adriano lopes romero aspectos históricos, filosóficos e ... - TEDE

ADRIANO LOPES ROMERO

ASPECTOS HISTÓRICOS, FILOSÓFICOS E SOCIOLÓGICOS DO SISTEMA PERIÓDICO DOS

ELEMENTOS QUÍMICOS: IMPLICAÇÕES PARA O ENSINO DE QUÍMICA

CASCAVEL 2021

NÍVEL DE DOUTORADO / PPGCEM

ÁREA DE CONCETRAÇÃO: EDUCAÇÃO EM CIÊNCIAS E EDUCAÇÃO

MATEMÁTICA

LINHA DE PESQUISA: EDUCAÇÃO EM CIÊNCIAS

ASPECTOS HISTÓRICOS, FILOSÓFICOS E SOCIOLÓGICOS DO SISTEMA

PERIÓDICO DOS ELEMENTOS QUÍMICOS: IMPLICAÇÕES PARA O ENSINO DE

QUÍMICA


CASCAVEL – PR

2021

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS / CCET

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM EDUCAÇÃO EM CIÊNCIAS E

EDUCAÇÃO MATEMÁTICA

NÍVEL DE DOUTORADO / PPGECEM

ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: EDUCAÇÃO EM CIÊNCIAS E EDUCAÇÃO

MATEMÁTICA

LINHA DE PESQUISA: EDUCAÇÃO EM CIÊNCIAS

ASPECTOS HISTÓRICOS, FILOSÓFICOS E SOCIOLÓGICOS DO SISTEMA

PERIÓDICO DOS ELEMENTOS QUÍMICOS: IMPLICAÇÕES PARA O ENSINO DE

QUÍMICA


Tese apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Educação em Ciências e Educação Matemática - PPGECEM da Universidade Estadual do Oeste do Paraná/UNIOESTE - Campus de Cascavel, como requisito parcial para a obtenção do título de Doutor em Educação em Ciências e Educação Matemática. Orientadora: Profa. Dra. Marcia Borin da Cunha Coorientador: Prof. Dr. Martín Gabriel Labarca (Universidad Nacional de Quilmes)

CASCAVEL – PR

2021

Às mulheres da minha vida

Rafaelle, minha linda esposa

Beatriz e Bianca, minhas lindas filhas

que presenciaram minha dedicação a essa tese

e meus momentos de ausência, nesse período, em suas vidas...

AGRADECIMENTOS

À minha família pelo apoio e compreensão por meus momentos de ausências

durante os 4 anos de doutorado.

À UTFPR por conceder afastamento de aproximadamente 18 meses de minhas

atividades docentes, esse período foi essencial para a fase de redação da presente

tese.

Aos professores do Programa de Pós-Graduação em Educação em Ciências e

Educação Matemática (PPGECEM) da Unioeste pelos ensinamentos, que foram

fundamentais para minha formação.

Aos colegas das disciplinas que fiz duante o doutorado, principalmente aos

amigos da primeira turma, por compartilhar suas vivências e conhecimentos, que

foram fundamentais para discussões e reflexões.

Aos integrantes do Grupo de Estudos, Pesquisa e Investigação em Ensino de

Ciências (GEPIEC) cujas discussões nas mais variadas atividades desenvolvidas no

grupo contribuíram, de forma complementar, para minha formação.

À professora Marcia Borin da Cunha pela acolhida no Programa de Pós-

Graduação em Educação em Ciências e Educação Matemática (PPGECEM) da

Unioeste e por me orientar durante o processo de construção da presente da tese.

Ao professor Martín Gabriel Labarca pela coorientação no processo de

construção da presente da tese.

Aos professores Fernanda Aparecida Meglhioratti, João Fernando

Christofoletti, Fredy Ramon Garay Garay e Jackson Gois da Silva, que atuaram como

avaliadores da presente tese, por suas considerações ao trabalho apresentado.

ROMERO, A. L. Aspectos históricos, filosóficos e sociológicos do sistema periódico dos elementos químicos: implicações para o ensino de Química. 2021. 408f. Tese (Doutorado em Educação em Ciências e Educação Matemática) - Programa de Pós-Graduação em Educação em Ciências e Educação Matemática, Universidade Estadual do Oeste do Paraná - Unioeste, Cascavel, 2021.

RESUMO

O sistema periódico, uma construção científica desenvolvida pela contribuição de vários praticantes da química, organiza os elementos químicos com base na lei periódica e é representado por um arranjo gráfico. Seu desenvolvimento inicial se deu na década de 1860, com o intuito de reduzir a pluralidade dos conhecimentos acumulados sobre os elementos químicos, e ganhou poder explicativo à medida que novos conhecimentos foram produzidos na Química e Física, tais como os relacionados à estrutura atômica e à mecânica quântica. Trata-se de um conhecimento estruturante tanto para os praticantes da química quanto para a disciplina escolar Química. Nesse sentido, buscamos entender o desenvolvimento, socialização e apropriação de conhecimentos relacionados ao sistema periódico, pelos praticantes da química, a partir de diferentes olhares para esse objeto de estudo. A partir da realização de um estudo historiográfico, constatamos que, apesar da existência de vários arranjos gráficos que representam o sistema periódico, a tabela periódica recomendada pela IUPAC tornou-se a representação mais utilizada pelos praticantes da química. Ao se naturalizar como um fato científico, a tabela periódica passou a ser considerada, em um sentido amplo, sinônimo de sistema periódico e se tornou um conteúdo escolar nos diferentes níveis de ensino. Esse processo de naturalização, no entanto, não é explicito nos livros didáticos de Química, que trazem uma história da tabela periódica constituída por fragmentos históricos apresentados de forma cronológica e repletos de anacronismos. Esses fragmentos históricos são, geralmente, relacionados ao desenvolvimento inicial do sistema periódico na década de 1860 e ao (ou como consequência do) trabalho de Moseley, na década de 1910, que resultou no conhecimento dos números atômicos. A tendência da história da ciência se tornar mais whig na proporção em que se torna mais resumida foi verificada nos livros didáticos avaliados. Essa tendência contribuiu para o surgimento de hagiografia, por exemplo a que considera o agente histórico Mendeleev o principal criador ou o único criador da tabela periódica, dependendo do nível de whiggismo presente no conteúdo histórico, assim como contribuiu para o (quase) apagamento dos demais agentes históricos relacionados ao desenvolvimento do sistema periódico. Enquanto conteúdo escolar, a tabela periódica é entendida como uma ferramenta, uma caixa-preta, não se discute (ou se discute superficialmente) aspectos relacionados ao sistema que ela representa, logo suas limitações/problemas são considerados exceções ou não são discutidos. A partir das reflexões feitas ao longo da tese, vislumbramos algumas implicações para o ensino de Química, tais como a necessidade de mudanças na formação inicial e continuada de professores e aproximação de diferenças áreas no qual o conhecimento químico é objeto de estudo, o que implica em um esforço individual do professor atuante na Educação Básica, de um esforço coletivo dos professores-formadores e de um esforço coletivo da área de Educação em Química. Palavras-chave: História da Química; Tabela periódica; Agentes históricos; Formação inicial de professores de química; Livros didáticos.

ROMERO, A. L. Historical, philosophical and sociological aspects of the periodic system of chemical elements: implications for the teaching of Chemistry. 2021. 408f. Thesis (Doctorate in Science Education and Mathematics Education) - Post graduate Program in Science Education and Mathematics Education, State University of Western Paraná - Unioeste, Cascavel, 2021.

ABSTRACT The periodic system, a scientific construct developed by the contribution of various chemistry practitioners, organizes chemical elements based on the periodic law and is represented by a graphical representation. Its initial development took place in the 1860s, with the aim of reducing the plurality of accumulated knowledge about chemical elements, and gained explanatory power as new knowledge was produced in Chemistry and Physics, such as those related to atomic structure and quantum mechanics. It is a structuring knowledge for both chemistry practitioners and for the Chemistry school subject. In this sense, we seek to understand the development, socialization and appropriation of knowledge related to the periodic system, by chemistry practitioners, from different perspectives on this object of study. Based on a historiographical study, we found that, despite the existence of several graphic representations of the periodic system, the periodic table recommended by IUPAC has become the representation most used by chemistry practitioners. By naturalizing itself as a scientific fact, the periodic table came to be considered, in a broad sense, synonymous with the periodic system and became a school content at different levels of education. This naturalization process, however, is not explicit in chemistry textbooks, which bring a history of the periodic table consisting of historical fragments presented chronologically and full of anachronisms. These historical fragments are generally related to the initial development of the periodic system in the 1860s and to (or as a consequence of) Moseley's work in the 1910s, which resulted in the knowledge of atomic numbers. The tendency of the history of science to become more whig as it becomes more summarized was verified in the textbooks evaluated. This trend contributed to the emergence of hagiography, for example the one that considers the historical agent Mendeleev the main creator or the only creator of the periodic table, depending on the level of whiggism present in the historical content, as well as contributed to the (almost) erasure of the others historical agents related to the development of the periodic system. As a school content, the periodic table is understood as a tool, a black box, aspects related to the system it represents are not discussed (or superficially discussed), so its limitations/problems are considered exceptions or not discussed. From the reflections made throughout the thesis, we glimpse some implications for the teaching of Chemistry, such as the need for changes in the initial and continuing education of teachers and the approximation of differences in areas in which chemical knowledge is an object of study, which implies in an individual effort of the active teacher in Basic Education, a collective effort of the teacher-trainers and a collective effort in the area of Education in Chemistry. Keywords: History of Chemistry; Periodic table; Historical agents; Teacher’s training in Chemistry; Text books.

LISTA DE QUADROS

Quadro 1: Exemplos de livros relacionados ao sistema periódico dos elementos químicos. ............................................................................................................... 139 Quadro 2: Arranjos gráficos utilizados por Newlands para organização dos elementos químicos. .............................................................................................. 175 Quadro 3: Propriedades do eka-alumínio previstas por Mendeleev e do gálio (Ga) determinadas por Paul Emile Lecoq em 1875. ....................................................... 184 Quadro 4: Evidências de disputa de prioridade sobre a lei periódica entre Newlands e Mendeleev. ......................................................................................................... 187 Quadro 5: Alguns dos arranjos gráficos do sistema periódico criados na primeira fase da lei periódica. .............................................................................................. 188 Quadro 6: Alguns dos arranjos gráficos do sistema periódico criados na segunda fase da lei periódica. .............................................................................................. 197 Quadro 7: Alguns dos arranjos gráficos do sistema periódico criados na terceira fase da lei periódica. ...................................................................................................... 201 Quadro 8: Variantes, relacionadas à diferenças na constituição do grupo 3, da tabela periódica recomendada pela IUPAC. ........................................................... 214 Quadro 9: Mnemônico para símbolos e nomes dos elementos químicos. ............. 233

Quadro 10: Dados a respeito dos cursos de Licenciatura em Química no Brasil. .. 238

Quadro 11: Informações a respeito do conteúdo escolar tabela periódica em disciplinas ofertadas pelos cursos de Licenciatura em Química do Paraná. ........... 241 Quadro 12: Livros didáticos de Química utilizados no Ensino Superior avaliados no presente estudo. .................................................................................................... 247 Quadro 13: Categorias, relacionadas aos aspectos históricos da Ciência, avaliadas para o conteúdo escolar tabela periódica presentes em livros de Química utilizados no Ensino Superior................................................................................................. 248 Quadro 14: Dimensão do processo cognitivo na Taxionomia Revisada de Bloom. 249

Quadro 15: Dimensão do conhecimento na Taxionomia Revisada de Bloom. ....... 249

Quadro 16: Caráter bidimensional na Taxionomia Revisada de Bloom. ................ 250

Quadro 17: Tabelas periódicas presentes em livros didáticos de Química utilizados no Ensino Superior................................................................................................. 255 Quadro 18: Tabelas periódicas com indicação de classificação dos elementos químicos, quanto ao caráter metálico, presentes em livros de Química utilizados no Ensino Superior. .................................................................................................... 259 Quadro 19: Classificações, relacionadas a posição na tabela periódica, dos elementos químicos presentes em livros didáticos de Química utilizados no Ensino Superior. ................................................................................................................ 261 Quadro 20: Tabelas periódicas com indicativos de classificações presentes em livros de Química utilizados no Ensino Superior. .................................................... 263 Quadro 21: Tabelas periódicas, diferentes da recomenda pela IUPAC, presentes em livros de Química utilizados no Ensino Superior. .................................................... 268 Quadro 22: Enunciados para a lei periódica presentes em livros de Química utilizados no Ensino Superior. ................................................................................ 270 Quadro 23: Propriedades periódicas e formas de explicação presentes em livros de Química utilizados no Ensino Superior. .................................................................. 272 Quadro 24: Aspectos relacionados à História da Ciência presentes em livros didáticos de Química utilizados no Ensino Superior. .............................................. 277

Quadro 25: Agentes históricos, além de Mendeleev, relacionados ao desenvolvimento da tabela periódica presentes em livros de Química utilizados no Ensino Superior. .................................................................................................... 287 Quadro 26: Tabelas periódicas, utilizadas por Foster e Seaborg, que contribuíram para a naturalização da tabela periódica recomenda pela IUPAC. ......................... 290 Quadro 27: Imagens de agentes históricos, relacionados ao desenvolvimento da tabela periódica, presentes em livros de Química utilizados no Ensino Superior. .. 295 Quadro 28: Categorização, segundo a Taxionomia revisada de Bloom, de exercícios relacionados à tabela periódica presentes em livros de Química utilizados no Ensino Superior. ................................................................................................................ 296 Quadro 29: Comparação de exercícios, relacionados a tabelas periódicas diferentes da recomendada pela IUPAC, com diferentes complexidades cognitivas e de conhecimento para serem resolvidos. .................................................................... 297 Quadro 30: Comparação de exercícios, relacionados a identificação de elementos desconhecidos, com diferentes complexidades cognitivas e de conhecimento para serem resolvidos. ................................................................................................... 298 Quadro 31: Informações sobre Química Geral e Reações Químicas de autoria de Kotz et al. (2015). ................................................................................................... 311 Quadro 32: Informações sobre Introdução à Química Geral de autoria de Bettelheim et al. (2012). ........................................................................................................... 311 Quadro 33: Informações sobre Química Geral e Inorgânica de autoria de Both (2018). ................................................................................................................... 312 Quadro 34: Informações sobre Química Geral de autoria de Rosenberg, Epstein e Krieger (2013). ....................................................................................................... 313 Quadro 35: Informações sobre Química Geral de autoria de Rozenberg (2002). .. 314

Quadro 35: Informações sobre Química Geral de autoria de Chang (2010). ......... 314

Quadro 37: Informações sobre Química Geral Aplicada à Engenharia de autoria de Brown e Holme (2014). .......................................................................................... 315 Quadro 38: Informações sobre Princípios de Química de autoria de Atkins, Jones e Laverman (2018). ................................................................................................... 316 Quadro 39: Informações sobre Química Inorgânica Descritiva de autoria de Rayner-Canham e Overton (2015)...................................................................................... 316 Quadro 40: Informações sobre Química Inorgânica de autoria de Weller et al. (2017). ................................................................................................................... 317 Quadro 41: Informações sobre Química Inorgânica Descritiva, de Coordenação e de Estado Sólido de autoria de Rodgers (2016). ......................................................... 318

Quadro 42: Presença do objeto de conhecimento tabela periódica, enquanto conteúdo da área de Ciências da Natureza e suas Tecnologias, na proposta do currículo de São Paulo. .......................................................................................... 324 Quadro 43: Informações sobre aquisição de livros didáticos de Química selecionados pelo PNLD 2018. .............................................................................. 330 Quadro 44: Livros didáticos de Química utilizados no Ensino Médio. .................... 332

Quadro 45: Fragmentos textuais, selecionados dos livros didáticos avaliados, relacionados à definição/conceituação de tabela periódica. ................................... 333 Quadro 46: Tabelas periódicas, presentes em livros didáticos de Química utilizados no Ensino Médio, com indicativo de classificação dos elementos químicos. .......... 335 Quadro 47: Tabelas periódicas em forma longa presentes em livros didáticos de Química em uso no Ensino Médio. ......................................................................... 336 Quadro 48: Tabelas periódicas presentes em livros didáticos de Química utilizados no Ensino Médio. ................................................................................................... 337

Quadro 49: Fragmentos textuais sobre a lei periódica presentes em livros didáticos de Química utilizados no Ensino Médio.................................................................. 340 Quadro 50: Propriedades periódicas e formas de explicação presentes em livros de Química utilizados no Ensino Médio. ..................................................................... 342 Quadro 51: Mnemônicos utilizados, por Marques e Veiga (2016), para explicar propriedades periódicas. ........................................................................................ 348 Quadro 52: Aspectos relacionados à História da Ciência presentes em livros didáticos de Química utilizados no Ensino Médio. .................................................. 349 Quadro 53: Agentes históricos relacionados ao desenvolvimento da tabela periódica presentes em livros didáticos de Química utilizados no Ensino Médio. .................. 355 Quadro 54: Fragmentos de texto, presentes nos livros didáticos avaliados, relacionados à prioridade de Mendeleev sobre a criação da tabela periódica. ....... 358 Quadro 55: Imagens de arranjos de elementos químicos presentes nos livros didáticos avaliados. ................................................................................................ 361 Quadro 56: Exercícios com conteúdo histórico, relacionado ao agente histórico Moseley, presente em livros didáticos de Química utilizados no Ensino Médio. ..... 363 Quadro 57: Fragmentos de textos, presentes nos livros didáticos avaliados, relacionados ao contexto de desenvolvimento de formas de classificação dos elementos químicos. .............................................................................................. 364 Quadro 58: Analogias, presentes nos livros didáticos avaliados, utilizadas para contextualizar a necessidade de organização dos elementos químicos. ................ 365 Quadro 59: Imagens de cientistas, relacionados ao desenvolvimento da tabela periódica, presentes nos livros didáticos avaliados. ............................................... 368 Quadro 60: Imagens relacionadas ao desenvolvimento da tabela periódica presente em Santos et al. (2016). ......................................................................................... 369 Quadro 61: Categorização, segundo a Taxionomia revisada de Bloom, de exercícios relacionados à tabela periódica presentes em livros de Química utilizados no Ensino Médio. .................................................................................................................... 372 Quadro 62: Comparação de exercícios, que possuem conteúdo histórico, com diferentes complexidades cognitivas e de conhecimento para serem resolvidos. .. 373 Quadro 63: Evidências de contextualização do conteúdo escolar tabela periódica presente nos livros didáticos avaliados. ................................................................. 377 Quadro 64: Exemplos de Atividades relacionadas ao conteúdo escolar tabela periódica. ............................................................................................................... 383 Quadro 65: Informações sobre Química de autoria de Fonseca (2016). ............... 388

Quadro 66: Informações sobre Química de autoria de Mortimer e Machado (2016)................................................................................................................................ 389 Quadro 67: Informações sobre Ser protagonista: Química de autoria de Lisboa (2016). ................................................................................................................... 390 Quadro 68: Informações sobre Vivá: Química de autoria de Novais e Antunes (2016). ................................................................................................................... 391 Quadro 69: Informações sobre Química de autoria de CISCATO et al. (2016). ..... 391

Quadro 70: Informações sobre Química cidadã de autoria de Santos et al. (2016)................................................................................................................................ 392 Quadro 71: Informações sobre #Contato Química de autoria de Marques e Veiga (2016). ................................................................................................................... 394 Quadro 72: Informações sobre Química na abordagem do cotidiano de autoria de Canto (2016). ......................................................................................................... 394 Quadro 73: Informações sobre Química de autoria de Usberco e Kaufmann (2016)................................................................................................................................ 396

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Banner, expondo uma classificação dos elementos químicos, utilizado durante uma apresentação de trabalhos no X Encontro de Química da Região Sul. 19 Figura 2: Capa do livro Eminent chemists of our times e foto desses químicos, cujas biografias são apresentadas no livro. ....................................................................... 28 Figura 3: (Algumas) Possibilidades de olhares para o sistema periódico dos elementos químicos. ................................................................................................ 77 Figura 4: Representação dos quatro elementos de Platão. ..................................... 94

Figura 5: Tabela das substâncias simples publicada na obra Traité Élémentaire de Chimie (1789). ....................................................................................................... 103 Figura 6: Símbolos utilizados por Dalton para representar elementos simples e compostos - Parte 1. .............................................................................................. 110 Figura 7: Símbolos utilizados por Dalton para representar elementos simples e compostos - Parte 2. .............................................................................................. 111 Figura 8: Tabela Periódica dos Elementos e Isótopos produzida pela IUPAC. ...... 118

Figura 9: Sistema conceitual para constituinte quanto à natureza de seus átomos................................................................................................................................ 126 Figura 10: Representação esquemática da interface entre matéria e energia, dos níveis onde as propriedades químicas surgem e variam, e dos níveis onde as propriedades físicas variam. .................................................................................. 127 Figura 11: Variantes atualizadas do sistema periódico de Mendeleev. .................. 134

Figura 12: Tabela periódica dos elementos químicos recomendada pela IUPAC. . 138

Figura 13: Proposta de estudo historiográfico do sistema periódico com base nas diferentes formas de entender a lei periódica. ........................................................ 155 Figura 14: Frontispícios dos três primeiros livros que apresentam uma reconstrução histórica do desenvolvimento do sistema periódico. ............................................... 156 Figura 15: Comparação de valores de pesos atômicos de corpos elementares presente na edição de 1848 do Handbuch der Theoretischen Chemie. ................. 160

Figura 16: Relações numéricas, observadas por Pettenkofer, para alguns dos elementos químicos conhecidos. ........................................................................... 163 Figura 17: Tríades conjugadas propostas por Kremes. ......................................... 164

Figura 18: Arranjos gráficos criados por Gmelin em 1843 (esquerda) e Gladstone em 1853 (direita). ................................................................................................... 164 Figura 19: Uma das séries de elementos químicos indicadas por Cooke (1855). .. 166

Figura 20: Classificação dos elementos químicos em tríades proposta por Lenssen (1857). ................................................................................................................... 168 Figura 21: Parte do arranjo gráfico criado por de Chancourtois (esquerda) e o parafuso telúrico, atualmente na coleção de Minas ParisTech (direita). ................. 172 Figura 22: Arranjo gráfico proposto por Odling em 1864. ...................................... 177

Figura 23: Arranjo gráfico proposto por Hinrichs em 1867. .................................... 179 Figura 24: Primeira tentativa de Meyer para organização/agrupamento de parte dos elementos químicos conhecidos. ........................................................................... 180 Figura 25: Arranjo gráfico produzido por Meyer em 1868. ..................................... 181

Figura 26: Arranjo gráfico produzido por Meyer em 1869. ..................................... 182

Figura 27: Esboço e primeira tabela periódica publicada por Mendeleev. ............. 183

Figura 28: Artigo publicado, em 1875, por Mendeleev com considerações sobre o gálio. ...................................................................................................................... 186 Figura 29: Arranjo gráfico desenvolvido por Harkins e Hall em 1916. .................... 194

Figura 30: “Sistema periódico de Mendeleev” atualizado por Dushman em 1916. 196

Figura 31: Tabela periódica moderna segundo Foster (1939). .............................. 200

Figura 32: Arranjo gráfico dos elementos químicos desenvolvido por Alper (2010)................................................................................................................................ 204 Figura 33: Conversão entre os formatos longo e médio da tabela periódica. ........ 209

Figura 34: Formato curto da tabela periódica. ....................................................... 210

Figura 35: Explicação sobre a organização dos elementos químicos em uma tabela periódica. ............................................................................................................... 211 Figura 36: Arranjo gráfico tridimensional elaborado por Roy Alexander em 1971. . 212

Figura 37: Arranjo gráfico proposto por Labarca e Srivaths (2016). ....................... 213

Figura 38: Relações entre conteúdos anteriores e posteriores ao de tabela periódica. ............................................................................................................... 253 Figura 39: Relações entre os diferentes sistemas de classificação presentes em livros de Química utilizados no Ensino Superior. .................................................... 264 Figura 40: Tabela periódica “sob a forma desdobrada ou separada”. .................... 267

Figura 41: Mnemônico, relacionado às tendências periódicas, utilizado por Rodgers (2017). ................................................................................................................... 276 Figura 42: Comparação das propriedades físicas e químicas do germânio e eka-silício. ..................................................................................................................... 284 Figura 43: Seaborg e Segre, em frente a tabela periódica no formato idealizado por Mendeleev, participando de um programa de TV em 1957. ................................... 292 Figura 44: Classificação de Goldschmidt para os elementos químicos. ................ 300

Figura 45: Relações qualitativas existentes entre a história do sistema periódico e as histórias da tabela periódica presentes em livros didáticos de Química utilizados no Ensino Médio. ........................................................................................................ 301 Figura 46: “Distribuição planetária dos elementos”. ............................................... 339

Figura 47: Atividades propostas por Novais e Tissoni (2016) para abordar o conceito de propriedade periódica........................................................................................ 346 Figura 48: Relações para o conceito de propriedades periódicas observadas em livros didáticos de Química utilizados no Ensino Médio. ........................................ 347 Figura 49: Tabela periódica utilizada por Marques e Veiga (2016) durante relato da proposta elaborada por Mendeleev em 1869. ........................................................ 352 Figura 50: Quadro com descrição de três propostas de organização dos elementos químicos presente em Ciscato et al. (2016). .......................................................... 363 Figura 51: Mapa conceitual utilizado por Canto (2016) como ferramenta de aprendizagem. ....................................................................................................... 375 Figura 52: Tabela periódica comercializada no Brasil como suplemento para uso em provas. ................................................................................................................... 382

SUMÁRIO

UMA APRESENTAÇÃO/INTRODUÇÃO À ESSA TESE ......................................... 19

CAPÍTULO 1 - HISTÓRIA, FILOSOFIA E SOCIOLOGIA DA CIÊNCIA E ENSINO

DE CIÊNCIAS .......................................................................................................... 26

1.1. Considerações iniciais ................................................................................ 26

1.2. História da Ciência ...................................................................................... 29

1.3. Historiografia da ciência .............................................................................. 36

1.4. Filosofia da Ciência ..................................................................................... 41

1.5. Sociologia da Ciência .................................................................................. 48

1.6. Filosofia da Química ................................................................................... 54

1.6.1. Contribuições de Bachelard à Filosofia da Química .............................. 55

1.6.2. Contribuições de Paneth à Filosofia da Química .................................. 60

1.6.3. Contribuições de filósofos da química contemporâneos ....................... 64

1.7. Sociologia da Química ................................................................................ 68

1.8. História da Ciência e ensino de Ciências .................................................... 71

1.9. Considerações finais deste capítulo ............................................................ 76

1.10. Referências bibliográficas ........................................................................ 78

CAPÍTULO 2 - DO CONCEITO DE ‘ELEMENTO’ A ‘ELEMENTO QUÍMICO’: ....... 90

EVOLUÇÃO HISTÓRICA ........................................................................................ 90

2.1. Considerações iniciais ................................................................................ 90

2.2. O conceito de elemento na Antiguidade ...................................................... 90

2.3. O conceito de elemento durante a alquimia ................................................ 97

2.4. O conceito de elemento químico segundo Boiley e Lavoisier ...................... 99

2.5. Dalton: a união dos conceitos de elemento e átomo ................................. 108

2.6. Mendeleev: o sentido dual de ‘elemento químico’ ..................................... 113

2.7. IUPAC endossa a concepção de elemento químico de Mendeleev ........... 116

2.8. Paneth: substância simples e substância básica ....................................... 118

2.9. Novas concepções sobre o conceito de elemento químico ....................... 121

2.10. Elemento químico enquanto um conceito estruturante........................... 125

2.11. Considerações finais deste capítulo ....................................................... 128

2.12. Referências bibliográficas ...................................................................... 129

CAPÍTULO 3 - (UMA) HISTORIOGRAFIA DO SISTEMA PERIÓDICO ................. 134

3.1. Considerações iniciais .............................................................................. 134

3.2. Alguns conceitos importantes ................................................................... 141

3.2.1. O sistema periódico ............................................................................ 151

3.3. (Uma) historiografia do sistema periódico ................................................. 154

3.3.1. A pré-história da lei periódica ............................................................. 156

3.3.2. A primeira fase da lei periódica ........................................................... 170

3.3.3. A segunda fase da lei periódica .......................................................... 193

3.3.4. A terceira fase da lei periódica ............................................................ 199

3.3.5. IUPAC recomenda uma tabela periódica ............................................ 204

3.4. Referências bibliográficas ......................................................................... 219

CAPÍTULO 4 - A TABELA PERIÓDICA ENQUANTO CONTEÚDO ESCOLAR NA

FORMAÇÃO INICIAL DE PROFESSORES DE QUÍMICA .................................... 233


4.2. Como o conteúdo escolar tabela periódica está presente na formação inicial

de professores de química? ................................................................................ 235

4.2.1. O contexto brasileiro de formação inicial de professores de química .. 236

4.2.2. Há indicação de ensinagem/aprendizagem do conteúdo escolar tabela

periódica nos PPCs de cursos de Licenciatura em Química paranaense? ...... 241

4.2.3. O que se ensina/aprende sobre tabela periódica por meio de livros

didáticos de Química utilizados no Ensino Superior? ...................................... 246

4.3. Considerações finais deste capítulo .......................................................... 299


4.5. Anexos ...................................................................................................... 311

CAPÍTULO 5 - A TABELA PERIÓDICA ENQUANTO CONTEÚDO ESCOLAR NA

EDUCAÇÃO BÁSICA ............................................................................................ 320


5.2. Há indicação de ensinagem-aprendizagem do conteúdo escolar tabela

periódica em documentos curriculares oficiais? .................................................. 320

5.3. O que se ensina/aprende sobre tabela periódica por meio de livros didáticos

de Química para o Ensino Médio? ...................................................................... 325

5.3.1. O livro didático de Química ................................................................. 327

5.3.2. O corpus de pesquisa ......................................................................... 331

5.3.3. Os resultados obtidos ......................................................................... 333

5.4. Considerações finais deste capítulo .......................................................... 380


5.6. Anexos ...................................................................................................... 388

IMPLICAÇÕES PARA O ENSINO DE QUÍMICA E FECHAMENTO DA TESE ..... 397

19

UMA APRESENTAÇÃO/INTRODUÇÃO À ESSA TESE

Escrever a introdução de uma tese parece ser um processo fácil, afinal para

muitos introduzir algo que já está escrito é algo parecido com resumir esse todo. No

entanto, o processo de redigir a introdução da presente tese me fez refletir sobre as

motivações que me levaram a investigar o objeto de estudo principal da tese, o

sistema periódico dos elementos químicos. Acredito que muitas vezes essa motivação

possa ser difícil de se determinar, pois, por algum motivo, o objeto de estudo, ou algo

relacionado a este, pode ter feito parte da vida do investigador e inconscientemente

emergiu no momento de determinação de um tema de pesquisa para a tese de

doutorado.

Acredito que comigo, algo parecido aconteceu! Para meu exame de

qualificação, escrito no final de 2018, fiz uma introdução aos resultados da pesquisa

até então realizados. Mas, naquele momento, esse tipo de reflexão não apareceu.

Agora, percebo que a “tabela periódica” esteve presente desde o início de minha

formação acadêmica, inicialmente nas atividades de um projeto de extensão que

participei1, depois em eventos, tal como o X Encontro de Química da Região Sul, no

qual eu tirei a fotografia indicada na Figura 1, que me chamou a atenção por ser

diferente da utilizada durante minha formação inicial e ter sido produzida por um

professor brasileiro.

Figura 1: Banner, expondo uma classificação dos elementos químicos, utilizado durante uma apresentação de trabalhos no X Encontro de Química da Região Sul2.

Fonte: Acervo pessoal (2002).

1 Me refiro ao projeto CIC - Tabela Periódica: Um laboratório dinâmico para o ensino de Química, que participei, na Universidade Estadual de Maringá, durante os anos de 2001 e 2002, sob orientação do professor Aloísio Sueo Tanaka. 2 LENARDÃO, E. J.; FREITAG, R. A.; SILVA, T. B. A classificação natural dos elementos do prof. Cabral. Encontro de Química da Região Sul, 10., 2002, Joinville. Anais... Joinville: Univille, 2002. p. 78.

20

Alguns anos depois, durante as aulas de Química Geral que ministrei (na UEM

e depois na UTFPR) me incomodava a forma engessada que a tabela periódica era

abordada nos livros didáticos de Química. Ainda que alguns fragmentos históricos

estivessem presentes nos livros didáticos que adotava como referência básica,

posteriormente, ficou claro que apenas uma pequena seleção de fragmentos

históricos eram apresentados. Hoje, acredito que essa inquietação se manifestou ao

pensar em um tema para o projeto de pesquisa para ingresso no Pós-Graduação em

Educação em Ciências e Educação Matemática (PPGECEM).

