Ao longo do tempo, as hipóteses sobre a estrutura dos materiais ocuparam amplo espaço entre os filósofos e cientistas. Em 1661, o cientista Robert Boyle disse que elemento químico são as substâncias mais simples e primitivas, que não podem ser decompostas em outras mais simples. Assim, o gás hidrogênio e o metal ferro eram exemplos de elementos. Já as substâncias que poderiam ser decompostas em outras substâncias mais simples eram chamadas de compostos químicos. Por exemplo, a água pode ser decomposta nos gases hidrogênio e oxigênio.
Essas ideias evoluíram com o passar do tempo e as primeiras visões científicas importantes sobre a estrutura das substâncias surgiram com as leis ponderais de Antonie Lavoisier e Joseph Proust e com a explicação de John Dalton sobre a constituição da matéria.
Para explicar essas leis Dalton propôs em 1806 a sua teoria atômica que diz que toda matéria é constituída por átomos. Tratava-se, portanto, do primeiro modelo atômico, que pode ser resumido assim:
1) Toda matéria é formada por partículas extremamente pequenas chamadas átomos.
2) Os átomos são esferas maciças, indestrutíveis e intransformáveis.
3) Os átomos de um mesmo elemento químico são iguais entre si, pois possuem mesmo tamanho e massa.
4) Uma reação química é explicada pela reorganização de seus átomos.
Assista ao vídeo abaixo e veja como foram importantes as ideias de Jonh Dalton para a evolução dos modelos atômicos.
A História da Química surge com o aparecimento da humanidade. O princípio do domínio da química (que para alguns antropólogos coincide com o princípio do homem moderno) é o domínio do fogo. Há indícios de que faz mais de 500.000 anos, em tempos do Homo erectus, algumas tribos conseguiram este sucesso que ainda hoje é uma das tecnologias mais importantes. Não só dava luz e calor na noite, como ajudava a proteger-se contra os animais selvagens. Também permitia a preparação de comida cozida. Esta continha menos microorganismos patogênicos e era mais facilmente digerida. Assim, baixava-se a mortalidade e melhoravam as condições gerais de vida.
O fogo também permitia conservar melhor a comida e especialmente a carne e os peixes secando-os e defumando-os.
Desde este momento teve uma relação intensa entre as cozinhas e os primeiros laboratórios químicos até o ponto que a pólvora negra foi descoberta por uns cozinheiros chineses.
Finalmente, foram imprescindíveis para o futuro desenvolvimento da metalurgia materiais como a cerâmica e o vidro, além da maioria dos processos químicos.
A metalurgia
A metalurgia como um dos principais processos de transformação utilizados até hoje em dia começou com o descobrimento do cobre. Ainda que exista na natureza como Elemento químico, a maior parte acha-se em forma de minerais como a calcopirita, a azurita ou a malaquita. Especialmente as últimas são facilmente reduzidas ao metal. Supõe-se que algumas jóias fabricadas de algum destes minerais e caídas acidentalmente ao fogo levaram ao desenvolvimento dos processos correspondentes para obter o metal.
Depois, por experimentação ou como resultado de misturas acidentais se descobriu que as propriedades mecânicas do cobre podiam-se melhorar em suas ligas de metais. Especialmente sucesso teve a liga de metais do cobre com o estanho e traças de outros elementos como o arsênico — liga conhecida como bronze — que se conseguiu de forma aparentemente independente no Oriente Próximo e na China, desde onde se estendeu por quase todo o mundo e que deu o nome à Idade do Bronze.
Umas das minas de estanho mais importantes da Antiguidade se achavam nas Ilhas Britânicas. Originalmente o comércio foi dominado pelos Fenícios. Depois, o controlo deste importante recurso provavelmente fora a razão da invasão romana na Britânia.
Metal incandescente. Os Hititas foram uns dos primeiros em obter o ferro a partir dos seus minerais. Este processo é muito mais complicado já que requer temperaturas mais elevadas e, portanto, a construção de fornos especiais. No entanto, o metal obtido assim era de baixa qualidade com um elevado conteúdo em carbono, tendo que ser melhorado em diversos processos de purificação e, posteriormente, ser forjado. A humanidade demorou séculos para desenvolver os processos atuais de obtenção de aço (geralmente por oxidação das impurezas insuflando oxigênio ou ar no metal fundido, processo conhecido com o nome de "processo de Bessemer"). O seu domínio foi um dos pilares da Revolução Industrial.
Outra meta metalúrgica foi a obtenção do alumínio. Descoberto a princípios do século XIX e, no princípio, obtido por redução dos seus sais com metais alcalinos, destacou pela sua ligeireza. O seu preço superou o do ouro e era tão apreciado que uns talheres presenteados à corte francesa foram fabricados neste metal. Com o descobrimento da síntese por eletrólise e posteriormente o desenvolvimento dos geradores elétricos, o seu preço caiu, abrindo-se novo.
