lothar Meyer eram
muito semelhantes à proposta de Dmitri Mendeleev (SCERRI, 2007; TOLENTINO et al.,
1997), que desenvolveu o sistema, que se tornou o pilar da classificação periódica atual. Em
57
1869, Mendeleev (1834 – 1907) ordenou os elementos em ordem crescente de seus pesos
atômicos e os distribuiu em oito colunas verticais e doze linhas horizontais (QUAM; QUAM,
1934). Esse arranjo, na versão manuscrita e impressa, pode ser observado na Figura 2.17, a
seguir:
a)
b)
Figura 2.17: Primeira Tabela desenvolvida por Mendeleev, em 1869. a) versão manuscrita; b) versão impressa
Fonte: Reproduzido respectivamente de Gleiser (2008, p. 137) e Strathern (2002, p. 247).
Em 1871, Mendeleev publicou uma nova tabela e as lacunas observadas nesse novo
arranjo (Figura 2.18) denotam todos os elementos que ele julgava existir, mas que ainda não
havia sido descobertos. Cabe destacar que esse conceito também havia sido utilizado por
Lothar Meyer (Figura 2.14).
58
Figura 2.18: Segunda versão da Tabela Periódica de Mendeleev, publicada em 1871.
Fonte: Reproduzido de Scerri (2007, p. 111)
Com base nessa tabela Mendeleev previu com exatidão as propriedades dos
elementos do germânio (eka-silício), semelhante a Meyer e do gálio (eka-alumínio), até então
desconhecidos (TRINDADE et al., 1989). As fórmulas genéricas apresentadas no topo de
cada coluna da tabela representada na Figura 2.18 referem-se aos compostos formados pelos
elementos químicos constantes em cada coluna (BELTRAN et al., 1991). Por meio desse
sistema, ele demonstrou o valor da Tabela Periódica na sistematização do conhecimento
químico (BRYSON, 2005; GLEISER, 2008), como também na previsão do comportamento
químicos de novos elementos.
Em 1879, Mendeleev apresentou uma terceira versão para classificação periódica
(Figura 2.19), que era muito mais semelhante a Tabela Periódica atual. Nela estavam
contemplados os elementos descobertos após 1871, ano da publicação da sua segunda versão
(SCERRI, 2007; TOLENTINO et al., 1997).
59
Figura 2.19: Tabela Periódica organizada por Mendeleeev em 1879.
Fonte: reproduzido de Tolentino e colaboradores (1997, p. 111)
Seguidamente, Mendeleev propôs um novo arranjo (Figura 2.20), no qual estavam
contemplados os gases nobres no grupo zero, como também organizou os elementos em
grupos e subgrupos. Analisando essa tabela percebe-se que ela foi a base para o
estabelecimento daquelas tabelas periódicas que empregavam a numeração arábica ou romana
acompanhadas pelos grupos A e B (TOLENTINO et al., 1997), que permaneceram em uso até
1985 (FLUKE, 1988).
Figura 2.20: Tabela mais moderna organizada por Mendeleev.
Fonte: Reproduzido Tolentino e colaboradores (1997, p. 112)
60
Hoje o sistema de numeração dos grupos recomendado pela IUPAC é feito por meio
de algarismos arábicos de 1 até 18, começando a numeração da esquerda para a direita. Dessa
forma, os sistemas de numeração dos grupos, que empregam algarismos romanos, algarismos
arábicos associados às letras “A” e “B” são considerados obsoletos, desde 1988 (FLUKE,
1988), os quais consistem em uma herança de uma das tabelas propostas por Mendeleev
(TOLENTINO et al., 1997).
2.3.6.8 Julius Lothar Meyer X Dmitri Ivanovitch Mendeleev
Tanto Meyer como Mendeleev avançaram mais que seus predecessores. Ambos
participaram do congresso de Karlsruhe juntamente com Odling e foram fortemente
influenciados pelas idéias de Cannizzaro (TOLENTINO et al., 1997). Trabalhando
independentemente, ambos descobriram a lei periódica (SCERRI, 2007). Lothar Meyer
propôs sua primeira tabela em 1864, que por seu turno foi capaz de demonstrar graficamente
o periodismo em função dos pesos atômicos (SCERRI, 2007; TRINDADE et al., 1989) e
apresentou uma segunda versão, expandida, apenas em 1872. Um ano antes, Mendeleev
publicou os resultados de suas pesquisas e, em 1871, lançou uma nova versão da sua tabela
(Figura 2.19) e chegou a um grau de exatidão que todos os seus contemporâneos não
alcançaram (BELTRAN et al., 1991). Talvez por isso a tabela periódica ficou quase que
exclusivamente ligada a sua imagem (TOLENTINO et al., 1997).
2.3.6.9 A Tabela Após Henry Gwyn Jeffreys Moseley
A compreensão da estrutura do núcleo do atômico a partir da descoberta da
radioatividade, em 1896, por Henri Becquerel (1852 – 1908) e os trabalhos posteriores de
Marie Sklodwska Courie (1867 – 1934) e Pierre Courie (1859 – 1906) proporcionaram maior
compreensão acerca da estrutura atômica
(BALCHIN, 2009;
CHASSOT, 2004;
QUADBECK-SEEGER, 2007), proporcionando a identificação dos isótopos, em 1900, por
Frederick Soddy (1877 – 1956), a descoberta do nêutron, por James Chadwick (1891-1974)
em 1932 (BRYSON, 2005; CHASSOT, 2004; SCERRI, 2007) e, principalmente, a
constatação de que as cargas elétricas positivas constituintes do núcleo atômico, não eram
61
apenas coadjuvantes e que mereciam a mesma importância até então concedida aos pesos
atômicos (TOLENTINO et al., 1997).
Nessa linha, em 1913, Henry Moseley (1887 – 1915), ao estudar a emissão de raiosX por átomos de diferentes elementos bombardeados por um feixe de elétrons acelerados por
forte campo elétrico, verificou que a radiação X emitida era inerente a cada elemento, quando
examinadas determinadas raias do espectro descontínuo dessa radiação (MOSELEY, 1913;
QUADBECK-SEEGER, 2007; TOLENTINO et al., 1997).
Figura 2.21: Relação linear observada por Henry Moseley em 1913
Fonte: Reproduzido de Moseley (1913)
62
A freqüência dessas emissões estava diretamente relacionada com um número inteiro
que se encontrava associado às cargas positivas presentes no núcleo do elemento sob estudo
(TOLENTINO et al., 1997). Ao comparar suas observações com o posicionamento dos
elementos na Tabela Periódica, Moseley constatou o relacionamento linear (Figura 2.21) entre
o número de ordem de cada elemento na Tabela Periódica e a raiz quadrada do inverso da
freqüência da radiação de uma das raias, conhecida como raia Kα (SCERRI, 2007;
BALCHIN, 2009). Atualmente, esse número, é denominado por número atômico (Z) que
corresponde ao número de partículas positivas (prótons), constantes do núcleo de qualquer
átomo, que o distingue univocamente.
O trabalho de Henry Moseley fez com que o número atômico se tornasse a variável
mais importante da lei Periódica (SCERRI, 2007; TOLENTINO et al., 1997) e a partir dessa
constatação (MOSELEY, 1913), o periodismo atrelado aos pesos atômicos foi substituído
pelo periodismo em função dos números atômicos, que conseqüentemente orientou para
novos leiautes da Tabela Periódica; distintos daquele proposto por Dmitri Mendeleev
(BALCHIN, 2009; TOLENTINO et al., 1997).
Ao ordenar os elementos em ordem crescentes de seus respectivos números
atômicos, as anomalias que ainda se faziam presentes na tabela de Mendeleev foram
praticamente resolvidas. O formato da Tabela Periódica atual, também foi influenciado por
trabalhos desenvolvidos por outros cientistas, pós–Moseley, que não só descobriram como
também sintetizaram novos elementos e propuseram novas formas de ordenação. Dentre esses
pesquisadores destaca-se a Figura de Glenn Theodore Seaborg.
2.3.6.10
A Tabela Após Gleen Theodore Seaborg
A última mudança substancial efetuada na Tabela Periódica aconteceu a partir de
1945, cinco anos após a descoberta do elemento plutônio por Glenn Seaborg. Além da
descoberta desse elemento, Glenn Theodore Seaborg (1912 - 1999) e colaboradores
sintetizaram e identificaram outros elementos transurânicos, a saber: plutônio, amerício, cúrio,
berquélio, califórnio, einstéinio, férmio, mendelévio, nobélio e o elemento 106, que após
muita controvérsia foi chamado seabórguio, em sua homenagem (SCERRI, 2007;
TOLENTINO et al., 1997).
63
Antes de Seaborg
Terras raras
Pós Seaborg
Lantanídeos
Actnídeeos
Figura 2.22: Tabela Periódica antes e depois da intervenção de Glenn Seaborg.
Fonte: Traduzido adaptado de Scerri (2007, p. 23).
Seaborg foi responsável por modificar o leiaute da Tabela Periódica (Figura 2.22)
(SCERRI, 2007). Nesse arranjo, os novos elementos apareciam como parte de uma série
iniciada pelo actínio e, por isso, foi chamada de série dos actinídeos, abaixo da série dos
lantanídeos.
2.3.7 IUPAC Como Entidade Normalizadora
Os anseios acerca da necessidade de colaboração internacional e padronização da
linguagem Química advieram de uma série de reuniões internacionais, dentre as quais se
destaca o congresso de Karlsruhe, organizado por Friedrich August Kekulé em 1860 (IUPAC,
2007a; POLO, 2000; QUADBECK-SEEGER, 2007; STRATHERN, 2002), que muito
influenciou no estabelecimento da lei periódica. Mais uma vez, o desejo de padronização, se
fez presente em 1911, quando em Paris, o fragmentado órgão antecessor a IUPAC, a
64
Associação Internacional das Sociedades de Química (IACS), propôs um conjunto de
orientações que incluíam: i) a padronização da nomenclatura de química orgânica e
inorgânica, ii) a padronização de pesos atômicos; iii) a padronização de constantes físicas; iv)
a edição de tabelas de propriedades da matéria; dentre outros (IUPAC, 2007a). A IUPAC35
por sua vez, foi criada em 1919 por químicos oriundos da indústria química e universidades,
que reconheceram a necessidade de padronização internacional da linguagem química. Desde
então, a entidade tem promovido a comunicação a nível mundial da Química como ciência e a
sua união com o setor acadêmico, industrial e público em uma linguagem comum a todos,
com destaque especial durante o período da Guerra Fria, pois nessa época a entidade tornouse um foro importante na manutenção de um diálogo técnico comum entre os cientistas
partidários do bloco capitalista e socialista (IUPAC, 2007a).
2.3.7.1 A Tabela Periódica segundo a IUPAC
Haja vista as discussões feitas acerca da evolução da Química como ciência (KUHN,
2007), a evolução do conceito de elemento químico e a caracterização dos elementos foi
possível constatar que a Tabela Periódica não surgiu de forma estanque, mas sim de modo
paulatino ao longo da evolução do homem e da própria ciência e graças ao acerbo trabalho de
cientistas como Boyle (1661); Lavoisier (1769), Dalton (1803), Avogadro (1811), Döbereiner
(1829), Cannizzaro (1860); Chancourtouis (1862); Newlands (1865), Mendeleev (1869),
Moseley (1912) dentre outros, que atualmente a Tabela Periódica pode ser considerada uma
das referências mais importantes da química.
Sem dúvida, os primeiros passos para a descoberta dos elementos que hoje estão
presentes na Tabela periódica foi dado pelo então alquimista Robert Boyle, ao questionar a
tria prima de Paracelso e os quatro elementos de Aristóteles. Felizmente, as idéias de Boyle
frutificaram-se cem anos depois, por intermédio de Antoine Lavoisier, o qual não só
suplantou a teoria do flogisto como direcionou a química quantitativamente. As influências do
experimentalismo de Lavoisier na retomada do atomismo por Dalton, as idéias de Gay-Lussac
e Avogadro e o desenvolvimento de novas técnicas analíticas, aliadas a um conjunto de pesos
atômicos padronizados (Congresso de Karlsruhe), possibilitaram o desenvolvimento de um
sistema periódico que se aplica a todos os elementos até então conhecidos e até mesmo para
35
A Chemical Society of London foi fundada em 1841 e a American Chemical Society foi criada em 1877 (BRYSON, 2005).
65
aqueles que poderão ser descobertos (POLO, 2000; SCERRI, 2007; TOLENTINO et al.,
1997). Nessa perspectiva histórica, o Apêndice A: Tabela Periódica dos elementos segundo a
IUPAC
Fonte: (IUPAC, 2009)
66
Apêndice B: Linha do Tempo - elementos químicos e a Tabela Periódica fornece um
panorama da descoberta dos elementos químicos ao longo da história da Química,
considerandos a década em que ocorreu a caracterização dos mesmos, bem como a
contribuição científica, filosófica ou o fato histórico ocorrido naquele período. Ao consultar
esse anexo, percebe-se claramente que a partir do congresso de Karlsruhe, os princípios
fundamentais de uma lei periódica amadureceram progressivamente entre os pesquisadores
(POLO, 2000; SCERRI, 2007; TOLENTINO et al., 1997) e culminaram na tabela periódica
atual (Apêndice A: Tabela Periódica dos elementos segundo a IUPAC).
Nesse capítulo foram discutidas apenas algumas das principais ordenações dos
elementos químicos. Arranjos mais antigos poderão ser consultados em Quam e Quam (1934,
1934a, 1934b)36 e proposições consideradas mais modernas, pós Glen Seaborg, poderão ser
consultadas no site The Chemogenesis Web Book (LEACH, 2009).
No próximo capítulo é apresentada a metodologia empregada na concepção desse
estudo.
36
Algumas proposições de Tabelas Periódicas apresentadas por Quam e Quam (1934, 1934a, 1934b): Brauner's Table (1902);
Rydberg Table (1913); Periodic Chart by Quam (1934) Rang's Periodic Table (1893); Werner's Periodic Table (1905);
Courtines' Periodic Classification (1925); Bayley's Periodic System (1882); Adam's Periodic Chart (1911); Margary's
Periodic Table (1921); Stareck's Natural Periodic System (1932); Baumhauer's Spiral (1870); Erdmann's Spiral Table (1902);
Nodder's Periodic Table (1920); Partington's Periodic Arrangements of the Elements (1920); Janet's Helicodial Classification
(1929); Crookes' Periodic Table model (1898); Emerson's Helix (1911); Periodic Table by Harkins and Hall (1916);
Schaltenbrand's Periodic Table (1920); Rixon's Diagram of the Periodic Table (1933); Spring's Diagram (1881); Flavitzky's
Arrangement (1887); Stephenson's Statistical Periodic Table (1929); Friend's Periodic System (1927); Vogel (1918),
Stintzing (1916)Caswell (1929), dentre outros.