O projeto de pesquisa Ciência, Religião e ensino de Química: vozes

discordantes ao estabelecimento da classificação periódica dos elementos químicos,

submetido e avaliado para meu ingresso no PPGECEM, foi produzido a partir de

reflexões que iniciei após a leitura do livro Curso Geral de Química3 publicado em

1932 pelo jesuíta Ignácio Puig4. No capítulo denominado idéas modernas sobre a

constituição do átomo, Puig informa acerca da classificação periódica dos elementos

químicos:

[...] são muitas as classificações propostas. A que até pouco tempo conservava a primazia era aquela devida ao químico russo Mendeleev e chamava-se classificação periódica, a qual dispunha os elementos em ordem crescente de seus pesos atômicos: depois de cada oito corpos, seguiam outros tantos com propriedades respectivamente iguais aos seus anteriores, decorrendo daí o motivo para uma classificação periódica. Atualmente a classificação de Mendeleev está perdendo algum terreno e em seu lugar aparece a iniciada com Rydberg, também periódica, a qual ordena os elementos do mesmo número de elétrons das esferas exteriores (PUIG, 1932, p. 75-76).

Ainda nesse livro é mencionado que a classificação periódica de Rydberg

chegou a um alto grau de perfeição com as modificações introduzidas pelo jesuíta

Eugenio Vaz, que foram publicadas em livros acerca da teoria das valências positivas

e negativas datados de 1924. É essa tabela periódica, a desenvolvida pelo jesuíta

3 Adquiri um exemplar desse livro, em um sebo em Campinas/SP, durante o período que fiz mestrado na Unicamp. 4 Jesuíta catalão, cujo nome original é Ignasi Puig i Simon (1887-1961), dedicou-se aos estudos e divulgação da Física, Química e Astronomia. Foi nomeado membro da Sociedade Argentina de Cosmobiologia e membro honorário da Academia de Ciências do Rio de Janeiro. Mais informações sobre Puig podem ser obtidas em: (i) https://www.biografiasyvidas.com/biografia/p/puig_y_simon.htm; (ii) https://www.eltribuno.com/salta/nota/2017-9-18-0-0-0-la-sabiduria-de-ignacio-puig; (iii) UDÍAS, A. Searching the heavens and the earth: The history of jesuit observatories. Londres: Kluwer Academic Publishers, 2003. p. 326.

https://www.biografiasyvidas.com/biografia/p/puig_y_simon.htm

https://www.eltribuno.com/salta/nota/2017-9-18-0-0-0-la-sabiduria-de-ignacio-puig

21

Eugenio Vaz, e não a tabela periódica de Mendeleev, que está presente nos livros

publicados por Ignácio Puig.

Algum tempo depois, durante uma das minhas experiências docentes,

lecionando a disciplina de Química Geral, tive contato com o artigo “Alguns aspectos

históricos da classificação periódica dos elementos químicos”, escrito por Tolentino,

Rocha-Filho e Chagas (1997), no qual o jesuíta Ignácio Puig é enquadrado como uma

das várias vozes discordantes em relação à classificação periódica proposta por

Mendeleev. A partir dessas leituras, meu interesse inicial estava na relação entre

Ciência e Religião, e se essa relação foi um fator determinante para o nome do jesuíta

Eugenio Vaz ser esquecido quando se trata de modelos para a classificação periódica

dos elementos químicos. E assim iniciamos nossa5 pesquisa.

Durante a realização de uma revisão bibliográfica nos deparamos com uma

infinidade de artigos a respeito da lei periódica, tabela periódica, sistemas periódicos,

formas de representação gráfica da lei periódica e do sistema periódico, disputas de

prioridades em relação à enunciação da lei periódica, coerência interna das

representações gráficas do sistema periódico aceitas pela comunidade científica, e

análises sob as perspectivas históricas, filosóficas e sociológicas acerca do

desenvolvimento do sistema periódico. Apenas no periódico Journal of Chemical

Education (primeiro jornal da área de Educação Química do mundo), por exemplo,

foram publicados de 1924 até o início de 2018 mais de 400 artigos acerca do tema

tabela periódica. Tal resultado nos deixou inquietos pela quantidade de artigos

publicados, em apenas um periódico, utilizando diferentes perspectivas e

denominações, que, muitas vezes, parecem não ter um consenso entre os diferentes

autores.

Concordamos com Schwarz e Rich (2010)6, um dos autores que tomamos

contato a partir da revisão bibliográfica, que consideram o sistema periódico dos

elementos químicos uma das invenções mais engenhosas da cultura humana e um

dos conceitos mais essenciais de ordenação da Química. Esses autores retratam um

sistema periódico que, desde a sua criação há quase um século e meio atrás, cujos

princípios permanecem um tema de discussões científica, educacional, histórica e

5 Considero, em certa medida uma construção coletiva, uma vez que as considerações feitas pelos meus orientadores foram, aos poucos, se incorporando na escrita da presente tese. 6 SCHWARZ, W. H. E.; RICH, R. L. Theoretical basis and correct explanation of the periodic system: review and update. Journal of Chemical Education, v. 87, n. 4, p. 435-443, 2010.

22

filosófica. Apesar disso, nossa percepção inicial, em relação aos livros didáticos de

Química, de diferentes níveis de ensino, é que a tabela periódica é um produto pronto

e acabado, cuja atualização se dá apenas em termos de síntese de novos elementos

artificiais, que possuem um tempo de vida diminuto e necessitam de uma tecnologia

muito avançada e grandes montantes de recursos financeiros para sua produção. No

entanto, nesse tipo de material didático, pouco é explorado acerca da construção

histórica da tabela periódica e praticamente nada em termos de base conceitual e

suas limitações.

Ao tomarmos contato com o livro Ciência em ação: Como seguir cientistas e

engenheiros sociedade afora de Latour (2011)7, e refletindo sobre o contexto inicial

de nossa pesquisa, nos levou a considerar a tabela periódica como uma caixa-preta,

que precisa ser aberta para conhecer seu conteúdo. Nesse contexto, consideramos

que a partir do conhecimento existente na caixa-preta, que em um primeiro momento

não está acessível nos livros didáticos de Química, podemos responder a perguntas

como: existe um “criador/descobridor” da tabela periódica? Existe consenso na

representação gráfica da lei periódica? Existe uma base conceitual para a construção

da tabela periódica utilizada atualmente? Existe coerência entre a base conceitual e

a classificação dos elementos químicos? A tabela periódica presente nos livros

didáticos de Química é a “oficial” ou a atual? Apenas para citar algumas. Enfim, qual

seria as implicações do conhecimento dessa caixa-preta para o ensino de Química8?

Em um determinado momento percebemos que os conhecimentos que

circulam na área de Educação em Química eram insuficientes para se responder as

várias perguntas que foram surgindo. Estava cada vez mais nítido, a necessidade de

diálogo com a Filosofia da Química, então surgiu a possibilidade de parceria com o

professor Martín Labarca, coorientador dessa tese. Aos poucos as leituras de artigos

7 Latour utiliza esse termo, no âmbito da Sociologia da Ciência, para demonstrar que para conhecer o conteúdo da enigmática caixa-preta devemos observá-la antes que seja “fechada”, o que permite compreender os mecanismos complexos que operam a construção do conhecimento científico (em nosso caso a construção da lei periódica e por consequência a tabela periódica) em seus bastidores, espaços em que são engendradas as tramas, as afirmações, as competições, as (des)informações, os fatos, a construção dos artefatos e o jogo de saberes de cientistas. 8 Consideramos, na presente tese, ensino de Química as mais variadas ações relacionadas ao processo de ensinagem - aprendizagem da disciplina de Química. Para a área de conhecimento, no entanto, mantendo a terminologia utilizada pelo PPGECEM (Educação em Ciências) e pelo Congresso Paranaense de Educação em Química, utilizaremos, ao longo da tese, Educação em Química. Vale ressaltar que não há consenso sobre a terminologia correta para essa área, começando, por exemplo, pelos títulos de periódicos representativos da área. O periódico estadunidense Journal of Chemical Education, publicado desde 1924, utiliza o termo Educação Química no título, enquanto o periódico britânico Education in Chemistry, publicado desde 1964, utiliza o termo Educação em Química.

23

produzidos por pesquisadores de diferentes áreas - Filosofia da Química, História da

Química, Educação em Ciências - nos distanciaram do projeto de pesquisa utilizado

para o ingresso no PPGECEM e idealizamos uma outra estrutura para o projeto de

pesquisa realizado. Dessa forma, o objetivo geral da tese passou a ser: Compreender

aspectos históricos, filosóficos e sociológicos que permeiam o desenvolvimento do

sistema periódico dos elementos químicos e as consequências desses aspectos para

o ensino de Química no Ensino Superior e Educação Básica. Como objetivos

específicos definimos:

1. Utilizar as áreas de História, Filosofia e Sociologia da Ciência/Química como

lentes de estudo do desenvolvimento do sistema periódico dos elementos

químicos;

2. Compreender as mudanças conceituais de elemento químico, sistema

periódico e lei periódica na história da Química;

3. Produzir uma historiografia, utilizando a lei periódica como conceito

norteador, que permita evidenciar as diferentes fases do desenvolvimento

do sistema periódico;

4. Compreender aspectos da formação inicial de professores de química para

abordar o conteúdo escolar tabela periódica por meio de análises de

Projetos Pedagógicos de Curso de licenciaturas em Química ofertadas no

Paraná;

5. Avaliar a presença do conteúdo escolar tabela periódica em livros didáticos

utilizados como referência básica ou complementar em disciplinas de

Química Geral e Química Inorgânica em cursos de graduação em Química;

6. Compreender como o conteúdo escolar tabela periódica está presente na

Educação Básica por meio de análises de documentos curriculares oficiais

da Educação Básica;

7. Investigar como o conteúdo escolar tabela periódica é ensinado na

Educação Básica por meio de análises de livros didáticos de Química.

A presente tese está estruturada em cinco capítulos, que são brevemente

descritos a seguir. No capítulo 1 apresentamos um panorama sobre como o

conhecimento científico se torna objeto de estudo de pesquisadores filiados à História

24

da Ciência, Filosofia da Ciência ou Sociologia da Ciência. Apresentamos algumas

limitações do isolamento disciplinar, as tensões entre essas áreas, e a emergência de

áreas específicas, tais como a História da Química, a Filosofia da Química e a

Sociologia da Química. Buscamos na literatura contribuições da Historiografia da

Ciência e de filósofos da Química que nos dessem subsídio para construir nossa

historiografia do sistema periódico, e nos permitissem olhar para os vestígios

históricos não apenas com as lentes históricas, mas sobretudo com as filosóficas e

sociológicas.

No capítulo 2 apresentamos uma revisão histórica, mais bibliográfica do que

historiográfica, de como o conceito de elemento químico foi se modificando a partir de

um conceito abstrato de elemento desenvolvido na Grécia antiga, passando por

modificações durante a Alquimia, até chegar ao conceito moderno de elemento

proposto por Boyle, que adquire uma característica corpuscular, logo passível de ser

determinado via análise química. Vários agentes históricos apresentaram formas

diferentes de se pensar a respeito de elemento químico, tais como Lavoisier, Dalton,

Mendeleev e Paneth, já no segundo decênio do século XX. Observamos algumas

contribuições, no contexto da Educação em Química, produzidas no intuito de

desenvolver um conceito de elemento químico levando em consideração,

principalmente, o nível de aprendizado e abstração dos estudantes.

No capítulo 3, após retomarmos alguns conceitos importantes (classificação,

sistema periódico, lei periódica e tabela periódica), é apresentado uma historiografia

do sistema periódico dos elementos químicos pautada no desenvolvimento da lei

periódica.

No capítulo 4 focamos nosso olhar para a tabela periódica enquanto conteúdo

escolar na formação inicial de professores de química. Para entender esse cenário,

avaliamos alguns Projetos Pedagógicos de Curso de licenciaturas em Química

ofertadas no Paraná, assim como livros didáticos utilizados como referência básica ou

complementar em disciplinas de Química Geral e Química Inorgânica.

No capítulo 5 focamos nosso olhar para a tabela periódica enquanto conteúdo

escolar na Educação Básica. Para entender esse cenário, avaliamos alguns

documentos curriculares oficiais, tais como a Base Nacional Comum Curricular

(BNCC), assim como livros didáticos de Química utilizados no Ensino Médio.

25

Ao final, a partir das reflexões feitas ao longo da tese, vislumbramos algumas

implicações para o ensino de Química, tais como a necessidade de mudanças na

formação inicial e continuada de professores e aproximação de diferenças áreas no

qual o conhecimento químico é objeto de estudo (tais como História da Química,

Filosofia da Química e Sociologia da Química), o que implica em um esforço individual

do professor atuante na Educação Básica, de um esforço coletivo dos professores-

formadores e de um esforço coletivo da área de Educação em Química.

REFERÊNCIAS

FERREIRA, R. S. Ciência e tecnologia no olhar de Bruno Latour. Informação & Informação, v. 18, n. 3, p. 275-281, 2013.

LATOUR, B. Ciência em Ação: Como seguir cientistas e engenheiros sociedade afora. São Paulo: Editora da Unesp. 2011. SCHWARZ, W. H. E.; RICH, R. L. Theoretical basis and correct explanation of the periodic system: review and update. Journal of Chemical Education, v. 87, n. 4, p. 435-443, 2010.

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CAPÍTULO 1

HISTÓRIA, FILOSOFIA E SOCIOLOGIA DA CIÊNCIA E ENSINO DE CIÊNCIAS

1.1. Considerações iniciais9

Não se conhece completamente uma Ciência enquanto não se conhece a sua história.

Auguste Comte

A frase indicada acima, de autoria do filósofo francês Isidore Marie Auguste

François Xavier Comte (1798-1857), foi utilizada por Marcard (1959), na introdução

de seu livro A aventura da Química - da pedra filosofal ao átomo, que, segundo o

próprio autor, não tinha como objetivo ser uma obra de historiador, mas sim a de um

contador de história. Entre as várias histórias contadas destacamos a da tabela

periódica, que para o autor se inicia assim "[…] foi com Dimitri Ivanovitch Mendeleeff

(1834-1907) que a Química viveu uma das aventuras mais originais" (MARCARD,

1959, p. 290).

Acreditamos que tal postura (ser um contador de história) adotada por muitos

outros autores, pode ser um problema quando pensamos no ensino e aprendizagem

de conhecimentos científicos, uma vez que esse tipo de livro pode influenciar (e tem

influenciado) autores de livros didáticos.

Os termos "pai", "criador" ou "formulador" da tabela periódica aparece

constantemente associado ao nome de Mendeleev10. Tais termos aparecem com

frequência em livros que tem como proposta discutir aspectos históricos de fatos

científicos. Como exemplos, entre várias possibilidades, podemos citar os livros O

9 Padronizamos, ao longo de toda a tese, o uso das iniciais maiúsculas e minúsculas das palavras de modo a ressaltar algumas distinções. Disciplinas ou áreas do conhecimento estão em maiúsculas: História da Ciência, Filosofia da Ciência, Sociologia da Ciência, História da Química, Filosofia da Química, Química, etc. A historiografia da ciência (em minúsculas) refere-se à atividade ou prática do historiador (que resulta, em geral, numa História, ou seja, numa reconstrução desses fatos). O passado da(s) Ciência(s), ou seja, o conjunto de fatos históricos está em minúsculas e no plural (história das ciências). Essa padronização não foi aplicada às citações, que mantêm os usos dos respectivos autores. 10 Observa-se na literatura várias tentativas de ocidentalização do nome do químico russo Дмитрий Иванович Менделеев, em relação ao seu sobrenome é comum encontrarmos as seguintes grafias Mendeleev, Mendeleiev, Mendeleyev, Mendeléev, Mendeleiév, Mendeleieff, Mendeléeff (e também sem acento). As duas últimas grafias foram as que mais observamos nas produções originais desse químico russo, apesar disso, nesta tese utilizaremos a grafia Mendeleev, que parece ser a mais utilizada por diferentes historiadores da ciência.

27

sonho de Mendeleiev: a verdadeira história da química (STRATHERN, 2002) e Eureca

- Descobertas científicas que revolucionaram o mundo (HORVITZ, 2003).

Em O sonho de Mendeleiev, Strathern (2002) inicia o último capítulo do livro

apresentando o sonho que Mendeleev teve relativo à tabela periódica. Nesse sonho,

os elementos químicos eram listados na ordem de seus pesos atômicos, suas

propriedades se repetiam numa série de intervalos periódicos, por esta razão

Mendeleev chamou sua “descoberta” de tabela periódica dos elementos. O autor

finaliza o livro discutindo o nome do elemento químico 101, descoberto em 1955, e

que foi "[…] chamado de mendelévio, em reconhecimento ao feito supremo de

Mendeleiev" (STRATHERN, 2002, p. 252).

No livro Eureca, a autora questiona "mas terá sido Mendeleiev o verdadeiro pai

da tabela periódica? Ou deveria ser obrigado a compartilhar sua paternidade?"

(HORVITZ, 2003, p. 54). Utilizando de vários episódios relacionados à tabela periódica

a autora concluiu que Mendeleev é o pai da tabela periódica, e finaliza o capítulo

justificando o nome do elemento químico 101: "[…] em homenagem ao pai da tabela

periódica, foi batizado de mendelévio. O grande visionário siberiano havia finalmente

conquistado um lugar em sua própria tabela" (STRATHERN, 2002, p. 58).

Livros de divulgação científica sobre agentes históricos11 “bem sucedidos” na

ciência não é uma novidade, por exemplo, há cem anos o bioquímico Benjamin

Harrow (1888-1970), professor universitário nos Estados Unidos da América e autor

de vários livros de divulgação científica, escreveu o livro Eminent chemists of our times

[Eminentes químicos de nossos tempos], Figura 2.

Entre os químicos que Harrow (1920) se dedicou a falar destacamos o russo

Mendeleev, cuja:

[…] lei periódica mostrou como os elementos, as pedras de construção do químico, podem ser agrupados para exibir semelhanças impressionantes da família. O caos dos anos sessenta deu lugar a uma lei da natureza nos anos setenta, e a lei abriu o caminho para as descobertas mais notáveis da era atual (HARROW, 1920, p. 19, tradução nossa).

11 Adotamos, ao longo da tese, agente histórico como “[...] o homem enquanto sujeito e objeto do processo histórico, entendendo assim, que o indivíduo histórico é o meio e o próprio fim dos fatos, fenômenos e acontecimentos da história” (MONTEIRO, 2017).

28

Figura 2: Capa do livro Eminent chemists of our times e foto desses químicos, cujas biografias são

apresentadas no livro. Fonte: Harrow (1920).

Para superar essa postura ingênua em relação ao desenvolvimento do

conhecimento científico podemos (e devemos) estar amparados nas perspectivas da

História, Filosofia e Sociologia da Ciência, de forma integrada, como forma de

vigilância em relação as narrativas e abordagens apresentadas em diferentes

materiais que possam ter conteúdos históricos, em especial os livros didáticos.

Longe de generalizar a postura ingênua mencionada, citamos, como oposto ao

colocado anteriormente, Vergara (1965) que durante o prefácio do seu livro Ciência:

A busca sem fim defende que:

[... podemos melhor compreender a ciência revivendo suas dúvidas juntamente com seus audaciosos feitos. Isto significa discutir suas falhas, tanto quanto seus sucessos, suas violentas controvérsias e sua doutrina aceita. A abordagem histórica também ajuda-nos a reconhecer e aceitar a natureza provisória de todo conhecimento científico (VERGARA, 1965, p. 7).

Segundo Portocarrero (1994), desde sua fundação no século XVI, a ciência

moderna vem sendo objeto de investigação. Para isto, foram desenvolvidas diferentes

lentes para estudar a ciência:

[...] primeiramente, através das "teorias do conhecimento", em seguida, pela "filosofia da ciência", mais tarde pelas "epistemologias lógicas" e "históricas", ou, mais contemporaneamente, pela "história da ciência", que reúne abordagens históricas, filosóficas e sociológicas (PORTOCARRERO, 1994, p. 18).

29

A partir dessa breve introdução, defendemos a necessidade de buscar na

História, Filosofia e Sociologia da Ciência (assim como da Química) ferramentas para

o entendimento dos conhecimentos científicos produzidos e compartilhados pelos

praticantes da ciência, e que são ensinados no contexto escolar. Desta forma, na

sequência, apresentaremos algumas considerações acerca de cada uma dessas

áreas e sua relação com o ensino de Ciências, em especial o de Química.

1.2. História da Ciência

O entendimento a respeito do que é história da ciência está intimamente

relacionado ao que entendemos acerca do que é ciência12 e como esta é produzida e

se desenvolve. Logo, não é de se surpreender que esse entendimento pode ser

diferente para um pesquisador dessa área do conhecimento, para um cientista que

atua em uma ciência específica e para o público geral.

Chalmers (1993), em seu livro O que é a ciência afinal?, aponta como

elementos característicos de uma concepção de senso comum da ciência:

[...] conhecimento científico é conhecimento provado. As teorias científicas são derivadas de maneira rigorosa da obtenção dos dados da experiência adquiridos por observação e experimento. A ciência é baseada no que podemos ver, ouvir, tocar etc. Opiniões ou preferências pessoais e suposições especulativas não têm lugar na ciência. A ciência é objetiva. O conhecimento científico é conhecimento confiável porque é conhecimento provado objetivamente (CHALMERS, 1993, p. 24).

As afirmações apresentadas por Chalmers (1993) estão de acordo com uma

ciência de caráter indutivista, na qual o conhecimento é construído a partir da

experiência, baseada no raciocínio indutivo. Esta visão de ciência foi amplamente

difundida a partir do século XVII por cientistas como Galileu Galilei (1564-1642) e

Isaac Newton (1643-1727) e sintetizada por filósofos contemporâneos como Francis

Bacon (1561-1626).

Chalmers (1993, p. 25) alerta que essa concepção de ciência "[…] é

completamente equivocada e mesmo perigosamente enganadora", atribuindo o termo

12 Consideramos ciência (com letra minúscula) o processo ou “[…] atividade que se baseia em uma área do conhecimento” específica e Ciência (com letra maiúscula) a “reunião dos saberes organizados obtidos por observação, pesquisa ou pela demonstração de certos acontecimentos, fatos, fenômenos, sendo sistematizados por métodos ou de maneira racional: as normas da ciência” (acessível em: https://www.dicio.com.br/ciencia/).

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30

"indutivista ingênua" para essa concepção de senso comum. Passados quase 30 anos

das considerações apontadas por Chalmers, a concepção de ciência continua, de

certa forma, equivocada, o que indica que tal concepção ainda está enraizada, tanto

na sociedade em geral, quanto na comunidade científica atual (CHALMERS, 1993).

Essa concepção pode ser entendida como herança das várias correntes filosóficas

que influenciaram o percurso da ciência, das quais destacamos o positivismo,

caracterizado pela ideia de uma ciência linear e cumulativa (RAMOS; NEVEZ;

CORAZZA, 2011), tal como pode ser observada nos livros de divulgação científica

citados na introdução deste capítulo.

A História da Ciência, enquanto disciplina, surge com base na filosofia

positivista de Comte, e, posteriormente, foi consolidada, com a mesma perspectiva,

nos trabalhos do historiador da ciência belga-estadunidense13 George Alfred Leon

Sarton (1884-1956) (OLIVEIRA, 2016). Ainda que, atualmente, existam várias críticas

em relação aos trabalhos pioneiros de Comte e Sarton, acreditamos ser importante

resgatar suas visões acerca da História da Ciência, não apenas para um resgate

histórico completo, mas porque acreditamos que suas visões influenciaram (e ainda

influenciam) autores de livros didáticos e de divulgação científica.

Auguste Comte pode ser considerado o fundador da História da Ciência, ou

pelo menos um dos primeiros que teve uma apreensão clara e precisa, se não

completa, dessa área. Em seu livro Cours de philosophie positive [Curso de Filosofia

Positiva], publicado de 1830 a 1842, Comte apresentou três ideias fundamentais: (1)

Uma obra sintética não pode ser realizada sem ter um recurso constante à história da

ciência; (2) É necessário estudar a evolução das diferentes ciências para

compreender o desenvolvimento da mente humana e da história da humanidade; (3)

É insuficiente estudar a história de uma ou de muitas ciências particulares; é preciso

estudar a história de todas as ciências em conjunto. Outra contribuição de Comte para

o estabelecimento da área foi convencer, em 1832, o "[…] ministro Guizot14 para a

criação de uma cadeira dedicada à História Geral das Ciências" (SARTON, 1916, p.

330, tradução nossa).

13 Sempre que utilizar desta forma, nos referimos a nacionalidade-cidadania. 14 François Pierre Guillaume Guizot (1787-1874) foi um político e historiógrafo francês, ocupou o cargo de primeiro-ministro da França entre 19/09/1847 a 23/02/1848 (acessado em: https://www.guizot.com/en/).

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31

Como exemplo de primeiras publicações na área de História da Ciência

podemos citar os livros History of the Inductive Sciences [História das Ciências

Indutivas] (publicado em 1837 por William Whewell) e A Popular History of Science

[Uma popular História da Ciência] (publicado em 1881 por Robert Routledge). Na área

de Química podemos citar os livros The History of Chemistry [A História da Química],

publicado em dois volumes em 1830/1831 por Thomas Thomson, Essays in Historical

Chemistry [Ensaios em Química Histórica], publicado em 1894 por Thomas Edward

Thorpe, e Essays Biographical and Chemical [Ensaios Biográficos e Químicos],

publicado em 1909 por William Ramsay.

Um estudo mais formal da História da Ciência como uma disciplina

independente foi iniciado com a publicação, em 1927, do livro Introduction to the

History of Science [Introdução à História da Ciência] (SARTON, 1927). Sarton, autor

do livro mencionado, é considerado, por muitos dos nossos contemporâneos, o

fundador da disciplina História da Ciência. Sarton exemplificou a visão do início do

século XX da História da Ciência como uma história de grandes homens e grandes

ideias (REINGOLD, 1986). Ele compartilhou com muitos de seus contemporâneos

uma crença da história como uma forma de registrar os avanços e retrocessos na

marcha pelo progresso científico.

Sarton dedicou a maior parte de sua vida intelectual à consolidação da

disciplina História da Ciência. Em 1913 ele criou o periódico Isis (SARTON, 1913;

BARNES, 1920), publicado pela editora da Universidade de Chicago, no qual atuou

como editor chefe no período de 1913 a 1952, e publicou a maioria de suas

contribuições na área de História da Ciência. Em 1924, Sarton fundou a Sociedade de

História da Ciência para assegurar o futuro do periódico Isis (SMITH, 1924).

Sarton (1916) defendeu uma História da Ciência em oposição à história de

qualquer ciência em particular, ou à soma de tais histórias particulares. Em sua

concepção, a História da Ciência é um estudo sintético que requer a colaboração do

cientista, do filósofo e do historiador. Para Sarton (1916), o propósito da História da

Ciência é estabelecer a gênese e o desenvolvimento de fatos e ideias científicas,

levando em conta todas as trocas intelectuais e todas as influências trazidas pelo

progresso da civilização. Segundo ele, não é suficiente estudar separadamente o

desenvolvimento de cada ciência; é preciso estudar o desenvolvimento de todas as

ciências juntas. Tal visão é justificada pela impossibilidade de separar

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32

satisfatoriamente uma ciência de outra, uma vez que elas se desenvolveram juntas e

se misturam continuamente de maneiras numeráveis (SARTON, 1916). A partir

dessas ideias, Sarton defendeu que a única maneira racional de subdividir a história

da ciência não é de modo algum cortá-la de acordo com países ou ciências, mas

apenas de acordo com o tempo. Para cada período temporal, temos que considerar

de uma só vez todo o seu desenvolvimento científico e intelectual (SARTON, 1916).

Para fins educacionais, Sarton defendeu que o método histórico é o melhor

recurso para transmitir fatos e ideias científicas para pessoas sem instrução

científica15 e torná-las completamente compreensíveis, pelo menos é o que acontece,

segundo ele, no caso de pessoas adultas. Por outro lado, aqueles que conhecem a

ciência - ou que deveriam conhecê-la porque tiveram uma instrução científica - são

frequentemente levados a ver a história com desprezo (SARTON, 1916). Tal desprezo

acontece porque os cientistas consideram que a história da ciência é

irremediavelmente imprecisa e, de acordo com sua própria definição de ciência, não

científica (SARTON, 1916).

Ainda em relação ao uso da história da ciência enquanto recurso educacional,

Sarton defendeu que:

[...] boas biografias científicas também têm um grande valor educacional; elas levam a imaginação de um adolescente na melhor direção. Biografias críticas e sinceras fazem excelentes contribuições para a história da humanidade. E os estudantes não trabalhariam com um coração melhor e mais entusiasmo, não teriam um profundo respeito pela ciência, se soubessem um pouco mais sobre os heróis que a construíram, pedra a pedra, à custa de tanto sofrimento? (SARTON, 1916, p. 353, tradução nossa).

O posicionamento de Sarton a respeito da História da Ciência foi compartilhado

por vários de seus contemporâneos, tal como o historiador da ciência britânico Charles

Joseph Singer (1876-1960), que foi responsável pelo estabelecimento de um

departamento de História e Métodos da Ciência no Colégio Universitário de Londres,

em 1923 (KRAGH, 1986). Como exemplo de agentes com posicionamento divergente

de Sarton podemos citar o historiador da ciência estadunidense Lynn Thorndike

(1882-1965), que estudou a Ciência Medieval e a Alquimia. Diferente de Sarton, que

foi fiel a sua herança positivista e não aceitava levar em conta nada que não fosse

15 Utilizaremos o termo sem instrução científica em substituição ao termo "unprepared minds" [mentes não preparadas] utilizado originalmente por Sarton (1916).

33

absolutamente racional, Thorndike buscou justamente os elementos arracionais na

história do desenvolvimento das ideias. Thorndike foi, de certa forma, um precursor

da historiografia moderna, procurando ao máximo uma contextualização do fenômeno

histórico (FILGUEIRAS, 2001).

O posicionamento de Sarton a respeito da História da Ciência pode ser

percebido nas narrativas dos autores de livros de divulgação científica mencionados

na introdução deste capítulo, que comungam de uma perspectiva positivista de

ciência, cujas “aventuras” e “heróis” não podem ser esquecidos, precisam ser

compartilhados. Como exemplo, na área de Química, de livros de divulgação científica

que foram produzidos nessa perspectiva podemos citar Eminent Chemists of Our Time

[Químicos eminentes do nosso tempo], publicado em 1920 por Benjamin Harrow,

apresentado na abertura do presente capítulo.

Vale ressaltar que, até a primeira metade do século XX, a História da Ciência

não era reconhecida como um subcampo da História, e a maior parte dos trabalhos

produzidos nessa área foi realizada por cientistas interessados na área ao invés de

historiadores profissionais. Após 1945, com o trabalho do historiador da ciência

estadunidense Ierome Bernard Cohen (1914-2003), que foi orientado de doutorado de

Sarton, a História da Ciência se tornou uma subdisciplina da História (DAUBEN et al.,

2009). Esse posicionamento foi apoiado por outros historiadores da ciência tal como

Allen George Debus (1926-2009), que defendeu - a partir de vários trabalhos clássicos

de historiadores da ciência, tais como Sarton e Kuhn - que a História da Ciência é

essencialmente uma subárea da História. Debus observou uma tendência em

pesquisas, na área de História da Ciência, "[…] mais sensíveis ao contexto cultural e

social em que se dá o trabalho científico, e de cunho menos técnico e internalista", o

que, de certa forma, justifica a História da Ciência como uma ramificação da área de

História (DEBUS, 1991, p. 3). Esses argumentos são baseados na existência de

pesquisas com duas abordagens distintas em História da Ciência (MARTINS, 2005),

que possuem posicionamento de epistemologias de caráter não-positivista, histórias

críticas da ciência (PORTOCARRERO, 1994).

Uma abordagem conceitual (internalista) da História da Ciência busca estudar

os fatores científicos (evidências, fatos de natureza científica) relacionados a

determinado assunto ou problema (MARTINS, 2005). Como exemplo de teóricos que

se alinham a essa abordagem, que busca a análise da racionalidade científica,

34

podemos citar Bachelard, Koyré e Canguilhem (PORTOCARRERO, 1994). No

contexto da presente tese, essa abordagem poderia ajudar a responder a perguntas

como: (i) O sistema periódico proposto por Mendeleev estava bem fundamentado,

considerando o contexto científico de sua época?; (ii) Qual a contribuição do

congresso Karlsruhe de 1860 para o desenvolvimento do sistema periódico?

Segundo Motoyama (1975, p. 615) a abordagem internalista insere a História

da Ciência dentro do contexto mais geral da História das Ideais, uma disciplina

próxima a História Intelectual, que “[...] consiste na análise sistemática do processo

de formação de conceitos, na identificação dos chamados elementos intelectuais e a

reconstrução do desenvolvimento científico a partir deles”.

Uma abordagem não-conceitual (externalista) da História da Ciência busca

estudar a contribuição de fatores extra-científicos (influências sociais, políticas,

econômicas, luta pelo poder, propaganda, fatores psicológicos) no desenvolvimento

de um fato científico (MARTINS, 2005). Como exemplo de teóricos que se alinham a

essa abordagem - que restringe "[…] os estudos da ciência a explicações sociais,

pressupondo que o caráter real da ciência situa-se para além de seu campo de

investigação" - podemos citar Popper e Kuhn (PORTOCARRERO, 1994, p. 19). No

contexto da presente tese, essa abordagem poderia ajudar a responder a perguntas

como: Se outros agentes históricos, anteriores a Mendeleev, fizeram propostas de

sistemas periódicos, por quê apenas o nome de Mendeleev aparece em muitos livros

didáticos de Química?