A cerâmica
Outro campo de desenvolvimento que acompanhou o homem desde a Antiguidade até o laboratório moderno é a cerâmica. Suas origens datam da pré-história, quando o homem descobriu que os recipientes feitos de argila mudavam as suas características mecânicas e incrementavam sua resistência frente à água se eram esquentados no fogo. Para controlar melhor o processo desenvolveram-se diferentes tipos de fornos.
No Egipto descobriu-se que, recobrindo a superfície com misturas de determinados minerais (sobretudo misturas baseadas no feldspato e a galena, esta se cobria com uma capa muito dura e brilhante, o esmalte, cuja cor podia variar livremente adicionando pequenas quantidades de outros minerais e/ou condições de aeração no forno). Estas tecnologias difundiram-se rapidamente. Na China aperfeiçoaram-se as tecnologias de fabricação das cerâmicas até descobrir a porcelana no século VII. Somente no século XVIII foi que Johann Friedrich Böttger reinventou o processo em Europa.
Fibra ópticaRelacionado com o desenvolvimento da cerâmica está o desenvolvimento do vidro a partir do quartzo e do carbonato de sódio ou de potássio. O seu desenvolvimento igualmente começou no Antigo Egipto e foi aperfeiçoado pelos romanos.
A sua produção em massa no final do século XVIII obrigou ao governo francês a promover um concurso para a obtenção do carbonato sódico, já que com a fonte habitual - as cinzas da madeira - não se obtinham em quantidades suficientes como para cobrir a crescente demanda. O ganhador foi Nicolas Leblanc, ainda que seu processo caiu em desuso devido ao processo de Solvay, desenvolvido meio século mais tarde, que deu um forte impulso ao desenvolvimento da indústria química.
Sobretudo as necessidades da indústria óptica de vidro de alta qualidade levaram ao desenvolvimento de vidros especiais com adicionados de boratos, aluminosilicatos, fosfatos etc. Assim conseguiram-se vidros com constantes de expansão térmica especialmente baixas, índices de refracção muito elevados ou muito pequenos, etc. Este desenvolvimento impulsionou, por exemplo, a química dos elementos das terras-raras.
Ainda hoje a cerâmica e o vidro são campos abertos à investigação.
A química como ciência
O Alquimista, de Pietro LonghiO filósofo grego Aristóteles pensava que as substâncias estavam formadas por quatro elementos: terra, vento, água e fogo. Paralelamente, discorria outra teoria, o atomismo, que postulava que a matéria estava formada por átomos, partículas indivisíveis que se podiam considerar a unidade mínima da matéria. Esta teoria, proposta pelo filósofo grego Demócrito de Abdera não foi popular na cultura ocidental dado o peso das obras de Aristóteles em Europa. No entanto, tinha seguidores (entre eles Lucrécio) e a idéia ficou presente até o princípio da Idade Moderna.
Entre os séculos III a.C. e o século XVI d.C a química estava dominada pela alquimia. O objetivo de investigação mais conhecido da alquimia era a procura da pedra filosofal, um método hipotético capaz de transformar os metais em ouro. Na investigação alquímica desenvolveram-se novos produtos químicos e métodos para a separação de elementos químicos. Deste modo foram-se assentando os pilares básicos para o desenvolvimento de uma futura química experimental.
Antoine Lavoisier é considerado o pai da química modernaA química, como é concebida actualmente, começa a desenvolver-se entre os séculos XVI e XVII. Nesta época estudou-se o comportamento e propriedades dos gáses estabelecendo-se técnicas de medição. Pouco a pouco foi-se desenvolvendo e refinando o conceito de elemento como uma substância elementar que não podia ser descomposto em outras. Também esta época desenvolveu-se a teoria do flogisto para explicar os processos de combustão.
Por volta do século XVIII a química adquire definitivamente as características de uma ciência experimental. Desenvolvem-se métodos de medição cuidadosos que permitem um melhor conhecimento de alguns fenômenos, como o da combustão da matéria, descobrindo Antoine Lavoisier o oxigênio e assentando finalmente os pilares fundamentais da química moderna.
O vitalismo e o começo da química orgânica
Friedrich WöhlerTão cedo se compreendessem os princípios da combustão, outro debate de grande importância apoderou-se da química: o vitalismo e a distinção essencial entre a matéria orgânica e inorgânica. Esta teoria assumia que a matéria orgânica só podia ser produzida pelos seres vivos atribuindo este facto a uma vis vitalis (força ou energia vital) inerente na própria vida. A base desta teoria era a dificuldade de obter matéria orgânica a partir de precursores inorgânicos.