67
3 METODOLOGIA
3.1 Tipo de Estudo
Quando se idealiza uma pesquisa é importante a seleção do perfil metodológico
apropriado ao objeto pesquisado. A pesquisa qualitativa é definida por Creswell (2007 apud
Novikoff 2007, p. 67) como aquela “em que o pesquisador configura os conhecimentos
pautando-se nos significados diversos das experiências individuais ou sociais e historicamente
construídos”. Novikoff (2007) salienta que dessa maneira, o pesquisador procura apreender e
compreender o fenômeno sob estudo, segundo a perspectiva dos participantes da situação
estudada e, a partir daí, apresenta a sua interpretação acerca do fenômeno estudado. Portanto,
a pesquisa qualitativa não enumera e tampouco mensura eventos, bem como não se atem a
instrumental estatístico para sua análise, pois se buscam dados descritivos a partir da
exploração direta e interativa do problema. Por sua vez, a pesquisa quantitativa, além de
apreender o discurso do sujeito, utiliza-se de ferramental estatístico para validar seus
pressupostos e/ou hipóteses (NOVIKOFF, 2007). Aqui se intenta estabelecer aprofundado
estudo sobre os dados e as informações coletadas tanto numéricas, quanto conceituais. Deste
modo, além de oferecer os significados em relação ao ensino da química, também se pontuam
quantitativamente os dados geradores dos argumentos aqui elencados para validação da
proposta de um novo recurso técnico-pedagógico para esse ensino.
A pesquisa aqui retratada possui características qualitativas e quantitativas uma vez
que envolveu o levantamento bibliográfico e documental da legislação pertinente ao ensino,
capítulos de livros didáticos e sites voltados para o ensino do conteúdo “Tabela Periódica”.
Trabalhou-se de maneira exploratória sobre o tema, por meio de análises, comparações,
interpretações e críticas aos livros didáticos e sites dedicados ao assunto, sempre em
comparação com as orientações contidas na legislação vigente e publicações correlatas.
Quanto a natureza tratou-se de uma pesquisa aplicada, uma vez que foi o desenvolvido um
instrumento paradidático para o ensino-aprendizagem de química, a T Wanc®© , a qual foi
submetida a avaliação de seis professores.
68
3.2 Questões de Pesquisa
O interesse em se desenvolver essa dissertação residiu no fato de que, embora a
Tabela Periódica seja o símbolo mais conhecido da linguagem química e um valioso
instrumento didático (SCERRI, 2007; TOLENTINO et al., 1997; TROMBLEY, 2000), os
trabalhos dedicados ao seu ensino não têm se mostrado adequados, visto que as limitações
teórico-práticas observadas nos livros didáticos como recursos teórico-metodológicos,
esvaziam o potencial reflexivo e conceitual que a tabela poderia oferecer. Essas asserções são
sustentadas por trabalhos desenvolvidos por diferentes autores (BELTRAN et al., 1991;
DALLACOSTA et al., 1998; EICHLER et al., 2000; NARCISO JR et al., 2000). Por igual, a
experiência acumulada pelo autor dessa dissertação como professor ao longo de dezessete
anos de magistério e dezoito anos na indústria petroquímica, permitiu o balizamento da
perspectiva tecnicista frente à Tabela Periódica nos livros didáticos e sites dedicados ao tema
em questão. Sob esse prisma, reafirmam-se os seguintes objetivos da pesquisa, geradora da
presente dissertação: i) Apresentar à comunidade de professores um recurso paradidático para
o ensino da Química; ii) Divulgar o potencial didático do Microsoft Excel na perspectiva
crítica (progressista); iii) Ofertar um meio para que os elementos químicos sejam trabalhados
a partir de suas múltiplas relações com a sociedade; iv) Contribuir para novas propostas de
aplicações voltadas para o ensino por meio do uso pertinente dos laptops dos professores; v)
Interpretar o capítulo Tabela Periódica presente nos livros didáticos a luz das orientações do
PCNEM, PCN+ e das Orientações Curriculares para o ensino Médio; vi) Resgatar a evolução
da Tabela Periódica ao longo da história da Química e vii) Observar o que pensam os
professores a respeito do ensino do conteúdo Tabela Periódica e da T Wanc®©.
Consoante aos objetivos descritos acima se elencou como o principal problema
investigado, a viabilidade de se utilizar uma Tabela Periódica desenvolvida no Microsoft
Excel, como recurso paradidático para o ensino-aprendizagem de Química. Sendo assim, sob
a perspectiva da pedagogia progressista, na sua concepção foram procuradas respostas para as
seguintes questões: a) O capítulo Tabela Periódica presente nos livros didáticos aponta para
qual abordagem pedagógica; tradicional calcada na memorização ou progressista com base na
interdisciplinaridade? b) É possível desenvolver um recurso paradidático no qual os
elementos químicos sejam tratados com ênfase no processo de formação do cidadão? c) Os
recursos de informática disponíveis aos professores podem ser melhor aproveitados em prol
69
do ensino de Química? d) O Microsoft Excel pode ser utilizado como um recurso didático
para o ensino da química na educação básica?
3.3 Fases da Pesquisa
3.3.1 Fase 1: Levantamento no Portal CAPES e artigos correlatos
Inicialmente foi realizada uma busca no portal da CAPES, para se averiguar a
existência de trabalhos (1996 – 2007)37 de mesma natureza ou resultados procedentes de
pesquisas similares que pudessem servir como apoio ao desenvolvimento da dissertação aqui
proposta. Esse levantamento, conduzido em setembro de 2008, não apontou para dissertações
ou teses de tal natureza, o que denotou a primeira dificuldade da pesquisa, contudo apontou
para o seu ineditismo. Com relação as questões pertinentes a interdisciplinaridade foi
descoberto em Carlos (2007) uma vasta investigação dedicada a esse conceito, que serviu
como marco teórico para essa dissertação.
Em alguns artigos foi possível identificar exemplos expressivos para uma mesma
perspectiva quanto ao ensino da Tabela Periódica, porém em menor extensão
(DALLACOSTA et al., 1998; EICHLER et al., 2000) e outros artigos que abordavam o
histórico da tabela periódica (FILGUEIRAS, 1995; FLUKE, 1988; MOSELEY, 1913; POLO,
2000; QUAM et al., 1934; TOLENTINO et al., 1997) e o emprego da informática no ensino
(GABINIL, et al., 2007; JUCÁ, 2006). Não obstante, a escassez de literaturas, dedicadas à
evolução e ao desenvolvimento da tabela periódica, obrigou a importação de literaturas
estrangeiras dedicadas
à questão (QUADBECK-SEEGER, 2007; SCERRI,
2007;
TROMBLEY, 2000).
3.3.2 Fase 2: Revisão de Documentos Normativos
Posteriormente foram consultados os documentos normativos que sustentam a base
legal da educação brasileira: i) a Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional (LDBEN) nº
9.394 (BRASIL, 1996); ii) a Resolução CEB 3 (BRASIL, 1998); iii) e outros documentos de
37
Na época da pesquisa no portal CAPES as disssertações estavam disponíveis até o ano de 2006.
70
apoio dirigidos ao ensino de Química no Brasil, tais como o PCNEM (BRASIL, 1999), o
PCN+ Ensino Médio (BRASIL, 2002) e as Orientações Curriculares para o Ensino Médio
(BRASIL, 2006). As informações obtidas na pesquisa documental (Fase 1 e Fase 2)
juntamente com outros livros, serviram de base para a redação do capítulo Revisão de
Literatura.
3.3.3 Fase 3: Levantamento de Livros Didáticos
A terceira etapa da pesquisa envolveu o levantamento bibliográfico de livros
didáticos de química recomendados pelo Programa Nacional do Livro para o Ensino Médio
(PNLEM/2007) (BRASIL, 2007) às escolas de ensino médio brasileiras. Os livros analisados
encontram-se descritos no Apêndice C: Os seis livros didáticos selecionados para avaliação
do conteúdo Tabela Periódica.
3.3.4 Fase 4: Levantamento de Sites Dedicados ao Tema
Concomitante à etapa de avaliação dos livros didáticos foi realizada a seleção e préanálise de noventa sites dedicados ao tema. Devido à diversidade de sites, coube nessa fase a
aplicação de dois critérios de exclusão, baseados, sobretudo na fidedignidade e na pertinência
das informações veiculadas por tais meios, escolhendo-se trinta sites para avaliação final, que
se encontram detalhados no Apêndice E: Relação dos trinta sites selecionados para avaliação.
Figuram nesse conjunto os sites da Merck, IUPAC, ACS (American Chemical Society)38,
NIST (National Institute of Standards and Technology)39 e da NASA (National Aeronautics
and Space Administration) dentre outros considerados pertinentes ao escopo da dissertação.
3.3.5 Fase 5: Análise Interpretativa dos Livros e Sites
Após a seleção das literaturas constantes do Apêndice C e dos sites discriminados no
Apêndice E, foi realizada a leitura crítica desse material à luz dos PCNEM, PCN+ e nas
38
Tradução: Sociedade Americana de Química.
Tradução: Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia.
39
71
Orientações Curriculares para o Ensino Médio, sendo observados os pontos positivos e as
limitações de tais publicações. Os livros e os sites foram avaliados assumindo-se além dos
critérios de contextualização e interdisciplinaridade a aderência ao formato de Tabela
Periódica preconizada pela IUPAC40 como linguagem padronizada (FLUKE, 1988; IUPAC,
2007), bem como os aspectos relativos a evolução da Tabela ao longo do curso da história da
Química. Para tal propósito, foram criadas quatro categorias (Figura 3.1): a) Eixo
Contextualizador e Interdisciplinar (ECI); b) Histórico e Desenvolvimento (HED); c)
Informações Descritivas e Classificatórias (IDC); d) Linguagem Científica Atualizada (LCA).
Figura 3.1: Categorias utilizadas para avaliação dos livros e sites
ECI: Eixo Contextualizador
e Interdisciplinar
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Elementos e Toxicidade
Uso genérico sem discussão
Elementos no Meio Ambiente
Elementos na Informática
Elementos na Alimentação
Elementos na Medicina
Elementos na Saúde
Elementos na Atmosfera
Elementos no Corpo Humano
Perigos e Riscos dos Elementos
Contraponto nas propriedades
Exercícios Contextualizados e ou Interdisciplinares
Elementos e Mineralogia
HED: Histórico e
Desenvolvimento
x
x
x
x
x
x
Ano descoberta
Cronologia da descoberta
Descobridor
Origem do nome
Relação com fatos históricos
Tabelas anteriores
x
x
x
x
x
Propriedades Periódicas
Propriedades Físicas
Números de Oxidação
Números Quânticos
ConFigura ção eletrônica
40
A tabela original da IUPAC encontra-se no Apêndice A: Tabela Periódica dos elementos segundo a IUPAC
Ausência
Item, Tema ou Questão Avaliado
ICD:
Informações
Descritivas e
Classificatória
s
Categoria
Presença
Resposta
72
LCA: Linguagem
Científica
Atualizada
Item, Tema ou Questão Avaliado
x
Ausência
Categoria
Presença
Resposta
Tabela alinhada com as recomendações da IUPAC
Fonte: Elaborado pelo autor
3.3.6 Fase 6: Fundamentação Teórica e Desenvolvimento da T Wanc®© no
Excel
Essa fase, além de trabalhosa em termos de seleção de conteúdos abarcou a criação
do produto teórico-metodológico da pesquisa – T Wanc®©. Envolveu a minuciosa seleção e
escolha de referências bibliográficas de áreas correlatas ao ensino de Química, conforme
descrito no Apêndice H: Referências bibliográficas utilizadas na concepção da T Wanc©,
seguido de tratamento didático dos conhecimentos. Adotou-se o diálogo contextualizador e
interdisciplinar considerando a Tabela Periódica “convencional” praticada pelos recursos
didáticos disponíveis visando destacar os temas de notório valor para a sociedade, por meio
do Microsoft Excel. Nesse caminho dialético, ao se desenvolver a T Wanc®©, tomou-se
extremo cuidado no alinhamento da sua estrutura com as orientações da IUPAC (FLUKE,
1988), de modo a se manter a padronização da linguagem científica, materializando a criação
de um recurso técnico-pedagógico atualizado em seu aspecto operacional, interativo e de fácil
compreensão. Em outras palavras, transformou-se o conhecimento científico em
conhecimento escolar, a partir do tratamento pedagógico dialógico, de modo a possibilitar ao
professor novas escolhas didáticas e metodológicas, lúdicas, criativas e eficazes via
tecnologia.
O manuseio dessa nova ferramenta ajusta-se à demanda pelo ensino atual
considerando o uso massivo da informática para as mais diversas finalidades (MORAN et al.,
2007); visto que a revolução dos computadores pessoais nos últimos anos têm produzido
inúmeras ferramentas para estudantes e professores no que se refere a recursos de hardware e
software. Alguns exemplos de tais meios são a Internet de alta velocidade, scanners,
73
pendrives, laptops e uma infinidade de programas (JUCÁ, 2006), que vão desde aqueles mais
complexos até o popular Microsoft Office Home and Student 2007, que é constituído pelo
processador de textos Word 2007, o editor de apresentações Power Point 2007 e a planilha
eletrônica Excel 2007 (MICROSOFT, 2009; AQUINO, 2007).
Sem dúvidas, uma infinidade de softwares poderia ser utilizada para o
desenvolvimento desse projeto. Optou-se pelo Microsoft Excel por quatro razões básicas,
descritas a seguir: i) Programa de fácil de utilização; ii) Treinamento gratuito oferecido pelo
site do fabricante; iii) Disponível nos laptops fornecidos pelo governo do estado do Rio de
Janeiro aos professores; iv) Programa, considerado de baixo custo41.
3.3.6.1 Estruturação Teórica T Wanc®
Toda a estrutura da T Wanc®© foi baseada nas orientações contidas na legislação
vigente (BRASIL, 1996; 1999; 2002; 2006) e após minucioso estudo das referências
bibliográficas citadas no Apêndice H, fez-se o corte epistemológico das informações
necessárias ao propósito do projeto, o qual foi concebido a partir de uma base de dados
principal (BDP), suportada por outras bases de dados, consideradas como secundárias, mas de
igual importância (Figura 3.2).
Na base de dados principal foram armazenadas as informações descritivas e
classificatórias inerentes a cada elemento químico, tais como: símbolos, número de massa,
eletronegatividade, ponto de ebulição, ponto de fusão, abundância isotópica, distribuição
eletrônica, períodos, grupos, valência (ATKINS, 2000; BENVENUTTI, 2006; BROWN et al.,
1999; KOTZ et al., 1998; MASTERTON et al., 1989). Essas informações foram
correlacionadas aos respectivos números atômicos (Z) de cada elemento, que serviu como
indexador (chave-primária), pois a partir do número atômico é que se acessam todas as
informações básicas dos cento e doze elementos químicos armazenados no sistema.
As publicações relacionadas no Apêndice H formam a base contextualizadora e
interdisciplinar da T Wanc, visto que foram selecionadas a partir das lacunas observadas no
capítulo Tabela Periódica dos seis livros didáticos e sites relacionados respectivamente no
Apêndice C e Apêndice E.