A abordagem externalista tem, segundo Motoyama (1975, p. 614), “[...] como

objetivo de partida a explicação de uma superestrutura chamada Ciência através de

considerações sobre a infraestrutura”. Este tipo de abordagem foi utilizado “[...] pelos

chamados historiadores socialistas de ciência, incluindo neles os marxistas”.

O debate a respeito das abordagens internalista e externalista da História da

Ciência é amplo e complexo, começando por diferentes perspectivas, dependendo do

historiador ou filósofo que as esteja estudando. A abordagem externalista também é

algumas vezes interpretada como abordagem sociológica, abordagem

sociopsicológica, História da Ciência marxista, abordagem explícita e História Social

da Ciência. A abordagem internalista, por sua vez, é interpretada como abordagem

racional, abordagem implícita e História Intelectual da Ciência (OLIVEIRA; SILVA,

2012).

35

Para Miller (2011), as abordagens internalistas e externalistas estão vivas, não

interagem muito bem, e os historiadores intelectuais e culturais da ciência tendem,

basicamente, a se ignorar. Na perspectiva de Miller (2011), esses profissionais

possuem treinamentos diferentes, objetivos diferentes, públicos diferentes e, muitas

vezes, filiações institucionais diferentes. Os historiadores intelectuais da ciência

tendem a estar familiarizados com os filósofos, os historiadores sociais da ciência se

associam aos historiadores convencionais, mas não costumam falar uns com os

outros. Por sua vez, isso levou a uma ingenuidade notável de cada lado em relação

ao trabalho dos historiadores da ciência do outro lado da “barreira disciplinar”

(MILLER, 2011).

Apesar de existir muitas críticas em relação as abordagens internalista e

externalista da História da Ciência, para Forato (2008), na nova perspectiva

historiográfica, não há mais essa dicotomia internalismo-externalismo. Nessa nova

perspectiva historiográfica, qualquer análise em História da Ciência deve levar em

conta o contexto, assim os aspectos externos à ciência devem ser contemplados,

mesmo figurando implícitos em um texto que trate de teorias, leis ou desenvolvimentos

conceituais.

Como apresentado anteriormente, existem várias denominações para as

abordagens de cunho internalista e externalista da Ciência, muitas das quais se

iniciam na área da História e depois são apropriadas pelos historiadores da ciência.

Um exemplo, é a abordagem intelectual e cultural da história. Para Kelley (2002), que

refletiu a respeito de “Qual é a relação entre história intelectual e cultural?”, uma

resposta a essa pergunta pode ser encontrada na área entre os dois pólos de

investigação comumente conhecidos como métodos internalistas e externalistas.

Dentro da estrutura do horizonte de experiência e interpretação, a resposta curta é

que a história cultural é o lado de fora da história intelectual e a história intelectual é o

lado de dentro da história cultural. Para ele, idealmente, os historiadores deveriam

trabalhar nos dois lados da “rua histórica”.

Ao estudar os fundamentos dessas duas áreas, Kelley (2002) identificou que a

primeira dessas posições polares está localizada na psicologia individual e nos

fenômenos mentais, a segunda no comportamento coletivo, na prática herdada ou

aprendida e no ambiente cultural. Para a história, segundo Kelley (2002), isso assume

a seguinte forma: por um lado, traçando ideias em termos de uma dinâmica interna,

36

ou lógica familiar, semelhante ao que o século XVIII chamou de história "racional" ou

"conjectural"; e, por outro lado, tentar situar as ideias no contexto de seu tempo, lugar

e ambiente particulares, sem assumir continuidades de significado.

O autor considera também um aspecto epistemológico, que é entre o que tem

sido chamado de 'conhecimento do fabricante' e a construção social ou cultural do

conhecimento. A primeira é a velha crença - que remete a Platão - que a pessoa é

capaz de compreender apenas o que fez, ou é capaz de fazer humanamente, e isso

implica um encontro de mentes através dos tempos por meio de ideias, teorias e

outras criações intelectuais. A segunda é a crença mais recente de que o

conhecimento é moldado ou mesmo determinado pelas condições - limitações, bem

como possibilidades - de uma sociedade e questões de relações de poder, estrutura

de classe e fatores de gênero, raça, nacionalidade, entre outros (KELLEY, 2002).

A partir da perspectiva apresentada por Kelley (2002), podemos entender os

estudos históricos contemporâneos que defendem a abordagem historiográfica

denominada História Cultural da Ciência como possibilidade de “[...] inserção de

questões em torno às práticas científicas, com vistas a uma educação científica que

pretenda a formação cidadã para questões de cunho público, voltadas ao bem-estar

social” (MOURA; GUERRA, 2016, p. 725).

Podemos observar, com base no exposto nesta seção, que existem várias

abordagens para se realizar um estudo no âmbito da História da Ciência. No entanto,

apesar de terem diferentes denominações, as diferentes abordagens são

semelhantes às abordagens binárias internalista e externalista. Tal evidência explica

o fato de os diferentes autores consultados defenderem a complementariedade dos

dois tipos de abordagens.

1.3. Historiografia da ciência

Ao refletir a respeito da História da Ciência, Godói (2019) a classifica como uma

área do conhecimento da História, na qual o historiador tem como objeto o

conhecimento científico, buscando compreender historicamente acontecimentos que

marcaram a Ciência e analisá-los, no seu tempo, como fenômenos sociais,

econômicos e culturais.

37

Para Martins (2004), outra forma de classificar a História da Ciência é levando

em consideração seu objeto de estudo. Nessa perspectiva, as ciências naturais são

um estudo sobre a natureza, uma reflexão humana sobre a natureza, o produto

primário da atividade dos cientistas e, como tal, correspondem a um segundo nível.

Além desses dois níveis (natureza e ciência) há um terceiro, o dos estudos meta-

científicos, que inclui, por exemplo, a Filosofia, a Sociologia e a História da Ciência.

Essas áreas não se interessam por desvendar os fenômenos da natureza e sim por

esclarecer alguns aspectos da atividade dos cientistas. Logo, os historiadores da

ciência não refletem sobre os fenômenos naturais e sim sobre os seres humanos

envolvidos no estudo dos fenômenos naturais. Essas reflexões corroboram, tal como

feito por MARTINS (2004), para classificar a História da Ciência como uma área da

Ciências Humanas.

As concepções sobre História da Ciência defendidas por Godói (2019) e

Martins (2004) encontram amparo na obra An Introduction to the Historiography of

Science [Uma Introdução à Historiografia da Ciência], publicada em 1987 pelo

historiador da ciência dinamarquês Helge Stjernholm Kragh. Esse autor inicia sua

concepção de História da Ciência considerando que esta é uma disciplina histórica,

logo está sujeita às mesmas reflexões teóricas válidas na História Geral. Desta forma,

as questões de natureza historiográfica trabalhadas pela Teoria da História são

aplicadas à História da Ciência (KRAGH, 1987).

Partindo da Teoria da História, a história pode ser considerada o conjunto de

acontecimentos, situações e fatos que ocorreram no passado, e existe

independentemente da existência dos historiadores. A historiografia, por sua vez,

pode ser definida como a produção dos historiadores, o discurso sobre os

acontecimentos históricos (SANTOS; FOCHI; SILVA, 2016). Discurso este

essencialmente apresentado por meio do texto escrito, que tem como objetivo

desvendar aspectos da história, mas não é uma mera descrição da realidade histórica

(MARTINS, 2004). Uma definição mais ampla no contexto da História, tal como a

apresentada por Santos, Fochi e Silva (2016, p. 8), considera que o discurso:

[…] é composto pelo universo de experiências, referências e significados que compõem o imaginário de quem redige e narra o passado. Estes são oriundos das posições em que os indivíduos se encontram ou querem alcançar, aos grupos aos quais se encontram associados e filiados; aos ideais que defendem ou querem galgar para si e para os demais integrantes e apoiadores. O discurso possui e fornece informações dos indivíduos que

38

tanto abarcam a dimensão individual/particular como relações sociais e coletivas mais amplas. Um discurso, uma narrativa deve ser entendida como um ato político, no sentido de que almeja, objetiva, tem algo em vista. A finalidade de todo e qualquer discurso é transmitir uma ideologia, alcançar algum fim.

Desta forma, uma descrição histórica de qualquer área do conhecimento é,

como pontua Cruz (2006), uma interpretação da história dessa área. Cruz (2006), por

estar socializando com/para outra área do conhecimento, a Psiciologia, traz algumas

contribuições importantes, muitas vezes, não explicitadas em trabalhos realizados por

historiadores da ciência.

[...] toda interpretação histórica está comprometida com certos pressupostos, está fundamentada em preceitos filosóficos, culturais, pessoais e científicos. Então, é fato que toda reconstrução histórica é parcial e enviesada. Em termos comportamentais, poderíamos dizer que a história de uma ciência é a história do comportamento dos cientistas e do contexto social em que a ciência foi constituída, e a historiografia de uma área do conhecimento estaria relacionada ao comportamento dos historiadores de uma ciência. Então, como nenhuma pessoa apresenta uma história comportamental idêntica à outra, nenhum historiador irá escrever a história de maneira idêntica a outro historiador. Todavia, isso não quer dizer que não haja um padrão do comportamento textual nas descrições e interpretações da história de uma ciência. E nem muito menos que essa variabilidade no comportamento dos historiadores seja um problema (CRUZ, 2006, p. 163-164).

É costume, como alertado por Kragh (1987), fazer distinção entre dois níveis

ou significados diferentes do termo história: história1 (H1) = {eventos históricos} e

história2 (H2) = {proposições históricas}.

A parte da história (H1) que conhecemos não é apenas limitada em extensão,

mas também o produto de um processo de pesquisa que inclui as seleções,

interpretações e hipóteses do historiador. Não temos acesso direto à H1, apenas às

partes da H1 que foram transmitidas através de várias fontes (KRAGH, 1987).

O termo história (H2) também é usado para a análise da atualidade histórica

(H1), ou seja, da pesquisa histórica e seus resultados. O objeto da história (H2) é,

portanto, a história (H1), da mesma forma que o objeto da ciência natural é a natureza

(KRAGH, 1987).

Kragh (1987) relata que alguns historiadores idealistas sustentaram que a

distinção entre H1 e H2 é uma ficção que serve a um propósito verdadeiro, que não

há história real diferente daquela que o historiador constrói a partir de suas fontes. No

entanto, Kragh defende que não há argumentos válidos para levar a sério essa visão

39

idealista de história e mesmo que existisse, dificilmente faria muita diferença prática

para a pesquisa histórica.

O termo historiografia, que numa definição simplista significa escritos sobre a

história, está associada à H2 e pode ter dois significados. Pode significar

simplesmente escrever (profissional) sobre a história, ou seja, relatos de eventos do

passado escritos por historiadores; mas também pode significar Teoria ou Filosofia da

História, ou seja, reflexões teóricas sobre a natureza da história (H2). Em seu último

significado, a Historiografia é, portanto, uma meta-disciplina, cujo objeto é H2; a

história puramente descritiva não será ela própria historiografia, mas pode ser objeto

de análise historiográfica (KRAGH, 1987).

A partir do exposto nesta seção, podemos entender que a história de uma

ciência ou mesmo de um conhecimento científico é limitada em sua extensão, uma

vez que temos acesso apenas a fragmentos dessa história, que são interpretados pelo

historiador da ciência. Essa afirmação tem algumas implicações para nosso contexto

de pesquisa, no qual definimos o sistema periódico como nosso objeto de estudo:

1. Ao considerarmos as produções de cunho histórico realizadas acerca do

sistema periódico, devemos esperar, então, histórias do sistema periódico e

não a história do sistema periódico. Isso impacta, por exemplo, em nossa

interpretação ao avaliar os conteúdos históricos sobre sistema periódico

presentes em livros didáticos de Química utilizados no Ensino Superior e na

Educação Básica (capítulos 4 e 5, respectivamente);

2. Que há textos (livros, artigos e textos de divulgação científica) que reportam

conteúdos históricos, mas que não podem ser considerados historiográficos;

3. Que a historiografia (H2) que realizamos na presente tese é apenas uma das

possibilidades para a história (H1) do sistema periódico, logo será diferente de

outras histórias disponíveis na literatura. Isso impacta em nossa postura

enquanto historiador do sistema periódico, uma vez que nosso objetivo foi se

distanciar da “história puramente descritiva”, buscando por evidências que

permitissem nossa interpretação sobre a história apresentada.

Quanto ao ponto 3, indicado anteriormente, poderíamos refletir sobre a

necessidade da realização de um estudo historiográfico sobre sistema periódico, uma

40

vez que há vários artigos e livros publicados, com diferentes perspectivas, a respeito

desse tema.

Indicamos alguns argumentos, utilizados por diferentes autores, que justificam

novos estudos historiográficos para temas já estudados previamente por outros

historiadores. Inicialmente, devemos considerar que a historiografia “[…] é composta

essencialmente por textos escritos e reflete sobre os acontecimentos históricos

agregando-lhes um caráter discursivo novo” (MARTINS, 2004, p. 116). Mas também

que “[…] a historiografia é um discurso crítico, que procura mostrar, o mais claramente

possível, as bases epistemológicas, históricas, políticas e axiológicas sobre as quais

os discursos históricos são construídos” (VIDEIRA, 2007, p. 122). E que “[…] as

narrativas históricas não são neutras e são influenciadas por diferentes fatores ligados

não só à formação, mas também à concepção de ciência daquele que escreve a

história” (BELTRAN; SAITO; TRINDADE, 2014, p. 31).

Além disso, deve-se levar em consideração que a “[…] História da Ciência é

feita por seres humanos e se constitui em uma reconstrução de fatos e contribuições

científicas que ocorreram, muitas vezes, em épocas distantes” (MARTINS, 2005, p.

314) daquelas que os historiadores da ciência viveram. Esse fato, por si só, justifica

nosso cuidado em buscar por informações em livros produzidos por autores que

vivenciaram o período de desenvolvimento do sistema periódico, partindo da premissa

que a reconstrução histórica apresentada por eles é a mais próxima da realidade.

Apesar desse cuidado, Martins (2005, p. 314) alerta para o fato de que “[…] é comum

encontrarmos alguns problemas nessas reconstruções”, que surgem pois:

[…] toda narração histórica é uma seleção ou “recorte” da história. Ao fazer este recorte, o historiador pode selecionar e descrever apenas os fatos que corroborem seu ponto de vista e ocultar os fatos que entrem em conflito. Neste caso, ele não estará apresentando as idéias daquele estudioso de forma fiel, pois estará omitindo aspectos importantes e sua narrativa será tendenciosa. Ele também pode estar fazendo uma narração falsa se as descrições entrarem em conflito com os fatos (MARTINS, 2005, p. 315).

A partir das considerações apresentadas nesta seção, entendemos que a

produção de (nossa) historiografia do sistema periódico, apresentada no capítulo 3

desta tese, se alinha as orientações de Martins (2005, p. 315), pois considera que “[…]

um dos trabalhos do historiador da ciência consiste em fazer uma revisão constante

dos trabalhos de outros historiadores [tal como nos propusemos a fazer] que muitas

41

vezes apresentam interpretações equivocadas e que são perpetuadas no decorrer do

tempo”.

1.4. Filosofia da Ciência

De forma semelhante ao realizado na seção anterior, a respeito da História da

Ciência, buscaremos, na presente seção, apresentar um panorama do que se estuda

na área de Filosofia da Ciência. Segundo Losee (2001), os próprios filósofos da

ciência praticantes frequentemente discordam sobre seu objeto de estudo. Adotando

uma distinção entre fazer ciência e pensar sobre como se faz ciência, Losee (2001)

considera que seria esse último o objetivo do campo de pesquisa da Filosofia da

Ciência, que estuda os fundamentos, pressupostos e implicações filosóficas

da ciência. Nessa ótica, a Filosofia da Ciência procura respostas à questões do tipo

como é obtido e validado o conhecimento cientifico e em que circunstâncias se dá o

abandono de uma teoria e a sua substituição por outra, apenas para citar duas linhas

de pesquisa (OSTERMANN; CAVALCANTI, 2011).

A origem da Filosofia da Ciência, segundo CHIBENI (2013), está relacionada

com a preocupação filosófica a respeito do “método científico” no século XVII, no

trabalho de Francis Bacon (1561-1626) e, posteriormente, em Galileo, Newton e

Boyle.

Durante a primeira metade do século XX, como relata Chibeni (2013), alguns

filósofos empreenderam a aperfeiçoar aquilo que vimos denominando de concepção

comum de ciência, em um sofisticado programa filosófico, conhecido como positivismo

lógico. Esse movimento, cujo núcleo original formou-se em torno do chamado Círculo

de Viena, na década de 1920, exerceu uma influência marcante sobre a comunidade

científica, que perdura até nossos dias, não obstante críticas ao positivismo lógico

surgiram na sequência, a partir da década de 1930. Desde então, vários estudos

filosóficos sobre a ciência foram publicados, de forma semelhante esses filósofos da

ciência tecem críticas às posições da epistemologia empirista-indutivista. Na

sequência, apresentaremos de forma breve alguns deles, de modo a pontuar as suas

principais contribuições para a Filosofia da Ciência.

O filósofo francês Gaston Bachelard (1884-1962), cujas ideias têm sido

incorporadas pela área de Educação em Ciências desde a década de 1990 (LOPES,

42

1993), publicou vários livros contendo reflexões filosóficas durante as décadas de

1930 a 1950. Suas contribuições iniciais para as áreas de História e Filosofia da

Ciência aparecem em obras como Le nouvel esprit scientifique [O novo espírito

científico] (1934) e La formation de l'esprit scientifique [A formação da mente científica]

(1938), que foram baseadas em sua visão da epistemologia histórica como uma

espécie de psicanálise da mente científica, ou melhor, dos fatores psicológicos

envolvidos no desenvolvimento das ciências.

Esse filósofo francês, físico de formação, vivenciou algumas “construções

revolucionárias” na ciência, tais como a relatividade e a mecânica quântica, que foram

alguns dos objetos de suas reflexões filosóficas. As obras resultantes de suas

reflexões filosóficas contribuíram para que ele se estabelecesse “[...] como o filósofo

do descontinuísmo na razão e na história da ciência, fornecendo, sempre de forma

polêmica e instigante, subsídios para o questionamento dos dogmatismos e monismos

científicos” (LOPES, 1993, p. 324). Sua interpretação do desenvolvimento histórico

das doutrinas científicas resultou, como pontuou Pessanha (1988), na formulação de

seu tema de inconformismo intelectual, o qual Bachelard denominou de “filosofia do

não”. Bachelard concluiu, a partir de seus estudos, que “[...] a história das idéias não

se faz por evolução ou continuísmo, mas através de rupturas, revoluções, cortes

epistemológicos” (PESSANHA, 1988, p. VII).

Ao longo de suas obras e de seus cursos, Bachelard insistiria frequentemente

numa tese: “A filosofia científica deve ser essencialmente uma pedagogia científica”

(PESSANHA, 1988, p. VI). Suas reflexões epistemológicas “[...] levaram-no a

combater as formas tradicionais de ensino e a propor para a ciência nova uma

pedagogia nova” (PESSANHA, 1988, p. VI).

O filósofo austríaco-britânico Karl Raimund Popper (1902-1994), um dos

filósofos da ciência mais influentes do século XX, produziu várias contribuições para

a área durante as décadas de 1940 a 1980. Ele fez contribuições significativas para

debates relativos à metodologia científica geral e escolha de teoria, a demarcação da

ciência da não-ciência, a natureza da probabilidade e da mecânica quântica e a

metodologia das ciências sociais. Seu trabalho é considerado notável por sua ampla

influência na Filosofia da Ciência, na própria ciência e em um contexto social mais

amplo (LONGO, 2016; SHEA, s/d).

43

Para tentar resolver o problema da demarcação, Popper ofereceu um critério

para distinguir as teorias científicas de afirmações metafísicas ou mitológicas. A

metodologia falsificacionista de Popper sustenta que as teorias científicas são

caracterizadas por prever que as observações futuras podem revelar ser falsas.

Quando as teorias são falsificadas por tais observações, os cientistas podem

responder revisando a teoria ou rejeitando a teoria em favor de um rival ou mantendo

a teoria como está e mudando uma hipótese auxiliar. Em ambos os casos, entretanto,

esse processo deve ter como objetivo a produção de novas previsões falsificáveis.

Popper, no entanto, reconhece que cientistas podem se apegar a teorias em face de

previsões fracassadas, quando não há rivais previsivelmente superiores a quem

recorrer. Ele afirma que a prática científica é caracterizada por seu esforço contínuo

para testar teorias contra a experiência e fazer revisões com base nos resultados

desses testes. Entre outras coisas, Popper argumenta que sua proposta

falsificacionista permite uma solução para o problema da indução, uma vez que o

raciocínio indutivo não desempenha nenhum papel em sua explicação da escolha da

teoria (SHEA, s/d).

O estadunidense Thomas Samuel Kuhn (1922-1996), embora formado em

Física na Universidade de Harvard, tornou-se historiador e filósofo da ciência com o

apoio do presidente de Harvard, James Conant. Em 1962, o renomado livro The

Structure of Scientific Revolutions [A Estrutura das Revoluções Científicas] de Kuhn

ajudou a inaugurar uma revolução - a revolução historiográfica dos anos 1960 - ao

fornecer uma nova imagem da ciência. Para Kuhn, as revoluções científicas

envolveram mudanças de paradigma que pontuaram períodos de estagnação ou

ciência normal. No final de sua carreira, no entanto, Kuhn passou por uma mudança

de paradigma por conta própria - de uma filosofia histórica da ciência para uma

evolucionária (MARCUM, s/d).

Kuhn defendeu a ideia de que os campos científicos passam por mudanças

periódicas de paradigma em vez de apenas progredir de forma linear e contínua, e

que essas mudanças de paradigma16 abrem novas abordagens para entender o que

16 Silva Neto (2011, p. 345) considera que, embora tenha sido cunhado durante “estudos sobre o desenvolvimento e história da ciência”, o termo paradigma possui, atualmente, um valor universal sendo aplicado à diferentes pensamentos e atividades humanas. Jacobina (2000) alerta que o termo paradigma é um conceito polissêmico, que se originou na área da linguística em 1916 e foi consagrado a partir dos trabalhos de Kuhn, sendo posteriormente ampliado para as diversas áreas do conhecimento.

44

os cientistas nunca considerariam válidos antes; e que a noção de verdade científica,

a qualquer momento, não pode ser estabelecida apenas por critérios objetivos, mas é

definida por um consenso de uma comunidade científica (BARTELMEB, 2012).

Os trabalhos de Kuhn situam-se na epistemologia histórico-interpretativa, que

busca superar a dicotomia entre o contexto da justificação e o da descoberta,

incorporando contribuições oriundas da Sociologia do Conhecimento, da Psicologia

da Descoberta e, sobretudo, da História das Ciências. Assume, portanto, numa

perspectiva crítica, genético-interpretativa, não apenas os processos de produção do

conhecimento científico, mas também os produtos da atividade científica e as próprias

normas de validação (JACOBINA, 2000).

Embora a estrutura possa ter sido amplamente responsável por tornar os

filósofos norte-americanos conscientes da importância do contexto histórico e social

na formação da mudança científica, Kuhn certamente não foi o primeiro a teorizar

sobre ela. DePoe (2013) alerta para o fato de que o próprio Kuhn reconheceu seus

pontos de vista no trabalho anterior de Ludwick Fleck. Vários autores (MARÍN, 2010;

MÖßNER, 2011) têm mostrado muitas semelhanças entre os trabalhos de Thomas

Kuhn (A estrutura das revoluções científicas, publicado originalmente em idioma inglês

em 1962) e de Ludwik Fleck (Gênese e desenvolvimento de um fato científico,

publicado originalmente em idioma alemão em 1935) sobre o desenvolvimento do

conhecimento científico. Os dois filósofos atentam para o papel desempenhado pela

comunidade científica no desenvolvimento do conhecimento científico, introduzindo

dois termos técnicos, a saber, estilo de pensamento e paradigma (MÖßNER, 2011).

Em a Gênese e desenvolvimento de um fato científico, Fleck deu conta de como

pensamentos e ideias mudam por meio de sua circulação nos estratos sociais de um

coletivo de pensamento e como esse tráfego de pensamento contribui para o processo

de verificação. Partindo de um estudo de caso sobre o desenvolvimento de um teste

diagnóstico para sífilis, Fleck argumentou que um coletivo de pensamento é uma

unidade funcional na qual as pessoas que interagem intelectualmente estão ligadas

por um 'estilo de pensamento' particular que impõe restrições estreitas ao pensamento

do indivíduo. O estilo de pensamento é dogmaticamente transmitido de uma geração

para a seguinte, por iniciação, treinamento, educação ou outros dispositivos cujo

objetivo é a introdução no coletivo. A maioria das pessoas participa de vários coletivos

de pensamento e, portanto, qualquer indivíduo possui vários estilos de pensamento

45

sobrepostos e pode se tornar portador de influência entre os vários coletivos de

pensamento dos quais participa. Esse tráfego de pensamentos fora do coletivo está

ligado às alterações mais marcantes no conteúdo do pensamento. A modificação e

assimilação que se seguiram de acordo com o estilo de pensamento estrangeiro é

uma fonte significativa de pensamento divergente. De acordo com Fleck, qualquer

circulação de pensamentos, portanto, também causa a transformação do pensamento

circulado (LÖWY, 1994; DEPOE, 2013).

Os trabalhos de Kuhn e Fleck têm em comum a visão de que o social

desempenha um papel na mudança científica por meio da formação social do

conteúdo da ciência. Não é uma relação entre o cientista e o mundo físico que é

constitutiva do conhecimento científico, mas uma relação entre os cientistas e a

disciplina a que pertencem. Essa relação, portanto, pode restringir a mudança na

ciência, mas também pode fornecer a dinâmica para a mudança (LÖWY, 1994;

DEPOE, 2013).

O filósofo da matemática e da ciência húngaro Imre Lakatos (1922-1974) é

conhecido por sua tese da falibilidade da matemática e sua "metodologia de provas e

refutações" em seus estágios pré-axiomáticos de desenvolvimento. Ele desenvolveu

o conceito de "programa de pesquisa" em sua metodologia de programas de pesquisa

científica, que é “[...] uma revisão radical do critério de demarcação de Popper entre

ciência e não ciência, levando a uma nova teoria da racionalidade científica”

(MUSGRAVE; PIGDEN, 2019, on-line, tradução nossa).

Partindo da paráfrase do famoso ditado de Kant "[…] a filosofia da ciência sem

história da ciência é vazia; a história da ciência sem filosofia da ciência é cega"

(LAKATOS, 1970, p. 91), Lakatos buscou explicar que a Historiografia da Ciência deve

aprender com a Filosofia da Ciência e vice-versa. Esse autor argumenta que (i) a

Filosofia da Ciência fornece metodologias normativas em termos das quais o

historiador reconstrói a "história interna" e, portanto, fornece uma explicação racional

do crescimento do conhecimento objetivo; (ii) duas metodologias concorrentes podem

ser avaliadas com a ajuda da história (interpretada normativamente); (iii) qualquer

reconstrução racional da história precisa ser complementada por uma "história

externa" empírica (sócio-psicológica) (LAKATOS, 1970).

Na concepção de Lakatos (1970), as teorias historiográficas internas e

externas, em conjunto, determinavam em grande parte a escolha dos problemas para

46

o historiador. Para ele, alguns dos problemas mais cruciais da história externa podem

ser formulados apenas em termos de metodologia; assim, a história interna é primária

e a história externa apenas secundária. Com essa perspectiva o autor defendia que,

em vista da autonomia da história interna (mas não da externa), a história externa é

irrelevante para a compreensão da ciência (LAKATOS, 1970).

Lakatos (1970) defendeu o uso de quatro diferentes 'lógicas da descoberta'.

Cada uma era caracterizada por regras que governam a aceitação (científica) e a

rejeição de teorias ou programas de pesquisa. Essas regras têm uma dupla função.

Primeiro, elas funcionam como um código de honestidade científica cuja violação é

intolerável; segundo, como núcleos rígidos de programas de pesquisa historiográfica

(normativa).

O filósofo da ciência e epistemólogo estadunidense Larry Laudan - um forte

crítico das tradições do positivismo, realismo e relativismo - defende uma visão da

ciência como uma instituição privilegiada e progressista contra os desafios populares.

A visão filosófica de Laudan das "tradições de pesquisa" é vista como uma alternativa

aos "programas de pesquisa" de Lakatos (GODFREY-SMITH, 2003).

Em seu livro Progress and its problems: towards a theory of scientific growth

(1977), Laudan define uma tradição de pesquisa como um conjunto de suposições

gerais sobre as entidades e processos em um determinado domínio e sobre os

métodos apropriados a serem usados para investigar os problemas e construir as

teorias nesse domínio. Essas tradições de pesquisa devem ser vistas como entidades

históricas criadas e articuladas dentro de um ambiente intelectual específico e, como

entidades históricas, elas “cresceriam e diminuiriam”. Na visão de Laudan, é

importante considerar a mudança científica tanto como mudanças que podem

aparecer dentro de uma tradição de pesquisa quanto como mudanças na própria

tradição de pesquisa (ANDERSEN; HEPBURN, 2019).

O principal motor da mudança científica, para Laudan (1977), é a solução de

problemas. As mudanças dentro de uma tradição de pesquisa podem ser pequenas

modificações de teorias subordinadas e específicas, como modificações de condições

de contorno, revisões de constantes, refinamentos de terminologia ou expansão da

rede classificatória de uma teoria para abranger novas descobertas (ANDERSEN;

HEPBURN, 2019).

47

Como pode ser percebido, apresentamos apenas alguns dos filósofos da

ciência, assim como um pequeno recorte de suas principais contribuições para a área

da Filosofia da Ciência. No âmbito de nossa tese devemos considerar que nosso

objeto de estudo, o sistema periódico dos elementos químicos, é um produto

construído inicialmente na década de 1860 e que, inevitavelmente, passou por várias

mudanças até os dias de hoje, de acordo com os desenvolvimentos conceituais da

Química e da Física. Desta forma, é válido refletir também, pautado na Filosofia da

Ciência, tal como fez Andersen e Hepburn (2019), sobre como as teorias, conceitos e

métodos científicos mudam com o tempo. Segundo esses autores, as respostas a esta

pergunta têm partes históricas e partes filosóficas. Pode haver relatos descritivos das

diferenças registradas ao longo do tempo de teorias, conceitos e métodos específicos

- o que pode ser chamado de forma de mudança científica. Muitas histórias de

mudança científica tentam fornecer mais do que declarações sobre o quê, onde e

quando a mudança ocorreu. Por que essa mudança então, e com que objetivo? Por

quais processos elas ocorreram? Qual é a natureza da mudança científica? São

algumas das perguntas que podem surgir nesse contexto e suas respostas são

encontradas, principalmente, nos trabalhos de filósofos como Fleck, Kuhn, Lakatos e

Laudan.

De acordo com o exposto nesta seção, a fundamentação dada pela Filosofia

da Ciência contribui para a leitura/entendimento dos fatos, das construções científicas,

e do desenvolvimento da ciência. Podemos observar que, de modo geral, os filósofos

da ciência apresentados não deixam claro a relação entre História da Ciência e

Filosofia da Ciência. No entanto, pode-se afirmar que todos eles utilizaram, pelos

menos de episódios históricos, para elaborar suas perspectivas filosóficas. Em

Lakatos, que parte da importância da relação entre História da Ciência e Filosofia da

Ciência, observamos que os aspetos sociais relacionados ao desenvolvimento da

ciência são desprezados ou colocados em segundo plano, como um completo da

abordagem internalista. Nos trabalhos de Fleck e Kuhn observamos um

posicionamento contrário, o contexto social no qual os conhecimentos científicos são

produzidos são igualmente importantes.

48

1.5. Sociologia da Ciência

Olhar a ciência a partir da lente sociológica, ou seja, a partir da Sociologia da

Ciência é uma atividade mais recente do que a Filosofia da Ciência. Relacionamentos

entre a História da Ciência e a Filosofia da Ciência, por um lado, e a Sociologia da

Ciência, por outro, refletem a preocupação de cada disciplina com seus próprios

interesses, sua própria identidade (MANIER, 1980). Esse autor ao fazer uma leitura

da contribuição dessas áreas para o estudo da ciência reporta que:

[…] poucos filósofos da ciência perceberam a recente explosão de atividade na sociologia da ciência. A maioria a ignorou, negou sua relevância para preocupações filosóficas ou argumentou que deveria se limitar a tentativas de explicar desvios das ideias racionais da ciência (MANIER, 1980, p. 1, tradução nossa).

Como exemplo de filósofo da ciência que apresenta ressalvas quanto ao uso

de aspectos sociológicos para se pensar a ciência, Manier (1980) cita os trabalhos de

Laudan, que apresentou uma proposição de "suposição de arracionalidade"

(MANIER, 1980). Para Laudan, a Sociologia do Conhecimento pode intervir para

explicar as crenças se e somente se essas crenças não puderem ser explicadas em

termos de seus méritos racionais.

Do ponto de vista histórico, podemos dizer que a Sociologia da Ciência se

origina com a “[…] a investigação e análise das dimensões sociais da produção,

circulação e apropriação do conhecimento” (HAYASHI et al., 2010, p. 73), cujo objeto

de análise é o mesmo em diferentes disciplinas vinculadas a tradições historiográficas,

econômicas, políticas, filosóficas, antropológicas ou sociológicas.

