Como será que os cientistas conseguem descobrir a estrutura dos átomos sem vê-los? Nessa aula desenvolvida no laboratório de informática (ou outro ambiente com acesso a computadores), os alunos são convidados a testar diferentes modelos atômicos fazendo incidir luz sobre átomos e verificar o resultado, comparando-os com as previsões. Com esse intuito, serão usadas um software de simulação.

Primeiro Momento

Os alunos usarão o programa de simulação Modelos do Átomo de Hidrogênio (http://phet.colorado.edu/sims/hydrogen-atom/hydrogen-atom_pt.jnlp e no Portal do Professor em http://portaldoprofessor.mec.gov.br/resourceView.action?resourceIdAdmin=16657). Inicialmente, o software mostra um grande ponto de interrogação no centro de sua tela. Informe os alunos que esse ponto de interrogação seria um átomo e que iremos investigar o que acontece com a luz quando ela incide (bate) em um átomo.

Peça-lhes que "liguem" o aparelho do feixe de luz. Aparecerão círculos a representar "fótons" (http://pt.wikipedia.org/wiki/Fóton) ou constituintes da luz. Deixo-os explorarem os recursos disponíveis nesse experimento: controlando a luz ("branca" e o botão deslizante que aparece ao ativar a luz monocromática). É interessante que observem o que o espectômetro registra (há um botão para mostrá-lo).

Segundo Momento

Peça aos alunos clicarem em Previsão teórica. Diga-lhes que exploraremos os quatro primeiros modelos, começando pelo "Bola de bilhar", depois "Pudim de Ameixas" (ou "Passas"), "Sistema Solar" e terminando no "Bohr".
Após explorarem cada um dos modelos, pergunte-lhes o que acontece com a luz em cada um deles. O que acontece com a luz no modelo "Bola de bilhar" é o que foi observado quando simularam o experimento? Qual a grande diferença?
O que ocorre no modelo "Pudim de Ameixas"? (para melhor entendimento, peça-lhes para colocarem uma luz monocromática amarela. Deverão notar que o fóton amarelo bate no átomo trocando de cor. Esse fenômeno previsto no modelo não é observado no experimento).
Qual o problema no modelo "Sistema Solar Clássico"? (o simulador faz os elétrons colidiram com seu núcleo. Esse colapso do átomo previsto pela Física Clássica, era a grande crítica às ideias de Rutherford).
No Modelo de Bohr, peça para o simulador mostrar o diagrama de níveis de energia do elétron. O que ocorre nas diferentes faixas de luz? Assim como devem ter feito para os outros modelos, peça-lhes para experimentarem a luz branca de diferentes cores de luz monocromática. O que ocorre quando o botão deslizante é movido entre 94 e 97? O que acontece em 103 e 122 nm?
Qual dos modelos explica melhor a simulação feita no Primeiro Momento?
 

Comentários ao professor

1. O programa Modelos do Átomo de Hidrogênio pode ser acessado online ou copiado ("download") para o computador. Em ambos os casos é necessário possuir Java instalado no computador. Caso a máquina não possua, será remetido a um endereço para instalá-lo. Computadores com Linux Educacional vem com java instalado e corretamente configurado.
* Online: http://phet.colorado.edu/sims/discharge-lamps/discharge-lamps_pt.jnlp
* Download: http://phet.colorado.edu/admin/get-run-offline.php?sim_id=144&locale=pt

2. Além de visualizar diferentes modelos para o átomo de hidrogênio ou explicar o que cada modelo prediz, esse simulador também pode ser aproveitado para:
* Explicar motivos para as pessoas acreditarem em cada modelo e em que cada modelo histórico era inadequado.
* Explicar a relação entre a imagem física das órbitas e o diagrama do nível energético de um elétron.
* Entender que a ciência propõe modelos e que estão em construção, sem uma verdade definitiva.