41
Atualmente é possível adquiri-lo (SUBMARINO, 2010) por R$ 199,00, o que confere ao usuário o direito de instalá-lo em
três computadores diferentes, ou seja, um investimento de R$ 66,33 por licença ou usuário.
74
Base de Dados
Secundária
(BDS1)
Principal (BDP)
Base de Dados
Base de Dados
Secundária
(BDS2)
Telas da T Wanc®©
relacionadas a temas
específicos
Base de Dados
(BDP X BDSn)
Secundária
(BDS3)
Base de Dados
Secundária
(BDSn)
Figura 3.2: Estrutura da T Wanc®©
Fonte: Elaborado pelo autor
Por sua vez, as informações de cunho contextualizador e interdisciplinar também
foram indexadas, com base no número atômico de cada elemento químico envolvido, em
diferentes bancos de dados, denominados bases de dados secundárias (BDS) (Figura 3.2). A
partir do número atômico desses elementos fez-se o relacionamento entre a base de dados
principal (BDP) e as bases de dados secundárias (BDS), de modo a se conceber as telas da T
Wanc®© relativas a cada tema tratado pelo aplicativo (Figura 3.2). Todo o relacionamento,
entre as bases de dados foi feito por meio do emprego das funções de lógica, funções de texto
e funções de procura e referência que se encontram disponíveis no Microsoft Excel42
(CARMONA, 2006; LEVINE et al., 2000; MICROSOFT, 2009). Cada tela da T Wanc®©
42
Além das ferramentas gráficas, o programa inclui uma interface intuitiva, suportada por funções, agrupadas em dez
categorias, descritas a seguir: a) Funções de bancos de dados; b) Funções de data e hora; c) Funções de engenharia; d)
Funções financeiras; e) Funções de informações; f) Funções lógicas; g) Funções de pesquisa e referência; h) Funções de
matemática e trigonométrica; i) Funções estatísticas; j) Funções de texto. Essas funções consistem em fórmulas ou ações préescritas que assumem um valor ou mais valores, executa uma operação e retorna um valor ou mais valores, as quais podem
ser utilizadas separadamente ou em conjunto.
75
recebeu um tratamento gráfico e visual associado ao assunto tratado, por meio dos recursos
gráficos43 e de formatação disponíveis no programa (MICROSOFT, 2009).
3.3.7 Fase 7 - Experimentação da T Wanc®©
Após o desenvolvimento da T Wanc®© foi conduzida uma experimentação
laboratorial da versão beta do aplicativo com um grupo de seis professores que foram
convidados a comentar acerca das limitações e possibilidades da sua utilização como
ferramenta de ensino-aprendizagem. O critério adotado para a seleção desses docentes
fundamentou-se nas seguintes questões: a) atuar no ensino médio; b) possuir laptop e; c) Ter
ministrado ou ministrar o conteúdo tabela periódica no ensino médio. Inicialmente esses
professores responderam a um conjunto de perguntas, consideradas de caráter diagnóstico
(Quadro 3.1 e Quadro 3.2), cujo objetivo foi avaliar o perfil do professor, seu conhecimento e
interesse no desenvolvimento de aplicações no Microsoft Excel voltadas para o ensino de
Química e sua experiência quanto ao processo de ensino-aprendizagem da Tabela Periódica.
Quadro 3.1: Questões para análise do discurso docente: perfil do professor
Análise do Discurso Docente: Perfil do Professor
Resposta
Pergunta
Descrição da Pergunta
Sim
43
P1
Possuiu Formação em Química?
P2
É Professor da rede pública?
P3
Ministra(ou) o conteúdo tabela periódica?
P4
Um software dedicado ao tema facilitaria o ensino-aprendizagem?
P5
Possui o Microsoft Excel instalado no seu computador?
P6
Sabe usar o Microsoft Excel?
P7
Já desenvolveu alguma aplicação no Excel voltada para ensino?
Não
O Excel oferece suporte para criação de diversos tipos de gráficos, cuja finalidade é exibir dados de distintas maneiras, de
modo que essas informações sejam significativas para uma determinada aplicação. Ao se criar um gráfico no programa é
possível selecionar uma variedade de opções, como por exemplo, gráficos de colunas, linhas, pizza, barras, área, dispersão
dentre outras opções de gráficos e seus respectivos subtipos ou até mesmo a combinação de mais de um modelo de gráfico.
Esses recursos foram utilizados sistematicamente na criação da T Wanc.
76
Com relação as perguntas P 5, P 6 e P 7 apresentadas no Quadro 3.1, cabe
destacar que o foco recai sobre o Microsoft Excel, visto que o recurso proposto nessa
dissertação fundamenta-se nesse aplicativo. Contudo foi explicitado aos professores
participantes da pesquisa que a resposta caberia como positiva caso eles tivessem o
conhecimento com qualquer outro tipo de planilha eletrônica e não somente no Excel.
Quadro 3.2: Questões para análise do discurso docente: aulas sobre tabela periódica
Análise do Discurso Docente: Aulas Sobre Tabela Periódica
P8
Tem (Teve) dificuldades em abordar o conteúdo Tabela Periódica?
P9
Aborda (ou) a evolução da Tabela Periódica nas aulas?
P 10
Correlaciona a Tabela Periódica com o cotidiano dos alunos?
P 11
Relaciona a Tabela Periódica com outras disciplinas?
P 12
Os alunos mostram-se motivados pelo conteúdo?
Nunca
Raramente
Às vezes
Sempre
Descrição da Pergunta
Freqüentemente
Pergunta
Resposta
Fonte: Elaborado pelo autor
Após responder aos dois primeiros conjuntos de questões (Quadro 3.1 e Quadro 3.2)
os professores tiveram a oportunidade de assistir um vídeo e o funcionamento da T Wanc®©,
que posteriormente foi instalada em seus respectivos computadores, por sete dias, para que
pudessem avaliá-la de maneira mais aprofundada. Nessa etapa, embora a tabela estivesse
protegida por uma senha, que impedia a sua utilização além do período estabelecido, foi
recomendado aos professores que a planilha não fosse utilizada em aulas formais e tampouco
compartilhada com outros colegas ou alunos. Passado o período de testes, os professores
foram convidados a responder ao terceiro conjunto de perguntas (Quadro 3.3), fundamentadas
nos aspectos:
a) pedagógico-metodológico;
b) construção do conhecimento;
c) construção da cidadania e;
d) gráfico e visual.
77
Quadro 3.3: Questões para análise do discurso docente: Avaliação da T Wanc®©
Análise do Discurso Docente: Avaliação da T Wanc®©
P 13
P 14
P 15
P 16
P 17
P 18
P 19
P 20
Discordo Totalemnte
Discordo
Não sei
Concordo
Descrição da Pergunta
Concordo Plenamente
Pergunta
Resposta
Percebo que a T Wanc®© está em consonância com conhecimentos
científicos atuais, veiculando informações e atualizadas.
Percebo que as informações da T Wanc®© são adequadas e não induzem a
aprendizagens equivocadas.
Percebo que a T Wanc®© incentiva o debate sobre as relações entre o
conhecimento popular e o conhecimento científico.
Percebo que a T Wanc®© incentiva a postura de conservação da saúde e
preservação dos recursos naturais.
Percebo que os conteúdos são propostos de modo contextualizado e são
relevantes para os alunos.
Percebo que os conteúdos são propostos de modo interdisciplinar e tem
conexão com o cotidiano dos alunos.
Percebo que o leiaute da T Wanc®© encoraja e desperta o interesse de sua
utilização.
Estou disposto a testar a T Wanc®© em minhas aulas de química
Fonte: Elaborado pelo autor
Nessa etapa desejou-se investigar o que pensam individualmente os professores
acerca do ensino do conteúdo Tabela Periódica e sobre as possibilidades da T Wanc®© como
recurso de ensino-aprendizagem, não existindo a intenção de se revelar padrões de
comportamento sobre o ensino do conteúdo Tabela Periódica. Embora o uso de questionários,
seja bastante recomendado para casos em que o número de pesquisadores seja grande, optouse por esse meio de coleta nessa fase, de modo a se evitar intimidações aos professores
participantes da pesquisa (CARLOS, 2007).
3.4 Tratamento dos Dados
A categorização é o processo pelo qual idéias e objetos são reconhecidos,
diferenciados e estratificados. Em linhas gerais, a categorização consiste no processo
sistemático de organização de objetos ou dados provenientes de um universo ou fenômeno em
grupos ou categorias, com um propósito específico a partir de regras, nas quais cada categoria
corresponde a um conjunto de análise que se agrupa a partir da similaridade, concebidas como
78
dimensões importantes de um fenômeno que se deseja destacar. Dessa forma, para tratamento
dos dados obtidos nas fases 5 e 7, foram criadas categorias para suportar a análise dos livros
didáticos e sites, bem como para avaliação do discurso docente (perfil do professor, aulas
sobre Tabela Periódica e avaliação da T Wanc®©).
Quadro 3.4: Detalhamento das categorias utilizadas na análise dos livros didáticos, sites e discurso docente.
Categorias para Análise de Texto (livros didáticos)
Presença (sim)
Ausência (não)
Categorias para Análise de Texto (sites)
Presença (sim)
Ausência (não)
Categoria para Análise do Discurso Docente (Perfil do professor)
Concordância (sim) ou Presença (sim)
Discordância (não) ou Ausência (não)
Categorias para Análise do Discurso Docente (Aulas sobre Tabela Periódica)
Sempre
Frequentemente
Às vezes
Raramente
Nunca
Categorias para Análise do Discurso Docente (Avaliação da T Wanc)
Concordo
plenamente
Concordo
Não sei
Discordo
Discordo
Totalmente
Fonte: Elaborado pelo autor
Considerando-se a natureza mista da pesquisa, as variáveis sob investigação,
descritas no Quadro 3.4, foram classificadas como variáveis categóricas dicotômicas (VCD) e
variáveis categóricas ordinais (VCO), conforme descrito no Quadro 3.5. As variáveis
categóricas dicotômicas, também denominadas binárias, são aquelas que apresentam duas
possibilidades de categorias ou probabilidades de resposta, tipo: sim; não ou ausência;
presença. Já as variáveis categóricas ordinais são aquelas que apresentam três ou mais
categorias ou possibilidades de resposta, na qual existe uma ordem ou “força” explícita entre
elas, por exemplo: sempre, freqüentemente; às vezes, raramente e nunca
79
Quadro 3.5: Classificação das variáveis sob estudo: VCD e VCO
Variável Categórica
Dicotômica
(VCD)
Variável Categórica
Ordinal
(VCO)
• Análise de Texto: livros didáticos
• Análise de Texto: sites
• Análise do Discurso Docente: Perfil do professor
• Análise do Discurso Docente: Aulas sobre Tabela Periódica
• Análise do Discurso Docente: Avaliação da T Wanc
Fonte: Elaborado pelo autor
Para tratamento das variáveis categóricas ordinais (VCO) (Quadro 3.5) utilizou-se a
escala de Likert (PEREIRA, 2004), de cinco pontos, considerando-se as questões
apresentadas no Quadro 3.2 e Quadro 3.3. A escala de Likert que foi utilizada fundamentou-se
em duas séries padrão de respostas (Quadro 3.4): a) Sempre, freqüentemente; às vezes,
raramente nunca e; b) Concordo plenamente; concordo; não sei; discordo; discordo
totalmente.
Com base nessa padronização, no próximo capítulo são consolidados e apresentados
os resultados das avaliações das fases 5 e 7, baseando-se em Miles e Huberman apud Pereira
(2004 p. 77) que por se tratar de uma pesquisa mista (CRESWELL, 2007 apud NOVIKOFF,
2007) orientam para que esse tipo de análise, seja calcada tanto por representações gráficas
quanto em narrativas. Dessa forma, os dados obtidos serão apresentados primariamente por
meio de gráficos de barras (BASTOS et al., 2006; PEREIRA, 2004) e com um breve relato,
incluindo uma descrição um pouco mais detalhada de uma das situações de ensinoaprendizagem na perspectiva crítica (progressista) proporcionada pela T Wanc®©, que
corresponde a fase 6 da pesquisa.
80
4 APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO
DOS RESULTADOS
4.1 A Avaliação dos Livros Didáticos
Após consultar os livros didáticos, constatou-se que aqueles disponibilizados em três
volumes apresentam um maior detalhamento sobre o assunto em questão e que a maioria
deles aborda a Tabela Periódica a partir da classificação dos elementos proposta por Dmitri
Ivanovich Mendeleev em 1869 (STRATHERN, 2002), como se Mendeleev fosse o único a
contribuir para estruturação da Tabela Periódica atual. Um posicionamento equivocado, visto
que, no capítulo 2: Revisão da Literatura foi discorrida a evolução da Tabela Periódica, na
qual constatou-se que Mendeleev foi um daqueles que contribuíram para a concepção da
Classificação da Periódica.
As tentativas de ordenações anteriores mais conhecidas, tais como o parafuso
Telúrico de Alexandre de Chancourtoius e a Lei das Oitavas de John Newlands são
apresentados muito superficialmente e sem a sua devida importância (SCERRI, 2007) e sem
correlação com o desenvolvimento da Química como ciência (Gráfico 4.1 – Histórico e
Desenvolvimento). Em geral, comenta-se acerca dos trabalhos de Henry Moseley em 1913 na
reorganização da Tabela Periódica em função da ordem crescente dos números atômicos dos
(QUADBECK-SEEGER, 2007). Não obstante, a contribuição de Gleen Theodore Seaborg na
reestruturação do sistema periódico após a inclusão dos actinídeos (SCERRI, 2007;
TOLENTINO et al., 1997) é negligenciada, bem como os novos arranjos de tabela propostos
pós-Seaborg (LEACH, 2009). Constatou-se que ao longo do texto da maioria das publicações
também não há referência à origem grega ou latina dos nomes dos elementos, assim como não
há menção ao trabalho de Jöns Jacob Berzelius na formação da simbologia hoje praticada pela
comunidade científica (Gráfico 4.1 – Histórico e Desenvolvimento).
Os livros analisados não referenciam claramente a IUPAC como entidade
normalizadora em âmbito mundial nas questões relativas à química. As tabelas veiculadas
pela maior parte das publicações analisadas não correspondem àquela preconizada pela
81
IUPAC (FLUKE, 1988; IUPAC, 2007), no que se refere à estruturação dos grupos, ou seja, os
livros não adotam a linguagem científica padronizada (Gráfico 4.1 – Linguagem Descritivas
Científica). Em sua maioria, a abordagem dos grupos ainda é feita pela antiga recomendação
da IUPAC. Não há orientações que a divisão em blocos A e B encontram-se em desuso, desde
1985 (FLUKE, 1988). Parte dos livros analisados ainda mantêm a classificação da Sociedade
Americana de Química (ACS) para as famílias IA até VIIIA e para famílias IB até VIIIB, sem
qualquer menção a esse tipo de classificação (SCERRI, 2007).