O olhar do conhecimento a partir da lente sociológica deu origem, segundo

Mattedi (2006, 2007), a Sociologia do Conhecimento, a Sociologia da Ciência, a

Sociologia do Conhecimento Científico e Sociologia da Pesquisa Científica. As

abordagens empregadas, assim como suas nomenclaturas, variam em função de

estratégias de pesquisa que privilegiam níveis de análises distintos (HAYASHI et al.,

2010).

Mattedi (2007) e Hayashi et al. (2010) apresentam um bom resumo de como

os estudos sociológicos do início do século XX foram se modificando, a partir de

diferentes perspectivas, primeiro a partir de contextos mais amplos até chegar a

49

contextos específicos de produção de conhecimento científico - o laboratório de

pesquisa.

Segundo esses autores, essas abordagens se assemelham por considerar

como o contexto social é empregado para interpretar o conhecimento científico. Dessa

forma, segundo uma linha temporal, a Sociologia do Conhecimento se estabelece no

início do Século XX a partir das investigações do sociólogo alemão Karl Mannheim

(1893-1947), que revelaram que o significado de uma afirmação dependia do grupo

social ao qual estava relacionada (RODRIGUES, 2005). Esses estudos foram

desenvolvidos, segundo Schwartzman (1984), a partir do marxismo, que considera

que a vida social se organiza a partir do trabalho e da apropriação social de seu

produto. Nessa perspectiva, para entender a ciência moderna é necessário perceber

que ela faz parte do capitalismo e tem por objetivo garantir seu crescimento e sua

continuidade (SCHWARTZMAN, 1984). Nesta abordagem, a análise da produção do

conhecimento se inicia pelo esforço de entender a situação intelectual de seu próprio

tempo, vinculada a seu contexto social (MATTEDI, 2006).

Alguns anos depois, esses estudos sofrem uma redução funcionalista a partir

dos estudos do sociólogo estadunidense Robert King Merton (1910-2003), que

defende que existe uma estrutura normativa da comunidade científica, que se constitui

“[...] como um grupo social diferenciável por uma série de normas não escritas, que

são legitimadas com base em valores institucionais e internalizadas pelos cientistas,

que compõem o ethos científico” (HAYASHI et al., 2010, p. 75).

Essa segunda abordagem sociológica, a Sociologia da Ciência, se estabelece,

principalmente, a partir de trabalhos publicados por Merton nas décadas de 1930 e

1940: Science, Technology and Society in Seventeenth Century England (1938), The

Normative Structure of Science (1942) e Social Theory and Social Structure (1949,

que posteriormente foi revisada e expandida em 1957 e 1968). Para a produção

dessas obras, Merton estudou as relações interativas entre cientistas, focando sua

atenção para a distribuição de papéis sociais dos produtores do conhecimento, a

natureza do sistema de recompensas (materiais e simbólicos), as formas de

competitividade e os meios de divulgação/publicação do conhecimento (KROPF;

LIMA, 1998/1999).

A Sociologia da Ciência se desenvolveu a partir de duas fases: uma na década

de 1940 por influência dos trabalhos de Merton e outra na década de 1960 por

50

influência dos trabalhos de Kuhn (SANTOS, 1978). Enquanto área do conhecimento,

a Sociologia da Ciência tem como objetivos discutir tópicos que abordam o caráter

social da atividade científica, desde a natureza social da ciência, as relações entre

ciência e sociedade, o processo social da construção científica, organização do

trabalho científico até a ética na ciência.

A partir da década de 1970, a Sociologia da Ciência modificou-se

drasticamente, principalmente por influência dos trabalhos de Kuhn - que por sua vez

sofreram influência dos trabalhos de Fleck (LÖWY, 1994) -, e consolidaram uma nova

maneira de compreender a ciência: a “nova Sociologia da Ciência”, baseada na visão

de que o conhecimento científico não é mais analisado como o produto de um

processo cognitivo privilegiado, mas resultado de práticas sociais e, portanto, um

objeto passível de análise pela Sociologia (HAYASHI et al., 2010).

Nesse cenário inicia a terceira abordagem sociológica, a Sociologia do

Conhecimento Científico, a partir das investigações, realizadas nas décadas de 1970

e 1980, das influências que os interesses sociais exercem no próprio conteúdo do

conhecimento científico. Essa abordagem foi proposta pelo Programa Forte em

Sociologia do Conhecimento, que é associado a dois grupos: Escola de Edinburgh

(representada por David Bloor, Barry Barnes e outros pesquisadores da Universidade

de Edimburgo) e Escola de Bath (representada por Harry Collins e outros

pesquisadores da Universidade de Bath), ambos localizados no Reino Unido

(HAYASHI et al., 2010).

A Escola de Edimburgo teve como objetivo romper com as leituras externalistas

e meramente retrospectivas da História das Ciências, em que mais nada havia a

explicar (em termos de contexto social) quando um cientista “descobria” uma verdade

da natureza (HAYASHI et al., 2010). Segundo essa perspectiva, a descrição sócio-

histórica é essencial para explicar o verdadeiro e o falso, e como são construídos os

êxitos e os fracassos científicos. O emprego exitoso de um conceito, por exemplo,

inclusive na comunidade científica, é resultado de um conjunto de contingências. Esse

programa se opõe a "suposição de arracionalidade" de Laudan, uma vez que defende

"explicações estritamente causais para toda a História da Ciência" e na "identidade

absoluta" da busca por leis e teorias na Sociologia da Ciência é a mesma busca em

qualquer outra disciplina científica (MANIER, 1980).

51

A Escola de Bath, que ficou conhecida também como Programa Empírico de

Relativismo (SPIESS; BENNERTZ, 2009), se interessou em observar o não-

codificado, tais como o “saber-fazer” e os saberes tácitos dos cientistas. Os

pesquisadores dessa escola consideram que os consensos científicos encobrem

considerações múltiplas e heterogêneas e que as condições das quais emergem um

acordo são amplamente contingentes, desta forma, o consenso científico surge da

negociação e do debate (HAYASHI et al., 2010).

Contudo, como pontua Mattedi (2007, p. 53), “[...] aceitar a influência dos

fatores sociais na produção do conhecimento científico é muito diferente de investigar

a produção do conhecimento científico do ponto de vista sociológico”. A partir dessa

diferença de perspectiva de olhar a produção do conhecimento científico, surge no

final da década de 1970 e início da década de 1980, a quarta abordagem sociológica,

a Sociologia da Pesquisa Científica, cuja postura metodológica substitui a

preocupação com “o que o cientista diz que faz” pela observação “do que ele faz”.

Para isso, os pesquisadores dessa abordagem sociológica utilizam um quadro

interpretativo que ficou conhecido como etnografia da ciência, formado a partir dos

estudos de autores como Michel Callon, Bruno Latour, John Law e Michel Lynch

(MATTEDI, 2007; HAYASHI et al., 2010).

Tais trabalhos partem de uma metodologia etnográfica dos estudos de

laboratório. A “Escola de Paris”, uma das principais escolas filiadas à Sociologia da

Pesquisa Científica, está fortemente associada à abordagem teórica conhecida como

Sociologia da Tradução. Trata-se de um quadro de interpretação das práticas

científicas que rompe com as polarizações entre natureza e sociedade, contexto de

descoberta e contexto da justificação, interno e externo (HAYASHI et al., 2010).

Ao se falar em conhecimento, existe um consenso que a maior parte desse é

produzido em universidades. Essa relação foi amplamente estudada pelo sociólogo

Joseph Ben-David (1920-1986), que realizou estudos históricos sobre as

universidades e o contexto cultural, político e institucional do surgimento e das

transformações da ciência moderna. Apesar de ter sido produzido há 50 anos,

podemos observar que as considerações de Ben-David, a este cenário são ainda

bastante atuais. Para Ben-David:

[…] a ciência moderna requer, para seu desenvolvimento e continuidade, a constituição de um "papel social" para os cientistas, através do qual sua

52

atividade seja reconhecida, prestigiada e protegida. "A persistência de uma atividade social ao longo do tempo, que resista inclusive à mudança de seus atores, depende da emergência de papéis para o desempenho destas atividades e a compreensão e a avaliação positiva ("legitimação") destes papéis por algum grupo social" (BEN-DAVID, 1971, p. 17 apud SCHWARTZMAN, 1987, p. 68, destaques do original).

Shapin (1992), ao estudar a relação entre História da Ciência e Sociologia da

Ciência por meio do debate externalismo-internalismo, argumenta que a grande

tradição da Filosofia da Ciência foi fundada no pressuposto de que a Ciência poderia

ser interpretada como se considerações externas, sociológicas e historicamente

contextuais não importassem. Esse autor relata que esse empreendimento foi

institucionalizado muito antes que as reivindicações de historiadores e sociólogos

chegassem ao conhecimento dos filósofos. Assim, os filósofos da ciência não

consideraram que exigissem algo como uma teoria do internalismo.

Para exemplificar seu argumento Shapin (1992) relata que alguns filósofos

responderam alarmados à Estrutura das revoluções científicas (1962) de Thomas

Kuhn e ao trabalho subsequente dos "kuhnianos" relativistas, em grande parte com

base na aparente ameaça representada pela "incomensurabilidade" aos relatos

racionalistas e progressivistas da mudança científica. Muitos historiadores sociais da

ciência desconfiavam profundamente da invocação da "história interna" nas desculpas

de Imre Lakatos pela "reconstrução racional" da História da Ciência. Mas, em geral, a

Filosofia da Ciência seguiu seu caminho, prestando pouca atenção às histórias

naturalistas contadas por historiadores e sociólogos e, por sua vez, sendo

amplamente ignorada por eles.

Para Shapin (1992) a ereção e a proteção de fronteiras que protegiam a ciência

da 'contaminação social' não eram questões importantes para a Filosofia da Ciência,

embora muitos filósofos estivessem preocupados em demarcar a ciência da não-

ciência. De forma crítica, Shapin (1992) considera que não houve um grande debate

sobre filosofia na ciência porque nunca houve um debate sério sobre as relações entre

ciência e seu contexto social.

As considerações apresentadas por Shapin (1992) podem ser sintetizadas na

percepção apresentada, duas décadas depois, por Riesch (2014, p. 30, tradução

nossa) que pontuou que “[…] a Sociologia e a Filosofia da Ciência têm uma relação

desconfortável, enquanto o casamento da História e da Filosofia da Ciência tem, pelo

menos, sido mais bem-sucedido superficialmente”.

53

A importância da relação entre as áreas de História da Ciência, Filosofia da

Ciência e Sociologia da Ciência é apresentada de forma bastante didática por Manier

(1980), que alerta para o fato de que nenhum programa que tente explicar produtos

cognitivos (de qualquer tipo) em termos de mudanças nas variáveis sociais ou

antropológicas básicas pode ser mais forte do que a teoria sociológica ou

antropológica em que se baseia. A História da Ciência tem sido, em grande parte,

representada em sociedades pluralistas, cujos vários subgrupos só podem lutar para

colocar suas autoimagens em conformidade com suas situações e interesses reais.

Os registros históricos estão repletos de esforços divergentes e incompatíveis para

articular as autoimagens desses subgrupos sociais. O esforço para desvendar essas

muitas camadas de causalidade social, histórica e ideológica é imensamente difícil

(MANIER, 1980).

Vale ressaltar ainda que, os objetivos de um programa unificado para a História,

Filosofia e Sociologia da Ciência, segundo Manier (1980), deve incluir a formulação

de critérios para explicação causal e crítica racional da História da Ciência, ou pelo

menos das sequências principais dessa história. Nesse sentido, a História da Ciência

deve lidar com a interação de forças sociais e padrões críticos de racionalidade. O

historiador precisa descobrir quais padrões de análise, inferência e explicação eram

aceitáveis em um determinado momento e por quê, a fim de explicar as concepções

em mudança da racionalidade científica. É crucial compreender histórico e

sociologicamente a tese filosófica de que a ciência é, em certo sentido, a "[…] captura

cumulativa de proposições verdadeiras correspondentes ao mundo" (MANIER, 1980,

p. 20, tradução nossa).

A partir da leitura feita para redação dessa seção encontramos na obra Ciência

em ação: como seguir cientistas e engenheiros sociedade afora de Bruno Latour

algumas discussões que julgamos pertinentes no contexto de socialização e ensino

do conhecimento científico. Latour (2011) explora, entre outros temas, a enigmática

caixa-preta de Pandora, que só é desvelada ao público leigo em função da escolha

metodológica: observá-la antes que seja fechada. Segundo esse sociólogo francês,

uma caixa preta é um conceito ao qual é atribuído um grau inquestionável de verdade,

justamente pelas associações que ele faz com outros conceitos e com elementos

humanos, interessando os grupos de pessoas e as alianças que estas pessoas

estabeleceram.

54

No contexto da prática científica, o cientista trabalha com caixas-pretas, parte

de seu trabalho está relacionado com fechar caixas-pretas e abrir outras. Ele pode

estar trabalhando em alguma pequena engrenagem de uma caixa-preta ainda aberta

ou, questionando conceitos anteriores e já consolidados, tendo que abrir outras

caixas-pretas. Do mesmo modo, em qualquer atividade científica os cientistas podem

usar muitas caixas-pretas sem questioná-las ou alterá-las. Assim como uma pessoa

pode dirigir um carro sem ter a menor ideia dos conceitos físicos envolvidos em seu

funcionamento (FERREIRA, 2013).

Essa perspectiva latouriana de entender o conhecimento científico, nos permite

perceber que um determinado conhecimento científico pode ser uma caixa-preta e

nos faz refletir que no contexto educacional (e também no da pesquisa acadêmica)

muitos conhecimentos químicos são trabalhados de forma superficial por não serem

devidamente compreendidos pelos professores de química/praticantes da química.

Acreditamos que o sistema periódico dos elementos químicos é um desses casos,

para conhecê-lo, portanto, segundo a metodologia proposta por Latour (2011),

precisamos observá-lo antes que a caixa-preta seja fechada. Entendemos, seguindo

a perspectiva da História da Ciência apresentada por Portocarrero (1994), que para

isso precisamos das abordagens histórica, filosófica e sociológica como lentes para

guiar o olhar para o objeto a ser estudado, no nosso caso o sistema periódico dos

elementos químicos.

1.6. Filosofia da Química

De acordo com a perspectiva apresentada por Portocarrero (1994), o

conhecimento produzido e socializado em cada uma das ciências pode ser analisado

por diferentes lentes, tais como histórica, filosófica e sociológica. Neste sentido, o

corpo de conhecimento produzido e socializado pelos praticantes da química pode ser

estudado, por exemplo, pela História da Química, Filosofia da Química e Sociologia

da Química.

A Química - apesar de possuir uma linguagem, grafia e simbologia própria, ter

um discurso científico implícito, ser um corpo heterogêneo de práticas e discursos -

foi a última das ciências naturais a refletir sobre suas próprias fundações (RIBEIRO,

2014). Surge, nesse contexto, em meados da década de 1990, a Filosofia da Química

55

como um campo emergente da Filosofia da Ciência (SCERRI; MCINTYRE, 1997;

SCERRI, 2000; ERDURAN, 2001; LABARCA, 2005; LEE, 2007; LABARCA;

BEJARANO; EICHLER, 2013; RIBEIRO, 2017; SILVA et al., 2018).

Alguns acontecimentos que marcaram o início da constituição da Filosofia da

Química foi a criação, em 1997, da Sociedade Internacional para a Filosofia da

Química; a criação, em 1997, do periódico Hyle, fundado e editada por Joachim

Schummer; a criação, em 1999, do periódico Foundations of Chemistry [Fundamentos

da Química], fundado e editado por Eric Scerri; a publicação, em 2000, do livro The

Philosophy of Chemistry [A Filosofia da Química] por Jaap van Brakel.

As principais linhas de pesquisa da área estão relacionadas aos problemas de

origem ontológica, de conceituação e diagramação, fundacionais e de relação com

outras ciências, em especial a Física e a Biologia (LABARCA; BEJARANO; EICHLER,

2013; RIBEIRO, 2016; WEISBERG; NEEDHAM; HENDRY, 2019).

Durante o século XX, a Filosofia da Ciência, restrita a análise lógica e sintática

da ciência ideal, e no contexto do positivismo lógico, negligenciou a Filosofia da

Química. Apesar dessa constatação, podemos citar alguns autores que contribuíram

para reflexões filosóficas do conhecimento químico, tais como, Bachelard e Paneth,

cujas reflexões possuem relação direta com nosso objeto de estudo - o sistema

periódico dos elementos químicos. Evidentemente, há várias contribuições de

filósofos da Química contemporâneos sobre o sistema periódico dos elementos

químicos, principalmente relacionados à tabela periódica recomendada pela União

Internacional de Química Pura e Aplicada (em inglês: International Union of Pure and

Applied Chemistry, IUPAC).

1.6.1. Contribuições de Bachelard à Filosofia da Química

Ao longo de sua vida Bachelard publicou vários livros, principalmente, sobre

filosofia da ciência e filosofia da criação artística, que foram aos poucos traduzidos

para o português e, de certa forma, foram rapidamente disseminados e incorporados

pela área de Educação em Ciências. Um dos últimos livros a serem traduzidos foi Le

pluralisme cohérent de la chimie moderne [O pluralismo coerente da química

moderna], publicado em 1932, cuja versão em português foi publicada em 2009.

Nessa obra, Bachelard (2009) define sua filosofia química como um pluralismo

56

coerente e está repleta de reflexões que contribuem para compreender o

desenvolvimento do sistema periódico. Algumas dessas reflexões são apresentadas,

ainda que de forma sucinta, a seguir.

Em O pluralismo coerente da química moderna, Bachelard (2009) inicia com

um problema filosófico, a diversidade, e termina seu trabalho epistemológico com um

problema filosófico diferente, o da harmonia substancial, conquistada pela

“matemática da matéria”. Para transitar de um extremo ao outro, o autor apresenta

vários episódios históricos que são utilizados em suas reflexões sobre a importância

da “analogia imediata e analogia química” (capítulo 1), cujo entendimento foi

importante para que os praticantes da química compreendessem a importância da

“pureza e composição” das substâncias (capítulo 2). Esse conhecimento adquirido

durante décadas de pesquisas, pelos praticantes da química, foram essenciais para

se buscar formas de classificar os compostos (capítulo 3) e, posteriormente, os

elementos químicos (capítulo 4). No capítulo 5, Bachelard explorou a classificação

dos elementos segundo Mendeleev e, posteriormente, “a tentativa de síntese de

Lothar Meyer” (capítulo 6), ambos agentes históricos estudaram um problema de

classificação sintética.

Os três capítulos seguintes, de certa forma, colocam a prova o sistema

periódico criado por Mendeleev. No capítulo 7, A gênese dos elementos segundo

Crookes, é explorado sobre a tentativa de “explicar a similitude que as famílias de

elementos químicos manifestam”. No capítulo 8, A formação da noção de número

atômico, algumas anomalias da tabela periódica de Mendeleev são retomadas, tais

como o ordenamento de alguns elementos químicos, que parecia “contradizer o

próprio princípio da classificação”. Bachelard mostra então como a lei de Moseley

colocou fim a todas essas discussões e contribuiu para que a noção básica da

classificação a priori se tornasse uma noção experimental. No capítulo 9, A isotopia,

Bachelard discute como a “harmonia que começava a ser encontrada na filiação dos

elementos” é perturbada pelos estudos relacionados à radioatividade.

Na sequência, os vários estudos da matéria permitiram entender a

característica elétrica dos átomos (capítulo 10), que gerou um novo problema

filosófico, a busca de modelos explicativos, tal como o modelo cinético (capítulo 11).

No capítulo 12, é mostrado “[...] como a harmonia matemática se realizou para os

fenômenos da análise espectral e como se descobriu nessa via uma nova razão para

57

reduzir e coordenar a diversidade material” (p. 173). No capítulo 13, A descrição

quântica, é pontuado que “[...] com o princípio de Pauli terminará a coerência

aritmética da diversidade” (p. 193). Nesse capítulo, nos chamou a atenção Bachelard

citar um dos trabalhos de Charles Janet17, publicado em 1928, para exemplificar a

questão da extensão da tabela periódica.

Na obra ora descrita, Bachelard (2009, p. 20) se autodenomina de

epistemólogo e justifica que esse tipo de profissional “[…] só deve trabalhar os dados

históricos muito destacados”, pois “[…] uma ideia válida é uma ideia que teve

influência”.

Algumas características gerais de sua reflexão filosófica são: (i) “[…] o

pensamento do químico parece oscilar entre o pluralismo a redução da pluralidade”

(p. 7); (ii) por um pensamento relacional, cada substância química refere a todas as

outras. Conhecer uma substância química inclui conhecer como ela está localizada

entre outras substâncias e como ela está em relação a todas as reações que ela toma

parte; (iii) uma multiplicidade de modelos, grupos de conceitos e princípios

incompatíveis podem ser aplicados ao fenômeno.

As reflexões de Bachelard (2009) estão situadas no problema filosófico da

diversidade, a tentativa de classificação dos compostos e, posteriormente, dos

elementos químicos são dois exemplos. Segundo as reflexões desse autor, podemos

entender porque foram necessárias várias décadas de intenso trabalho, de vários

pesquisadores, no sentido de desenvolver uma classificação dos elementos. Para ele,

esse momento, o de revolver o problema da diversidade (redução da pluralidade), só

é possível após o acúmulo de informações/dados (pluralismo) a respeito daquilo que

está sendo estudado:

[…] procuramos mostrar como a ordem se estabelece pouco a pouco nas observações variadas; como, ao fixar com exatidão as composições e as proporções, se introduz sempre mais pensamento na experiência, sempre mais luz racional ao empirismo; como as classificações, tornando-se verdadeiramente naturais, tornam-se racionais; como a síntese obedece cada vez mais a princípios, a um método e, afinal, a uma geometria da substância (BACHELARD, 2009, p. 9).

17 Charles Janet (1849-1932) foi um engenheiro francês, diretor de empresa, inventor e biólogo. Suas contribuições científicas são principalmente nas áreas de Entomologia e Biologia Vegetal. Durante os anos 1927 a 1929, Janet voltou sua atenção para o sistema periódico dos elementos químicos e escreveu uma série de seis artigos em francês, que foram impressos de forma privada e nunca amplamente divulgados. Publicou um único artigo em inglês: JANET, C. The helicoidal classification of the elements. Chemical News, v. 138, p. 372-374, 1929.

58

A desejada redução da pluralidade seria, então, alcançada por meio do uso de

analogias. Para exemplificar essa afirmação Bachelard faz uso de um argumento do

químico francês Georges Urbain (1872-1938) que dizia:

[…] ‘o principal guia da pesquisa: se dois objetos têm alguns pontos semelhantes, é neles que se fixa a atenção’, […] pois o primeiro ato de atenção determina uma abstração tão violenta que suprimimos de uma só vez tudo o que difere nos objetos comparados” (BACHELARD, 2009, p. 29).

Posteriormente, “[…] quando já não se trata de reconhecer os objetos mas de

conhecê-los verdadeiramente, o problema epistemológico muda de natureza”

(BACHELARD, 2009, p. 29).

Para explicar o uso de analogias, Bachelard (2009, p. 35) utilizando um

exemplo de Urbain, relata que “[…] o tálio apresenta-se à primeira vista como um

metal idêntico ao chumbo”, pois possui propriedades físicas semelhantes, tais como

brilho, são maleáveis, apresentam densidade, ponto de fusão e de vaporização

próximos. Em situações desse tipo, segundo Bachelard (2009, p. 35), “[…] é normal

que o químico parta dessa analogia física; ele vai tentar aprofundá-la”, ao avaliar os

dois elementos (chumbo e tálio):

[...] com os mesmos ‘reativos’, critérios imediatos da química. Ele verá a analogia prosseguir nessas experiências: os dois metais serão atacados pelos mesmos ácidos em condições similares e serão inativos diante das mesmas substâncias (BACHELARD, 2009, p. 35).

Logo, apenas com essas considerações, seria possível concluir que, como

elementos simples, o chumbo e o tálio são tão semelhantes quanto o podem ser dois

corpos diferentes (BACHELARD, 2009). A analogia entre o chumbo e o tálio termina

quando se apreende o papel desses elementos em suas diversas combinações. Então

percebe-se que os compostos contendo esses dois elementos não possuem

características comuns “[…] e que o elemento tálio é bem mais próximo do elemento

potássio” (BACHELARD, 2009, p. 36). Ao refletir sobre a analogia entre os elementos

chumbo e tálio, Bachelard (2009, p. 35) mostra que “[…] a analogia propriamente

química é sempre uma analogia segunda e que rompe, por função, a primeira

contextura das relações fornecidas pelas observações físicas”.

59

Ao se pensar na redução da pluralidade, Bacherlard (2009, p. 26) conclui que

“[…] o atributo verdadeiramente químico não aparece na experiência imediata”, sendo

necessário buscar uma compreensão mais nítida e profunda do objeto de estudo.

[…] nessas condições, nossa conclusão filosófica deve ser a seguinte: é verdade que o químico procede, primeiro, guiado por uma metafísica realista. Mas, ao procurar qualidades, ele acaba encontrando leis. A partir daí, sua pesquisa muda de sentido. Ele tende a generalizar a qualidade (BACHELARD, 2009, p. 26).

Seguindo o pensamento relacional de Bachelard, ao se “[…] conhecer o lugar

da substância no plano geral de todas as substâncias” faria “[…] da nomenclatura

química um verdadeiro método de conhecimento” (BACHELARD, 2009, p. 23). Nesse

estágio “[…] nomear servirá mais para conhecer do que para reconhecer, e a própria

classificação das substâncias elementares se mostrará movida por um pensamento

ativo que designa um lugar regular para um objeto antes de encontrar esse objeto”

(BACHELARD, 2009, p. 23).

Ao refletir a respeito da classificação dos elementos proposta por Mendeleev,

Bachelard chama a atenção para o fato de que o químico russo estudou “[…] um

problema de classificação sintética”, e que o mesmo antes de expor sua lei periódica

constatou que “[…] a soma das noções que possuímos sobre as transformações

relativas aos corpos simples é insuficiente para permitir que se aprecie a similitude

dos elementos” (BACHELARD, 2009, p. 79). Em outras palavras, “[…] para classificar

cientificamente, é preciso encontrar um conjunto bem convergente de propriedades

similares” (BACHELARD, 2009, p. 79).

Podemos observar que, apesar de não ser um trabalho historiográfico sobre o

sistema periódico, vários episódios históricos são apresentados ao longo da obra.

Antecipando, inclusive algumas reflexões que estão presentes em obras, dedicadas

à história do sistema periódico, produzidas algumas décadas depois.

Consideramos que a premissa de Bachelard (2009, p. 20) de que “[…] só deve

trabalhar os dados históricos muito destacados”, pois para o epistemólogo “[…] uma

ideia válida é uma ideia que teve influência”, apesar de válida para o contexto da

análise epistemológica, não se adequa a um estudo historiográfico, uma vez que

poderia contribuir para o apagamento de agentes históricos cujas contribuições não

tiveram destaque entre os praticamente da química. No entanto, observamos que

Bachelard (2009, p. 194) apresenta dados históricos que fogem a esse

60

posicionamento, tal como ao citar “[...] os trabalhos tão curiosos quanto audaciosos

de Charles Janet, que não hesita em continuar a designação dos elementos até o

número atômico 120”. Curiosamente, os trabalhos de Janet sobre o sistema periódico

não foram amplamente divulgados (STEWART, 2009) e foram, muitos anos depois,

apresentados em trabalhos sobre a história do sistema periódico (QUAM; QUAM,

1934; van SPRONSEN, 1969).

A reflexão sobre as analogias entre substâncias químicas, como veremos no

capítulo 3, que permeou o trabalho dos químicos experimentais dos séculos XVIII e

XIX, permitiu diminuir a diversidade de informações sobre os elementos químicos,

sendo amplamente utilizada pelos agentes históricos envolvidos nas tentativas de

organizar os elementos químicos com base em suas propriedades físicas e químicas.

Trata-se, portanto, de uma importante consideração, cujo conhecimento está

embutido ao observamos, em diferentes propostas de arranjos gráficos, os

agrupamentos de elementos químicos em famílias.

1.6.2. Contribuições de Paneth à Filosofia da Química

O químico austríaco-britânico Friedrich Adolf Paneth (1887-1958) trouxe

importantes contribuições acerca da discussão filosófica sobre a natureza dos

elementos, cujo trabalho influenciou fortemente os padrões e definições da IUPAC

(WEISBERG; NEEDHAM; HENDRY, 2019).

As pesquisas de Paneth iniciaram em um período em que a descoberta de

isótopos e radioatividade significou que não era mais estritamente o caso de que

átomos de cada elemento listado na tabela periódica pudessem ser considerados

idênticos. Além disso, o processo de decaimento radioativo indicava que um elemento

era destruído e um novo elemento era criado. Paneth foi um dos primeiros a lidar com

as implicações dessas descobertas para os conceitos mais fundamentais da Química,

e teve sérias discordâncias com seus contemporâneos sobre essas implicações. Em

1912, junto com o químico húngaro George Charles de Hevesy (1885-1966), Paneth

publicou a respeito de problemas gerais de isotopia e, em 1916, produziu um artigo

intitulado Über den element-und atombegriff in chemie und radiologie [Sobre o

conceito de elemento e átomo em Química e Radiologia]. Nesse artigo, Paneth

61

discutiu os conceitos centrais da Química, a saber, subsistência e elemento, cuja

compreensão estava em crise (RUTHENBERG, 2009).

Em uma pesquisa sistemática dos conceitos de elemento e átomo, Paneth se

referiu criticamente ao que o químico alemão Friedrich Wilhelm Ostwald (1853-1932)

chamava de "lei da substância", que considerava que duas substâncias químicas são

idênticas em relação a todas as propriedades se forem idênticas em algumas delas.

Paneth negou explicitamente a validade dessa expressão, se tomada literalmente,

porque a isotopia, considerada como uma dessas propriedades, a tornaria inválida

(RUTHENBERG, 2009).

Hoje sabemos que uma conformidade total da maioria das propriedades não exclui diferenças maiores ou menores referentes a outras propriedades... [surge a questão] se o número predominante de propriedades pode ou não ser suficiente [para chamar duas substâncias com o mesmo nome] (PANETH, 1916, p. 181 apud RUTHENBERG, 2009, p. 81, tradução nossa).

Ruthenberg (2009) relata que Ostwald não teria aceito isotopia ou números

atômicos como propriedades (específicas) de espécies químicas porque elas não

teriam sido representáveis em termos de sua epistemologia fenomenológica e

operacionalista. No entanto, Paneth admitiu que uma interpretação estrita da negação

da lei da substância levaria a uma desvalorização do conceito de elemento na

Química. Como exemplo, ele formulou o seguinte caso fictício:

Um químico compara duas amostras de chumbo, uma das quais com o peso atômico 207,2 (elemento A) e a outra com o peso atômico 206,0 (elemento B). Quando misturadas, essas amostras elementares produziriam uma substância que se enquadra nos requisitos para chamá-lo de elemento, embora seu peso atômico possa ser 206,6. A aplicação da lei da substância forçaria o químico desta história a chamar a mistura isotópica mencionada de um novo elemento (elemento C): ''Ele sintetizou um novo elemento em dois!'' (PANETH, 1916, p. 182 apud RUTHENBERG, 2009, p. 81, tradução nossa).

A validade desse exemplo implicaria que qualquer químico poderia criar um

número ilimitado de elementos simplesmente misturando porções de diferentes

isótopos. Semelhante à inacessibilidade e indestrutibilidade, também seria necessário

abandonar a ideia de que havia um número limitado de substâncias químicas básicas.

Por isso, Paneth sugeriu o seguinte:

As dificuldades mencionadas podem ser superadas se não se exigir a identidade de todas as propriedades para designar dois elementos com o

62

mesmo nome, mas para se contentar com a igualdade das propriedades químicas (PANETH, 1916, p. 183 apud RUTHENBERG, 2009, p. 81, tradução nossa)

A partir dessas reflexões, Paneth não considerou o peso atômico como uma

propriedade química e sugeriu a seguinte definição:

Dois elementos são denominados iguais se, uma vez misturados, não puderem ser separados por nenhum meio químico... Por essa frase, expressamos que consideramos isótopos como o mesmo elemento, porque sua inseparabilidade é uma propriedade característica (PANETH, 1916, p. 183 apud RUTHENBERG, 2009, p. 81, tradução nossa).

Vale ressaltar que essa definição é, segundo Ruthenberg (2009), operacional

e fenomenológica. É operacional porque fornece um tipo de receita sobre como tratar

duas amostras de substâncias, a fim de diferenciá-las ou identificá-las, e é

fenomenológica porque utiliza somente material macroscópico real, em vez de um

vocabulário atomístico. É digno de nota o fato de a Comissão Alemã de Atomologia e

o Comitê Internacional de Elementos Químicos da IUPAC (que foi fundada em 1919)

seguirem a concepção de elemento proposto por Paneth (cujas definições aparecem

em trabalhos publicados em 1921 e 1923, embora não seja mencionado o do ano de

1916). Desde a terceira década do século XX, os elementos químicos em todo o

mundo foram oficialmente considerados "consistindo em átomos do mesmo número

de prótons". Em seu artigo de 1916, Paneth mencionou essa definição, mas não a

enfatizou.