Este debate foi revolucionado quando Friedrich Wöhler descobriu acidentalmente como se podia sintetizar a ureia a partir do cianato de amónio, em 1828, mostrando que a matéria orgânica podia criar-se de maneira química. No entanto, ainda hoje se mantém a classificação em química orgânica e inorgânica, ocupando-se a primeira essencialmente dos compostos do carbono e a segunda dos compostos dos demais elementos.
Os motores para o desenvolvimento da química orgânica eram, no princípio, a curiosidade sobre os produtos presentes nos seres vivos (provavelmente com a esperança de encontrar novos fármacos) e a síntese dos corantes ou tinturas. A última surgiu depois da descoberta da anilina por Runge e a primeira síntese de um corante artificial por Perkin.
Depois adicionaram-se os novos materiais como os plásticos, os adesivos, os cristais líquidos, os fitossanitários, etc.
Até à Segunda Guerra Mundial a principal matéria-prima da indústria química orgânica era o carvão, dada a grande importância da Europa no desenvolvimento desta parte da ciência e o facto de que em Europa não há grandes jazigos de alternativas como o petróleo.
Com o final da segunda guerra mundial e o crescente peso dos Estados Unidos no sector químico, a química orgânica clássica se converte cada vez mais na petroquímica que conhecemos hoje. Uma das principais razões era a maior facilidade de transformação e a grande variedade de produtos derivados do petróleo.
A tabela periódica e a descoberta dos elementos químicos
Retrato de Dmitri Mendeleyev por Ilya RepinEm 1860, os cientistas já tinham descoberto mais de 60 elementos químicos diferentes e tinham determinado sua massa atômica. Notaram que alguns elementos tinham propriedades químicas similares pelo que deram um nome a cada grupo de elementos parecidos.
Em 1829, o químico J. W. Döbenreiner organizou um sistema de classificação de elementos no qual estes agrupavam-se em grupos de três denominados tríades. As propriedades químicas dos elementos de uma tríade eram similares e suas propriedades físicas variavam de maneira ordenada com sua massa atômica.
Alguns anos mais tarde, o químico russo Dmitri Ivanovich Mendeleyev desenvolveu uma tabela periódica dos elementos segundo a ordem crescente das suas massas atômicas. Dispôs os elementos em colunas verticais começando pelos mais levianos e, quando chegava a um elemento que tinha propriedades semelhantes às de outro elemento, começava outra coluna. Em pouco tempo Mendeleiev aperfeiçoou a sua tabela acomodando os elementos em filas horizontais.
O seu sistema permitiu-lhe predizer com bastante exatidão as propriedades de elementos não descobertos até o momento. A grande semelhança do germânio com o elemento previsto por Mendeleyev conseguiu finalmente a aceitação geral deste sistema de ordenação que ainda hoje segue-se aplicando.
Desenvolvimento da teoria atômica
Ao longo do século XIX a química estava dividida entre os seguidores da teoria atómica e aqueles que não a subscreviam, como Wilhelm Ostwald e Ernst Mach. Os impulsores mais decididos da teoria atômica foram Amedeo Avogadro, Ludwig Boltzmann e outros, que conseguiram grandes avanços no entendimento do comportamento dos gases. A disputa foi finalizada com a explicação do efeito Browniano por Albert Einstein em 1905 e pelos experimentos de Jean Perrin a respeito.
Muito antes que a disputa tivesse sido resolvida muitos pesquisadores tinham trabalhado sob a hipótese atômica. Svante Arrhenius tinha pesquisado a estrutura interna dos átomos propondo a sua teoria da ionização. O seu trabalho foi seguido por Ernest Rutherford, quem abriu as portas ao desenvolvimento dos primeiros modelos de átomos que desembocariam no modelo atômico de Niels Bohr. Na actualidade o estudo da estrutura do átomo considera-se um ramo da física e não da química.
Atualmente as informações chegam ao conhecimento de nossos alunos com uma velocidade cada vez maior. A internet surge nesse processo para acelerar ainda mais o acesso a informação, com isso os estudiosos na área de educação tem que acompanhar essa evolução criando novas abordagens para melhorar o processo ensino-aprendizagem.
Proteger ou destruir? Você decide.
Descrição: Esta encomenda relata sobre um problema enfrentado hoje pela humanidade que é a destruição da camada de ozônio, e mostra também o que causa, a consequência e como prevenir.
Uma ferramenta que o professor pode utilizar em sala de aula é o software educativo. Esses softwares podem ser usados para auxiliar o professor em sala de aula a construir novos conhecimentos juntamente com os alunos, além de contextualizar determinados conteúdos, isto é, fazer uma relação entre a teoria aprendida e a prática de nosso dia a dia.
Eletricidade: Como gerar?