Os autores fazem uso da antiga classificação da IUPAC para explicar que o número
de cada família do grupo A corresponde ao número de elétrons presentes no último nível de
energia do elemento. Por exemplo, o lítio (Li, família 1A) possui apenas um elétron no seu
último nível de energia (Gráfico 4.1 – Informações Descritivas e Classificatórias). Essa
situação é explicada pelo fato de que os elementos representativos seguem as regras da
periodicidade e esse conteúdo ainda é bastante exigido nos vestibulares (BELTRAN et al.,
1991; ZANON, 2008).
Avaliação dos Livros por Categoria
n = 6 livros
Informações Descritivas e Classificatórias
Histórico e Desenvolvimento
13%
87%
47%
53%
Não
Sim
Linguagem Científica Atualizada
75%
Eixo Contextualizador e Interdisciplinar
80%
25%
20%
Gráfico 4.1: Resultado da avaliação dos seis livros por categoria
Fonte: Elaborado pelo autor
O conceito de periodicidade é explorado de maneira rudimentar por alguns autores.
A maioria, sequer busca explicá-lo por meio de analogias, como por exemplo, as estações do
ano, um gráfico senoidal ou um gráfico de uma onda, que seriam excelentes conexões com a
Matemática e a Física, respectivamente. A classificação dos elementos em metais, não metais,
semi-metais são apresentadas de modo generalizado. Não existe a preocupação em ilustrar a
82
distribuição desses elementos na superfície terrestre. Assim como, não se discute a
predominância dos metais, em termos percentuais, em relação aos demais elementos. Os
metais são classificados como uma classe de elementos que apresentam brilho característico,
na temperatura ambiente são sólidos (exceto o mercúrio), condutores de calor e eletricidade,
etc. Interessante observar, que nessa questão não há um relacionamento entre as propriedades
dos elementos e as propriedades gerais, funcionais e específicas da matéria.
Eixo Contextualizador e Interdisciplinar dos Seis Livros Didáticos
(PNLEM 2008)
Elementos e Mineralogia
17%
83%
Exercícios C&I
Contraponto nas propriedades
100%
17%
83%
Perigos e Risco dos Elementos
33%
67%
Elementos no Corpo humano
33%
67%
Elementos na Atmosfera
33%
67%
Elementos na Saúde
17%
83%
Elementos na Medicina
100%
Elementos na Alimentação
100%
Elementos na Informática
100%
Elementos no Meio Ambiente
Elementos na Agricultura
33%
Elementos e Toxicidade
83%
67%
17%
Não
67%
17%
Uso genérico sem discussão
Sim
33%
83%
Gráfico 4.2: Resultado da avaliação do eixo contextualizador e interdisciplinar dos seis livros
Fonte: Elaborado pelo autor
Os ametais são classificados como uma classe de elementos que não apresentam
brilho característico. Contudo, nem todos os livros citam como exceção o iodo e o carbono, na
forma de diamante, que apresentam brilho característico e não conduzem bem o calor e a
83
eletricidade, mas que o carbono sob a forma de grafite (alótropo do carbono) é um bom
condutor de eletricidade e também empregado como lubrificante (KOTZ et al., 1998;
MASTERTON et al., 1989).
Percebeu-se um claro favorecimento dos elementos representativos em detrimento
aos demais elementos. Contudo, as substâncias nas mais diversas formas, em nosso cotidiano
não se constituem apenas de elementos representativos, mas também elementos de transição e
transição interna (SHEREVE et al., 2008). Na maioria das situações propostas praticamente
não se discute o porquê da utilização de um determinado elemento químico em uma aplicação
ou as conseqüências do seu uso inadequado, como por exemplo: a) o processo de
eutrofização, causado por nutrientes a base dos elementos nitrogênio (N); fósforo (P) e
potássio (K) quando utilizados indiscriminadamente na agricultura (BAIRD, 2002; BRAGA
et al., 2005; BRANCO, 2004; ODUM, 1988); b) o porquê da importância de uma alimentação
rica em cálcio para pessoas acima de 50 anos e quais são os alimentos mais ricos nesse
elemento, ou seja, os elementos necessários a uma vida saudável (WHITNEY et al., 2008) e,
c) elementos de transição e sua importância na indústria siderúrgica (SOUZA, 1989), na
pigmentação de tintas e outros materiais (SHEREVE et al., 2008); d) aspecto toxicológicos
dos elementos (OIT, 200X), dentre tantos outros temas possíveis (Gráfico 4.1 – Eixo
Contextualizador e Interdisciplinar e Gráfico 4.2).
Outra situação que merece destaque é a representação alarmante que alguns autores
apregoam a alguns elementos químicos, como por exemplo, o mercúrio (Hg) e o chumbo (Pb)
em relação as suas conseqüências desastrosas no meio ambiente, sem sequer referenciar que
esses elementos também possuem importância na sociedade, na utilização em medidores de
pressão arterial e termômetros, no caso do mercúrio e; em baterias e na radiologia como meio
de proteção no caso do chumbo. Na verdade, os elementos químicos precisam ser
representados sob o aspecto positivo e negativo, pois como Paracelso asseverava que “Todas
as substâncias são venenos, não há uma que não o seja. Somente a dose determina que uma
dada substância não seja veneno” (LING et al., 2005), o que nos dias atuais poderia ser
interpretado como sendo a concentração, uso responsável e descarte correto dos elementos
químicos e suas respectivas substâncias.
Observou-se que na maior parte dos livros não existe menção clara sobre a origem e
a formação dos elementos no universo (TEIXEIRA et al., 2009) e principalmente a questão da
abundância e a disponibilidade desses elementos na natureza (solo, água e ar), uma vez que
parte deles é encontrada em grandes proporções, outros são extremamente raros e estão
ameaçados de esgotamento, tal como o urânio (TEIXEIRA et al., 2009).
84
No que concerne aos exercícios, percebe-se a presença de questões relacionadas a
áreas afins a química (Gráfico 4.2 – Exercícios C&I44), como por exemplo, questões que
permeiam, principalmente, o meio ambiente e outras voltadas para saúde. Porém, os
exercícios que seguem essa linha são aqueles herdados dos concursos vestibulares (Gráfico
4.2), contudo as atividades de fixação propostas pelos autores dos livros, em sua grande
maioria, não permeiam temas, tais como saúde, alimentação, agricultura, meio ambiente,
corpo humano, medicina (BELTRAN et al., 1991; ZANON, 2008), prevalecendo as
informações descritivas e classificatórias, tais como, posicionamento e localização na tabela
periódica, eletronegatividade, raio atômico, potencial de ionização, em prejuízo aos conteúdos
mais significativos sobre os próprios elementos químicos (Gráfico 4.1), como a ocorrência,
aplicações, métodos de preparação, propriedades e as correlações entre esses temas e os
aspectos relativos a Ciência, Tecnologia, Sociedade e Meio Ambiente (Gráfico 4.2), o que
reafirma o instrumentalismo voltado para o vestibular (NOVIKOFF et al., 2009).
Os resultados referentes à avaliação dos livros didáticos, elencados no Apêndice C
encontram-se disponíveis para consulta no Apêndice D: Matriz com os resultados da
avaliação do capítulo Tabela Periódica dos seis livros didáticos.
4.2 A avaliação dos sites
Basicamente as tabelas On line (sites) seguem a mesma linha de raciocínio, e se
resumem em uma base de dados desenvolvida em uma linguagem de programação que
permite o acesso dinâmico às informações relativas a um elemento químico específico ao se
clicar sobre seu símbolo. As principais informações veiculadas referem-se aquelas de cunho
descritivo e classificatório, tal como número atômico dos elementos, configurações
eletrônicas, propriedades periódicas, tais como eletronegatividade, raio atômico, ponto de
fusão, ponto de ebulição e as propriedades aperiódicas como, por exemplo, o calor específico
e a massa atômica (Gráfico 4.3 – Informações Descritivas e Classificatórias).
Não serão discutidos os conteúdos de cada um dos sites avaliados; apenas
mencionados aqueles de maior relevância e que chamaram mais atenção nessa fase da
pesquisa, como por exemplo, o site do NIST Elemental Data Index (NIST, 2005) que possui
informações mais aprofundadas, conteúdos que extrapolam aos propósitos da educação
básica, como por exemplo, espectros de absorção ou de emissão dos elementos.
44
Exercícios Contextualizadores e Interdisciplinares
85
A maior parte dos sites estudados encontra-se em inglês, o que pode ser considerado
uma barreira técnica para muitos professores e alunos. Alguns deles podem ser encontrados
em espanhol (MERCK, [200?]) e também em português, Tabela Periódica Wikipedia
(WIKIPEDIA, 2008) ou pelo menos parte dele em português como o Webelements
(WINTER, 2009) facilitando a utilização do seu conteúdo, mesmo considerando-se alguns
erros de tradução.
O WebElements (WINTER, 2009) é um portal em inglês com uma vasta quantidade
de informações sobre os elementos químicos e pode ser considerado o mais completo dos
trinta sites avaliados. Tanto que outros sites direcionam links para essa página ou a
referenciam ou simplesmente fazem um “corte colagem” de suas informações O site The
Chemogenesis Web Book (2009), também em inglês, é o portal que detém o mais abrangente
acervo de proposições de tabelas periódicas, desde épocas remotas até 2010, podendo ser
considerado uma exceção nessa questão e uma referência no assunto.
Cabe ressaltar que algumas páginas analisadas possuíam excesso de informações,
como também um leiaute pobre e pouco didático, o que certamente não estimula ou favorece
sua a utilização, além de links inválidos. Situações que dificultaram o processo de análise.
Avaliação dos Sites por Categoria
n = 30 sites
Informações Descritivas e Classificatórias
Historico e Desenvolvimento
39%
61%
63%
37%
Não
Sim
Linguagem Científica Atualizada
78%
Eixo Contextualizador e Interdisciplinar
92%
22%
8%
Gráfico 4.3: Resultado da avaliação dos trinta sites por categoria
Fonte: Elaborado pelo autor
Semelhante aos livros, a maioria dos sites não apresenta o desenvolvimento histórico
da Tabela Periódica (Gráfico 4.3 – Histórico e Desenvolvimento) e tampouco uma clara
86
referência a IUPAC como entidade normalizadora. Observa-se que as tabelas veiculadas por
tais meios não correspondem exatamente a tabela constante no site da IUPAC (FLUKE, 1988;
IUPAC, 2007) no que se refere a estruturação dos grupos, ou seja, não se adota uma
linguagem científica padronizada (Gráfico 4.3 – Linguagem Científica Atualizada). A
abordagem dos grupos também é feita pela antiga recomendação da IUPAC, e não há menção
que a divisão em bloco A e B encontram-se em desuso, desde 1985 (FLUKE, 1988). Alguns
sites ainda mantêm a classificação da Sociedade Americana de Química (ACS) para as
famílias IA até VIIIA e para famílias IB até VIIIB, sem qualquer menção a essa classificação
(SCERRI, 2007), quanto a sua obsolescência.
Eixo Contextualizador e Interdisciplinar dos Trinta Sites
Selecionados
Elementos e Mineralogia
13%
87%
Exercícios C&I 3%
97%
Contraponto nas propriedades 7%
Perigos e Risco dos Elementos
93%
20%
80%
Elementos no Corpo humano 7%
93%
Elementos na Atmosfera 7%
93%
Elementos na Saúde 3%
97%
Elementos na Medicina
100%
Elementos na Alimentação
100%
Elementos na Informática
100%
Elementos no Meio Ambiente 7%
Elementos e Toxicidade 7%
Não
93%
Elementos na Agricultura 3%
Uso genérico sem discussão
Sim
97%
37%
63%
93%
Gráfico 4.4: Resultado da avaliação eixo contextualizador e interdisciplinar dos trinta sites
Fonte: Elaborado pelo autor
87
Não obstante, observa-se uma peculiaridade nos sites avaliados, tanto em português
como em inglês, que é a ausência de discussão acerca dos elementos químicos e as suas
relações com a sociedade (CHAGAS, 1992; CHASSOT, 2001; 1990; CHRISPINO, 1994), na
categoria eixo contextualizador e interdisciplinar (Gráfico 4.3 – Eixo Contextulaizado r e
Interdisciplinar e Gráfico 4.4). Em várias situações apresenta-se o elemento e a sua imagem
associada a um objeto, como por exemplo, o elemento tungstênio associado a uma lâmpada
incandescente, mas não há a conexão entre tais representações, ou seja, por que o tungstênio
está associado a uma lâmpada de tal natureza? Nesse ponto, falta a conexão entre a
propriedade descritiva, ponto de fusão, e as condições de operação de uma lâmpada
incandescente (alta temperatura), e a conseqüente necessidade de utilização de um material de
elevado ponto de fusão (KOTZ et al., 1998).
Situações como as apontadas acima fazem, com que as imagens e as informações
acerca dos elementos assumam um caráter descritivo e classificatório (Gráfico 4.3 –
Informações Descritivas e Classificatórias) em detrimentos a temas de fundamental
importância para a formação do cidadão (Gráfico 4.4), se encerrando na racionalidade
instrumental (NOVIKOFF et al., 2009). Fato também observado durante a análise dos livros
didáticos. No que concerne aos exercícios, percebe-se a ausência de questões relacionadas a
áreas afins a química (Gráfico 4.4 - Exercícios C&I). Uma condição esperada, visto que pela
própria natureza dos sites eles possuem apenas caráter informativo e não se atem as atividades
de fixação (Gráfico 4.4).
Em síntese pode-se afirmar que os sites (Gráfico 4.4) apresentam um comportamento
semelhante aos livros didáticos (Gráfico 4.2) e, principalmente se for considerado que as
páginas da internet normalmente são desenvolvidas com base na literatura disponível. Os
resultados da avaliação dos sites, bem como a tela de abertura de cada um deles, encontram-se
respectivamente disponíveis para consulta no Apêndice F e no Apêndice G.
4.3 Experimentação Laboratorial da Versão Beta da T Wanc®©
4.3.1 Análise do discurso docente: Perfil do Professor e Aulas sobre Tabela
Periódica
Quanto aos seis professores envolvidos na pesquisa (Gráfico 4.5), independente da
formação acadêmica, (83 %) em Química ou (17%) Biologia, ou se ministra aulas na rede de
88
ensino pública (83%) ou particular (17%), todos apontam para dificuldades em se ministrar o
conteúdo “Tabela Periódica”, ao longo de suas trajetórias profissionais (Gráfico 4.6) em
maior ou menor extensão (P 5). A “causa” da dificuldade indicada pelos professores é a falta
de interesse pelo tema em questão por parte dos alunos (P 4).
Observa-se no Gráfico 4.5 que os seis professores acreditam que a adoção de um
aplicativo específico (P 9), facilitaria o processo de ensino-aprendizagem de conteúdo
“Tabela Periódica”. Todavia, até então esses professores ainda não haviam despertado o
interesse em desenvolver alguma aplicação no Microsoft Excel voltada para ensinoaprendizagem de Química (P 12), apesar de todos eles possuírem o programa Microsoft Excel
instalado em seus respectivos computadores (P 10), porém a grande maioria não sabe utilizálo (P 11).