No contexto de nosso estudo, o principal texto de Paneth é o sobre os

problemas filosóficos da Química que foram abordados durante uma palestra18,

intitulada Die erkenntnistheoretische Stellung des chemischen Elementbegriffs [A

posição epistemológica do conceito químico de elemento], proferida em 1931,

destinada a homenagear o filósofo Immanuel Kant (a quem ele mais tarde se referiu

em estudos históricos sobre teorias astronômicas). Essa palestra foi dividida em seis

seções: "A necessidade de um esclarecimento epistemológico dos conceitos

fundamentais da Química", "O conceito de substância na Química", "O ponto de vista

epistemológico dos antigos atomistas", "A posição epistemológica do conceito de

18 Originalmente, em 1931, o artigo foi publicado em alemão, muito tempo depois, em 1962, o artigo foi traduzido para o inglês pelo filho de Paneth, o físico e filósofo Heinz Paneth. PANETH, F. A. The epistemological status of the chemical concept of element. British Journal for the Philosophy of Science, v. 13, n. 1-14, p. 144-160, 1962.

63

elemento introduzido por Lavoisier", "O duplo significado do conceito químico de

elemento: substância básica e substância simples", "O duplo significado de outros

conceitos químicos" (RUTHENBERG, 1997).

Nessa palestra, Paneth explicitou, por exemplo, a distinção entre o último ponto

da análise e a análise dos componentes reais, e argumentou que o último ponto na

tese da análise não poderia ser a base adequada para a explicação química da

natureza dos compostos. Algo que não estava realmente presente em uma substância

não poderia ser invocado para explicar as propriedades de uma substância real. Ele

prosseguiu dizendo que a noção quimicamente importante de elemento era

"transcendental", que interpretamos como "uma abstração sobre as propriedades dos

compostos" (WEISBERG; NEEDHAM; HENDRY, 2019).

Nye (2008) exemplifica as contribuições de Paneth ao refletir sobre a seguinte

pergunta: Como os elementos persistem nos compostos? Em que sentido o sódio

oriundo de um metal macio e o cloro oriundo de um gás verde venenoso existem no

sal de cozinha cristalino e incolor? Segundo a autora, Paneth explicou que uma

distinção deve ser feita na Química entre uma substância simples, como o cloro, que

pode ser caracterizada por suas propriedades qualitativas e uma substância

fundamental, ou transcendental, como o cloro, que persiste nos compostos como uma

substância sem qualidades (NYE, 2008). A autora explica que:

A teoria atômica de Rutherford e Bohr nos permite entender que o núcleo atômico inalterado constitui a substância fundamental, enquanto as qualidades ópticas, químicas e outras da substância simples desapareceram. Paneth também atribuiu essa distinção a Mendeleev, observando que Mendeleev diferenciava o material constituinte, não perceptível aos sentidos, de um corpo composto formado a partir do corpo simples como uma única substância homogênea. Da mesma forma, disse Paneth em 1931, “os radicais da química orgânica existem, quase sem exceção, sozinhos no mundo transcendental” (NYE, 2008, p. 166, tradução nossa).

Os trabalhos de Paneth nos faz refletir sobre a importância do entendimento do

conceito de elemento químico, essencial para se pensar em formas de organizar,

classificar e sistematizar os elementos químicos conhecidos. Tal fato justifica a

necessidade de realização de uma revisão sobre esse tema, que apresentamos no

capítulo 2 da presente tese.

64

1.6.3. Contribuições de filósofos da química contemporâneos

Vários pesquisadores, atuantes em diferentes países, têm se dedicado em

estudos na área da Filosofia da Química, inclusive na América Latina (LOMBARDI;

CORDERO; RANSANZ, 2020). Consideramos que essa contextualização seja

importante, uma vez que temos observado a interação de pesquisadores de outros

países latino-americanos com pesquisadores brasileiros, fato que tem contribuído

para a nucleação de grupos dedicados a estudos na área da Filosofia da Química aqui

no Brasil.

O livro Filosofia da Química no Brasil, publicado em 2019, que reúne

contribuições de oito pesquisadores brasileiros19 que possuem trabalhos na área, nos

dá uma indicação de quão jovem são essas discussões no contexto nacional, ainda

mais quando pensamos na incorporação dessas discussões na formação de

professores de química ou no ensino de Química na Educação Básica.

Considerando o contexto latino-americano, destaca-se o grupo de Filosofia das

Ciências20 liderado por Olimpia Lombardi, que trabalha nessa área desde 2005,

realizando pesquisas como a autonomia ontológica da Química (LOMBARDI;

LABARCA, 2005, 2006), a existência de orbitais na ontologia da química baseada no

pluralismo ontológico (LABARCA; LOMBARDI, 2010) e as raízes kantianas desse

pluralismo ontológico (CÓRDOBA; LOMBARDI, 2013). No contexto do sistema

periódico podemos citar o trabalho de Restrepo e Pachón (2007) que analisaram os

aspectos matemáticos da lei periódica; de Labarca e Srivaths (2016, 2017), que

avaliaram a disposição dos elementos químicos hidrogênio e hélio na tabela periódica;

de Zambon (2017) que obteve uma representação que indica que todas as relações

entre os elementos químicos que formam os grupos do sistema periódico são

construídas a partir de tríades, sem o uso de configurações eletrônicas; de Labarca e

19 O livro em questão foi produzido pela reunião de trabalhos de Kleber Cecon, professor do Departamento de Filosofia da Universidade Estadual Paulista; Ronei Clécio Mocellin, professor do Departamento de Filosofia da Universidade Federal do Paraná; Marcos Antonio Pinto Ribeiro, professor do Departamento de Ciências e Tecnologias da Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia; Waldmir de Araújo Neto, professor do Instituto de Química da Universidade Federal do Rio de Janeiro; Marcelo Leandro Eichler, professor do Instituto de Química da Universidade Federal do Rio Grande do Sul; Nelson Rui Ribas Bejarano, professor do Instituto de Química da Universidade Federal da Bahia; Paulo Alves Porto, professor do Instituto de Química da Universidade de São Paulo; Jackson Gois, professor no Departamento de Educação da Universidade Estadual Paulista. 20 Esse grupo de pesquisa sediado na Universidade de Buenos Aires se dedica à pesquisa interdisciplinar em Filosofia e Fundamentos da Ciência, em particular, Física, Biologia e Química, é: https://www.filoexactas.exactas.uba.ar/index.htm.

65

Martínez (2019), que contribuíram para a reflexão sobre a constituição do grupo 3 da

tabela periódica.

Vale ressaltar ainda que, o grupo de pesquisa em Filosofia das Ciências da

Universidade de Buenos Aires têm se dedicado, nos últimos anos, para a aproximação

das áreas Filosofia da Química e Educação em Química (LABARCA; LOMBARDI,

2007; LABARCA; BEJARANO; EICHLER, 2013). Esses autores entendem que

reflexões a respeito da natureza do conhecimento químico contribuem para o

processo de ensino e aprendizagem de conceitos químicos. Dessa forma, pontuam

que os produtos oriundos de investigações de diferentes e atuais tópicos na Filosofia

da Química podem ser utilizados em atividades de formação de professores a fim de

que os docentes desenvolvam uma concepção epistemológica mais profunda da

Química.

Além de publicações acerca da potencialidade da interação entre Filosofia da

Química e Educação em Química, o grupo tem promovido eventos, tais como as

Jornadas de Historia, Filosofía y Didáctica de la Química del Cono Sur (iniciada em

2018) e as Jornadas de Fundamentos de Química (iniciada em 2020), que têm

contribuído para a socialização de conhecimentos produzidos por pesquisadores de

vários países latino-americanos e a participação de professores atuantes em

diferentes níveis de ensino que se interessam pela área.

Retornando aos aspectos gerais de pesquisa da Filosofia da Química,

observamos que, dentre os vários problemas de origem fundacional da Química,

Labarca, Bejarano e Eichler (2013, p. 1260) destacam os relacionados à tabela

periódica, cujos principais tópicos debatidos são:

[...] qual é a origem da tabela periódica? Existe uma melhor forma de apresentar os elementos na tabela? Ela pode ser reduzida à mecânica quântica? Qual é o lugar adequado para o hidrogênio e o hélio? Que elementos devem fazer parte do grupo 3? Qual é o papel das tríades?

Essas perguntas têm motivado a realização de várias pesquisas. Entre os

autores que têm contribuído com as discussões sobre essas temáticas, destacamos

o filósofo da química Eric Scerri, que tem se dedicado ao estudo da tabela periódica

há 30 anos (SCERRI, 1991, 1997, 2015, 2020). Ao analisar suas produções podemos

observar que, a forma como Scerri olha para esse objeto de estudo tem se modificado

ao longo dos anos. Nos últimos anos, por exemplo, podemos observar uma tentativa

66

de refletir acerca dos dados históricos relacionados ao sistema periódico por uma

perspectiva sociológica.

No artigo The discovery of the periodic table as a case of simultaneous

Discovery [A descoberta da tabela periódica como um caso de descoberta

simultânea], por exemplo, Scerri (2015) examina a questão da prioridade e

“descoberta simultânea” no contexto do desenvolvimento do sistema periódico

utilizando uma perspectiva sociológica. O autor argumenta que, em vez de ser

anômala, a “descoberta simultânea” ou “descoberta múltipla” é a regra e defende que

esse tipo de descoberta é perceptível no desenvolvimento inicial do sistema periódico.

Para isso, o autor se apoia em uma visão de desenvolvimento evolutivo da ciência por

meio de um mecanismo que é chamado de Sci-Gaia21 por analogia com a hipótese

Gaia desenvolvida pelo cientista inglês James Ephraim Lovelock, que considera a

Terra como um organismo vivo em evolução. Na opinião de Scerri, o desenvolvimento

da ciência envolve pequenas mudanças incrementais, não por rupturas como indicado

por Kuhn. Esse desenvolvimento envolve inúmeras mutações quase aleatórias no

pensamento de muitos indivíduos, seguidas pela sobrevivência de apenas o "mais

apto" dessas mutações. A partir dessa perspectiva, o autor considera que não existem

teorias certas e erradas na ciência, mas apenas passos em direção a um

conhecimento coletivo.

Nessa perspectiva, segundo Scerri (2015), as disputas de prioridade são uma

mera distração ou uma farsa representada por cientistas que buscam seu momento

de glória. O que realmente importa é que o conhecimento científico como um todo

progrida, uma vez que os indivíduos são relativamente sem importância nessa visão.

A visão heroica da História da Ciência, na qual tentamos atribuir uma “descoberta” a

um indivíduo em particular ou mesmo a um pequeno grupo de indivíduos, dá lugar a

uma visão coletiva sem nome e sem rosto do crescimento da ciência. A partir dessas

considerações, Scerri (2015) defende que a tabela periódica foi “descoberta” por pelo

21 Essa perspectiva é utilizada por Scerri em seu livro A Tale of Seven Scientists and a New Philosophy of Science publicado em 2016. Nesse livro, conforme pontua Chamizo (2018, p. 121), elaborado a partir do trabalho de sete pesquisadores associados ao desenvolvimento da tabela periódica, Eric Scerri tenta construir uma nova filosofia da ciência. No último capítulo desse livro, Scerri tenta “convencer o leitor, sem fornecer provas suficientes disso, que o desenvolvimento de toda ciência, não apenas da química, não apenas em torno da tabela periódica, é evolucionário e não totalitário e agudamente revolucionário” (CHAMIZO, 2018, p. 121). Segundo Chamizo, antes de Scerri outros autores, utilizando diferentes perspectivas, haviam indicado praticamente a mesma coisa. A partir dessa consideração, Chamizo (2018, p. 121), concluiu que “isso significa que não nos deparamos com uma nova filosofia da ciência, mas com uma vibrante provocação sobre seu desenvolvimento, que merece ser lida”.

67

menos seis indivíduos trabalhando mais ou menos independentemente um do outro

em partes bastante diferentes do mundo e sem comunicação entre eles.

Scerri (2015) argumenta que a “descoberta múltipla” ou “descoberta coletiva”

acontece porque, quando uma ideia está madura, é apenas uma questão de tempo

antes de ser observada por pessoas diferentes, mais ou menos ao mesmo tempo.

Obviamente, esses indivíduos podem estar comprometidos em desenvolver suas

“descobertas” em diferentes extensões, e é geralmente por isso que damos mais

crédito a um ou outro indivíduo. Dessa forma, a questão da prioridade é bastante local

e não deve ditar a maneira pela qual a história da ciência é escrita e apresentada.

Podemos observar que a Filosofia da Química tem contribuído com importantes

reflexões relacionadas à problemas de origem ontológica, de conceituação e

diagramação, fundacionais, e de relação com outras ciências. Tais discussões têm,

aos poucos, entrando na pauta da área de Educação em Química. Ribeiro, Bejarano

e Santos (2012, on-line), por exemplo, consideram “[...] o campo disciplinar da filosofia

da química como um fundamento do ensino de química”. Lemes e Porto (2013, p. 121)

indicam, a partir de um levantamento bibliográfico, “[...] como a contemporânea

filosofia da química pode promover reflexões entre os educadores, auxiliando a

escolha sobre o que ensinar, e como ensinar, em disciplinas e cursos de química”.

Kavalek et al. (2015, p. 1, tradução nossa), ao explorar a importância da Filosofia e

História da Química para educadores em Química, pontuam que:

[...] a filosofia da química pode fornecer subsídios teóricos para o ensino de química. Surge a necessidade, pois, de se inserir e articular a química à filosofia, introduzindo, entre outras atividades, o debate sobre: modelo, lei, teoria e representação; método científico; observação na ciência; os aspectos filosóficos da história da química; exemplos de contextos da química e trabalho dos químicos; discussões sobre a química e a filosofia, para humanizar a ciência e aproximá-la dos interesses sociais.

A partir dos exemplos selecionados para compor a presente seção,

observamos que as diferentes áreas se influenciam e se modificam. Como exemplos

percebidos, ao longo da construção desta seção, podemos citar:

(i) Iniciativas individuais, tais como de pesquisadores da área de Educação em

Química que buscam na Filosofia da Química subsídios para se pensar o

ensino de conhecimentos químicos ou ainda o currículo dessa disciplina; ou

ainda de filósofos da química que incorporam elementos explicativos de outras

68

áreas do conhecimento, tal como feito por Scerri, ao incorporar aspectos

sociológicos para se explicar o desenvolvimento do sistema periódico;

(ii) Iniciativas coletivas, tais como do grupo de pesquisa em Filosofia das Ciências

da Universidade de Buenos Aires que tem estimulado a socialização de

conhecimento produzidos na área por diferentes pesquisadores latino-

americanos, assim como a interação dessa área com a área de Educação em

Química.

A partir do exposto na presente seção, podemos perceber que as construções

e reflexões feitas na área da Filosofia da Química são importantes, no contexto da

presente tese, para se avaliar a coerência interna, e sua relação com outros

conhecimentos da Química e da Física, dos diferentes trabalhos produzidos durante

o desenvolvimento do sistema periódico. Além disso, nos faz questionar como o

sistema periódico têm sido abordado, seja na Educação Básica ou no Ensino Superior,

em especial na formação de professores de química.

1.7. Sociologia da Química

Como é possível observar ao longo deste capítulo, podemos perceber a

existência de quatro disciplinas - Química, História da Química, Filosofia da Química

e Sociologia da Química - que, como pontua o historiador da ciência Jeffrey I. Seeman:

[…] têm muito em comum - os cientistas, os átomos e as moléculas e suas reações, a tabela periódica, a literatura científica, as instituições, o impacto educacional e social, os fatores industriais e comerciais - mas diferem muito em cultura, perspectiva, estilo e linguagem (SEEMAN, 2018, p. 76, tradução nossa).

Apesar dos objetos de estudos em comum, Seeman (2018) apresenta

evidências que indicam o isolamento disciplinar entre História, Filosofia e Sociologia

da Química. Ao final do artigo, o autor apoia e incentiva múltiplas interações

disciplinares para praticantes das disciplinas de Química, História da Química,

Filosofia da Química e Sociologia da Química.

Em 1978, o historiador da ciência estadunidense Stephen George Brush

publicou um artigo com um título bastante provocativo: Why chemistry needs history -

and how it can get some [Por que a química precisa de história e como ela pode obter

69

algumas]. Sua primeira solução foi que os professores de química deveriam usar sua

influência em suas próprias instituições para incentivar a contratação de historiadores

qualificados para ensinar a história da ciência (BRUSH, 1978). Aparentemente, Brush

estava sugerindo que os químicos não eram qualificados para ensinar a história de

sua própria ciência (SEEMAN, 2018). Esse exemplo, utilizado por Seeman (2018, p.

78, tradução nossa), se configura com o conceito de macarthismo na academia, que

consiste em fazer:

[...] julgamentos sobre uma publicação ou apresentação ou as capacidades acadêmicas de um indivíduo com base em fatores irrelevantes, como sexo, idade, religião, local de nascimento ou emprego, em vez de critérios de desempenho, como a qualidade da pessoa, publicações e apresentações. A exclusão de acadêmicos de círculos profissionais ou acadêmicos apenas porque eles não possuem diplomas em um campo específico ou ocupam uma posição acadêmica nesse campo também é o macarthismo. O macarthismo em qualquer profissão deve ser colocado em quarentena como uma doença contagiosa.

Para além desse macarthismo, presente também em reuniões

monodisciplinares, o autor indica os eventos intersdisciplinares, tal como da

International Society for History, Philosophy, and Social Studies of Biology [Sociedade

Internacional de História, Filosofia e estudos sociais da Biologia], constituída em

1989.22

Em sua crítica sobre o trabalho de Seeman (2018), Fortin, Lombardi e González

(2018, p. 264, tradução nossa) consideram que o problema não é a existência de

disciplinas distintas (cuja analogia foi feita com ilhas), mas a falta de comunicação

entre as mesmas:

[...] o conhecimento humano habita diferentes “ilhas”, cada uma com seu ecossistema. Se queremos melhorar esse conhecimento, temos que construir barcos melhores para melhorar o intercâmbio entre as ilhas. Se, pelo contrário, denunciamos a insularidade e rejeitamos a existência do mar entre eles, o resultado mais provável será afundar na escuridão.

22 No Brasil, até onde sabemos, não há sociedades ou associações de disciplinas científicas específicas – que explicitamente buscam as relações entre História, Filosofia e Sociologia da Ciência - além da Associação Brasileira de Filosofia e História da Biologia, que foi fundada em 2006 durante o IV Encontro de Filosofia e História da Biologia. Apesar disso, vale ressaltar que a Sociedade Brasileira de História da Ciência (SBHC, formada em 1983) se caracteriza “[...] pela sua vocação interdisciplinar no que diz respeito à origem dos seus associados e à natureza das atividades que promove, numa diversidade de áreas que dialogam com a História das Ciências, tais como a Filosofia, Sociologia, Antropologia, Educação, entre outras”.

70

Ao pensarmos sobre o conhecimento mobilizado pela Química, este envolve

mais do que conceitos e proposições. Está completamente imerso na cultura e,

portanto, na axiologia. O desenvolvimento da Sociologia da Química é, portanto,

importante e central, e isso ainda não foi reconhecido em pesquisas da área de Ensino

de Química (RIBEIRO; PEREIRA, 2013). Segundo esses autores, o filósofo da

química que melhor expõe essa abordagem é o húngaro-britânico Michael Polanyi

(1891-1976).

Thorpe (2009) considera que a concepção de ciência de Polanyi como prática

incorporada, baseada no "conhecimento tácito", e realizada em comunidades

profissionais mantidas unidas por altos níveis de confiança pessoal, influenciou

profundamente a Sociologia e a História da Ciência contemporânea.

Polanyi foi contemporâneo do sociólogo alemão Karl Mannheim, no entanto, os

dois apresentavam posições opostas sobre a Sociologia do Conhecimento. Segundo

Thorpe (2009, p. 69-70, tradução nossa):

Mannheim promoveu a sociologia do conhecimento como um projeto desencantador, que envolvia a crítica social não apenas das crenças dos outros, mas também da relação entre as próprias crenças e a posição existencial/social. Foi um projeto reflexivo que minou o enraizamento da perspectiva do indivíduo em suposições tidas como certas da tradição e tornou as suposições básicas problemáticas. Nesse sentido, a sociologia do conhecimento era um projeto adequado para um mundo moderno em que, como disse Marx, "tudo o que é sólido desmancha no ar". Foi voltado para a produção de uma visão cética e imparcial do mundo, exemplificada pelo "intelectual socialmente imparcial". A epistemologia de Polanyi também era uma teoria social: Polanyi enfatizou o enraizamento do conhecimento nas relações sociais de comunidade, confiança e autoridade. Sua imagem da comunidade científica era de uma ordem tradicional em que habilidades e tradições de pensamento e prática eram transmitidas por meio da autoridade de professores e mestres reconhecidos. Em contraste com Mannheim, no entanto, a esperança de Polanyi era precisamente combater o distanciamento cético a fim de preservar essas relações tradicionais.

Apesar de as reflexões sociológicas de Polanyi terem sido publicadas nas

décadas de 1940 e 1950, suas contribuições pouco aparecem em trabalhos de

História da Química e Educação em Química. Os principais elementos de suas

reflexões sociológicas que nos chamou a atenção foi o conceito de “conhecimento

tácito” e o “enraizamento do conhecimento nas relações sociais de comunidade,

confiança e autoridade”, que sugerem a importância das relações de poder em uma

comunidade acadêmica.

71

Trabalhos avaliando o contexto da Química ou a produção de conhecimento

químico, a partir de uma perspectiva sociológica, são escassos. Recentemente,

Meglhioratti e Batista (2018) fizeram um estudo bibliográfico em revistas área de

Ensino que possuem Qualis A1 e A2, buscando artigos publicados no período de 2007

a 2016, visando compreender como as perspectivas sociológicas estão presentes no

ensino de Ciências. Dos 46 artigos avaliados pelas autoras apenas seis estavam

relacionados ao contexto do ensino de Química.

1.8. História da Ciência e ensino de Ciências

Partindo da premissa que é impossível e desnecessário ensinar a história da

ciência em sua totalidade, e também da impossibilidade de conhecermos essa

história, uma vez que conhecemos apenas fragmentos da história a partir de trabalhos

historiográficos produzidos por vários autores ao longo dos séculos, observamos que

o ensino de fragmentos históricos da ciência não é uma novidade no contexto

educacional (BARNES, 1920; KLOPFER, 1969). Sarton (1918), por exemplo, há cem

anos atrás considerou que o ensino da história da ciência deve ser essencialmente a

interpretação de dois conjuntos de fatos: históricos e científicos.

[...] é na parte histórica do ensino que as conexões entre a Ciência e todas as outras atividades humanas se manifestam. Portanto, esta parte é a mais importante do puro ponto de vista humanista. A base de qualquer interpretação histórica, é claro, é a disposição de todos os fatos interessantes em uma sequência cronológica (SARTON, 1918, p. 196, tradução nossa).

Sabe-se que existem vários livros sobre história da ciência (SEDGWICK;

TYLER, 1927; RONAN, 1987; BYNUM, 2013), apesar disso a história da ciência chega

até o contexto educacional, geralmente, por meio de livros didáticos. Devemos

considerar, portanto, que existe “[...] uma longa cadeia de escritos originados desde

cadernos de laboratório, passando para apresentações orais em círculos cada vez

maiores para artigos de periódicos, em seguida, para revistas populares e, finalmente,

para livros didáticos” (GARCÍA-BELMAR; BERTOMEU-SÁNCHEZ; BENSAUDE-

VINCENT, p. 219, tradução nossa). A partir dessa descrição, observamos que existe

um longo caminho que se inicia com a produção e socialização do conhecimento pelo

pesquisador, depois esse conhecimento é transposto para Textos de Divulgação

Científica e, na sequência, sofre uma nova transposição, agora, para o contexto

72

educacional. Nesse percurso, podemos pensar ainda que, a primeira transposição se

dá a partir de trabalhos historiográficos e não necessariamente diretamente dos

originais produzidos pelo pesquisador. Nessa perspectiva, o historiador da ciência

participa dessa longa cadeia de produção de conhecimento sobre a história da ciência.

García-Belmar, Bertomeu-Sánchez e Bensaude-Vincent (2005, p. 219, tradução

nossa) fazem, de certa forma, uma crítica quanto a participação do historiador da

ciência nesse processo:

Se "escrever livros é o último ato existencial na ciência", como disse John Brooke, é claro que os livros nada têm a nos dizer sobre o entusiasmo da criação, sobre o labirinto emaranhado da construção de fatos científicos, ou sobre as lutas com instrumentos e colegas - todas facetas interessantes da "ciência em ação". Os historiadores da ciência, consequentemente, prestam pouca atenção aos livros didáticos e os usam apenas na medida em que fornecem uma janela para a "ciência normal".

Há mais de 50 anos, Kuhn (1963), em seu provocativo trabalho The function of

dogma in scientitic research [A função do dogma na pesquisa científica], já havia

chamado a atenção de filósofos da ciência acerca da tradição científica nos livros

didáticos, e que este fato "[…] é o sinal mais óbvio de paradigmas - são coleções de

exemplos concretos que moldam a prática e o pensamento científico" (MYERS, 1995,

p. 4, tradução nossa). Segundo Kuhn (1963, p. 352, tradução nossa), além de os livros

didáticos serem importantes para a ciência, as maneiras pelas quais os livros didáticos

são usados podem servir para distinguir campos científicos de campos não-científicos:

[...] talvez a característica mais marcante da educação científica é que, até certo ponto bastante desconhecido em outros campos criativos, é realizado por meio de livros didáticos, trabalhos escritos especialmente para os estudantes. Até que ele esteja pronto, ou quase pronto, para iniciar sua própria dissertação, o estudante de química, física, astronomia, geologia ou biologia raramente é convidado a tentar projetos de pesquisa experimentais ou expostos aos produtos imediatos da pesquisa feita por outros - isto é, as comunicações profissionais que os cientistas escrevem para seus pares.

As considerações apresentadas, até o momento, nos fazem refletir sobre a

importância de se conhecer o que têm sido ensinado/aprendido sobre o conhecimento

químico na Educação Básica. Para isso, o livro didático é um bom panorama, cuja

análise pode fornecer as evidências necessárias para entender, pelo menos em parte,

esse cenário de ensinagem e aprendizagem. No que tange ao conteúdo histórico,

levando em consideração a existência do processo que envolve a produção,

73

socialização e transposição do conhecimento científico para o contexto escolar, é

necessário, também, conhecer esse longo processo antes de se avaliar a história da

ciência presente em livros didáticos. Conhecer esse processo implica, entre outras

coisas, saber que tipos de profissionais (historiadores da ciência, divulgadores da

ciência, educadores, entre outros) estão envolvidos nas transposições do conteúdo

histórico entre os diferentes contextos de uso da informação.

No contexto brasileiro, observamos uma forte tendência de transposição de

conhecimento científico por meio da Divulgação Científica. Tal movimento se inicia na

década de 1960 com o médico José Reis (1907-2002), que contribuiu por várias

décadas para a divulgação da ciência em nosso país.

Reis apresentou, no dia 6 de agosto de 1966, na Sociedade de Estudos

Históricos, uma palestra intitulada A história e o ensino da ciência (REIS, 1967). As

reflexões apresentadas por Reis, até nosso conhecimento, não causaram impactos

na Educação em Ciências, uma vez que a maioria das pesquisas produzidas nas

décadas seguintes, que relacionam história da ciência e ensino de Ciências, utilizaram

como referenciais teóricos autores estrangeiros.

Apesar do exposto anteriormente, consideramos válido apresentar algumas

das reflexões produzidas no contexto brasileiro por Reis, ainda que suas

considerações tenham sido apresentadas para acadêmicos da área de História. De

forma clara Reis pontua que “[…] o que importa é a contribuição que a História, seja

em geral, seja como História especificamente da Ciência, pode dar ao melhor

aprendizado e à melhor compreensão da Ciência” (REIS, 1967, p. 4).

O entendimento de Reis a respeito do que trata a História da Ciência foi

influenciada pelos trabalhos do escritor alemão Johann Wolfgang von Goethe (1749-

1832) e de Sarton. A percepção de Reis sobre o trabalho de Goethe está relacionada

ao entendimento que “[…] a história da ciência é a própria ciência” e que:

[…] nos diversos pontos de vista dos cientistas que trataram sucessivamente de um assunto, em seus erros e enganos, assim como em suas descobertas, manifesta-se pouco a pouco o conjunto dos problemas, métodos e soluções que constituem a totalidade da ciência em apreço (REIS, 1967, p. 5).

O entendimento de Sarton que “[…] a História da Ciência é o fio condutor na

História da Civilização, a chave para a síntese do conhecimento, a mediadora entre

74

Ciência e Filosofia, e a verdadeira pedra fundamental da Educação” (REIS, 1967, p.

7) também foi utilizado por Reis em seus trabalhos em História da Ciência.

Durante essa palestra, Reis buscou responder “1. Tem tido a ciência a posição

devida na História geral, ou nos livros de História em que a humanidade aprende a

respeito do seu passado? 2. Tem tido a História a posição devida nos livros e cursos

que ensinam a ciência?” (REIS, 1967, p. 8).

Para responder a primeira pergunta, Reis considerou que “[…] se examinarmos

os livros de História veremos que na maioria deles o fato político simples obscurece o

científico, mesmo quando este último tenha maiores consequências” (REIS, 1967, p.

8). Para exemplificar sua afirmação, Reis utilizou um argumento de Sarton a respeito

de dois grandes fatos que ocorreram em 1686: “[…] a publicação do livro Principia de

Newton, que era realmente o alicerce do pensamento moderno, e a liga de Augsburgo.

Esta última entrou para a História, o primeiro não” (REIS, 1967, p .8).

Para responder a segunda pergunta, Reis utilizou dados do relatório General

Education in a Free Society [Educação geral em uma sociedade livre], produzido na

Universidade de Harvard em 1945, que considerava a importância do estudo da

História e da Filosofia da Ciência, assim como o relato da historiadora da ciência

estadunidense Dorothy Stimson (1890-1988) sobre a reação dos estudantes ao

ensino da história da ciência. Essa pesquisadora observou que:

[…] os alunos reconheceram que esse ensino lhes permitiu maior compreensão da própria história das ideias e da perspectiva histórica, assim como maior apreciação do método científico mesmo em áreas diferentes daquelas a que se haviam dedicado antes (REIS, 1967, p. 9).

Reis fez uma crítica aos livros de Ciência ao considerar que uma prática comum

em “[…] muitos livros de ciência é preceder cada capítulo, ou o texto todo da obra, de

um ‘histórico’ que não passa de fria sequência de nomes e datas costurados, sem

que, se perceba por elas a evolução ou a história das ideias” (REIS, 1967, p. 10). Em

relação ao uso da história da ciência em situações de ensino, Reis (1967) apresenta

duas possibilidades: (i) uma delas consiste em servir de pano de fundo que mostre ao

estudante o fato cientifico em seu habitat no tempo; (ii) a outra maneira consiste em

adotar métodos como o dos estudos de casos.

Segundo Reis (1967, p. 12) “[…] em qualquer dêsses métodos torna-se

possível salientar ou discutir importantes relações, como por exemplo: a influência do

75

científico sôbre o fato social, a influência dêste na descoberta científica, a influência

do científico no histórico e vice-versa”. Podemos observar que Reis se aproxima e

defende uma abordagem externalista de História da Ciência, tal como muitos dos

historiadores da ciência daquele período.

Prestes e Caldeira (2009, p. 1, grifo das autoras), ao fazer uma introdução

sobre a importância da história da ciência na educação científica, pontuam que:

A partir da década de 1970, aumentou significativamente o interesse pelo ensino contextual das ciências tanto no Ensino Básico, quanto no Ensino Superior. Trata-se de uma tendência que explora as componentes históricas, filosóficas, sociais e culturais da ciência por meio de enfoques e abordagens variadas, na tentativa de promover uma formação que supere a demarcação entre o ensino dos conteúdos científicos e o de seus contextos de produção.

Segundo essas autoras, o interesse pelo ensino contextual das ciências

consolidou um campo de pesquisa que explora as componentes históricas, filosóficas,

sociais e culturais da ciência, dando ênfase às potencialidades de sua utilização em

aulas de Ciências, seja na Ensino Básico ou no Ensino Superior. No âmbito do Ensino

de Química, por exemplo, podemos citar algumas das experiências apresentadas em

dissertações e teses que evidenciam o uso de episódios históricos para o ensino de

conteúdos de química (MARQUES, 2006; MARTORANO, 2012; LIMA, 2016;

PATROCÍNIO, 2018; SILVA, 2018), avaliação do conteúdo histórico presente em

livros didáticos de Química (VIDAL, 2009; TAVARES, 2010; SILVA, 2010; PRADO,

2016; LESKE, 2017), assim como impactos do uso da história da química na formação

inicial ou continuada de professores de química (SILVEIRA, 2008; MARQUES, 2010;

NASCIMENTO, 2014; SANTOS, 2016; OLIVEIRA, 2016; GUARNIERI, 2018).