Descrição: Dois engenheiros de uma usina hidrelétrica precisam calcular a vazão de água liberada pelas comportas da barragem para que esta forneça uma potência de 400 MW de energia elétrica para manter uma cidade iluminada.
Com a evolução da informática e o acesso fácil por parte do discente a esse tipo de tecnologia, seja pela fácil aquisição desses materiais como também pela disponibilização em lojas especializadas com as “lan house”, o estudante de hoje sabe muito bem utilizar essas ferramentas, mais até que o professor, logo elas podem ser utilizadas como fator motivador para o estudo de uma disciplina.
A utilização de softwares educativos em sala de aula é uma nova forma de abordagem de conceitos ligados aos contextos de aplicação, dando maior flexibilidade ao professor e colocando o aluno no centro do processo ensino aprendizagem, isto é, o aluno passa a ter um papel ativo na construção do conhecimento.
Show da Química
Descrição: A simulação traz um programa de auditório, com um jogo de perguntas e respostas, onde o usuário é convidado a participar respondendo questões sobre a Teoria dos Gases.
Para usar esses objetos de aprendizagem o professor tem que estar preparado, logo ele deve estar capacitado para saber utilizar com inteligência esses recursos que a tecnologia computacional lhe oferece como ferramenta da aprendizagem. O professor é que tem que decidir qual é o melhor recurso a ser utilizado para o conteúdo que será ministrado, pois em alguns casos eles serão perfeitos, já em outros não serão a melhor alternativa.
Cabe ressaltar que o professor terá dificuldades para encontrar algum objeto de aprendizagem adequado para sua necessidade, haja vista que não existem muitas ferramentas dessas disponíveis no mercado. Uma solução para esse problema seria o Governo Federal incentivar todos os centros de pesquisas de nossas universidades públicas a desenvolverem para a educação pública softwares educacionais em todas as áreas do conhecimento humano, pois essas ferramentas podem ser muito úteis para auxiliar a construção do conhecimento em qualquer disciplina. Esse recurso pode ser utilizado para diminuir a diferença existente entre as escolas públicas e as privadas, além de levar, promover e ampliar a inclusão digital a todos.
A temperatura predileta de meu refrigerante
Descrição: Ricardo é um atleta que ao sentir sede no seu Cooper, vai à lanchonete e pede um refrigerante que esteja na temperatura adequada. O usuário deve ajudá-lo em quanto gelo se deve colocar no seu refrigerante.
Os softwares educacionais são flexíveis, pois podem ser utilizados por qualquer disciplina. Ao desenvolver essa ferramenta os pesquisadores devem ter o cuidado de contemplar os conteúdos com a interdisciplinaridade e a contextualização. Esses objetos de aprendizagem devem ser interativos, isto é, com a participação ativa do educando no desenvolvimento e construção do conhecimento. Em relação à idade dos discentes, não existe nenhuma restrição quanto a seu uso, porém o docente deve adequar o nível de complexidade do objeto ao nível de compreensão do aluno.
A vida de estudante aqui no CEP/FDC é muito boa, principalmente assistindo aulas em um ambiente de aprendizagem que possui uma belíssima paisagem como a da foto acima. Assim fica fácil construir novos conhecimentos, porém o dia a dia de um profissional da educação não é fácil. Os desafios e os obstáculos a serem vencidos são enormes. A verdadeira aprendizagem ocorre quando o educando transforma-se no sujeito da construção do saber ensinado juntamente com o educador. A educação é uma forma de intervenção no mundo, isto é, uma maneira de aprender a pensar criticamente e de se libertar. A atividade docente não se separa da discente, isto é, não há prática docente sem o discente, pois o docente aprende ao ensinar e o discente ensina ao aprender.
A grande dificuldade de criar um vídeo no Movie Maker foi adequar o som as fotos acrescentadas, pois não consegui ajustar a música a quantidade de fotos. A alternativa que usei para ajustar o tempo da música as fotos foi diminuir o tempo de exposição dos slides.
Não existe teoria sem prática. O professor de Química não pode apenas abordar em sala de aula uma teoria que justifica um determinado fenômeno químico. Dentro do possível, o professor deve mostrar na prática como esse fenômeno acontece, trazendo para a realidade cotidiana do aluno os conhecimentos científicos construídos. Com isso, o educando terá a possibilidade de ver como é importante o estudo da Química, desenvolvendo seu senso crítico, sua forma de ver o mundo e seu modo de pensar e de agir.
Essa reportagem que foi publicada no jornal “New York Times” aborda a questão de como o estilo da letra influencia na capacidade de memorização de um indivíduo. A pesquisa realizada por pesquisadores de Universidades americanas mostra que as pessoas guardam mais informações quando leem textos com letras em uma fonte difícil de ler e que o tamanho da letra não tem nenhum efeito no processo de memorização de uma informação.