Análise do Discurso Docente: Perfil do Professor
n = 6 professores
(P 1) Possui formação em Química?
83%
17%
(P 2) É professor da rede pública?
83%
17%
(P 3) Ministra(ou) o conteúdo tabela
periódica?
100%
(P 9) Um software dedicado ao tema facilitaria
o ensino-aprendizagem?
100%
(P 10) Possui o Microsoft Excel instalado no
seu computador?
100%
(P 11) Sabe usar o Microsoft Excel?
17%
(P 12) Já desenvolveu alguma aplicação no
Excel voltada para ensino?
Sim
Não
83%
100%
Gráfico 4.5: Análise do Discurso Docente: Perfil do professor
Fonte: Elaborado pelo autor
A partir do Gráfico 4.6 constata-se a maioria dos professores não relaciona a Tabela
Periódica com o cotidiano dos alunos (P 7) e não fazem a sua relação com outras disciplinas
89
(P 8), como também não resgatam a evolução da Tabela Periódica ao longo da história da
Química (P 6). Três professores declararam informalmente, que um dos motivos para não se
abordar a evolução da Tabela Periódica ao longo da história da química é a falta de tempo e
conseqüente dificuldade em se cumprir os programas estabelecidos.
Segundo Dallacosta e colaboradores (1998), a raiz da questão relativa ao aprendizado
da Tabela Periódica está associada: i) ao modo como o processo de ensino aprendizagem é
desenvolvido; ii) à preocupação excessiva de se cumprir extensos programas, distantes da
realidade do aluno e iii) ao enfoque excessivo no campo submicroscópico e por aulas
predominantemente expositivas, nas quais, comumente a Tabela Periódica é tratada fora da
realidade do aluno, de forma absoluta e atemporal como se fosse uma simples base de dados
de onde se extraem apenas massas atômicas, números atômicos e eletronegatividades
(EICHLER et al., 2000).
Análise do Discurso Docente - Aulas sobre Tabela Periódica
n = 6 professores
(P 4) Os alunos mostram-se motivados pelo
conteúdo?
17%
83%
(P 8) Relaciona a Tabela Periódica com outras
disciplinas?
33%
67%
(P 7) Correlaciona a Tabela Periódica com o
cotidiano do alunos?
33%
67%
(P 6) Aborda (ou) a evolução da Tabela Periódica
nas aulas?
17%
83%
(P 5) Tem (Teve) dificuldades em abordar o
conteúdo Tabela Periódica?
Sempre
Frequentemente
83%
As vezes
Raramente
17%
Nunca
Gráfico 4.6: Análise do Discurso Docente: Aulas sobre Tabela Periódica
Fonte: Elaborado pelo autor
O Excel propicia diferentes aplicações envolvendo o ensino da química, que embora
possam contribuir para o processo de ensino-aprendizagem, ainda permanecem praticamente
inexploradas (HARRIS, 2008). Fruto da falta de conhecimento dos professores na utilização
desse software (P 11), o que pode ser explicado pela falta de capacitação dos professores
90
nessa ferramenta em potencial, uma vez que nos cursos de licenciatura, a prática da
informática, no caso do Microsoft Excel voltado para o ensino, ainda permanece relegada ao
segundo plano (GABINIL et al., 2007).
Não se trata de inundar as escolas [...] de computadores, como que caídos de páraquedas. Numerosos estudos [....] mostram como a simples informatização leva
apenas a que as mesmas bobagens sejam feitas com maior rapidez, além do acúmulo
de equipamento sofisticado utilizado como máquinas de escrever. Trata-se de
organizar a assimilação produtiva de um conjunto de instrumentos poderosos que só
poderão funcionar efetivamente ao promovermos a mudança, no sentido mais amplo
[...]. (DOWBOR, 2001, p. 15).
Distribuir computadores para os professores pode representar um importante passo
para melhoria do ensino; desde que a capacitação desses profissionais seja também
considerada, situação essa, muito bem retratada na citação acima, pois a incorporação de
novas tecnologias de informação nos diferentes níveis e modalidades de ensino evidencia
cada vez mais a necessidade e a oportunidade de capacitação docente.
A análise das respostas desses profissionais (Gráfico 4.6) evidencia a necessidade de
dotá-los com recursos que facilitem a articulação dos conteúdos com o cotidiano dos alunos
(P 7) e favoreçam a interdisciplinaridade (P 8), de modo que os conteúdos relacionados à
química não sejam esgotados em si mesmos, mas sim tratados como fontes desencadeadoras
de conhecimentos específicos e discutidos como instrumentos para uma leitura integrada da
sociedade moderna (BRASIL, 2006), superando assim a racionalidade instrumental
(NOVIKOFF et al., 2009).
4.3.2 Análise do discurso docente: Avaliação da T Wanc®© pelos
professores
Conforme mencionado no Capítulo Metodologia os professores, após assistirem a
uma apresentação da versão beta da T Wanc®©, tiveram a oportunidade de testá-la durante
sete dias. Posteriormente, esses profissionais foram convidados a responder a uma nova série
de questões, que tinha por objetivo captar o sentimento desses profissionais quanto às
possibilidades da T Wanc®© como recurso de ensino-aprendizagem, bem como levantar
algumas oportunidades de melhoria.
Nessa avaliação, partiu-se do pressuposto que os professores participantes da
pesquisa já possuíam entendimento dos conceitos de contextualização e interdisciplinaridade,
uma vez que a atividade fim dessa pesquisa era propor uma Tabela Periódica alicerçada
91
nesses promotores de ensino-aprendizagem e não avaliar o grau de entendimento dessa
questão junto aos professores (BRASIL, 2006; 1999; CARLOS, 2007).
Segundo as respostas dos seis professores (Gráfico 4.7), a T Wanc®© apresenta
informações fidedignas (P 13) e não induz à aprendizagens equivocadas (P 14), relaciona o
conhecimento popular com o conhecimento científico (P 15), além de possibilitar o
tratamento de questões ambientais (P 16), a articulação dos conteúdos com cotidiano dos
alunos (P 17), bem como possibilita o tratamento de outras disciplinas em consonância com a
Química (P 18) por se apropriar dos conhecimentos de várias áreas do saber na compreensão
de um problema (MENEZES et al., 2002).
Análise do Discurso Docente - Avaliação da versão beta da T Wanc®©
n= 6 professores
(P 20) Estou disposto a testar a T Wanc em minhas
aulas de química
(P 19) Percebo que o leiaute da T Wanc encoraja e
desperta o interesse de sua utilização.
100,0%
16,7%
33,3%
50,0%
(P 18) Percebo que os conteúdos são propostos de
modo interdisciplinar e tem conexão com o
cotidiano dos alunos.
83,3%
16,7%
(P 17) Percebo que os conteúdos são propostos de
modo contextualizado e são relevantes para os
alunos.
83,3%
16,7%
(P 16) Percebo que a T Wanc incentiva a postura de
conservação da saúde e preservação dos recursos
naturais.
83,3%
16,7%
(P 15) Percebo que a T Wanc incentiva o debate
sobre as relações entre o conhecimento popular e o
conhecimento científico.
33,3%
66,7%
(P 14) Percebo que as informações da T Wanc são
adequadas e não induzem a aprendizagens
equivocadas.
16,7%
83,3%
(P 13) Percebo que a T Wanc está em consonância
com conhecimentos científicos atuais, veiculando
informações corretas e atualizadas.
16,7%
83,3%
Discordo Totalmente
Discordo
Não Sei
Concordo
Concordo Plenamente
Gráfico 4.7: Análise do Discurso Docente: Avaliação da versão beta da T Wanc®©
92
Além disso, face ao entusiasmo e interesse demonstrado pelos docentes em utilizar a
T Wanc®© (P 20) surgiram sugestões para criação de novas telas e módulos específicos para
tratamento de exercícios contextualizados e interdisciplinares. Tais sugestões foram muito
bem acolhidas, mas face ao tempo reduzido para conclusão do material e a dimensão da
pesquisa, essas propostas não foram implementadas, mas serão incorporadas em uma futura
revisão da T Wanc®. Com relação à pergunta: P 19 (Gráfico 4.7), vale ressaltar que um dos
professores respondeu que não sabia se o leiaute da T Wanc®© encorajaria e despertaria o
interesse em sua utilização, sem justificar o porquê da sua resposta. Dessa forma, decidiu-se
questioná-lo acerca dessa questão, na qual foi afirmado que ele havia entendido como “...o
interesse do aluno em usar a tabela e não do professor. Logo, no meu entendimento eu não
poderia afirmar sobre o interesse ou não dos alunos, daí a minha dúvida. Quanto a mim,
tenho pleno interesse em testar a tabela em algumas aulas.” Foi explicado, novamente, que a
T Wanc®© não é, primariamente, destinada aos alunos, mas sim aos professores na mediação
do processo de ensino-aprendizagem. Contudo, a resposta inicial do professor foi mantida.
Nessa fase, também foram levantadas algumas oportunidades de melhoria do
aplicativo orientadas pelos professores que testaram a tabela, dentre as quais se podem citar: i)
Ajuste no leiaute de duas telas aplicativo; ii) Correção de erros de digitação, iii) Correção de
um link corrompido; iv) Correção de dois gráficos, e v) Redução do tamanho do arquivo, por
meio de um melhor tratamento gráfico das figuras utilizadas, que estava com doze megabytes
e que conseqüentemente dificultava a abertura do aplicativo em computadores de baixa
capacidade e migração da planilha para versão Microsoft 2007 (AQUINO, 2007;
MICROSOFT, 2009)
4.4 Apresentação da T Wanc®©
Não há duvidas que a experiência didática do professor e sua criatividade podem
tornar o ensino da Química mais agradável e com bons resultados no aprendizado dos alunos
(MAGALHÃES, 2002). A dificuldade dos estudantes em formar modelos mentais para
entender conceitos e fenômenos químicos pode ser superada através de jogos, ilustrações e
gravuras e, certamente, a utilização do computador na sala de aula facilita a compreensão dos
conceitos químicos (FERNANDES, 2007).
93
®©
Figura 4.1: Tela de abertura contendo o detalhamento dos temas que são tratados na T Wanc
.
Fonte: Elaborado pelo autor
Nessa perspectiva, a T Wanc®© propicia a construção e a correlação das diferentes
propriedades dos elementos químicos com a Ciência, Tecnologia, Sociedade e Meio
Ambiente. Esses temas relacionados à química não são esgotados em si mesmos, pois, são
tratados como fontes desencadeadoras de conhecimentos específicos e discutidos como
instrumentos para uma leitura integrada da sociedade moderna (BRASIL, 2006; CHASSOT,
2001). A partir da tela de abertura, ilustrada na Figura 4.1 é possível acessar as demais áreas
do aplicativo, que permitem o tratamento dos seguintes temas:
a) Elementos e Agricultura;
b) Elementos e Terra
c) Elementos e Medicamentos;
d) Elementos e Nutrição;
e) Elementos e Corpo Humano;
f)
Elementos e Toxicologia;
g) Elementos e Tabela Periódica;
h) Elementos e Minerais;
i)
Elementos e Ciclos Biogeoquímicos;
j)
Elementos e Poluição;
k) Elementos e Informática;
l)
Elementos e Linha do Tempo
94
A forma de utilização da T Wanc®© é determinada pelo professor, que pode optar por
utilizá-la como um todo ou apenas partes dela, de acordo com as suas necessidades, tempo
disponível e principalmente em função dos objetivos de ensino-aprendizagem almejados. A
Figura 4.2 ilustra genericamente, algumas das possibilidades de temas que podem ser tratados
a partir da T Wanc®©, iniciando-se a partir de axiomas, que podem ser traduzidos pela
presença de um determinado elemento na natureza e as suas possibilidades de inter-relações
com os eixos Ciência, Tecnologia, Sociedade e Meio Ambiente.
Figura 4.2: Axioma genérico considerando a interação de um átomo genérico e as suas inter-relações
Fonte: Baseado em Silverthorn (2010)
Assumindo-se como axioma (CARLOS, 2007; FRANSCISCHETT, 2005) o
elemento cálcio na natureza torna-se possível discutir a partir da classificação geral dos
elementos químicos (Figura 4.3) desde a sua abundância na crosta terrestre até a sua
importância para o corpo humano e para os vegetais, bem como o seu e outros ciclos
biogeoquímicos na natureza, numa perspectiva crítica (progressista).
95
Figura 4.3: T Wanc
®©
Classificação geral dos elementos químicos
Fonte: Elaborado pelo autor
Na tela representada pela Figura 4.3 é possível estratificar os ametais, gases nobres,
hidrogênio, actinídeos, lantanídeos, metais alcalinos, alcalinos terrosos e metalóides. Ao se
clicar sobre cada elemento químico é apresentado o seu nome, como também é possível
consultar a tabela no formato alongado, ao se clicar no botão “Tabela Expandida” (Figura
4.4).
Figura 4.4: T Wanc
®©
Classificação geral dos elementos químicos – Expansão dos lantanídeos e actinídeos
A T Wanc®© também disponibiliza uma tela específica, na qual é dispensado um
tratamento pormenorizado dos elementos químicos, considerando a origem do nome, ano da
descoberta e descobridor do elemento em questão, assim como são apresentados todos os
isótopos do elemento que são encontrados na natureza.
Cada elemento químico pode ser consultado a partir do seu número atômico e as
demais informações como, por exemplo, tipo do elemento (representativo, transição ou
transição interna) e a classe dos elementos (metal, ametal, semi-metal e gás nobre) são
96
automaticamente atualizadas. O arranjo proporcionado pela tela em questão (Figura 4.5) é
análogo a uma carteira de identidade, na qual o símbolo do elemento equivalente a fotografia
e o número atômico como identificador (“digital”) do elemento químico. Além disso, para
cada elemento são apresentadas a localização nos períodos e grupos da tabela.
Figura 4.5: T Wanc
®©
Tabela e a linguagem padronizada da química – Número Atômico
Fonte: Elaborado pelo autor
Ao selecionar determinadas áreas da tela são apresentadas as definições para os
conceitos relacionados, em uma Figura flutuante, tal como o número atômico (Figura 4.5),
como também se discute a simbologia proposta por Berzelius em 1818 (Figura 4.6) que hoje é
a base da simbologia empregada pela IUPAC.
Também é possível consultar o número CAS de cada elemento químico. O CAS
Trata-se de um registro único no banco de dados internacional do Chemical Abstracts Service
(CAS), uma divisão da American Chemical Society (ACS) que atribui esses números a cada
produto químico ou elemento químico descritos na literatura, visto que muitos deles podem
assumir diferentes nomenclaturas, principalmente sob o ponto de vista comercial (NIST
Webook, 2008). Com esse número é possível acessar informações acerca dessas substâncias.
Dessa forma, a tabela disponibiliza um link que permite o acesso dessas informações por meio
NIST Webook (2008):
97
Figura 4.6 T Wanc
®©
Tabela e a linguagem padronizada da química – Símbolo
Fonte: Elaborado pelo autor
Figura 4.7: Informações obtidas para o elemento cálcio (Ca) a partir do site NIST Webbok.