O uso da história da ciência no ensino de Ciências, no contexto Brasileiro, foi

fortemente influenciado pelos estudos de Matthews (1989, 1990, 1995, 1998), que

desde o final da década de 1980 vem estudando a inserção das áreas História e

Filosofia da Ciência no ensino de Ciências. Desde então, vários estudos têm mostrado

que abordar tópicos de história da ciência pode ser extremamente útil na Educação

Básica, pois além de auxiliar na construção de conceitos, a abordagem histórica

contribui para que alguns aspectos recomendados na formação de estudantes sejam

alcançados, como a formação de uma concepção crítica a respeito da ciência e a

compreensão dessa prática imersa em contextos culturais, sendo historicamente

construída (FORATO; PIETROCOLA; MARTINS, 2011).

76

A importância da História, Filosofia e Sociologia da Ciência para o ensino de

Ciências tem sido amplamente reconhecida por diferentes pesquisadores

(GAGLIARDI; GIORDAN, 1986; GAGLIARDI; 1988; MATTHEWS, 1995; PESSOA

JÚNIOR, 1996; LOMBARDI, 1997; MARTINS, 2006; OKI; MORADILLO, 2008;

BELTRAN; SAITO; TRINDADE, 2014; TRINDADE, 2014; ALABARRCIN; NARDI,

2016; AQUINO, 2017). Como consequência, emergiram ações oficiais e não oficiais

no sentido de buscar inserir a história da ciência nos currículos da Educação Básica,

que decorrem de reestruturações curriculares mais recentes.

Trabalhar com conteúdos de História, Filosofia e Sociologia da Ciência nos

currículos pode contribuir para a humanização do ensino científico, facilitando a

mudança de concepções simplistas acerca da ciência para posições mais relativistas

e contextualizadas sobre esse tipo de conhecimento. Além disso, o uso da história da

ciência, no âmbito escolar, permite reflexão e discussão da gênese e da

transformação de conceitos sobre a natureza, as técnicas e as sociedades, bem como

na análise dos diversos modelos de elaboração de conhecimentos (BELTRAN, 2013;

BELTRAN; SAITO; TRINDADE, 2014).

Devemos ressaltar que, "[…] embora a História da Ciência seja uma mediadora

para a aprendizagem de ciências, não é método de ensino, mas uma provedora de

recursos que conduz à reflexão sobre o processo de construção do conhecimento

científico" (SAITO, 2010, p. 4). Além disso, devemos ter o cuidado, como pontua Saito

(2010, p. 5), ao levar para a sala de aula as histórias que estão nos livros didáticos,

uma vez que ainda hoje "[…] são baseadas em uma vertente historiográfica

tradicional", tal como a observada nos trabalhos de Sarton, e "[…] tende a reforçar a

linearidade do desenvolvimento do conhecimento".

1.9. Considerações finais deste capítulo

Podemos observar que o olhar para os fatos científicos pode ser feito a partir

de diferentes “lentes”, que auxiliam a entender os contextos de produção, circulação

e apropriação do conhecimento científico. Em nosso caso, ao fazer uma reflexão

sobre nosso objeto de estudo, o sistema periódico dos elementos químicos,

verificamos que o mesmo pode ser investigado a partir da realização de um estudo

historiográfico, a partir de uma reflexão filosófica e a partir das dimensões sociais

77

relacionadas. Algumas possibilidades de olhares possíveis, assim como suas

relações, são apresentadas na Figura 3.

Figura 3: (Algumas) Possibilidades de olhares para o sistema periódico dos elementos químicos. Fonte: Autoria própria (2021).

A partir desse esquema indicamos que, em nossa concepção, para um melhor

entendimento do objeto de estudo, a pesquisa historiográfica deve ser realizada de

forma central, buscando evidências para reflexão/discussão acerca dos agentes

históricos que contribuíram para o desenvolvimento do sistema periódico, eventuais

disputas de prioridades, o porquê da existência de diferentes formas de

representação, assim como o papel da IUPAC para a consolidação da tabela periódica

vigente.

Olhando nosso objeto de estudo pela “lente” da Filosofia da Química se faz

necessário, antes da realização do estudo historiográfico sobre o sistema periódico,

conceituar o que se entende por elemento químico em diferentes períodos da história.

Para isso é necessário a realização de uma revisão histórica e de uma reflexão

filosófica, ou seja, um estudo utilizando “as lentes” da História da Química e da

Filosofia da Química (cuja necessidade é indicada por linha tracejada). O segundo

problema filosófico, a ser estudado, é sobre a base conceitual utilizada para o

desenvolvimento da representação do sistema periódico, assim como sua coerência

interna e externa.

A lente da Sociologia da Ciência contribui na investigação dos fatores sociais

relacionados aos processos de criação, circulação e apropriação dos conhecimentos

relacionados ao sistema periódico dos elementos químicos. Como exemplo de fatores

de cunho social que nos parecem pertinentes a serem investigados podemos citar:

Qual fator motivou o desenvolvimento do sistema periódico? Como se deu o processo

78

de popularização do sistema periódico? Houve influência de aliados? Qual o papel

das instituições científicas na disseminação do sistema periódico?

1.10. Referências bibliográficas

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90

CAPÍTULO 2

DO CONCEITO DE ‘ELEMENTO’ A ‘ELEMENTO QUÍMICO’:

EVOLUÇÃO HISTÓRICA

2.1. Considerações iniciais

O problema filosófico de buscar os "constituintes últimos" da realidade física

(que são preservados nas transformações da matéria) foi levantado há muito tempo e

está presente em toda a história do pensamento científico. A noção de elemento foi

introduzida pelos filósofos gregos no século V antes da Era Cristã (a.EC), na tentativa

de conciliar a singularidade do ser com a grande heterogeneidade da realidade física

no tempo e no espaço. O objetivo dessa conciliação foi explicar a multiplicidade de

coisas e eventos percebidos pelos nossos sentidos, por meio de um número limitado

de princípios gerais. Duas principais escolas de pensamento identificaram tais

princípios tanto nos elementos (Aristóteles) como nos átomos (Demócrito)

(GHIBAUDI; REGIS; ROLETTO, 2013).

Os conceitos de átomo e de elemento ainda são encontrados na ciência

moderna, embora tenham perdido seu status metafísico para se tornarem entidades

científicas (GHIBAUDI; REGIS; ROLETTO, 2013). Neste sentido, no presente capítulo

apresentamos apontamentos sobre a evolução histórica23 do conceito de elemento

químico, com o objetivo de compreender seu significado em diferentes períodos

históricos, em especial para entender outro processo que está diretamente

relacionado - o desenvolvimento do sistema periódico dos elementos químicos.

2.2. O conceito de elemento na Antiguidade

Apresentar aspectos históricos da origem do conceito de elemento é tentar

resumir em poucas páginas a intensa e rica história da gênese e do desenvolvimento

23 O presente capítulo é mais uma revisão bibliográfica do que uma historiografia do tema, uma vez que, aqui, estamos contando uma história a partir de trabalhos historiográficos, ou não, de variados autores. Apesar disso, em alguns momentos, principalmente a respeito do conceito de elementos químicos utilizamos trabalhos originais produzidos por agentes históricos relacionados ao tema em discussão.

91

da Ciência grega. Muitos historiadores da ciência - tais como Holmyard (1931); Fuller

(1931); Sedgwick e Tyler (1939); Ronan (1987); Rosa (2012) - propuseram e fizeram

isso com propriedade.

Como mencionado anteriormente, haviam filósofos na Grécia antiga que

acreditavam que tudo no universo poderia ser reduzido a uma simples substância

elementar (KOLB, 1977). As reflexões acerca da natureza aparecem na chamada

Escola Jônica, que teve início com Tales de Mileto (por volta de 624-558 a.EC), cuja

literatura indica ter sido o primeiro “[...] na formulação, adoção e aplicação do espírito

científico em seus estudos e observações” (ROSA, 2012, p. 121).

Tales e seus adeptos defendiam a vida e a atividade como inerentes à matéria,

sem a influência de forças externas vinculadas às divindades, subordinando o

pensamento às indicações do sentido comum (ROSA, 2012, p. 121). Observando as

mudanças constantes do meio cósmico, chegaram à conclusão de que tudo derivava

de um elemento primordial ou causa material - a água (ROSA, 2012; LABARCA;

ZAMBON; QUINTANILLA, 2014). Segundo Rosa (2012), essa explicação física

natural tem gênese na experiência de Tales por ter viajado pelo Egito e testemunhado

os efeitos das inundações do Nilo na terra estéril. Segundo esse autor:

[…] Tales não lançava mão de um deus responsável pela fertilidade da terra. Com esse raciocínio, explicou os terremotos, usando sua ideia da Terra flutuante. Foi Tales o primeiro a demonstrar as qualidades do pensamento científico, ao fornecer explicações naturais, e não sobrenaturais, sobre o Mundo, e ao tentar deduzir da observação e da experiência as teorias subjacentes dos fatos (ROSA, 2012, p. 121).

Anaximandro (por volta de 611-547 a.EC), discípulo e sucessor de Tales como

chefe da Escola jônica, “[...] foi o primeiro a formular o conceito de uma lei universal

presidindo o processo cósmico total” (ROSA, 2012, p. 122). Para esse filósofo, o

apeiron (uma ideia abstrata que denota ilimitado, indeterminado), não a água de Tales,

seria o princípio e o elemento das coisas existentes; foi o primeiro a usar a noção de

princípio (ROSA, 2012; LABARCA; ZAMBON; QUINTANILLA, 2014). O apeiron,

segundo Rosa (2012, p. 122), “[...] estaria animado por um movimento eterno, que

teria ocasionado a separação de uma semente (grão), origem do Cosmos, que

pulsaria como um ser vivo”.

Anaxímenes (por volta de 550-475 a.EC), também de Mileto, defendeu a

rarefação e a condensação do vapor (pneuma) como a origem de tudo (ROSA, 2012),

92

estabelecendo, assim, o ar como princípio universal (LABARCA; ZAMBON;

QUINTANILLA, 2014). Anaxímenes considerava que o ar era a força que animava o

mundo, atribuindo a natureza da transformação a uma combinação de fenômenos, de

causa dinâmica, de rarefação e a condensação do ar (LABARCA; ZAMBON;

QUINTANILLA, 2014), que, segundo Rosa (2012), poderia ser assim ilustrado:

[…] a formação da chuva ilustra a condensação do ar para formar a água; a água se condensa até se solidificar como gelo, e, inversamente, o ar se formaria pela rarefação, a partir da água quando se evapora. Todas as coisas provêm de uma substância primordial única, por um duplo processo mecânico de condensação e rarefação do ar, ilimitado (ROSA,

2012, p. 122, grifo nosso).

Dando continuidade ao processo de busca de “[...] uma substância capaz de

se transformar em todas as outras e de, por sua vez, resultar da alteração de qualquer

delas” (ROSA, 2012, p. 124), Heráclito (por volta de 540-470 a.EC) “[...] identificou o

fogo como o princípio da natureza” (LABARCA; ZAMBON; QUINTANILLA, 2014, p.

3). Segundo Rosa (2012, p. 124), para Heráclito “[...] tudo estava em estado de

perpétua mudança, de tal forma que tudo o que percebemos com os sentidos é

transitório”, nesse sentido, o filósofo acredita na “comprovação do incessante devir

[“transformação incessante e permanente pela qual as coisas se constroem e se

dissolvem noutras coisas das coisas” (ROSA, 2012, p. 124)], o mundo como um fluxo

perpétuo” (LABARCA; ZAMBON; QUINTANILLA, 2014, p. 3). Assim, para Heráclito:

[…] o Mundo seria um fogo permanentemente vivo, que se transforma em todas as coisas, as quais, por sua vez, a ele retornam num ciclo perpétuo; o Mundo não foi feito por deuses e homens, mas era, é e será um fogo sempre vivo, acendendo-se e apagando-se conforme a medida, de acordo com um de seus fragmentos (ROSA, 2012, p. 124).

Empédocles de Agrigento (490-435 a.EC) substituiu a busca jônica por um

único princípio (água, ar, fogo) pela doutrina dos quatro elementos (água, ar, fogo e

terra) (ROSA, 2012; LABARCA; ZAMBON e QUINTANILLA, 2014), que são dotados

de graus variáveis de qualidades primárias (umidade e secura, calor e frio), que

aumentam e diminuem mediante mistura e separação, decorrentes, respectivamente,

das forças antagônicas amor (atração) e ódio (repulsão) (ROSA, 2012; LABARCA;

ZAMBON; QUINTANILLA, 2014).

93

A doutrina dos quatro elementos de Empédocles possuía um poder de

explicação maior do que os princípios defendidos pelos filósofos que o antecederam.

O universo, por exemplo, segunda essa doutrina:

[…] havia passado por quatro estágios em seu desenvolvimento: primeiro, teria havido uma completa mistura dos quatro elementos dentro do Universo esférico, a seguir, os elementos foram, cada vez mais, separados pela repulsão, tendo sido o terceiro estágio um período de total separação dos elementos, seguido por uma parcial e crescente mistura, devida à atração (ROSA, 2012, p. 126).

O antropomorfismo, ainda presente em Empédocles, é totalmente superado e

substituído por um mecanicismo puro, que é também materialismo puro: a doutrina

atômica, proposta por Leucipo e desenvolvida por seu principal discípulo Demócrito

de Abdera (por volta de 460-370 a.EC) (LABARCA; ZAMBON; QUINTANILLA, 2014).

Essa doutrina explicava as causas dos fenômenos por causas mecânicas (o

movimento dos átomos), lançando as bases do materialismo mecanicista (ROSA,

2012).

Segundo a doutrina atômica, átomos são corpúsculos minúsculos, últimos,

eternos e indivisíveis, todos da mesma qualidade, embora difiram em sua magnitude

e forma. Como conceitos acessórios, Demócrito usou apenas o "espaço vazio" e o

movimento eterno. Segundo esse pensador, os átomos caem da eternidade para o

espaço vazio, e tudo o que existe é constituído por eles. Portanto, para nossa

percepção sensível, embora as coisas sejam diferentes (e tenham suas

características particulares) todas são constituídas por átomos. Assim, dividir um

corpo significa, em última análise, ser capaz de separá-lo até atingir os átomos que o

compõem. Diferenças qualitativas entre os elementos desaparecem nessa doutrina.

Assim, as qualidades materiais são reduzidas a processos puramente mecânicos de

movimentos corpusculares de uma única classe (LABARCA; ZAMBON;

QUINTANILLA, 2014).

Platão (por volta de 427-347 a.EC) incorporou em seu sistema filosófico a

doutrina dos quatro elementos. De sua perspectiva, a natureza dos quatro elementos

pode ser explicada pela "doutrina dos triângulos", que foi desenvolvida em Timeu

(Diálogo produzido, por volta de 360 a.EC, por Platão que se refere à origem e

formação do Mundo). Platão considerou que os quatro elementos estão relacionados

94

a poliedros regulares ou "sólidos platônicos" (MEIJA, 2012; LABARCA; ZAMBON;

QUINTANILLA, 2014).

Triângulos como figuras bidimensionais são incorpóreas. Mas se combinados

adequadamente, eles podem formar corpos tridimensionais. Assim, Platão assimilou

a doutrina dos quatro elementos (terra, água, ar e fogo), dando a cada um deles um

substrato geométrico, tal como representado na Figura 4 (MEIJA, 2012).

Figura 4: Representação dos quatro elementos de Platão.

Fonte: Meija (2012, p. 36).

Para o tetraedro ele atribuiu o princípio do fogo, ao icosaedro o princípio da

água, o octaedro representa o ar e, finalmente, o hexaedro simbolizou a terra. Todos

os sólidos platônicos podem ser reduzidos a triângulos; portanto, de acordo com essa

doutrina, substâncias são transformadas por uma espécie de "rearranjo de triângulos"

(LABARCA; ZAMBON; QUINTANILLA, 2014).

Com essa teoria da matéria, Platão racionalizou que a transformação de

elementos ocorre pelo rearranjo das faces dessas figuras (o que exclui a

transformação da Terra nos outros três elementos). De fato (em Timeu), Platão dá

“equações químicas” balanceadas que descrevem a transformação de fogo, ar e água.

A transformação de elementos está sujeita a uma lei - o número e a forma das faces

das partículas permanecem constantes. Assim, por exemplo, desde que o corpúsculo

de água contém 20 faces (icosaedro) e o corpúsculo de fogo contém quatro

(tetraedro), é possível construir cinco corpúsculos de fogo a partir de um de água

(MEIJA, 2012).

Aristóteles (por volta de 384-322 a.EC) foi um crítico da doutrina atômica de

Leucipo e Demócrito, que sustentavam a existência de átomos e admitiam o vácuo.

Aristóteles defendeu, como Parmênides, a impossibilidade do vácuo, uma vez que

argumentava ser a matéria que cria o espaço, o qual, por conseguinte, não poderia

conter um vazio. Para Aristóteles, os quatro elementos (terra, água, ar e fogo) de

Empédocles seriam os constituintes da matéria, os quais possuíam qualidades ou

propriedades primárias e secundárias específicas: a terra (seca e fria), a água (fria e

95

úmida), o ar (úmido e quente) e o fogo (quente e seco) (ROSA, 2012, p. 171). Para

estes, Aristóteles acrescentou um quinto elemento: o éter, o elemento dos céus

(KOLB, 1977), a matéria constituinte dos corpos celestes (CHASSOT, 1995). O éter -

a quinta essência - caracterizava como o princípio formador de todos os corpos

existentes no mundo supralunar, a parte do Universo que se inicia com a Lua

(CHASSOT, 1995; OKI, 2002).

Aristóteles usou essa teoria elementar para explicar muitas propriedades das

substâncias, por exemplo, a distinção entre líquidos e sólidos, observando as

diferentes propriedades impostas por duas propriedades características dos

elementos, úmida e seca. Essas duas características dos elementos (úmido e seco),

por exemplo, são explicadas por Aristóteles da seguinte forma: “[…] úmido é aquilo

que, sendo facilmente adaptável em forma, não é determinável por nenhum limite

próprio; enquanto seco é aquilo que é prontamente determinável por seu próprio limite,

mas não facilmente adaptável em forma” (WEISBERG; NEEDHAM; HENDRY, 2019,

on-line, tradução nossa).

Segundo essa teoria, os corpos sólidos têm forma e volume próprios, os

líquidos têm apenas um volume próprio. Aristóteles distinguiu ainda líquidos de gases,

que nem sequer têm o seu próprio volume. Ele argumentou que, embora a água e o

ar sejam ambos fluidos, porque estes são úmidos, o frio torna a água líquida e o

quente faz o ar gás. Por outro lado, seco junto com frio faz terra sólida, mas junto com

quente faz fogo (WEISBERG; NEEDHAM; HENDRY, 2019).

Na teoria de Aristóteles, os elementos, por sua vez, encontram-se em

proporções variadas e geram as diferentes substâncias presentes na natureza. Nessa

concepção, os elementos não podem ser isolados ou extraídos dos compostos, mas

são princípios que carregam qualidades. A adição ou subtração de alguma qualidade

a um elemento implica necessariamente sua transformação em outro elemento

(LABARCA; ZAMBON; QUINTANILLA, 2014). Segundo a literatura, teria sido

Aristóteles o primeiro a postular uma elucidação exaustiva do conceito de elemento:

Por elemento entende-se o primeiro componente de qualquer coisa, desde que seja de uma espécie irredutível a uma espécie diferente e, como tal, ou seja, os elementos das palavras (ou seja, as letras), por exemplo, são os elementos de que as palavras consistem e nas quais são finalmente divididas, porque não podem, por sua vez, ser divididas em partes de espécies diferentes. Se um elemento é dividido, suas partes são da mesma espécie e assim, por exemplo, uma parte da água é água, enquanto a parte de uma sílaba não é a sílaba (LABARCA; ZAMBON; QUINTANILLA, 2014, p. 5).

96

As primeiras análises conceituais sobre a matéria e suas transformações

surgem na tradição aristotélica. Como na química moderna, o foco das teorias de

Aristóteles era a natureza das substâncias e suas transformações (WEISBERG;

NEEDHAM; HENDRY, 2019). Aristóteles produziu os primeiros tratados em química

teórica em On Generation and Corruption (De Generatione et Corruptione),

Meteorology, Physics e On the Heavens (De Caelo).

Aristóteles, em seu tratado On the Heavens, oferece uma definição explícita do

conceito de elemento em termos de corpos simples, mencionando especificamente a

recuperação na análise.

Um elemento, nós entendemos, é um corpo no qual outros corpos podem ser analisados, presentes neles potencialmente ou na realidade (o que ainda é discutível), e não em si divisível em corpos diferentes em forma. Isso, ou algo parecido, é o que todos os homens, em todos os casos, querem dizer por elemento (WEISBERG; NEEDHAM; HENDRY, 2019, on-line, tradução nossa).

Aristóteles reconheceu que as coisas materiais mais comuns são compostas

de múltiplas substâncias, embora ele pensasse que algumas delas poderiam ser

compostas de uma única substância pura. Assim, ele precisava dar um critério de

pureza que individualizasse uma única substância. Seu critério era que as substâncias

puras são homoeomerous: elas são compostas de partes iguais em todos os níveis.

Desta forma, segundo Aristóteles, em seu tratado De Generatione et Corruptione,

“[...] se uma combinação ocorreu, o composto deve ser uniforme - qualquer parte

desse composto é igual ao todo, assim como qualquer parte da água é água”

(WEISBERG; NEEDHAM; HENDRY, 2019, on-line, tradução nossa).

A Química se concentra em mais do que apenas os blocos de construção das

substâncias: ela tenta explicar as transformações que ocorrem durante a modificação

das substâncias em outros tipos de substâncias. Aristóteles também contribuiu com

as primeiras análises importantes desse processo, distinguindo entre transmutation e

proper mixing. O primeiro está mais próximo do que agora chamaríamos de mudança

de fase, e o segundo para o que agora chamaríamos de combinação química

(WEISBERG; NEEDHAM; HENDRY, 2019).

No entanto, a interpretação da formação de compostos químicos a partir de

seus elementos, e a possibilidade de analisar os primeiros a partir dos últimos, tornou-

se intransponível para o corpuscularismo, por não ser capaz de distinguir entre essas

97

duas categorias de matéria: aquela que corresponde aos elementos e aquela

associada aos compostos. Essa distinção, levantada por Aristóteles, deu origem ao

problema da divisibilidade da matéria. Parece haver uma diferença qualitativa entre

as partículas menores de um dado material ("naturalia mínima") e as de outro. Esta

suposição desempenhou um papel importante na Idade Média. Foi o terreno em que

o problema da natureza dos componentes quando eles formaram um composto foi

discutido. Na noção aristotélica de naturalia mínima é possível reconhecer a distinção

atual entre átomo e molécula, sem lugar no atomismo grego (LABARCA; ZAMBON;

QUINTANILLA, 2014).

Em resumo, Aristóteles estabeleceu as bases filosóficas para discussões

subsequentes sobre elementos, substâncias puras e combinações químicas. Ele

afirmou que todas as substâncias puras eram homoeomerous e compostas dos

elementos ar, terra, fogo e água. Esses elementos não estavam realmente presentes

nessas substâncias; em vez disso, os quatro elementos estavam potencialmente

presentes. Sua presença potencial poderia ser revelada por mais análises e

transformações (WEISBERG; NEEDHAM; HENDRY, 2019).

O conceito de elemento ou princípio visto até então, desenvolvido pelos vários

filósofos gregos citados anteriormente, revela uma ciência baseada nas qualidades

aparentes dos corpos e que são percebidas pelos sentidos, conferindo um importante

papel à observação e à contemplação (OKI, 2012).

2.3. O conceito de elemento durante a alquimia

A filosofia de Aristóteles, em particular a negação dos átomos, influenciou

grandemente o pensamento até os tempos modernos (CABRAL, 1975). Segundo

Rosa (2012), as teorias dos elementos (especialmente a de Empédocles e de

Aristóteles) permaneceram inalteradas ao longo dos séculos, vindo a servir, por

interpretação errônea, de base teórica para a alquimia. A transmutação de metais

menos nobres em ouro, por exemplo, surgiu a partir da concepção de que mudanças

nas proporções dos elementos constituintes podia levar à mudança nas propriedades

e aparência dos corpos (OKI, 2012).

Não há um consenso acerca das origens da Alquimia (ALFONSO-GOLDFARB,

2005), embora haja indícios de que tenha surgido na China, com as primeiras

98

tentativas de transmutar metais por meios artificiais durante o reinado do imperador

Wu Ti (140-86 a.EC) (HOLMYARD, 1931).

No contexto da alquimia desenvolvida por árabes, o alquimista Jabir ibn Hayyan

(721-815) introduziu a teoria do “enxofre-mercúrio”, baseada numa concepção

dualista. Segundo essa teoria, metais diferem um do outro na medida em que contêm

diferentes proporções dos princípios enxofre (portador da propriedade

combustibilidade) e mercúrio (portador da propriedade metalicidade) (HOLMYARD,

1931; OKI, 2012). Esses não são os elementos que conhecemos atualmente por

esses nomes, mas certos princípios para os quais esses elementos são aproximações

de certa natureza (HOLMYARD, 1931).

A tradicional busca da alquimia - “[...] a transmutação de metais básicos em

ouro e a descoberta de um elixir que proporcionasse a vida eterna e a cura de todas

as doenças do corpo” (RONAN, 1987, p. 28-29) - durou até a renascença. Nesse

período, surgiu a ideia do “[...] uso de agentes químicos para suplementar, ou mesmo

suplantar, remédios feitos de ervas” (RONAN, 1987, p. 29). Essa área ficou conhecida

como iatroquímica - termo associado “[...] a aplicação da Química à Medicina”

(ARAGÃO, 2008, p. 10) - e seu fundador foi o médico sueco Philippus Aureolus

Theophrastus Bombastes von Hohenheim, conhecido como Paracelso (1493-1541)

(THOMSON, 1830).

Os trabalhos de Paracelso tinha um forte motivo religioso. Para ele, a alquimia

era a busca das forças invisíveis da natureza, a ciência universal da vida e do

movimento. Neste sentido, a vida era considerada um processo químico e a doença

uma desarmonia entre o homem e seu ambiente. Uma característica de sua atuação,

enquanto médico, era a prescrição de sais inorgânicos no lugar das ervas e extratos

então comumente usados (THOMSON, 1830; SEDGWICK; TYLER, 1939).

Para Paracelso, as substâncias materiais eram, em última análise, compostas

pelos quatro elementos aristotélicos, mas imediatamente de três corpos primários, tria

prima, sal (corpo), enxofre (espírito) e mercúrio (alma). Paracelso estava, assim,

assumindo uma modificação previamente existente da antiga teoria dos metais do

enxofre-mercúrio, estendida de modo a se aplicar a todas as substâncias, sejam elas

metálicas ou não. O sal era o princípio da incombustibilidade e da não-volatilidade; o

mercúrio era o princípio da fusibilidade e volatilidade; enquanto o enxofre era o

princípio em virtude do qual as substâncias são inflamáveis. Essa teoria não deve ser

99

tomada literalmente: o "enxofre" na madeira, por exemplo, não é o mesmo que o

"enxofre" em chumbo, e nenhum deles deve ser concebido como muito semelhante

ao enxofre comum. As tria prima são, na verdade, nada mais que abstrações de

qualidades e, portanto, diferem essencialmente no caráter dos elementos da química

moderna (HOLMYARD, 1931).

Cabral (1975, p. 13) caracteriza o período da alquimia como sendo um longo

período no qual surgiu “[...] uma classe de experimentadores, procurando tirar

consequências da teoria dos elementos de Aristóteles”. Apesar dessa declaração, a

literatura especializada (ARAGÃO, 2008) tem mostrado que, nesse período houveram

muitos alquimistas importantes, tais como o alemão Andreas Libavius (1550-1616), o

francês Bernard Palissy (1510-1589), o italiano Galileu Galilei (1564 -1642), o belga

Jan Baptista von Helmont (1577-1644), o alemão Johann Rudolph Glauber (1640-

1670), o francês Nicolas Lemery (1645-1715) e o sueco Johann Kunckel (1630-1703).

2.4. O conceito de elemento químico segundo Boiley e Lavoisier

Até o final do século XVII, o pano de fundo da teoria química foi o sistema

aristotélico dos quatro elementos. Por quase exatamente dois mil anos, esse sistema

foi adotado incontestado; modificou-se, acrescentaram-se adições, ocasionalmente

retrocedeu em uma obscuridade temporária, mas sempre esteve lá e formou a base

filosófica da química teórica e a justificação da prática. No entanto, com o aumento de

fatos experimentais trazidos à luz pelos alquimistas e, particularmente, iatroquímicos,

a teoria aristotélica foi percebida como cada vez menos adequada como uma

explicação científica dos fenômenos (SEDGWICK; TYLER, 1939).

Já no século XVII, o irlandês Robert Boyle (1627-1691) expôs as deficiências

da “combinação aristotélicas de substância e forma”, aproximando-se da teoria

atômica (RONAN, 1987, p. 121). Boyle criticou também o raciocínio usado pelos

alquimistas e propôs que todos os corpos químicos fossem produzidos por diferentes

texturas, resultantes da combinação de diferentes partículas; as propriedades dos

“corpos mistos” ou substâncias compostas deveria resultar também de sua estrutura

e não somente de sua composição (OKI, 2012).

As áreas de atuação de Boyle eram bastante amplas - segundo Macintosh e

Anstey (2018), com base em dados publicados por vários autores -, tendo trabalhado

100

em mecânica, medicina, hidrostática, em uma grande variedade de experimentos com

bomba de vácuo. Segundo esses autores, Boyle estava interessado tanto na teoria

quanto na prática da alquimia, na qual seu interesse parece ter sido alimentado mais

por seu desejo constante de adquirir conhecimento de Deus e do mundo do que por

qualquer desejo de riquezas.

Alfonso-Goldfarb (1987) considera que Boyle apresentou uma definição

aparentemente moderna de elemento, uma vez que, ao final, questionava a sua

validade. A sua principal contribuição foi a destruição do conceito existente, abrindo

caminho para uma nova elaboração. Para outros historiadores, Boyle não substituiu a

definição tradicional por outra moderna, mas questionou a função de elemento na

prática do químico, expressando as suas dúvidas quanto ao fato de que cada

elemento estaria ou não presente na constituição de todos os corpos (BENSAUDE-

VINCENT; STENGERS, 1992).

O conceito de elemento de Boyle, bem como suas dúvidas, aparece explicitada

na sua obra The Skeptical Chymist [O Químico Cético] de 1661, como pode ser

observado no trecho a seguir:

[…] chamo agora elementos certos corpos primitivos e simples, perfeitamente puros de qualquer mistura, que não são constituídos por nenhum outro corpo, ou uns pelos outros, que são os ingredientes a partir dos quais todos os corpos que chamamos misturas perfeitas são compostos de modo imediato, e nos quais estes últimos podem ser finalmente resolvidos. E o que me pergunto agora é se existe um corpo deste tipo que se encontre de modo constante em todos, e em cada um, daqueles que se dizem constituídos por elementos (BENSAUDE-VINCENT; STENGERS, 1992 apud OKI, 2002, p. 23).

A partir do excerto reproduzido acima é possível perceber que, para Boyle, os

elementos eram os constituintes que resultavam da análise química, ou seja, “os

verdadeiros limites extremos da análise química” (MASON, 1964 apud OKI, 2012).

Boyle era um corpusculariano, termo que empregou para diferenciar de quem

acredita no vácuo, e acredita no pleno, dado que ambos concordavam que a

explicação de ocorrências naturais deveria ser apenas em termos de partículas de

matéria, seu movimento e interação (MACINTOSH; ANSTEY, 2018). Como

corpusculariano, Boyle acreditava que a transmutação era fisicamente possível. Como

pessoa, ele acreditava que isso realmente ocorreu. Acreditava que, em seu próprio

101

laboratório, o ouro havia sido transmutado em um "metal básico" com uma gravidade

específica de cerca de dois terços do ouro (MACINTOSH; ANSTEY, 2018).

Boyle foi um dos primeiros filósofos a desenvolver uma filosofia do

experimento. Sua perspectiva, derivada em parte dos trabalhos de Francis Bacon, tem

muitos paralelos com a de seu colega experimentador Robert Hooke e essa filosofia

do experimento de Bacon-Boyle-Hooke veio a exercer grande influência no

desenvolvimento da filosofia natural no final do século XVII (MACINTOSH; ANSTEY,

2018).

O primeiro princípio dessa filosofia é que a observação e o experimento devem

ter prioridade epistêmica sobre a teoria. Isto é, devem-se aceitar apenas os princípios

e axiomas da filosofia natural baseados em evidências observacionais e

experimentais suficientes, e deve-se evitar a construção de uma teoria sem recorrer

à observação e ao experimento. A filosofia especulativa começa com princípios que

são aceitos sem o recurso ao experimento, enquanto a filosofia experimental começa

com a observação e o experimento e só então prossegue para a teoria (MACINTOSH;

ANSTEY, 2018).

Boyle, em sua filosofia do experimento, considera que (i) embora não se deva

iniciar as investigações a partir de princípios não testados, pode-se raciocinar em

experimentos; e (ii) uma vez que uma teoria é construída, o filósofo natural deveria

estar preparado para revisá-la à luz de novas evidências experimentais

(MACINTOSH; ANSTEY, 2018).

Boyle acreditava nas causas últimas subjacentes aos fenômenos naturais, ele

também concordou com a concepção de Bacon de uma escala de causas e a

necessidade de descobrir causas intermediárias a caminho das explicações finais. Ele

estava plenamente consciente de que alguns dos princípios centrais de sua

perspectiva sobre os experimentos e sua própria metodologia derivavam dos

trabalhos de Francis Bacon. No entanto, ele não acreditava que Bacon fosse o

primeiro a praticar a filosofia experimental. Curiosamente, Boyle acreditava que sua

abordagem da filosofia natural encontrou precedentes em alguns dos filósofos pré-

socráticos, como o atomista grego Demócrito e o fenício Moschus, a quem ele supôs

serem corpuscularianos experimentais (MACINTOSH; ANSTEY, 2018).

Apesar do grande volume de produções e sua contribuição para a Ciência, sua

influência na teoria química era muito menor do que merecia e, no século XVIII os

102

quatro elementos ainda se mantinham nos livros-texto e alguns princípios hipostáticos

adicionais, como o ácido universal.

Depois de Boyle, diferentes pesquisadores se dedicaram ao “[...] estudo da

composição dos corpos, ao conhecimento das reações e seu mecanismo, tendo como

base a estrutura corpuscular da matéria” (ARAGÃO, 2008, p. 20). A teoria do flogisto

- essencialmente uma teoria dos elementos desenvolvidos pelo médico e químico

Georg Stahl (1660-1734) - surge nesse contexto, buscando explicar os fenômenos

caloríficos envolvidos nos processos de combustão e calcinação de metais, muito

importantes no contexto histórico de uma industrialização metalúrgica incipiente. Seus

principais antecedentes são os escritos de Johann Becher (1635-1682), que

considerou que os minerais se formaram depois da matéria orgânica, da água e da

terra (LABARCA; ZAMBON; QUINTANILLA, 2014).

Embora rejeitasse a tria prima de Paracelso, Becher propôs a existência de três

tipos de terra: a terra fluida, ou terra do mercúrio, que fornecia às substâncias fluidez

e volatilidade; a terra lapidado ou vítreo, que residia o princípio da fusibilidade, e a

terra pinguis, portadora de caráter oleoso e combustível (LABARCA; ZAMBON e

QUINTANILLA, 2014).

O princípio flogístico "era algo" presente em todas as substâncias combustíveis

e era transformado pelo calor, sendo liberado na calcinação de metais, na combustão

de matéria orgânica e em processos como a respiração, a fermentação e a putrefação.

Se, por aquecimento, o flogisto for adicionado ao produto resultante da combustão, o

composto inicial será novamente obtido. Desta forma, Stahl propôs que o processo

fosse reversível. Essa teoria foi responsável por observações empíricas em processos

metalúrgicos, como a calcinação de metais, que resultava em resíduos chamados cal,

do latim calx (pedra, pedra calcária), combinados com flogisto (ARAGÃO, 2008;

LABARCA; ZAMBON; QUINTANILLA, 2014).

Mesmo com evidências experimentais contrárias à teoria do flogisto, “[…]

durante os trinta ou quarenta anos seguintes, os químicos aceitaram e defenderam

essa teoria com todo o vigor, até que ela foi considerada não discutível” (ARAGÃO,

2008, p. 23). A partir dessa teoria muitos pesquisadores se dedicaram ao estudo da

combustão e propriedades dos gases, entre eles Stephen Hales (1677-1761), Henry

Cavendish (1731-1810), Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) e Joseph Priestley (1733-

1804).

103

O cenário discutido anteriormente começa a mudar com os trabalhos do

químico francês Antoine-Laurent Lavoisier (1743-1794), em especial com a

publicação de Traité Élémentaire de Chimie [Tratado Elementar de Química] em 1789.

Nessa obra há uma tabela de substâncias simples (Figura 5), na qual podemos

observar que as ideias de Boyle estão presentes.

Figura 5: Tabela das substâncias simples publicada na obra Traité Élémentaire de Chimie (1789).

Fonte: Lavoisier (1789, p. 192).

104

A partir da leitura dos dados disponíveis na Figura 5, podemos observar que

para Lavoisier as substâncias simples são classificadas em quatro grupos:

Substâncias simples que pertencem aos três reinos e que são

consideradas como os elementos dos corpos: calórico, oxigênio, azoto

e hidrogênio;

Substâncias simples não-metálicas oxidáveis e acidificáveis: enxofre,

fósforo, carbono, radical muriático, radical fluórico e radical borácico;

Substâncias simples metálicas, oxidáveis e acidificáveis: antimônio,

arsênio, prata, bismuto, cobalto, cobre, estanho, ferro, manganês,

mercúrio, molibdênio, níquel, ouro, platina, chumbo, tungstênio e zinco.

Substâncias simples salificáveis e terrosas: cal, magnésia, barita,

alumina e sílica.

Algumas das entidades químicas tabeladas, como o hidrogênio e o oxigênio,

eram considerados como compostos por Lavoisier, embora agora consideramos

hidrogênio e oxigênio como elementos e seus gases como moléculas. Outras

entidades de sua lista eram remanescentes do sistema aristotélico que não têm lugar

algum no sistema moderno. Por exemplo, o fogo permaneceu em sua lista, embora

na forma um pouco alterada de calórico. O ar é analisado em vários componentes: a

parte respirável é chamada oxigênio e o restante é chamado azoto ou nitrogênio.

Cinco tipos de terra [óxidos metálicos] encontraram um lugar em sua lista: cal,

magnésia, barita, alumina e silício (LAVOISIER, 2007 [1789]). A composição dessas

terras é “[...] totalmente desconhecida, e até que, por novas descobertas, seus

elementos constituintes sejam verificados, certamente estamos autorizados a

considerá-los como corpos simples” (WEISBERG; NEEDHAM; HENDRY, 2019, on-

line, tradução nossa), embora Lavoisier prossiga especulando que “[...] todos as

substâncias que chamamos de terras podem ser apenas óxidos metálicos”

(WEISBERG; NEEDHAM; HENDRY, 2019, on-line, tradução nossa).

Uma análise da tabela de substâncias simples, proposta por Lavoisier,

demonstra que ele já reconhecia os metais como substâncias simples, embora alguns

dos elementos considerados fossem, na verdade, substâncias compostas. Dos trinta

105

e três elementos citados, cinco deles são hoje reconhecidos como óxidos, três são

radicais e dois correspondem à luz e ao calórico.

Vale ressaltar que, apesar dos méritos do importante trabalho de Lavoisier e

dos avanços introduzidos na Química Teórica, hoje entendemos que alguns

equívocos foram cometidos por ele, como a inclusão do calórico e da luz como

elementos imponderáveis. As concepções apresentadas acerca do calórico, assim

como sobre o “princípio oxigênio”, trazem ainda embutidos resíduos de uma química

qualitativa. Em seu livro, Lavoisier ainda se referia aos elementos químicos usando

diferentes nomenclaturas, como: princípio, elemento, substância simples e corpo

simples (TOLENTINO et al., 1997).

O que é especialmente importante sobre o sistema de Lavoisier é sua

discussão de como a base elementar de determinados compostos é determinada. Por

exemplo, ele descreve como a água pode ser entendida como um composto de

hidrogênio e oxigênio (WEISBERG; NEEDHAM; HENDRY, 2019).

O princípio metafísico da conservação da matéria - que a matéria não pode ser

nem criada nem destruída em processos químicos - é pelo menos tão antigo quanto

Aristóteles. O que a presente passagem ilustra é o emprego de um critério de

conservação: a preservação da massa (WEISBERG; NEEDHAM e HENDRY, 2019).

Diretamente depois de rejeitar as teorias atômicas, Lavoisier diz:

Se aplicarmos o termo elementos, ou princípios de corpos, para expressar nossa idéia do último ponto que a análise é capaz de alcançar, devemos admitir, como elementos, todas as substâncias nas quais somos capazes, por qualquer meio, de reduzir corpos por decomposição (LAVOISIER, 1789, p. xxiv).

Em outras palavras, os elementos são identificados como os menores

componentes de substâncias que podemos produzir experimentalmente. O princípio

da conservação da massa, como critério em uma mudança química, tal como ocorre

em uma decomposição em substâncias mais simples foi decisivo para a eliminação

da teoria do flogisto. O aumento de peso na calcinação significava, à luz desse

princípio, que a calcinação não era uma decomposição, como os adeptos do flogisto

consideravam, mas a formação de um composto mais complexo (WEISBERG;

NEEDHAM; HENDRY, 2019).

A definição de elemento por Lavoisier pressupõe que uma dada substância A

pode, por mudança química, ser completamente convertida em outra substância B, de

106

modo que nenhum de A permanece; e que, no que diz respeito à observação externa,

a substância A desapareceu completamente e uma nova substância B apareceu em

seu lugar. De acordo com Lavoisier, se uma dada massa de uma substância, em todas

as mudanças químicas completas pelas quais ela pode sofrer, pode dar uma massa

menor de uma substância pura que a contenha, então a primeira substância não pode

ser um elemento. Se não for possível obter uma massa menor de uma substância,

esta deve provisoriamente ser considerada como um elemento. Isso pressupõe que a

massa é uma propriedade conservadora da substância, e isso foi assumido antes

mesmo de Lavoisier. O critério que acabamos de mencionar é, às vezes, expresso de

forma imprecisa, na forma em que um elemento não pode ser dividido em algo mais

simples (WEISBERG; NEEDHAM; HENDRY, 2019).

Apesar do caráter pragmático dessa definição, Lavoisier se sentiu livre para

especular sobre a natureza composta das terras, bem como sobre a formação de

óxidos metálicos que exigiam a decomposição do gás oxigênio. Assim, Lavoisier

também desenvolveu a noção de um elemento como um último ponto teórico do

conceito de análise. Embora este último ponto de concepção da análise

permanecesse uma noção importante para Lavoisier como era para Aristóteles, sua

noção foi um avanço significativo em relação a de Aristóteles e forneceu a base para

mais avanços teóricos no século XIX (WEISBERG; NEEDHAM; HENDRY, 2019).

O entendimento de Lavoisier acerca de elemento é apresentado no discurso

preliminar de seu tratado.

Tudo o que se pode dizer sobre o número e a natureza dos elementos se limita, a meu ver, a discussões puramente metafísicas: nos propomos a resolver problemas indeterminados, que comportam uma infinidade de soluções, mas é muito provável que nenhuma, em particular, esteja em acordo com a natureza. Eu me contentarei, portanto, a dizer que se pelo nome de elementos pretendemos designar partículas [a edição original de Lavoisier usa o termo em francês molécules, mas os tradutores optaram por utilizar o termo partícula] simples e indivisíveis que compõem os corpos é provável que não os conheçamos; se, ao contrário, juntamos ao nome de elementos ou princípios corpos de ideia do último termo a que chega a análise, todas as substâncias que ainda não pudemos decompor por algum meio são para nós elementos. Não que possamos garantir que esses corpos que temos como simples não sejam, eles mesmos, compostos de dois ou até de um maior número de princípios, já que esses não se separam, ou melhor, não temos meio de separá-los, são para nós corpos simples. Não os devemos supor como compostos senão quando a experiência e a observação nos tenham fornecido a prova” (LAVOISIER, 2007, p. 20-21).

107

Outro ponto que merece destaque é em relação ao rigor de Lavoisier “[...] em

só afirmar aquilo que pode ser determinado pela experiência, fugindo do que só pode

ser conjecturado”, devido a “[...] essa convicção ele não quis especular sobre o

conceito de átomo” (FILGUEIRAS, 2004, p. 40). Durante o discurso preliminar

presente em seu tratado, Lavoisier declara que:

[…] impus-me a lei de nunca proceder senão do conhecido ao desconhecido, de não deduzir nenhuma consequência que não derive imediatamente das experiências e das observações, e de encadear os fatos e as verdades químicas na ordem mais apropriada para facilitar o seu entendimento ao que estão começando (LAVOISIER, 2007, p. 19).

A definição de Lavoisier não se referia a átomos e era, por essa razão, aceitável

também para químicos anti-atomistas posteriores, como o químico alemão Friedrich

Wilhelm Ostwald (1853-1932) e o químico francês Pierre Eugène Marcellin Berthelot

(1827-1907) (KRAGH, 2000).

A concepção de elemento como sinônimo de corpo simples foi utilizada por

outros químicos, tais como o sueco Jons Jacob Berzelius (1779-1848), que

considerava que os corpos que ocorrem na Terra são divididos em simples, não

decompostos e compostos:

[…] 1. Corpos simples são aqueles que podemos acreditar com certeza que eles não são compostos e que ocorrem como constituintes do restante da natureza; 2. Corpos não decompostos (“indecomposed“) são aqueles que nós podemos supor que não são simples, mas eles não foram decompostos em elementos mais simples; se estes corpos são compostos não se conhece os seus constituintes absolutamente; 3. Corpos compostos são aqueles que podem ser decompostos por meios químicos em outros mais simples (MIERZECKI, 1991 apud OKI, 2012, p. 24).

Oki (2012, p. 24) nos chama a atenção para o fato de “[...] que nesse período

confundia-se o conceito de elemento com o de corpo simples; uma outra questão a

ser observada é que os vocábulos corpo e substância eram usados indistintamente,

não se fazendo diferenciação entre ambos”. Segundo essa autora, “[...] a confusão

conceitual envolvendo os termos elemento e substância simples ainda hoje é

observada em alguns livros de Química” (OKI, 2012, p. 24).

108

2.5. Dalton: a união dos conceitos de elemento e átomo

Segundo o químico escocês Thomas Thomson (1773-1852), ao fazer um breve

resgate histórico acerca da teoria atômica, “[...] assim como todas as outras grandes

melhorias da ciência, a teoria atômica desenvolveu-se em etapas, e muitos dos

químicos mais antigos verificaram fatos que, se tivessem consciência de sua

importância, os levariam a conclusões semelhantes às dos modernos” (THOMSON,

1830, p. 277-278, tradução nossa). Como exemplo, Thomson, cita que sua tentativa

de analisar os sais foi um reconhecimento de que os corpos se uniam em proporções

definidas, e que essas proporções definidas, se tivessem sido seguidas, teriam

levado, em última análise, à “doutrina dos átomos”.

Nessa perspectiva apresentada por Thomson, podemos entender que, as

reflexões e tentativas de explicar as várias análises quantitativas e sínteses realizadas

durante o século XVII culminaram nas leis empíricas, que ficaram conhecidas com leis

estequiométricas: (i) lei das proporções definidas: formulada por Joseph Louis Proust

(1754-1826) estabelece que diferentes amostras de uma substância contêm

proporções idênticas dos elementos que a constituem; (ii) lei das proporções simples:

formulada por John Dalton (1766-1844) estabelece que quando dois elementos se

combinam para formar diversos compostos, as razões entre a massas de um

elemento que combinam com a mesma massa do outro elemento são de números

inteiros pequenos; (iii) lei das proporções múltiplas: formulada por Dalton estabelece

que as massas de dois elementos (ou múltiplos simples dessas massas) que reagem

com a mesma massa de um terceiro elemento podem também reagir entre si.

(ARAGÃO, 2008).

Antes de Dalton resgatar o conceito de átomos, um elemento era definido como

uma substância pura que não podia ser encontrada em duas ou mais substâncias

simples. Como essa definição era anterior ao advento da moderna teoria atômica, era

necessariamente uma definição baseada nas propriedades macroscópicas das

substâncias. Mais tarde, Dalton disse que um elemento consistia de átomos idênticos.

Isso era consistente com a definição existente de um elemento como uma substância

pura. Uma substância composta de átomos não poderia ser pura a menos que

consistisse em átomos idênticos (ROUNDY JUNIOR, 1989).

109

Para entender, do ponto de vista da matéria, seus resultados (e de seus

contemporâneos), Dalton começou com a concepção de Newton de um gás como

composto de partículas que se repeliam com forças estáticas inversamente

proporcionais à distância (e, portanto, diferente da força atrativa de gravitação).

Newton conhecia apenas um gás, o ar atmosférico, e quando a atmosfera demonstrou

ser uma mistura de dois gases, oxigênio e nitrogênio, surgiu o problema da interação

entre partículas de diferentes tipos. Dalton adotou a visão predominante de que a força

repulsiva surgiu da repulsão de atmosferas de calor, consideradas materiais e

chamadas calóricas, envolvendo as partículas materiais. Suas experiências com

pressões parciais em gases mistos e do estado de vapor de água na atmosfera

levaram-no à teoria atômica - presente em sua obra New System of Chemical

Philosophy [Novo Sistema de Filosofia Química], publicada em 1808 - que

compreendia as seguintes hipóteses:

(a) os elementos químicos são compostos de átomos;

(b) os átomos não podem ser criados nem aniquilados;

(c) os átomos do mesmo elemento são idênticos, por exemplo, tem massas

idênticas;

(d) os átomos de diferentes elementos possuem diferentes massas;

(e) combinação ocorre entre átomos em número inteiro proporções, 1:1, 1:2,

2:3, etc.

Essas suposições explicam a lei de equivalentes de Richter, e também a lei

das proporções múltiplas. Nenhuma delas é declarada formalmente por Dalton, ambas

consideradas implicitamente contidas na teoria atômica. O conceito de elemento

torna-se mais simples do que idealizado anteriormente por outros pesquisadores: um

elemento é uma forma de matéria composta de átomos idênticos de uma dada massa.

Além da circunstância de que o átomo era puramente hipotético e incapaz de ser

objeto de experimento, essa definição parecia bastante satisfatória para os químicos

durante o século XIX (PARTINGTON, 1948).

Dalton utilizou, em sua obra Novo Sistema de Filosofia Química, símbolos para

representar os elementos simples e compostos (Figura 7 e Figura 7), permitindo

110

verificar de forma rápida a proporção entre os elementos de vários compostos

conhecidos naquele período.

Dalton (1808, p. 561)

Dalton (1808, p. 546)

Dalton (1808, p. 547)

Figura 6: Símbolos utilizados por Dalton para representar elementos simples e compostos - Parte 1. Fonte: As referências são indicadas abaixo de cada imagem.

111

Dalton (1808, p. 562)

Dalton (1808, p. 547)

Figura 7: Símbolos utilizados por Dalton para representar elementos simples e compostos - Parte 2. Fonte: As referências são indicadas abaixo de cada imagem.

A teoria de Dalton dividiu a comunidade química e, embora ele tivesse muitos

adeptos - tais como Joseph Gay-Lussac (1778-1850) e Amedeo Avogrado (1776-

1856) - um número considerável de químicos permaneceu anti-atomista. Parte da

razão para isso foi a controvérsia em torno da aplicação empírica da teoria atômica

de Dalton: Como se deve estimar os pesos atômicos uma vez que os átomos eram

quantidades tão pequenas de matéria? Os daltonianos argumentaram que, embora

essas quantidades minúsculas não pudessem ser medidas absolutamente, elas

poderiam ser medidas em relação a um átomo de referência (o átomo mais leve - o

hidrogênio - teria peso igual a 1). Isso ainda deixou um problema ao definir a proporção

entre os pesos dos diferentes átomos nos compostos. Dalton assumiu que, se apenas

um composto de dois elementos é conhecido, deve-se presumir que eles se

combinam em proporções iguais. Assim, ele entendia a água, por exemplo, como se

ela fosse representada por HO [ver representação 37 apresentada na Figura 3] em

termos das fórmulas que Berzelius tinha introduzido. Como a resposta de Dalton a

esse problema parecia arbitrária, encontrar uma solução mais natural tornou-se

112

premente durante a primeira metade do século XIX à medida que mais e mais

elementos foram sendo descobertos, e as composições elementares de mais

substâncias químicas estavam sendo determinadas qualitativamente (WEISBERG;

NEEDHAM; HENDRY, 2019).

Foi o cientista italiano Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro (1776-1856),

em 1811, quem mostrou como as fórmulas dos compostos podiam ser derivadas de

forma sistemática. Ele começou com a hipótese de que volumes iguais de gases, na

mesma temperatura e pressão, contêm números iguais de partículas, ou moléculas,

sendo a molécula a menor partícula existente independentemente. A molécula de um

elemento pode conter dois ou mais átomos. Se um volume de um gás elementar

produz n volumes de um composto gasoso, a molécula do elemento deve conter pelo

menos n átomos, uma vez que a molécula do composto deve conter pelo menos um

átomo do elemento. Anteriormente havia sido demonstrado por Gay-Lussac que os

volumes de gases reagentes estão na proporção de pequenos números inteiros.

Assim, Avogadro conseguiu mostrar que as fórmulas das moléculas de hidrogênio e

oxigênio são H2 e O2, cada uma contendo dois átomos, e a fórmula do vapor é H2O.

A massa equivalente ou combinada de oxigênio é oito, já que oito partes combinam

com uma parte de hidrogênio, o elemento mais leve, para formar água, mas desde

que a molécula de água contenha dois átomos de hidrogênio para um de oxigênio, o

peso atômico do oxigênio é 16 (WEISBERG; NEEDHAM; HENDRY, 2019).

Uma das críticas em relação ao trabalho de Avogadro consiste na

inconsistência no uso do termo "molécula". No entanto, um exame cuidadoso de seu

artigo mostrará que ele o usa com seus adjetivos qualificativos de forma bastante

consistente, como segue:

[…] Molécule (traduzida como "molécula") sem meios de qualificação na fraseologia química moderna, seja átomo ou molécula. Molécule intégrante (traduzido como "molécula integral") significa molécula em geral, mas geralmente é aplicada apenas a compostos. Molécule constituante (traduzido como "molécula constituinte") é empregado para denotar a molécula de uma substância elementar. Molécule elémentaire (traduzido como "molécula elementar") significa o átomo de uma substância elementar (FOUNDATIONS, 1911, p. 28, tradução nossa).

113

2.6. Mendeleev: o sentido dual de ‘elemento químico’

O posicionamento anti-metafísico de Lavoisier, visto na seção anterior, não

erradicou a raiz filosófica do termo elemento (GHIBAUDI; REGIS; ROLETTO, 2013).

Outro debate acirrado, tal como exemplificado por Godavarthi e Sivaram (2019, p. 18,

tradução nossa), ocorreu entre os químicos na segunda metade do século XIX:

Haviam alguns que acreditavam na realidade física de um átomo (atomismo) e outros que duvidavam da existência do átomo (anti-atomismo). No entanto, muitos químicos estavam dispostos a aceitar a teoria atômica epistemologicamente (o átomo como uma unidade quimicamente indivisível), mas não ontologicamente (como uma realidade física). Mendeleev também lutou contra essa dualidade de pensamento e lutou para conciliar o conceito de periodicidade baseada em pesos atômicos com a natureza química dos elementos. Ele via os elementos como "indivíduos químicos" e acreditava que as "imensas diversidades de individualidades elementares" não podem ser reduzidas a uma matéria primária, como um átomo.

O químico russo Dmitri Ivanovich Mendeleev (1834-1907), em 1869, durante a

redação de um livro didático produziu um sistema periódico utilizando como critério os

pesos atômicos e as propriedades dos elementos químicos conhecidos. Mendeleev

se referiu a elementos como a "própria essência" da matéria que mantêm sua própria

identidade dentro de uma transformação química e são identificados pelo peso

atômico, um parâmetro mensurável:

Não importa como as propriedades dos corpos simples possam mudar no estado livre, algo permanece constante, e quando o elemento forma compostos, esse algo é existência material e estabelece as características dos compostos, que incluem o elemento dado. Nesse aspecto, conhecemos apenas uma constante peculiar a um elemento, a saber, o peso atômico. O tamanho [magnitude] do peso atômico, pela própria essência da matéria, é

comum ao corpo simples e a todos os seus compostos. O peso atômico não pertence ao carvão ou diamante, mas ao carbono (GHIBAUDI; REGIS; ROLETTO, 2013, p. 1627, tradução nossa).

A natureza abstrata do conceito de elemento, no pensamento de Mendeleev, é

essencial para explicar a natureza das transformações químicas: entidades

ordenadas na tabela periódica têm que manter sua identidade dentro de uma

combinação química. O termo “essência” - na ausência de um modelo atômico em

que Mendeleev pudesse se basear - preencheu a necessidade de designar o que,

nesses casos, permanece inalterado além da experiência empírica GHIBAUDI;

REGIS; ROLETTO, 2013).

114

A outra observação básica de Mendeleev, frequentemente repetida em seus

escritos, é o convite para distinguir entre os conceitos de substância simples e

elementos: “O termo substância simples e elemento são frequentemente confundidos

entre si”. Substância simples é, em analogia com a definição de Lavoisier, uma porção

de matéria que pode ser isolada e não mais decomposta, o produto final da análise

química “[...] dotada de propriedades físicas e capaz de reações químicas”

(GHIBAUDI; REGIS; ROLETTO, 2013, p. 8, tradução nossa).

Por outro lado, Mendeleev observa que os elementos não estão sujeitos a

transformações recíprocas, pois representam a essência imutável da matéria; é por

isso que o elemento deve ser considerado como uma entidade formal. A adoção dessa

concepção abstrata de elemento permitiu que Mendeleev superasse o aparente

paradoxo da conservação de elementos dentro de seus compostos. Nesse contexto,

reflexões do tipo: Em que sentido o mercúrio e o oxigênio são encontrados no óxido

de mercúrio? foram comuns nesse período (GHIBAUDI; REGIS; ROLETTO, 2013).

Para resolver situações dessa ordem, Mendeleev considerou que substâncias simples

não mantêm sua identidade dentro de um composto; somente os elementos

(abstratos), que são mais básicos que as substâncias simples e são identificados pelo

peso atômico, preservam sua identidade:

É útil, nesse sentido, fazer uma distinção clara entre a concepção de um elemento como uma substância homogênea separada, e como uma parte material, mas invisível, de um composto. O óxido de mercúrio não contém dois corpos simples, um gás e um metal, mas dois elementos, mercúrio e oxigênio, que, quando livres, são um gás e um metal. Nem o mercúrio como metal nem o oxigênio como gás estão contidos no óxido de mercúrio; contém apenas a substância dos elementos, assim como o vapor contém apenas a substância do gelo, mas não o próprio gelo, ou como o milho contém a substância da semente, mas não a própria semente (GHIBAUDI; REGIS; ROLETTO, 2013, p. 8, tradução nossa).

Essas reflexões permearam a construção do sistema periódico de Mendeleev,

cuja representação gráfica ficou conhecida como tabela periódica. A tabela periódica,

como pontua Ghibaudi, Regis e Roletto (2013), é uma classificação de elementos, não

de simples substâncias como concebido por Lavoisier. Essa percepção, que foi

fundamental para o desenvolvimento inicial do sistema periódico de Mendeleev, foi

evidenciada pelo químico russo ao afirmar, em um artigo de 1899, que: “a ideia central

que me ajudou a empreender o estudo da tabela periódica consiste precisamente

115

nesta distinção absoluta entre um átomo e um corpo simples” (GHIBAUDI; REGIS;

ROLETTO, 2013, p. 9, tradução nossa).

Mendeleev não apenas elaborou um sistema periódico, mas o adaptou e o

defendeu por quase quatro décadas. Um episódio, que colocou em dúvida o sistema

periódico de Mendeleev, é relatado por Venable (1896). Segundo esse autor, em 1895

uma proporção considerável dos artigos publicados sobre o sistema periódico fez

referência à posição a ser atribuída aos “novos elementos estranhos” (hélio e argônio)

descobertos pelo químico escocês William Ramsay (1852-1916) em colaboração com

o cientista ingês John William Strutt (1842-1919), 3º Barão Rayleigh. Segundo

Venable (1896, p. 281, tradução nossa), alguns pesquisadores, tal como o químico

italiano Raffaello Nasini (1854-1931), “[...] chegaram à conclusão de que ou nenhuma

fé deve ser depositada nas deduções da teoria cinética dos gases, ou o sistema de

Mendeleeff deve ser posto de lado”. Outros, como o próprio Mendeleev

(MENDELEEV, 1895), “[...] expressaram sua confiança no sistema, como sendo

baseado em muitos fatos naturais, e confirmados de muitas maneiras, para serem

derrubados pela descoberta de um ou dois novos elementos com propriedades

aparentemente irreconciliáveis” (VENABLE, 1896, p. 281, tradução nossa).

Mendeleev acreditava que o peso atômico obtido por Rayleigh e Ramsay

estava correto, no entanto, argônio poderia não ser um elemento, mas sim N3, uma

nova forma alotrópica de nitrogênio (MENDELEEV, 1895). Por um breve período, a

hipótese N3 foi popular entre os químicos que afirmavam estar se intrometendo no

raciocínio físico em sua ciência, e foi claramente apoiada por pesquisadores

proeminentes como o francês Pierre Eugène Marcellin Berthelot (1827-1907), o

britânico James Dewar (1842-1923) e o tcheco Bohuslav Brauner (1855-1935)

(GIUNTA, 2001).

A partir da disposição dos elementos particulares na tabela periódica e

posterior análise, Mendeleev chegou a uma "lei periódica", que foi assim enunciada:

“[…] as propriedades dos corpos simples, as constituições de seus compostos, bem

como as propriedades destes últimos, são funções periódicas dos pesos atômicos dos

elementos” (MENDELEEV, 1879, p. 267, tradução nossa).

A lei periódica consiste em uma correlação complexa entre os pesos atômicos

dos elementos e seu comportamento físico e químico, e sua própria formulação

depende da distinção entre corpos simples e elementos (HENDRY, 2005). Mendeleev

116

sustentou que sua classificação periódica tinha a ver com elementos concebidos como

substâncias abstratas e não com elementos como substâncias simples ou corpos.

Segundo ele, o corpo simples e o composto são relegados ao mundo das aparências.

O elemento é o único princípio explicativo, o substrato de tudo observável. Os

elementos não têm uma existência fenomenal, eles estão sempre "escondidos" em

um corpo simples ou composto. É uma realidade fundamental, claramente abstrata,

que explica a conservação e permanência das propriedades individuais, apesar das

mudanças químicas (SCERRI, 2007; LABARCA; ZAMBON; QUINTANILLA, 2014).

2.7. IUPAC endossa a concepção de elemento químico de Mendeleev

Em 1923, a IUPAC utilizou a concepção de elemento químico desenvolvida por

Mendeleev e padronizou os critérios de individuação para os elementos, endossando

explicitamente a tese dos componentes reais. Onde eles diferiam de Mendeleev é em

que propriedade eles achavam que poderia melhor individualizar os elementos. Em

vez de usar pesos atômicos, eles ordenaram elementos de acordo com o número

atômico, o número de prótons e de elétrons de átomos elementares neutros,

permitindo a ocorrência de isótopos com o mesmo número atômico, mas diferentes

pesos atômicos. Eles escolheram ordenar elementos por número atômico por causa

do crescente reconhecimento de que a estrutura eletrônica era a característica

atômica responsável por governar como os átomos se combinam para formar

moléculas, e o número de elétrons é governado pela exigência de neutralidade elétrica

geral (WEISBERG; NEEDHAM; HENDRY, 2019).

Não há dúvidas de que o desenvolvimento das teorias atômicas contribuiu para

o entendimento e reformulações do conceito de elemento químico, que passou a ser

definido com base na estrutura atômica e molecular, acessível por métodos físicos

baseados principalmente em interações radiação-matéria (OKI, 2012).

As últimas definições de elementos apresentadas são consistentes com a

existência de alótropos. Mas em 1912, a descoberta de isótopos de um elemento

tornou essas definições obsoletas, já que um elemento que consiste em uma mistura

de isótopos não é uma substância pura (ROUNDY, 1989).

A maioria dos elementos são misturas, não substâncias puras, pois consistem

em misturas de isótopos que podem ser separados em substâncias puras (isótopos

117

individuais) por meios físicos, como difusão ou espectrometria de massa. Um exemplo

é a separação do hidrogênio-2 do hidrogênio-1 utilizando destilação fracionada. A

partir desse exemplo podemos entender que, modificar a antiga definição de um

elemento como substância pura, dizendo que a substância pura não pode ser

separada em duas ou mais substâncias por meios químicos, não resolve o problema

com a antiga definição (ROUNDY, 1989).

Alguns isótopos podem ser separados uns dos outros por meios químicos. Por

exemplo, a água pesada (D2O) pode ser separada da água (H2O) por eletrólise. Além

disso, foi relatado um método para a separação de 15N de 14N no nitrobenzeno com

base no fato de que o 15N no nitrobenzeno tem uma maior afinidade eletrônica por

elétrons solvatados em amônia líquida do que o nitrobenzeno contendo 14N

(ROUNDY, 1989).

Ao avaliar as propriedades físicas de isótopos separados, observa-se, por

exemplo para os isóptopos do hidrogênio, que algumas das propriedades físicas não

são mais semelhantes fisicamente (ou quimicamente) do que muitos pares de

compostos. Embora os isótopos sejam parecidos por terem o mesmo número atômico,

eles têm números de massa diferentes e, portanto, propriedades físicas diferentes. De

fato, as propriedades do hidrogênio-1 e do hidrogênio-2 são tão diferentes umas das

outras que os químicos geralmente usam nomes e símbolos diferentes para

representa-los. Neste sentido, Roundy (1989) pontua que cada isótopo de hidrogênio

e cada isótopo do mesmo elemento é uma substância diferente.

Dado a importância dos isótopos estáveis e radioativos em nosso cotidiano, a

IUPAC produziu a Tabela Periódica dos Elementos e Isótopos (Figura 8), uma nova

tabela periódica que apresenta as informações convencionais dos 118 elementos

reconhecidos pela instituição, mas também de seus muitos isótopos e aplicações.