Fonte: NIST WEBBOK (2008).
Nesse caso, percebe-se que o número atômico não foi tratado pura e simplesmente
com um número, mas sim com a sua devida importância e inter-relação com os demais
assuntos que envolvem a questão, da identificação do elemento, inclusive aquela, atualmente
98
empregada, sob o ponto de vista global, que é a utilização do número CAS (NIST
WEBBOOK 2008).
Figura 4.8: T Wanc
®©
Elementos Químicos e Nutrição
Fonte: Elaborado pelo autor
Na tela Elementos Químicos e Nutrição (Figura 4.8) em função do tipo de elemento,
é possível discutir de modo pormenorizado a função de cada um deles e as conseqüências da
carência e do excesso desses elementos no organismo humano (MORAN et al., 2007). A
Figura 4.9 é uma excelente demonstração de como os recursos do Microsoft Excel podem ser
empregados na elaboração de gráficos que permitem a avaliação da participação dos
elementos-base no corpo humano (hidrogênio, oxigênio, carbono e nitrogênio) e tratamento
dos macronutrientes e micronutrientes no organismo humano, permitindo assim a consonância
dos citados elementos, primariamente pertencentes a Química, com a disciplina de Biologia e
posterior conexão com a Nutrição, por meio de outras telas destinada a tal propósito.
Ao se clicar, na barra de rolagem situada abaixo do símbolo, as informações relativas
aos limites de ingestão tolerável e a ingestão adequada para homens e mulheres, em função da
faixa etária, são exibidas automaticamente para cada elemento sob investigação. Além disso,
os elementos químicos são visualizados simultaneamente nos seus respectivos grupos e
períodos da tabela periódica, considerando-se um código de cor específico (azul, laranja e
99
verde) para cada tipo de elemento: a) Macromineral; b) Micromineral e; c) Elementos
estruturais (elementos-base do corpo humano).
%
Figura 4.9: Ampliação de parte da tela Elementos Químicos e Nutrição.
Fonte: Elaborado pelo autor
Partindo-se do gráfico de barras: Macrominerais e Microminerais Presentes no Corpo
Humano, representado na Figura 4.9, é possível acessar por meio do hyperlink45: “Consultar
fontes desses elementos?”, as principais fontes naturais para os microminerais e
45
O hyperlink é uma palavra ou Figura que permite o acesso direto a uma parte específica de um documento ou arquivo.
100
macrominerais necessárias ao corpo humano (WHITNEY et al., 2008) em uma tela específica
a esse propósito (Figura 4.10).
Na tela Elementos Químicos e Nutrição – Fontes naturais (Figura 4.10), são
discutidas as melhores e piores fontes dos elementos químicos por quilocalorias, por meio do
uso de ferramentas gráficas: gráficos de barras, colunas e setores. As informações relativas a
cada elemento é acessada a partir do nome do elemento.
Figura 4.10: T Wanc
®©
Elementos Químicos e Nutrição – Fontes naturais
Fonte: Elaborado pelo autor
Partindo-se da tela exibida na Figura 4.10 é possível simular diferentes dietas
equilibradas com o número de calorias envolvidos, considerando-se as fontes naturais de cada
elemento em questão. O professor, ao clicar sobre o símbolo do elemento é conduzido à tela:
Elementos Químicos e Nutrição – Simulação de dieta (Figura 4.11), a partir da qual é possível
criar diferentes dietas, sempre considerando os limites de ingestão dietética (homens e
mulheres) em função da idade.
Nessa tela, encontram-se disponibilizados cada tipo de alimento com suas respectivas
informações nutricionais. Por meio de botões de ação, é possível selecionar o alimento
desejado, como também alterar a quantidade de cada componente da dieta. À medida que é
feita essa escolha, a quantidade do elemento químico presente na dieta é exibida em
miligramas, em uma balança, e o número de calorias envolvido e são automaticamente
101
exibido, por meio de um gráfico denominado por “dietômetro”, permitindo mais uma vez o
emprego das ferramentas gráficas e funções de cálculo do Microsoft Excel no
desenvolvimento de recursos gráficos voltados para o ensino da Química, nesse caso com
interface com as questões nutricionais relacionadas aos elementos químicos.
Entende-se por dieta equilibrada aquela que oferece a quantidade certa de nutrientes,
garantindo a nutrição adequada ao organismo (WHITNEY, et al., 2008). Uma dieta saudável
pode reduzir o risco do surgimento de doenças crônicas como a constipação, diabetes,
doenças cardiovasculares, entre outras favorecendo a qualidade de vida (HERLIHY et al.,
2002; SACKHEIM et al., 2001). Indubitavelmente, a qualidade dos alimentos ingeridos deve
ser observada, pois uma dieta equilibrada em gorduras é fundamental para o bem estar do ser
humano (WHITNEY, et al., 2008).
Figura 4.11: T Wanc
®©
Elementos Químicos e Nutrição – Simulação de dietas
Fonte: Elaborado pelo autor
A partir da seleção dos alimentos e suas respectivas quantidades é possível gerar e
até mesmo imprimir um relatório ilustrado que apresenta os valores referentes ao total de
miligramas obtidos na dieta, e o total de quilocalorias envolvido, sempre em comparação com
as necessidade diárias recomendadas para homens e mulheres em função da idade.
Para acessar a dieta criada basta o professor clicar no botão “Ver Dieta”, que o
hyperlink irá direcioná-lo ao relatório referente ao elemento em questão (Figura 4.12).
102
Figura 4.12: T Wanc
®©
Elementos Químicos e Nutrição – Resultado da simulação de uma dieta
Fonte: Elaborado pelo autor
O relatório estratifica cada fonte do elemento, por meio de uma legenda colorida, na
qual se encontram identificados por um código de cor as fontes dos alimentos empregados na
dieta: pães e cereais, hortaliças, frutas, leite e seus derivados, leguminosas, nozes e sementes,
carnes brancas, vermelhas, ovos e outros, como também aquelas que são consideradas como
fontes excelentes para o elemento cálcio, como a amêndoa, a couve chinesa e a sardinha com
espinhas (WHITNEY et al., 2008).
No desenvolvimento dessa tela tomou-se extremo cuidado em sinalizar para o
usuário que essas informações possuem apenas objetivos didáticos. Dessa forma, existe uma
mensagem de alerta que informa sobre a finalidade didática do relatório e não terapêutica.
Figura 4.13: Detalhe da legenda usada identificação dos tipos de alimentos usados na dieta
Fonte: Elaborado pelo autor
103
Dessa forma, acredita-se que situações como as apresentadas na Figura 4.14, as quais
induzem a automedicação promovida pela mídia, podem ser melhor discutidas, assumindo-se
um enfoque preventivo aos invés do remediativo, que geralmente é mais custoso e arriscado,
pois não se mede as conseqüências do uso abusivo de medicamentos em detrimento a uma
alimentação saudável.
Figura 4.14: Propaganda em favor do uso de medicamentos à base de cálcio para tratamento sintomático contra a
osteoporose, uma doença que atinge mais de vinte e cinco milhões de pessoas no mundo.
Fonte: Folha Universal (2010, p. 13)
A baixa ingestão de cálcio durante a fase de crescimento limita a capacidade dos
ossos alcançarem sua massa e densidade ideais. A maioria das pessoas atinge um pico de
massa óssea por volta dos vinte anos; e ossos densos protegem melhor contra a perda óssea e
fraturas relacionadas à idade. Todos os adultos naturalmente perdem massa óssea conforme
envelhecem, começando entre os trinta e quarenta anos. Essa perda ocorre por meio da urina,
fezes e suor, pois o cálcio que é absorvido pela dieta alimentar não é absorvido
adequadamente.
A osteoporose é uma doença que atinge os ossos e caracteriza-se quando a
quantidade de massa óssea diminui substancialmente e desenvolve ossos ocos, finos e de
extrema sensibilidade, mais suscetíveis a fraturas (TORTORA et al., 2006). Tal condição faz
parte do processo normal de envelhecimento e é mais comum em mulheres do que em
104
homens. A doença progride lentamente e raramente apresenta sintomas antes que aconteça
algo de maior gravidade, como uma fratura espontânea, isto é, não relacionada a traumas ou
quedas (TORTORA et al., 2006; WHITNEY et al., 2008).
Contudo, a osteoporose pode ter sua evolução retardada por medidas preventivas,
principalmente no que se refere a alimentação (WHITNEY et al., 2008). Porém, o uso
abusivo de cálcio pode acarretar sérios danos ao organismo que vão desde constipação, risco
aumentado de formação de cálculos nos rins, disfunção renal até as interferências de outros
macrominerais e microminerais no corpo humano (FRANCO, 2008; SANTOS, 2008;
WHITNEY et al., 2008).
Toda essa discussão em torno do elemento cálcio, partindo-se da Tabela Periódica
convencional é aplicável aos demais elementos que apresentam funções específicas no corpo
humano, tal como o sódio, potássio, zinco, fósforo, magnésio, enxofre, dentre outros. Da
mesma forma que uma dieta balanceada em cálcio é necessária para mantenabilidade da saúde
humana, o mesmo conceito é aplicável a nutrição vegetal, que envolvem macronutrientes e
micronutrientes, conforme ilustrado na Figura 4.15, a seguir.
Figura 4.15: T Wanc
®©
Elementos e Agricultura
Fonte: Elaborado pelo autor
Por meio da tela: Elementos e Agricultura é possível discutir também a função dos
macronutrientes e micronutrientes na nutrição vegetal, bem como as conseqüências da
105
carência desses elementos para o desenvolvimento dessas espécies. Nesse caso, seguindo a
base axiomática (CARLOS, 2007; FRANSCISCHETT, 2005) definida inicialmente, também
foi considerado o elemento cálcio e o carbono, de maneira a correlacioná-los com a nutrição
humana a partir do consumo de vegetais, que são ricos em cálcio, tal como a couve chinesa
(WHITNEY et al., 2008), mas que possuem dependência ao ciclo biogeoquímico tanto do
cálcio como do carbono que estão intimamente relacionados (Figura 4.16).
Figura 4.16: T Wanc
®©
Tabela periódica e os ciclos biogeoquímicos
Fonte: Elaborado pelo autor
A partir de cada elemento químico em questão é possível estudar o seu ciclo
biogeoquímicos (BRAGA et al., 2005; BRANCO, 2004; ODUM, 1988; LENZI et al., 2009;
SARIEGO, 1994; SCARLATO et al., 1992; UZINIAN et al., 2008), por meio de um
hyperlink que direciona a uma tela especifica, que permite a discussão do assunto. No caso do
cálcio, trata-se de um elemento extremamente importante para os seres humanos, pois
participa da composição das estruturas dos seres vivos: ossos, carapaças, paredes celulares,
além de atuar na transmissão de impulsos nervosos, nos processos de contração muscular e a
coagulação sanguínea (HERLIHY et al., 2002; SACKHEIM et al., 2001). Nos vegetais ele
atua como ativador de enzimas e regulador do pH do solo (TOMA, 1984). As principais
fontes do elemento são as rochas calcáreas que, ao sofrerem erosão e lixiviação o liberam para
o meio (TEIXEIRA et al., 2009; UZINIAN et al., 2008).
106
No solo, sob a forma iônica (Ca²⁺), é absorvido pelos vegetais e, por meio das
cadeias alimentares, passa para os animais. Dessa forma, a principal fonte de cálcio para aos
vegetais é o solo e, esse pode perdê-lo para atmosfera, pelos ventos que carregam minúsculas
partículas de solo e pela ação lixiviadora das chuvas, que o arrastam para os cursos d’água
(TEIXEIRA et al., 2009; UZINIAN et al., 2008). No oceano, o cálcio que é absorvido pelos
seres marinhos serve para construção de suas estruturas protetoras, tais como: conchas,
carapaças, escamas, espinhas (UZINIAN et al., 2008). Com a morte desses seres vivos, ocorre
a deposição desse material calcáreo, rico em cálcio, no fundo dos oceanos, o que propicia a
formação de novas rochas. Os movimentos da crosta terrestre favorecem o afloramento desse
material, tornado o elemento cálcio novamente disponível para os seres vivos (ODUM, 1988;
LENZI et al., 2009; SARIEGO, 1994; SCARLATO et al., 1992; UZINIAN et al., 2008).
Figura 4.17: T Wanc
®©
Tabela Periódica e ciclo biogeoquímico do cálcio
Fonte: Tela desenvolvida pelo autor baseado em Uzunian e Birner (2008)
Enfim, para se ter boa saúde, os seres vivos dependem da assimilação de vários
elementos químicos em diferentes proporções e todos esses elementos encontram-se nas
rochas, nas águas e no ar, servindo como nutrientes tanto para vegetais como para os animais
(TEIXEIRA et al., 2009). Com base no exposto, acredita-se que a T Wanc®© possui uma
107
abordagem diferenciada daquela tradicionalmente utilizada no processo de ensino
aprendizagem da Tabela Periódica, que permitem a articulação de diferentes conteúdos com o
cotidiano, utilizando temas sociais e o envolvimento de várias disciplinas.
Considerando-se os 112 elementos químicos constantes em suas bases de dados
(BDP e BDS), trabalham-se temas interdisciplinares como metalurgia (LEPREVOST, 1978),
geologia (TEIXEIRA et al., 2009), geografia, e temas voltados para saúde (TORTORA et al.,
2006), corpo humano (HERLIHY et al., 2002; SACKHEIM et al., 2001) meio ambiente
(BAIRD, 2002; BRAGA et al., 2005; BRANCO, 2004; ODUM, 1988; LENZI et al., 2009;
SARIEGO, 1994; SCARLATO et al., 1992), toxicidade (OIT, 200X) e alimentação
(FRANCO, 2008; SANTOS, 2008; WHITNEY et al., 2008).
Sendo assim, no próximo capítulo com base na avaliação dos livros didáticos, sites e
na avaliação da T Wanc®© pelos professores são apresentas as conclusões e propostas para
continuidade desse estudo.
108
5 CONCLUSÕES
A etapa mais importante da pesquisa foi a utilização do Microsoft Excel para o
desenvolvimento da Tabela Periódica e a revisão da literatura sob o ponto de vista da
legislação vigente (LDBEN, PCNEM e PCN+), o que possibilitou a fundamentação legal para
tratamento do tema, levantamento das questões da pesquisa, bem como a avaliação do
conteúdo Tabela Periódica nos livros didáticos e sites.
Os livros de química pesquisados são excelentes instrumentos na organização e
orientação de conteúdos didáticos, assim como alguns sites dedicados ao tema podem ser
utilizados como apoio na mediação do assunto em questão. Porém, a análise interpretativa
desses instrumentos (livros e sites), apontou para uma abordagem ainda limitada a
memorização e no acúmulo de informações de caráter descritivo e classificatório,
contrapondo as orientações contidas nos PCNEM e as Orientações Curriculares do ensino
Médio.
Destarte, as limitações teórico-práticas observadas nesses instrumentos frente ao
ensino da química, se encerram na racionalidade instrumental (NOVIKOFF et al., 2009)
esvaziando o potencial reflexivo e conceitual que a Tabela Periódica poderia nos oferecer.
Essa deficiência temática e entorvos metodológicos observados em parte dos livros e sites
analisados sinalizam para a necessidade do desenvolvimento de materiais didático de apoio ao
ensino da Tabela Periódica, tal como a T Wanc®©.
Segundo a avaliação dos seis professores participantes da pesquisa, a T Wanc®©
permite a discussão de temas, tais como saúde, meio ambiente e alimentação, de maneira
simples, além de relacionar a Química com outras ciências, como por exemplo, a Biologia,
Geografia, Geologia e Ecologia, ainda podendo servir como material de apoio às aulas de
química, em especial quando do tratamento do conteúdo Tabela Periódica.
Os ajustes e sugestões apontados pela equipe de avaliação, não invalidaram o
potencial da T Wanc®© como recurso de ensino, pelo contrário possibilitou a introdução de
melhorias significativas ao aplicativo.
109
Acredita-se que os recursos utilizados na construção da T Wanc®© poderão ser
empregados pelos professores na criação de outras aplicações voltadas ao ensino da química e
certamente, nessa linha de raciocínio os recursos de informática hoje disponibilizados a esses
profissionais poderão ser melhor aproveitados em prol do ensino de Química.
Como continuidade desse projeto, sugere-se aplicá-lo em escolas da Rede Pública ou
Particular de Ensino. Para esse momento, propõem-se a realização de dois testes de múltipla
escolha contendo questões nos moldes do Exame Nacional do Ensino Médio (ENEM). A
primeira avaliação teria um caráter diagnóstico, cujo propósito seria aferir o conhecimento
dos alunos e a segunda verificar os avanços conseguidos com a utilização da T Wanc®©.
Propõe-se também a adaptação da tabela para deficientes visuais, bem como o
desenvolvimento de cursos de capacitação de professores de Ensino Médio no uso do
Microsoft Excel para desenvolvimento de aplicações para o ensino da Química.
Consoante ao exposto acredita-se que todos os objetivos estabelecidos nessa pesquisa
foram atendidos, como também todas as questões levantadas foram respondidas.
110
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Apêndice A: Tabela Periódica dos elementos segundo a IUPAC
122
Fonte: (IUPAC, 2009)
3500 a. C
até
476
1400
1410
1420
1430
1440
1450
1453
1460
1470
1480
1490
1500
1510
1520
1530
1540
1550
1560
1570
1580
1590
1600
1610
1620
1630
1640
1650
1660
1670
1680
1690
1700
1710
1720
1730
1740
1750
Década
Ni, Mg, Bi, Zn
Co, Pt
P
As
Au, Ag, Cu, Fe, Sn, Pb, Sb, Hg, S, C
Elemento Identificado na Década
--x--
Século
Lançadeira volante
Destruição dos Incas
Colombo chega a América
Cabral chega ao Brasil
Reforma religiosa
Destruição dos Astecas
Capitanias hereditárias
Primeriro livro impresso
Queda de Constantinopla
Escola de Sagres
Alguns Acontecimentos
Históricos na Década
1735: Classificação da natureza
(Carolus Linnaeus)
1752: Natureza da eletricidade
1785: Lei da força elétrica
1796: Vacina contra varíola
1799: Pilha voltaica
1610: Galileu descobre as quatro luas
de Júptier
1640: Estudos sob pressão atmosférica
1656: Prova da existência do vácuo
Algumas Contribuições Científicas
No Periodo
Estudo sobre o gás “fixo” – CO2 (Josepph Black)
As leis de Newton
O flogisto de George Stahl
O Químico Cético de Robert Boyle
A Terra Pinguis de Johan Becher
O Novum Organum scientarum de Francis Bacon
O livro Alchemia de Andreas Libavius
Pierre Gassend e a divulgação do epicurismo
As revoluções das orbitas celestes de Copérnico
A tria prima de Paracelso
123
• Tales; • Leucipo; • Demócrito; • Epicuro; • Platão; •
Aristóteles; • Lucrécio
Algumas Infuências Filosóficas ou Científicas
Observadas na Década
Apêndice B: Linha do Tempo - elementos químicos e a Tabela Periódica
XV
XVI
XVII
XVIII
Renascimento
Renascimento
Iluminismo
• Idade antiga: 3500 a. C – 476
Gd, Pr, Nd, Ge, F, Dy
Ar, He, Kr, Ne, Xe, Po, Ra, Ac
Rn, Eu, Lu
Pa
Hf, Re, Tc
Fr
Np, At, Pu, Cm, Am, Pm, Bk
Cf, Es, Fm, Md, No
Lr, Rf, Db
Sg
Bh, Mt, Hs
Ds, Rg, 112
Ga, Ho, Yb, Sc, Tm
Cs, Rb, Tl, In, He
Ti, Y Be
V, Nb, Ta, Rh, Pa, Os, Ir, Ce, K, Na, B, Ca, Sr, Ru, Ba
I, Th, Li, Se, Cd
Si, Al, Br
La
Er
H
N, O, Cl, Mn, Ba
Mo, W, Te, Zr, U
Elemento Identificado na Década
Século
•Idade Média: 476 – 1453
Primeira Guerra Mundial
A Grande Depressão
Segunda Guerra Mundial
Início da Guerra Fria
“Corrida” espacial
Inicio da Guerra do Vietnã
Fim da Guerra do Vietnã
Queda do Muro de Berlim
Fim da Guerra Fria
Crise econômica
Primerio telefone
Primeira lâmpada
Primeiro Automóvel
Abertura do Canal de Suez
Máquina de costura
• Idade Moderna: 1453 – 1789
1905: A relatividade de Albert Einsten
1907: Datação radioativa
1913: Os isótopos
1919: A criação da IUPAC
1925: O Princípio da Exclusão
1927: O Princípio da Incerteza
1932: O Neutron de James Chadwick
1939: A Fissão nuclear
1942: O primeiro reator nuclear
1962: Os quarks
1800: Infravermelho
1801: Ultravioleta
1806: Ligações Eletroquímicas
1811: Leid de Avogadro
1825: A lei de Ampère
1833: Leis da Eletrólise ( M. Faraday)
1864: Radiação eletromagnética
1895: Raios-X
1896: Radioatividade
1897: Raios catódicos (elétron)
Revolução Industrial
Corte portuguesa no Brasil
Independência do Brasill
Lei das fábricas
Independência dos EUA
Primeira ponte de ferro
Revolução Francesa
Algumas Contribuições Científicas
No Periodo
1799: Humpry Davy demonstra as
propriedades do óxido nitroso
Alguns Acontecimentos
Históricos na Década
Fonte: Elaborado pelo autor, baseado em Babor et al (1974); Scerri (2007), Furtado (2009) e Balchin (2009).
1760
1770
1780
1789
1790
1800
1810
1820
1830
1840
1850
1860
1861
1862
1863
1864
1865
1866
1867
1868
1869
1870
1871
1876
1879
1880
1890
1900
1910
1920
1930
1940
1950
1960
1970
1980
1990
2000
2010
2020
Legenda
Década
XIX
XX
XXI
124
• Idade Contemporânea: 1789 – atualidade
Glen Seaborg e os actnídeos
Os gases nobres de William Ramsay, Lord Rayleigh
A teoria quantica de Max Planck
Henri Moseley e a releitura da lei periódica
A mecânica ondulatória de Erwin Schrödinger
As tabelas de Dimitri Mendeleev e Lothar Meyer
As Oitavas de John Newlands
A tabela de William Odling
O Parafuso Telúrico de Alexandre De Chancourtois
Stanislao Cannizzaro e o congresso de Karlsruhe
A retomada do atomismo por John Dalton, Gay-Lussac,
A hipótese de Amedeo Avogadro
A simbologia proposta por Jacob Berzelius
As Tríades de Döbereiner
O sistema de Leopold Gmelin
Algumas Infuências Filosóficas ou Científicas
Observadas na Década
Estudo sobre o ar “inflamável” – H2 (Henry Cavendish)
O ar deflogisticado (O2) de Joseph Priestley.
O Tratado Elementar de Química de Antoine Lavoisier
Química
Química
Universo da Química
Química
Química na Abordagem do Cotidiano
Química e Sociedade
NOBREGA, O. et al
BIANCHI, J. et al
FELTRE, R.
CANTO, E; PERUZZO, F.
SANTOS, W. et al
Título
MORTMER, F; MACHADO, A.
Autor
Único
Três
Três
Único
Único
Único
Vol
Nova Geração
Moderna
Moderna
FTD
Ática
Scipione
Editora
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
PNLEM
125
Fonte: Elaborado pelo autor
2005
(1. ed)
2005
(1. ed)
2005
(1. ed)
2005
(6. ed)
2003
(2. ed)
2005
(1. ed)
Ano
(Edição)
Apêndice C: Os seis livros didáticos selecionados para avaliação do conteúdo Tabela Periódica
Elementos e T oxicidade
Uso genérico sem discussão
Elementos na Agricultura
Elementos no Meio Ambiente
Elementos na Informática
Elementos na Alimentação
Elementos na Medicina
Elementos na Saúde
Elementos na Atmosfera
Elementos no Corpo humano
Perigos e Risco dos Elementos
Contraponto nas propriedades
Exercícios C&I
Elementos e Mineralogia
ECI
ECI
ECI
ECI
ECI
ECI
ECI
ECI
ECI
ECI
ECI
ECI
ECI
ECI
HED
HED
HED
HED
HED
HED
IDC
IDC
IDC
LCA
Livro A
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Livro B
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Livro C
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Livro D
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Publicações Avaliadas
Livro E
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Livro F
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S
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Não
100%
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0%
0%
0%
0%
100%
33%
S im
Legenda: ECI: Eixo Contextualizado e Interdisciplinar; HED: Histórico e Desenvolvimento; IDC: Informações Descritivas e Classificatórias; LCA: Linguagem Cientifica Atualizada; N: Indica ausência; S: Indica presença
Propriedades Periódicas
Propriedades Físicas e Químcas
Configuração eletrônica
T abela Alinhada com a IUPAC
Ano descoberta
Cronologia da descoberta
Descobridor
Origem do nome
Relação com fatos históricos
T abelas anteriores
Itens Avaliados
Tipo
Apêndice D: Matriz com os resultados da avaliação do capítulo Tabela Periódica dos seis livros didáticos
126
Inglês
Inglês
Inglês
Inglês
http://pse.merck.de/merck.php
http://genchem.chem.wisc.edu/lab/PTL/PTL.html
http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/
http://education.jlab.org/itselemental/index.html
http://www.animatedsoftware.com/elearning/Periodic%20Ta
ble/AnimatedPeriodicTable.swf
http://www.touchspin.com/chem/DisplayTable.html
http://www.physics.nist.gov/PhysRefData/Elements/cover.ht
ml
http://www.vanderkrogt.net/elements/
http://www.radiochemistry.org/periodictable/index.shtml
http://pt.wikipedia.org/wiki/Tabela_peri%C3%B3dica
Merck Periodic Table of the Elements (MERCK, [200?])
Periodic Table Live! (BANKS, et al., 2004)
Environmental Chemistry Periodic Table of Elements (BARBALANCE, 2009)
It’s Elemental – The Periodic Table of Elements. (GAGNON, 200X)
Animated Periodic Table (RUSSEL, [200?])
Interactive Periodic Table (BRIAN D, 2006)
NIST Elemental Data Index (NIST, 2005)
Elementymology & Elements Multidict (KROGT, 2009)
Radiochemistry Society Periodic Table of the Elements (RADIOCHEMISTRY
SOCIETY, [200?])
Wikipedia (WIKIPEDIA, 2008)
S3
S4
S5
S6
S7
S8
S9
S 10
S 11
S 12
127
Português
Inglês
Inglês
Inglês
Inglês
Inglês
Inglês
http://www.chemsoc.org/viselements/pages/pertable_fla.htm
Visual Elements Periodic Table (RSC, [200?])
S2
Inglês
Idioma
http://www.webelements.com
Endereço Eletrônico
WebElements Periodic Table (WINTER, 2009)
Nome do site Avaliado
S1
Código
do Site
Apêndice E: Relação dos trinta sites selecionados para avaliação
http://profmokeur.ca/chemistry/
http://www.meta-synthesis.com/webbook/35_pt/pt3.html
http://www.qivx.com/ispt/ptw_st.php
http://www.chemicool.com/
http://www.visualentities.com/applets/periodictable.htm
http://www.chemnetbase.com/periodic_table/per_table.html
http://www.dayah.com/periodic/
http://www.corrosionsource.com/handbook/periodic/
http://www.colorado.edu/physics/2000/applets/a2.html
http://www.iupac.org/reports/periodic_table/
Mokeur’s Periodic Table (NOELS, 2009)
The Chemogenesis web book (LEACH, 2009)
Integral Scientist Modern Standard Periodic Table (QIVTX, 2003)
Chemi Cool Periodic Table (CHEMICOOL, 2008)
VisualEntities Periodic Table 2.0 (VISUALENTITIES, [200?])t
CRC Periodic Table Online (LIDE, 2005)
Michael Dayah’s Periodic Table of Elementshttp://www.dayah.com/periodic
(DAYAH, 2008)
Corrosion Source Periodic Table of Elements (CORROSION SOURCE, 2000)
David’s Whizzy Periodic Table (WHIZZY, [199?])
IUPAC Periodic Table (IUPAC, 2007)
S 16
S 17
S 18
S 19
S 20
S 21
S 22
S 23
S 24
S 25
http://www.webqc.org/periodictable.php
http://www.ktf-split.hr/periodni/en/index.html
Eni Generalic Periodic Table of the Elements (GENERALIC, 2008)
S 15
WebQC Periodic Table of Chemical Elements (VANOVSCHI, 2008)
http://genesismission.jpl.nasa.gov/educate/scimodule/cosmic/
ptable.html
Genesis Education: Modeling the Periodic Table Interactive Simulation
(NASA, [200?])
S 14
S 26
http://www.chemicalelements.com/
Endereço Eletrônico
Chemical Elements Interactive Periodic Table of the Elements (BENTOR,
2008)
Nome do site Avaliado
S 13
Código
do Site
Inglês
Inglês
Inglês
Inglês
Inglês
Inglês
Inglês
Inglês
Inglês
Inglês
Inglês
Inglês
Inglês
Inglês
Idioma
128
S 30
S 29
http://www.tabela.oxigenio.com
Tabela Periódica Online (TABELA
S 28
Inglês
Português
Português
Inglês
Idioma
129
Fonte: Elaborado pelo autor
http://acswebcontent.acs.org/games/pt.html
ACS Chemistry for Life (ACS,
2007)
http://www.cdcc.sc.usp.br/quimica/tabelaperiodica/tabelaperi
odica1.htm
(CDCC, 2008)
Tabela do Tabela do Centro de Divulgação Científica e Cultural da USP
PERIÓDICA ONLINE, 2008)
http://www.rembar.com/PeriodicTable.htm
Endereço Eletrônico
Rembar Periodic Table of the Elements (REMBAR, 1996)
Nome do site Avaliado
S 27
Código
do Site
2
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Sites Avaliados
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S im
Legenda: ECI: Eixo Contextualizado e Interdisciplinar; HED: Histórico e Desenvolvimento; IDC: Informações Descritivas e Classificatórias; LCA: Linguagem Cientifica Atualizada; N: Indica ausência; S: Indica presença
Propriedades Periódicas
Propriedades Físicas
Números de Oxidação
Números Quânticos
Configuração eletrônica
T abela Alinhada com a IUPAC
1
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130
Site 1: WebElements Periodic Table; Site 2: Visual Elements Periodic Table; Site 3: Merck Periodic Table of the Elements; Site 4: Periodic Table Live!; Site 5: Environmental Chemistry Periodic Table of Elements;
Site 6: It’s Elemental – The Periodic Table of Elements; Site 7: Animated Periodic Table; Site 8: Interactive Periodic Table; Site 9: NIST Elemental Data Index; Site 10: Elementymology & Elements Multidict; Site 11:
Radiochemistry Society Periodic Table of the Elements; Site 12: Wikipedia; Site 13: Chemical Elements Interactive Periodic Table of the Elements; Site 14: Genesis Education: Modeling the Periodic Table Interactive
Simulation; Site 15: Eni Generalic Periodic Table of the Elements; Site 16: Mokeur’s Periodic Table; Site 17: The chemogenesis web book; Site 18: Integral Scientist Modern Standard Periodic Table; Site 19: Chemi
Cool Periodic Table; Site 20: Visual Entities Periodic Table Applet; Site 21: CRC Periodic Table Online; Site 22: Michael Dayah’s Periodic Table of Elements; Site 23: Corrosion Source Periodic Table of Elements;
Site 24: David’s Whizzy Periodic Table; Site 25: IUPAC Periodic Table; Site 26: WebQC Periodic Table of Chemical Elements; Site 27: Rembar Periodic Table of the Elements; Site 28: Tabela Periódica Online; Site
29: Tabela do CDCC USP; Site 30: Tabela ACS.
46
Elementos e T oxicidade
Uso genérico sem discussão
Elementos na Agricultura
Elementos no Meio Ambiente
Elementos na Informática
Elementos na Alimentação
Elementos na Medicina
Elementos na Saúde
Elementos na Atmosfera
Elementos no Corpo humano
Perigos e Risco dos Elementos
Contraponto nas propriedades
Exercícios C&I
Elementos e Mineralogia
ECI
ECI
ECI
ECI
ECI
ECI
ECI
ECI
ECI
ECI
ECI
ECI
ECI
ECI
HED
HED
HED
HED
HED
HED
IDC
IDC
IDC
IDC
IDC
LCA
Ano descoberta
Cronologia da descoberta
Descobridor
Origem do nome
Relação com fatos históricos
T abelas anteriores
Itens Avaliados
Tipo
Apêndice F: Matriz com o resultado da avaliação dos sites selecionados46
Site 2
Site 8
Site 14
Site 20
Site 26
Site 1
Site 7
Site 13
Site 19
Site 25
Site 27
2 Site 1
Site 15
Site 9
Site 3
Site 28
Site 22
Site 16
Site 10
Site 4
Apêndice G: Imagem de abertura dos sites avaliados
Site 29
Site 23
Site 17
Site 11
Site 5
Site 30
Site 24
Site 18
Site 12
Site 6
131
TOMA, Henrique Eisi. Química Bioinorgânica. São Paulo: USP/OEA, 1984.
FRANCO, Guilherme. Tabela de Composição dos Alimentos. 9. ed. São Paulo: Atheneu, 2008.
WHITNEY, Ellie; ROLFES, Sharon Rady. Nutrição 1: Entendendo os nutrientes. 10. ed. Tradução: All
Tasks. Vol. 1. São Paulo: Cengage Learning, 2008.
HINES, Eric. Resumão Meteorologia. Série de Geociência. n. 3. Tradução Maria Ignez T. França. São
Paulo: Barros, Fisher & Associados, 2009.
GLEISER, Marcelo. Poeira das Estrelas. São Paulo: Globo, 2006.
TRINDADE, Diamantino, PUGLIESI, Marcio. Química Básica Teórica. São Paulo: Ícone, 1989.
QUADBECK-SEEGER, Hans-Jürgen. World of the Elements Elements of the Word. Tradução: José
Oliveira. Wiley-Verlag Gmb & Co. KGaA, 2007.
ROSMORDUC, Jean. Uma História da Física e da Química: de Tales a Einstein. Rio de Janeiro: Jorge
Zahar, 1988.
TEIXEIRA, Wilson; TOLEDO, M. Cristina Motta; FAIRCHILD, Thomas Rich; TAIOLI, Fabio.
Decifrando a Terra. São Paulo: Companhia Editora Nacional, 2009.
SCHUMANN, Walter. Gemas do Mundo. Barueri: Disal, [200?].
Alimentação
Alimentação
Atmosfera
Evolução da Química e a linha do tempo
Evolução da Química e a linha do tempo
Evolução da Química e a linha do tempo
Evolução da Química e a linha do tempo
Geologia
Geologia
HILL, Lewis. Segredos da Propagação de Plantas. Tradução: Jusmar Gomes. São Paulo: Nobel, 1996.
Fundamentação teórica baseada em
Agricultura
Agricultura
Tabela e sua relação com a (o)
Apêndice H: Referências bibliográficas utilizadas na concepção da T Wanc®©
132
SHEREVE, R. N.; BRINK JR, J. A. Indústria de Processos Químicos. Rio de Janeiro: LCTC; 2008.
LEPREVOST, Alsedo. Minerais Para a Indústria. Rio de Janeiro: LTC, 1978.
GIFFORD, Clive. Guia Essencial de Química. Lisboa: Pesença, 1994.
SOUZA, Sergio Augusto. Composição Química dos Aços. São Paulo, Edgard Blucher, 1989.
VAISTMAN, Delmo Santiago; AFONSO, Júlio Carlos; DUTRA, Paulo Bechara. Para que Servem os
Elementos Químicos. Rio de Janeiro: Interciência, 2001.
BAIRD, Colin. Química Ambiental. 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 2002.
BRAGA, Benedito et al. Introdução à Engenharia Ambiental: o desafio do desenvolvimento sustententável.
2. ed. São Paulo: Peason Prentice Hall, 2005.
BRANCO, Samuel Murgel. O Meio Ambiente em Debate. 3. ed. São Paulo: Moderna, 2004.
SCARLATO, Francisco, PONTIN, Joel. Do Nicho ao Lixo: ambiente, sociedade e educação. São Paulo:
Atual, 1992.
SARIEGO, José. As Ameaças ao Planeta Azul. São Paulo: Scipione, 1994
ROGERS, Peter. Preparando-se para Enfrentar a Crise da Água. [S. l]: Scientific American Brasil. p. 6067. Set. 2008.
Indústria
Indústria
Indústria
Indústria
Meio Ambiente
Meio Ambiente
Meio Ambiente
Meio Ambiente
Meio-Ambiente
Meio Ambiente
FURTADO, Peter. 1001 Dias que Abalaram o Mundo. Rio de Janeiro: Sextante, 2009.
DEL REY, Mario. Tudo Sobre Diamantes. Barueri: Disal, 2009.
Fundamentação teórica baseada em
Indústria
História
Geologia
Tabela e sua relação com a (o)
133
AMABIS, José Mariano; MARTHO, Gilberto Rodrigues. Fundamentos da Biologia Moderna. 4. ed. São
Paulo: Moderna, 2006.
UZINIAN, Armênio; BIRNER, Ernesto. Biologia. Volume único. 3. ed. São Paulo: Harbra, 2008.
BURSZTYN, Marcel; PERSEGONA, Marcelo. A Grande Transformação Ambiental: uma cronologia da
dialética homem-natureza. Rio de Janeiro: Garamond, 2008.
DURAND, Marie-Françoise et al. Atlas da Mundialização: compreender o espaço contemporâneo.
Tradução Carlos Roberto Sanches Milani. São Paulo: Saraiva, 2009.
TORTORA, Gerard; GRABOWSKI, Sandra. Corpo Humano: Fundamentos de Anatomia e Fisiologia. 6.ed.
Tradução: Maria Regina Borges-Osório. Porto Alegre: Artmed, 2006.
HERLIHY, Barbara, MAEBIUS; Nancy. Anatomia e Fisiologia do Corpo Humano Saudável e Enfermo.
Tradução: Edson Aparecido Liberti. São Paulo: Manole, 2002.
SACKHEIM, George; LEHMAN, Dennis. Química e Bioquímica para Ciências Biomédicas. 8. ed. São
Paulo: Manole, 2001.
SÉRGIO FRANCO MEDICINA DIAGNÓSTICA. Bioinforme. 7. ed. Rio de Janeiro, 2006.
SMITH, Collen; MARKS, Allan; LIEBERMAN, Michael. Bioquímica Médica Básica de Marks. 2. ed.
Edição: Ângela de Mattos Dutra. Porto Alegre: Artmed, 2007.
SILVERTHORN, Dee Unglaub. Fisiologia Humana: uma abordagem integrada. Porto Alegre: Artmed,
2010.
LING, Louis J. et al. Segredos em Toxicologia. Porto Alegre: Artmed, 2005.
OIT. Metales: Propriedades Químicas y Toxicidad. OIT. [200?].
TORREIRA, Raúl Peragallo. Manual de Segurança Industrial. Margus Publicações, [199?].
PUCKETT, Jim et al. Exporting Harm: The High-Tech Trashing of Asia. [S. l.]: BAN, SVTC, 2002.
Meio Ambiente
Meio-Ambiente/Histórico
Meio-Ambiente/Histórico
Saúde
Saúde
Saúde
Saúde
Saúde
Saúde
Toxicologia
Toxicologia
Toxicicologia
Toxicologia e Tecnologia da Informação
Fundamentação teórica baseada em
Meio Ambiente
Tabela e sua relação com a (o)
134
WHITNEY, Ellie, e Sharon Rady ROLFES. Nutrição 1: Entendendo os nutrientes. 10. ed. Tradução: All
Tasks. Vol. 1. São Paulo: Cengage Learning, 2008.
HINES, Eric. Resumão Meteorologia. Série de Geociência. n. 3. Tradução Maria Ignez T. França. São
Paulo: Barros, Fisher & Associados, 2009.
GLEISER, Marcelo. Poeira das Estrelas. São Paulo: Globo, 2006.
TRINDADE, Diamantino, e Marcio PUGLIESI. Química Básica Teórica. São Paulo: Ícone, 1989.
QUADBECK-SEEGER, Hans-Jürgen. World of the Elements Elements of the Word. Tradução: José
Oliveira. Wiley-Verlag Gmb & Co. KGaA, 2007
ROSMORDUC, Jean. Uma História da Física e da Química: de Tales a Einstein. Rio de Janeiro: Jorge
Zahar, 1988.
TEIXEIRA, Wilson, M. Cristina Motta TOLEDO, Thomas Rich FAIRCHILD, e Fabio TAIOLI. Decifrando
a Terra. São Paulo: Companhia Editora Nacional, 2009.
SCHUMANN, Walter. Gemas do Mundo. Barueri: Disal, [200?]
DEL REY, Mario. Tudo Sobre Diamantes. Barueri: Disal, 2009
Alimentação
Atmosfera
Evolução da Tabela Periódica e a linha do tempo
Evolução da Tabela Periódica e a linha do tempo
Evolução da Tabela Periódica e a linha do tempo
Evolução da Tabela Periódica e a linha do tempo
Geologia
Geologia
Geologia
Indústria
SHEREVE, R. N.; BRINK JR, J. A. Indústria de Processos Químicos. Rio de Janeiro: LCTC; 2008.
FURTADO, Peter. 1001 Dias que Abalaram o Mundo. Rio de Janeiro: Sextante, 2009.
FRANCO, Guilherme. Tabela de Composição dos Alimentos. 9. ed. São Paulo: Atheneu, 2008
Alimentação
História
TOMA, Henrique Eisi. Química Bioinorgânica. São Paulo: USP/OEA, 1984.
Fundamentação baseada em
Agricultura
Tabela e sua relação com
135
LEPREVOST, Alsedo. Minerais Para a Indústria. Rio de Janeiro: LTC, 1978
GIFFORD, Clive. Guia Essencial de Química. Lisboa: Pesença, 1994.
SOUZA, Sergio Augusto. Composição Química dos Aços. São Paulo, Edgard Blucher, 1989
VAISTMAN, Delmo Santiago, Júlio Carlos AFONSO, e Paulo Bechara DUTRA. Para que Servem os
Elementos Químicos. Rio de Janeiro: Interciência, 2001.
BAIRD, Colin. Química Ambiental. 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 2002.
BRAGA, Benedito et al. Introdução à Engenharia Ambiental: o desafio do desenvolvimento sustententável.
2. ed. São Paulo: Peason Prentice Hall, 2005.
BRANCO, Samuel Murgel. O Meio Ambiente em Debate. 3. ed. São Paulo: Moderna, 2004.
SCARLATO, Francisco, e Joel PONTIN. Do Nicho ao Lixo: ambiente, sociedade e educação. São Paulo:
Atual, 1992.
SARIEGO, José. As Ameaças ao Planeta Azul. São Paulo: Scipione, 1994
ROGERS, Peter. Preparando-se para Enfrentar a Crise da Água. [S. l]: Scientific American Brasil. p. 6067. Set. 2008
AMABIS, José Mariano; MARTHO, Gilberto Rodrigues. Fundamentos da Biologia Moderna. 4. ed. São
Paulo: Moderna, 2006.
UZINIAN, Armênio; BIRNER, Ernesto. Biologia. Volume único 3. ed. São Paulo: Harbra, 2008.
BURSZTYN, Marcel; PERSEGONA, Marcelo. A Grande Transformação Ambiental: uma cronologia da
dialética homem-natureza. Rio de Janeiro: Garamond, 2008
Indústria
Indústria
Indústria
Meio Ambiente
Meio Ambiente
Meio Ambiente
Meio Ambiente
Meio-Ambiente
Meio Ambiente
Meio Ambiente
Meio Ambiente
Meio-Ambiente/Histórico
Fundamentação teórica baseada em
Indústria
Tabela e sua relação com a (o)
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TORTORA, Gerard, e Sandra GRABOWSKI. Corpo Humano: Fundamentos de Anatomia e Fisiologia.
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Saúde
Saúde
Saúde
Saúde
Saúde
Toxicologia
Toxicologia
Toxicicologia
Toxicologia e Tecnologia da Informação
Fonte: Elaborado pelo autor
DURAND, Marie-Françoise et al. Atlas da Mundialização: compreender o espaço contemporâneo.
Tradução Carlos Roberto Sanches Milani. São Paulo: Saraiva, 2009.
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