118

Figura 8: Tabela Periódica dos Elementos e Isótopos produzida pela IUPAC.

Fonte: IUPAC (2019).

2.8. Paneth: substância simples e substância básica

Na década de 1910, os conhecimentos produzidos a partir dos estudos

relacionados à radioatividade e a teoria atômica eram conflitantes com a noção de

elemento químico vigente (KRAGH, 2020). Para contextualizar esse cenário, o

historiador da ciência dinamarquês Helge Stjernholm Kragh narrou que, por volta de

1911, o químico inglês Frederick Soddy (1877-1956):

[...] sugeriu que substâncias com diferentes pesos atômicos e propriedades radioativas poderiam ser concebidas como quimicamente idênticas e, portanto, pertencentes ao mesmo elemento. Ele percebeu o caráter revolucionário da hipótese: “A química deve considerar casos, em oposição direta ao princípio da Lei Periódica, de identidade completa entre elementos presumivelmente de peso atômico diferente”. Dois anos depois, ele propôs a palavra “isótopo”, cunhada pela escritora escocesa Margaret Todd (1859-1918), que ele relacionou ao novo modelo nuclear de Rutherford do átomo. Soddy enfatizou que os isótopos são "quimicamente idênticos, exceto no que diz respeito às relativamente poucas propriedades físicas que dependem da massa atômica diretamente, fisicamente idênticos também". O físico amador holandês Antonius van den Broek (1870-1926) propôs um pouco antes desconectar o número ordinal da tabela periódica do peso atômico dos

119

elementos e, em vez disso, identificá-lo com a carga nuclear. Com efeito, van den Broek introduziu o conceito de um número atômico, embora não tenha se referido a esse termo, que pode ter sido cunhado por Rutherford. Nomes à parte, em um discurso em comemoração ao centenário do nascimento de Mendeleev, Rutherford creditou ao físico dinamarquês Niels Bohr o primeiro reconhecimento do significado de um número ordinal para os elementos químicos. Em suma, com a introdução dos conceitos gêmeos de isotopia e número atômico, era hora de uma reconsideração da verdadeira natureza de um elemento. De importância crucial foi o reconhecimento do fato de que o número atômico poderia ser determinado por meio de espectroscopia de raios-X, um método iniciado pelo jovem físico Henry Moseley (1887-1915) em 1914 (KRAGH, 2020, p. 8, tradução nossa).

Como consequência desses estudos o conceito de elemento químico foi

alterado, passando a ser caracterizado por uma quantidade, o número atômico. No

entanto, como narra Kragh (2020, p. 8, tradução nossa):

[...] demorou algum tempo até que a nova definição ganhasse aceitação geral e fosse finalmente aprovada oficialmente. A mudança foi conservadora na medida em que preservou o status dos elementos mais antigos, mas fora isso foi radical porque transferiu a característica definidora de um elemento do átomo dos químicos para o núcleo atômico dos físicos.

Alguns anos depois, o principal defensor de uma redefinição com base no

número atômico foi o físico-químico austríaco Fritz Adolf Paneth (1887-1958), que, em

um artigo de 1916, afirmou que “um elemento é uma substância em que todos os

átomos têm a mesmo carga nuclear” (KRAGH, 2020, p. 8, tradução nossa). Paneth

ofereceu ainda uma definição alternativa e mais operacional, que estava mais próxima

ao conceito elaborado por Lavoisier:

[...] um elemento é uma substância que não pode ser decomposto por meios químicos. As substâncias que satisfazem esta definição contam como um e o mesmo elemento se, uma vez misturadas umas com as outras, não puderem ser separadas por meios químicos (KRAGH, 2020, p. 8, tradução nossa).

A partir dessa definição, Paneth afirmou que embora uma mistura de isótopos

fosse fisicamente heterogênea, ela era homogênea do ponto de vista químico. Em

1931, Paneth explicou que o termo elemento estava associado a dois significados

distintos: um elaborado por Lavoisier, que identificava o elemento com a substância

simples; o outro elaborado por Mendeleev, que pretendia que o elemento fosse um

componente material de substâncias e compostos simples, imperceptível pelos

120

sentidos. De acordo com Paneth (2003 [1931])24, esses dois significados têm que ser

mantidos separados porque não é correto atribuir ao elemento (concebido como uma

porção da matéria que mantém inalterado dentro de uma transformação química) as

propriedades da substância simples correspondente. Para exemplificar essa

observação, pode-se considerar que não é correto descrever o elemento enxofre

como substância amarela, inodora e sem sabor, insolúvel em água, e assim por

diante, porque essas propriedades pertencem à substância simples enxofre. De fato,

embora essas propriedades sejam típicas de enxofre, elas não são encontradas em

compostos de enxofre (GHIBAUDI; REGIS; ROLETTO, 2013).

Paneth (2003 [1931], p. 130-131, tradução nossa) sugere separar os dois

significados usando os termos distintos substância básica e substância simples, sendo

o primeiro “[...] a substância indestrutível presente em compostos e substâncias

simples”, enquanto o último é “[...] aquela forma de ocorrência em que uma substância

básica isolada, não combinada com qualquer outro, aparece aos nossos sentidos”. A

substância básica possui propriedades distintas da substância simples e contribui

para a geração de propriedades infinitamente diversas, exibidas por substâncias

simples e compostos onde está contida. Segundo Paneth (2003 [1931], p. 130,

tradução nossa), “[...] o princípio fundamental da química que os elementos persistem

em seus compostos refere-se apenas às substâncias básicas sem qualidade”; este

princípio seria incompreensível, atribuindo ao elemento qualquer outro significado


A substância básica de Paneth pertence à mesma realidade formal do elemento

de Mendeleev (GHIBAUDI; REGIS; ROLETTO, 2013). No entanto, enquanto o

elemento de Mendeleev é identificado pelo peso atômico, a substância básica de

Paneth é identificada pelo número atômico. A mudança do peso atômico para o

número atômico foi uma consequência da descoberta de isótopos. Na perspectiva de

Paneth (2003 [1931], p. 129, tradução nossa), o elemento é um "[...] princípio

transcendental subjacente aos fenômenos". Assim, ele critica a definição de elemento

de Lavoisier e o fato de que ela ainda é adotada no ensino de Química. Ele também

rejeita a seguinte expressão, proposta após a descoberta dos isótopos, "um elemento

24 Trata-se da tradução para o inglês, feita por H. R. Paneth (filho de Paneth), do texto referente a uma palestra proferida, em alemão, por F. A. Paneth em 1931. Esse artigo “The epistemological status of the chemical concept of element” foi publicado em: (i) The British Journal for the Philosophy of Science, v. 13, n. 49, p. 1-14, 1962; (ii) Foundations of Chemistry, v. 5, n. 2, p. 113-145, 2003.

121

químico é uma substância cujos átomos possuem a mesma carga nuclear" (PANETH,

2003 [1931], p. 142, tradução nossa), porque o termo "substância" não pode designar

uma mistura de componentes distintos, nem mesmo uma mistura de isótopos. O

caráter formal do conceito de elemento, de acordo com a perspectiva de Paneth,

claramente emerge da seguinte definição: “um elemento químico é a classe de todos

os átomos de igual carga nuclear”; isso definitivamente rejeita a identificação do

elemento como uma substância simples (GHIBAUDI; REGIS; ROLETTO, 2013).

Pontuamos que o químico e historiador da química britânico James Riddick

Partington (1886-1965), ao publicar uma revisão sobre os conceitos de substância e

elemento químico (PARTINGTON, 1948), não indicou, provavelmente por

desconhecimento, as contribuições de Paneth acerca das reflexões epistemológicas

sobre o conceito de elemento químico. Na conclusão do referido artigo, Partington

(1948) considera que “[...] o conceito de substância e o de elemento químico são muito

mais complexos e difíceis do que se supunha. O estudo da origem e do

desenvolvimento desses conceitos é de grande interesse tanto para o químico quanto

para o filósofo” (PARTINGTON, 1948, p. 121, tradução nossa). Tal fato indica que o

trabalho de Paneth, provavelmente por estar em idioma alemão, não foi conhecido por

parte dos praticantes da química do século XX.

2.9. Novas concepções sobre o conceito de elemento químico

A reflexão epistemológica de Paneth, apresentada na seção anterior, foi um

grande avanço para se definir de forma mais adequada, com base nos conhecimentos

que estavam sendo produzidos no início do século XX sobre o átomo, o conceito de

elemento químico. Outras contribuições que foram utilizadas para se elaborar uma

definição mais adequada de elemento químico são destacadas por Oki (2012, p. 25):

No século XX, a Química Teórica passou a se utilizar cada vez mais de conhecimentos produzidos no âmbito da Mecânica Quântica e da Física de Partículas. [...] A identificação de um elemento químico passou a ser feita pelo seu número atômico e a sua caracterização considera a configuração eletrônica e os elétrons responsáveis pelas interações químicas que chamamos de elétrons de valência. Os conceitos de isótopo [...] e de nuclídeo tornaram-se fundamentais para a elaboração de um novo conceito de elemento químico. A identidade do elemento químico foi modificada, já que esse passou a reagrupar alguns isótopos distintos.

122

O elemento químico deixou de ser o fim último da análise química, posição que

passou a ser ocupada pelas partículas subatômicas. Novas propriedades, hoje

consideradas como “elementares”, foram propostas visando sistematizar o grande

número de partículas subatômicas descobertas. Atualmente, no campo da Física

Atômica, considera-se como elementar “[...] qualquer coisa da qual não se veja a

estrutura” (CARUSO; OGURI, 1997 apud OKI, 2012, p. 25). No dicionário de Química

da Oxford, por exemplo, partícula elementar é definido como “uma das partículas

fundamentais de que a matéria é composta, como o elétron, o próton ou o nêutron”

(DAINTITH, 2008, p. 202, tradução nossa).

Segundo a IUPAC25 existem dois significados para o termo elemento químico:

1. Uma espécie de átomo; todos os átomos com o mesmo número de prótons

no núcleo atômico;

2. Uma substância química pura composta de átomos com o mesmo número

de prótons no núcleo atômico. Algumas vezes este conceito é chamado de

substância elementar como distinto de elemento químico como definido em

1, mas principalmente o termo elemento químico é usado para ambos os

conceitos.

Essas definições sugerem dois significados distintos para o mesmo termo e

isso é claramente declarado: “o termo elemento químico é usado para ambos os

conceitos”. Portanto, essas definições não terminam com a confusão conceitual entre

substância simples, átomo e elemento; nem reconhecem o valor formal do conceito

de elemento, apesar de já ter sido invocado por Mendeleev. De fato, de acordo com

a definição 1, a palavra "átomo" significa ou átomo livre, átomo em uma molécula,

íons, entre outros. Assim, o átomo de hidrogênio livre (H), o íon de hidrogênio (H+), os

isótopos de hidrogênio (D e T), os átomos de hidrogênio dentro de compostos como

CH4, D2O e CH3D, pertencem todos ao elemento de classe química hidrogênio


O dicionário de Química da Oxford, por sua vez, define elemento como “uma

substância que não pode ser decomposta em substâncias mais simples. Em um

25 Definição presente no Compendium of Chemical Terminology (Livro dourado da IUPAC), produzido em 1997, acessível em: https://goldbook.iupac.org/terms/view/C01022.

123

elemento, todos os átomos têm o mesmo número de prótons ou elétrons, embora o

número de nêutrons possa variar” (DAINTITH, 2008, p. 202, tradução nossa).

Podemos observar que essa definição incorpora na primeira parte a definição

proposta por Lavoisier e na segunda parte a definição da IUPAC.

Uma desvantagem das definições apresentadas pela IUPAC e pelo dicionário

de Química da Oxford, tal como observado por Nelson (2003), é que elas obrigam os

estudantes a abordar a Química do ponto de vista do mundo microscópico dos átomos

e das estruturas atômicas. Segundo esse autor, isso é contra a psicologia da

aprendizagem, porque uma compreensão correta da Química requer uma progressão

do nível macroscópico para os conceitos e modelos do nível microscópico.

Concordamos com esse ponto de vista, principalmente quando consideramos que

esses conceitos são apresentados aos estudantes nos anos finais do ensino

fundamental e no primeiro ano do ensino médio, antes mesmo que conceitos abstratos

relacionados à teoria atômico-molecular sejam trabalhados.

Pensando em e para um contexto educacional, Nelson (2003, p. 22, tradução

nossa) propôs uma definição de elemento próxima à concepção de Lavoisier: “[...]

uma substância que não sofre decomposição química e não pode ser feita por

composição química de outras substâncias”. Nessa definição, formulada em um nível

macroscópico, que é mais adequada para iniciantes na disciplina de Química, Nelson

(2003) revisou a definição de elemento químico introduzindo a distinção entre

substância elementar e elemento. Substância elementar “[...] é uma substância que

não sofre decomposição química e não pode ser feita por composição química de

outras substâncias” (NELSON, 2006, p. 288, tradução nossa). Portanto, a substância

elementar é uma substância simples. O elemento na concepção de Nelson é “[...] um

tipo básico de matéria existente como substância elementar que podem ser

interconvertida sem mudança na massa” (NELSON, 2006, p. 288, tradução nossa).

Essa definição de elemento decorre da necessidade de levar em conta o fenômeno

da alotropia: substâncias elementares tais como grafite e diamante, que são variantes

de um mesmo elemento - o carbono (GHIBAUDI; REGIS; ROLETTO, 2013).

Ao distinguir substância elementar de elemento, Nelson (2003) admite

implicitamente que os dois conceitos não devem ser confundidos. O tipo básico de

matéria de Nelson relembra a substância básica de Paneth: o tipo básico de matéria

de Nelson existe como substância elementar, assim como a substância simples de

124

Paneth é a forma como uma substância básica aparece. Ghibaudi, Regis e Roletto

(2013) alertam para o fato de que, apesar da distinção entre os dois conceitos que

são indicados por termos distintos, a escolha terminológica de Nelson (tipo básico de

matéria versus substância elementar) tem a desvantagem de misturar os níveis

abstratos e materiais de pensamento, que devem ser mantidos separados.

Essa conflação, idealizada por Nelson (2003), não ajudou a destacar a

natureza formal do conceito de elemento. Outras definições de elemento foram

propostas, tendo em vista a sua utilização no ensino de Química. A definição de

Roundy (1989), por exemplo, decorre claramente do desenvolvimento dos modelos

de estrutura atômica: “Cada elemento é definido pelo seu número atômico (ou número

de prótons nos núcleos)”, enquanto Luft (1997 apud GHIBAUDI; REGIS; ROLETTO,

2013, p. 1629, tradução nossa) escreve:

[…] o elemento é uma entidade imaterial sem propriedades físicas ou químicas, raiz de uma espécie química específica e característica comum aos seus átomos, moléculas, íons e isótopos. É caracterizada por dois dados: um símbolo e um número de ordem, o número atômico, que indica a posição das espécies químicas na Tabela Periódica.

Em ambas as afirmações, a noção de elemento químico é finalmente colocada

em relação com o núcleo atômico, mencionando o número atômico. O núcleo é

encontrado em substâncias simples, compostos e íons e é conservado em

transformações químicas. Assim, é correto afirmar que um elemento é identificado por

um nome, um símbolo, uma posição na tabela periódica e um número atômico: quatro

características essenciais que colocam claramente o conceito de elemento dentro do

campo dos conceitos formais (GHIBAUDI; REGIS; ROLETTO, 2013).

Relacionar a identidade de um elemento com o número atômico lembra o fato

de que os elementos ocorrem como misturas isotópicas. Com base nessas

considerações, Jensen (1998, p. 821, tradução nossa) afirma que o termo refere-se a

“uma classe de núcleos, todos com o mesmo número atômico”. Essa formulação,

segundo Ghibaudi, Regis e Roletto (2013), é vantajosa por ser simples, não ambígua

e destacar claramente o caráter formal e sistemático do conceito de elemento. Esses

autores indicam este último aspecto como central, uma vez que é a premissa

necessária e essencial para a classificação sistemática encontrada na tabela

periódica.

125

Ao se pensar no contexto educacional, em especial no ensino de Química,

definir elemento é importante, uma vez que se trata de um conceito estruturante da

Química. Embora seja verdade, como diz Hammond (2005, on-line, tradução nossa)

em uma discussão na revista Chemistry International, que “[...] os químicos

geralmente entendem a diferença entre elementos e substâncias elementares e usam

o termo 'elemento' como um descritor abreviado”, o mesmo não acontece com os

estudantes, para quem a falta de distinção entre nível formal e material pode levar a

equívocos sobre o conceito de elemento. Por essas razões, Ghibaudi, Regis e Roletto

(2013) defendem que a formulação proposta por Jensen (1998) parece

particularmente útil para fundamentar o conceito e superar o obstáculo conceitual

inerente ao termo.

2.10. Elemento químico enquanto um conceito estruturante

Existe um consenso, entre pesquisadores da área de Educação em Ciências,

de que uma das maneiras de utilizar a história da ciência para melhorar o ensino

consiste em proporcionar situações para reflexão e estudo da história da gênese e

transformação do conhecimento científico. Ao refletir sobre como utilizar a história da

ciência no ensino de Ciências, Gagliardi (1988) defende um ensino baseado em

“conceitos estruturantes”, que devem ser definidos a partir das teorias científicas

atuais e de sua história. Nessa perspectiva, os conceitos estruturantes são aqueles

que permitiram e impulsionaram a transformação de uma Ciência, a elaboração de

novas teorias, a utilização de novos métodos e novos instrumentos conceituais

(GAGLIARDI, 1988).

O conceito de elemento químico é um dos mais importantes da Química,

podendo ser considerado, de acordo com a proposta de Glagiardi (1988), um conceito

estruturante que - ao lado de tantos outros, como átomo, molécula, substância, reação

química e ligação química - foram fundamentais para o desenvolvimento dessa ciência

(OKI, 2012).

Com um entendimento próximo a Glagiardi (1988), no contexto brasileiro,

Romeu C. Rocha-Filho e colaboradores produziram (no final da década de 1980) uma

série de artigos, publicados na revista Química Nova, acerca de ensino de conceitos

em Química, sendo um deles destinado a reflexões sobre a estrutura elementar da

126

matéria (TUNES et al., 1989). Segundo esses autores “[...] as substâncias são o objeto

de estudo da Química e estas se realizam no constituinte” (TUNES et al., 1989, p.

199). Para eles, o “[...] constituinte caracteriza-se como a unidade analítica da

Química, sendo ao seu nível de que se apresentam as propriedades químicas” (p.

199). Essas propriedades, por sua vez, têm gênese na eletrosfera do átomo. Desta

forma, o constituinte (conjunto de átomos que caracteriza uma substância particular),

no sistema conceitual proposto pelos autores, está em um nível conceitual acima de

elemento químico (tipo de átomo caracterizado por um número atômico específico),

que, por sua vez, comporta o conceito de nuclídeo (tipo de um dado elemento químico

caracterizado por um número de massa específico). Esse sistema conceitual está

reproduzido na Figura 9.

Figura 9: Sistema conceitual para constituinte quanto à natureza de seus átomos.

Fonte: Tunes et al. (1989, p. 200).

Esse sistema conceitual pode ser melhor entendimento a partir da

representação esquemática produzida pelos autores (Figura 10), que leva em conta

a interface entre matéria e energia, assim como a gênese e variação das propriedades

químicas e físicas dos constituintes. A partir dessa representação pode ser entendido

o objeto de estudo da Química e da Física. A primeira “trata da matéria até o nível

conceitual de elemento químico, pois é aí que se verifica variação nas propriedades

químicas”, abaixo do nível dos nuclídeos seria o campo de conhecimento da Física.

Constituinte das substâncias

Elementos químicos

Nuclídeos

127

Figura 10: Representação esquemática da interface entre matéria e energia, dos níveis onde as

propriedades químicas surgem e variam, e dos níveis onde as propriedades físicas variam. Fonte: Tunes et al. (1989, p. 200).

Tunes et al. (1989) discutem os equívocos existentes no emprego da expressão

“elemento químico” em nosso país, que segundo eles é ocasionado, em partes, pelo

uso no nível superior de livros traduzidos da língua inglesa, nos quais o vocábulo

utilizado “element” inclui tanto o conceito de substância simples quanto o de elemento.

Entendemos que o sistema conceitual proposto por Tunes et al. (1989) é um

recurso didático para o ensino do conceito de elemento químico que, diferentemente

das definições da IUPAC, permite explorar que a gênese das propriedades químicas

estão nos nuclídeos, mas estas variam de elemento para elemento. Esse sistema

utiliza conceitos concretos, em substituição aos conceitos abstratos, sendo adequado

para situações iniciais de ensino na disciplina de Química. Esse tipo de abordagem é

defendida por Nelson (2002, p. 216, tradução nossa) que considera que:

Uma maneira de remediar esse problema é retornar à abordagem adotada antes da década de 1960 e apresentar a química historicamente. Isso garante automaticamente a ordem conceitualmente lógica, nível um → nível dois → nível três (os elementos químicos foram estabelecidos no século 18, a teoria atômica no século 19 e a teoria eletrônica no século 20). Essa abordagem tem a vantagem de apresentar aos alunos os pioneiros da química e a maneira como eles raciocinam. As desvantagens são que ela coloca a química mais no passado do que no presente, e pode perpetuar conceitos errôneos no desenvolvimento do assunto que posteriormente devem ser desaprendidos.

Além disso, por envolver uma interface difusa entre matéria e energia, permite

promover uma discussão a respeito das demarcações entre as áreas da Química e

da Física. A introdução dessa proposta teria impacto na disciplina de Química

128

trabalhada nos anos finais do Ensino Fundamental e primeiro ano do Ensino Médio,

séries que comumente se ensina o conceito de elemento químico.

Apesar desse artigo ter sido publicado na revista Química Nova, naquele

período o único periódico da Sociedade Brasileira de Química, podemos inferior, com

base no pequeno número de citação desse artigo, que o mesmo teve pouco impacto

no contexto nacional e provavelmente nenhum no contexto internacional. O sistema

conceitual proposto por Tunes et al. (1989) foi citado por Oki (2002), ao apresentar a

evolução histórica do conceito de elemento da antiguidade à modernidade, e utilizado

para o desenvolvimento parcial de uma proposta de ensino, que explorou os aspectos

concretos relacionados ao conceito de elemento químico (ROCHA; CAVICCHIOLI,

2005). Esses autores partem da necessidade de buscar soluções que facilitem a

compreensão integrada dos conceitos químicos nos três níveis (macroscópico,

microscópico e simbólico). Para isso, eles propõem o uso de “[...] miçangas de cores

e tamanhos diferentes montadas em estruturas para representar as entidades

constituintes das substâncias”.


Podemos observar, a partir do exposto no presente capítulo, que a percepção

de Partington (1948, p. 121) de que “o conceito de substância e o de elemento químico

são muito mais complexos e difíceis do que se supunha” é, passados mais de 70 anos,

ainda uma realidade. Apesar do avanço, no campo da Filosofia da Química, sobre o

conceito de elemento químico, pouco das reflexões produzidas transpuseram para as

outras áreas de interface, tal como a área de Educação em Química. Essa dificuldade

aparente - de transposição de conhecimentos de uma área para outra - poderia ser

melhor investigada, por exemplo, utilizando uma perspectiva sociológica, na qual

instituições representativas de classe (tal como a IUPAC) parece ter algum efeito

impedindo, ou pelo menos retardando, devido seu posicionamento tradicional,

mudanças no campo de conhecimento da Química. Associado a isso, podemos

destacar uma possível influência de obras de referência, tal como o dicionário de

Química da Oxford, sobre os praticantes da química não envolvidos com as reflexões

apresentadas.

129

O conceito de elemento químico, como podemos observar, ainda hoje continua

sendo alvo de estudos e reflexões filosóficas, considerando inclusive, aspectos

educacionais e nível cognitivo dos estudantes. Esse conceito foi se modificando a

partir de conhecimentos produzidos nas áreas da Química e Física, sendo a base para

a criação do sistema periódico na década de 1860. A respeito desse período histórico

da Química, Rouvray (2004, p. 69, tradução nossa) questiona:

Mas por que essa explosão repentina de atividade criativa ocorreu na década de 1860 e não em alguma outra década? A razão fundamental é que certas pré-condições tiveram que ser cumpridas antes que a descoberta final da Tabela Periódica se tornasse viável. Todas as pré-condições diziam respeito à nossa compreensão da natureza dos elementos químicos e, até que essa área fosse suficientemente investigada, nenhum progresso significativo poderia ser feito. Primeiro, as idéias antigas sobre os elementos derivados da era alquímica tiveram que ser eliminadas; em segundo lugar, era necessária uma definição nova e viável de um elemento; terceiro, técnicas químicas analíticas adequadas eram necessárias para isolar e caracterizar os elementos; e quarto, foi necessário conceber um método de rotular cada elemento com um número natural característico.

Como evidenciado por Rouvray (2004), o desenvolvimento do sistema

periódico se inicia na década de 1860 devido a um entendimento mais adequado

acerca do que é elemento químico. Ainda que esse entendimento tenha sido

modificado posteriormente, ainda hoje encontramos vestígios da forma de se pensar

sobre elemento químico daquele período, aqui representado pela concepção de

elemento químico de Mendeleev, e também de períodos anteriores, tal como a

concepção elaborada por Lavoisier no final do século XVIII.


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134

CAPÍTULO 3

(UMA) HISTORIOGRAFIA DO SISTEMA PERIÓDICO


[...] "Eu estive pensando sobre isso por talvez vinte anos, e você pensa: eu estava sentado e de repente... Pronto", disse Dmitri Ivanovich sobre sua descoberta, ao contrário das lendas que ele sonhou com ela.

A citação apresentada acima, acessível em https://to-

name.ru/biography/work/mendeleev-dmitrij/periodic-table-elements.htm, presente em

uma das várias biografias sobre o químico russo Dmitri Ivanovich Mendeleev, afirma

que o sonho que Mendeleev teve com o arranjo que resolvia o problema de

organização dos elementos químicos, tão comum em textos de divulgação científica,

é apenas uma lenda. Nessa biografia são indicadas duas variantes do sistema

periódico de Mendeleev, em suas formas atualizadas, Figura 11, e apesar de ser

apresentada a tabela periódica recomendada pela IUPAC esta é denominada de

“tabela periódica dos elementos químicos de Mendeleev”.

Figura 11: Variantes atualizadas do sistema periódico de Mendeleev.

Fonte: https://to-name.ru/biography/work/mendeleev-dmitrij/periodic-table-elements.htm.

A partir dessa biografia, publicada em um site russo, podemos perceber a forte

influência que os estudos realizados por Mendeleev sobre o sistema periódico têm até

os dias de hoje. O historiador russo D. N. Trifonov (1932-2010) considera, como

pontuado por Melo Filho e Faria (1990, p. 53, grifos nossos), que a lei periódica

desenvolvida por Mendeleev é um divisor da história da Química.

https://to-name.ru/biography/work/mendeleev-dmitrij/periodic-table-elements.htm

https://to-name.ru/biography/work/mendeleev-dmitrij/periodic-table-elements.htm

135

A história da Química moderna (pós Lavoisier) é classificada, pelo historiador soviético D. N. Trifonov, em dois grandes períodos: antes e depois da lei periódica. Esta classificação chama a atenção para o papel fundamental da tabela periódica como ponto de referência para a compreensão do conjunto de elementos químicos em um sistema natural [sistema periódico] dos

elementos interligados entre si.

A partir dessa citação podemos observar a complexidade conceitual

relacionada ao sistema periódico dos elementos químicos, sendo necessário quatro

conceitos (lei periódica, classificação, tabela periódica e sistema natural [sistema

periódico]) para uma descrição completa. Baseado em uma historiografia produzida

por soviéticos, Melo Filho e Faria (1990) consideram que o desenvolvimento da lei

periódica passou por três fases distintas: a primeira denominada de preparatória, que

se inicia com a classificação dos elementos de Lavoisier em 1789; a segunda

denominada de decisiva que ocorreu no dia 1 de março de 1869, quando “[...] é

enviado à comunidade científica russa e internacional o artigo ‘Ensaio de um sistema

de elementos baseado nos seus pesos atômicos e nas semelhanças químicas’,

assinado por Mendeleev” (MELO FILHO; FARIA, 1990, p. 54); a terceira fase se iniciou

em 1871 e se estende até os dias atuais.

Podemos observar que, de acordo com as fases exploradas por Melo Filho e

Faria (1990), não há uma separação/diferenciação entre tabela periódica e lei

periódica. Essa afirmação pode ser constatada na citação abaixo:

É necessário esclarecer que não existe diferença entre lei periódica e a tabela periódica. Aqui a questão do “ovo ou da galinha” não tem porque ser levantada. Mendeleev apresenta a lei periódica na forma de uma tabela. Ou seja, a tabela é a própria lei. Esta, no entanto, é possível ser formulada conforme o fez Mendeleev: “A propriedade dos elementos e dos seus compostos é uma função periódica dos seus pesos atômicos” (MELO FILHO; FARIA, 1990, p. 55).

Pela narrativa apresentada podemos observar que, esses autores foram

influenciados por uma abordagem historiografia mais tradicional, de abordagem

internalista da Ciência, que considera a contribuição de Mendeleev a mais importante

entre as várias outras que foram realizadas anteriormente e posteriormente aos

trabalhos de Mendeleev. Essa perspectiva historiográfica está presente, como

mencionado no capítulo 2, em vários livros de divulgação científica, tais como:

Giants of science, publicado em 1959 por Philip Cane;

136

The flash of genius, publicado em 1963 por Alfred Benjamin Garrett

(1906-1996);

100 great scientists, publicado em 1964 por Jay Elihu Greene;

More heroes of civilization, publicado em 1969 por Joseph Cottler e

Haym Jaffe;

Scientific genius, publicado em 1988 por Dean Keith Simonton.

The five biggest ideas in science, publicado em 1997 por Charles M.

Wynn.

People who changed the world, publicado em 2012 por Cara Rogers.

No entanto, em trabalhos recentes (tais como em SANTOS, 2010; SCERRI,

2015; PINTO et al., 2019; RAI, 2019) podemos observar uma abordagem

historiográfica mais reflexiva, para além de uma abordagem internalista da Ciência,

na qual a tabela periódica é entendimento como um constructo científico26

desenvolvido por vários agentes históricos, em diferentes contextos sócio-científicos,

que continua até os dias de hoje em processo de (re)elaboração.

A perspectiva relativista acerca da criação da tabela periódica tem sido,

principalmente a partir do último decênio, explorada por diferentes autores. Surge

nesse período livros de divulgação científica como Who invented the periodic table?

publicado por Nigel Saunders em 2010.

De maneira bastante provocativa, o historiador da ciência estadunidense

Michael Dan Gordin, no artigo The textbook case of a priority dispute: D. I. Mendeleev,

Lothar Meyer, and the periodic system, reflete sobre a “certeza” que os autores de

livros didáticos possuem ao falar sobre tabela periódica, assim como quem a

“descobriu”27.

Não tenho ideia de quem descobriu o sistema periódico dos elementos químicos, e vou dizer porquê. Quando você abre um livro de Química hoje,

26 Segundo o dicionário Michaelis constructo é um “conceito ou construção teórica, puramente mental, elaborada ou sintetizada com base em dados simples, a partir de fenômenos observáveis, que auxilia os pesquisadores a analisar e entender algum aspecto de um estudo ou ciência”. Partindo dessa definição mais geral, consideramos que as elaborações e propostas dos diferentes agentes históricos contribuíram, em maior ou menor extensão, para a produção do constructo científico tabela periódica e seu aceite pelos praticantes da Química. 27 Consideramos, em uma perspectiva construtivista, que o conhecimento científico é produzido/construído por meio de negociações entre membros de uma comunidade de praticantes (MARCUM, 2008). No entanto, ao apresentar contribuições da literatura, manteremos a terminologia/posicionamento utilizada, intencionalmente ou não, pelos autores.

137

muitas vezes você pode encontrar, ao lado de sua tabela periódica, uma barra lateral com um homem de barba grisalha que é descrito como "o descobridor" da lei periódica, o formulador da tabela cujo semblante o saúda nas paredes de todos os laboratórios de química do mundo. Quase sempre, aquele homem barbudo é Dmitrii Ivanovich Mendeleev (1834-1907), um químico

de São Petersburgo que publicou sua versão desse sistema em 1869 - ou talvez em 1871 […]. Às vezes, ele divide o espaço com a barba grisalha de Julius Lothar Meyer (1830-1895), que publicou sua versão em 1864, 1868 ou 1870. Cem anos atrás, os livros alemães poderiam simplesmente apresentar Meyer, e alguns textos esotéricos também teriam retratado John Newlands, ou Gustav Hinrichs, ou um ou dois outros - todos barbados

grisalhos. Os livros didáticos são dotados de uma certeza que não tenho; eles sabem o que é a tabela periódica e, portanto, sabem quem a descobriu primeiro […] (GORDIN, 2012, p. 59, tradução nossa, grifo nosso).

Podemos perceber que, para Gordin essa “certeza” [do “descobridor” da tabela

periódica] parece não ser um consenso entre os diversos autores de livros didáticos,

e que essa “certeza” pode ser diferente dependendo do contexto e período no qual o

livro didático foi produzido.

Admitindo, de certa forma, a impossibilidade de determinar um “descobridor”

da tabela periódica, no artigo The discovery of the periodic table as a case of

simultaneous Discovery, Scerri (2015) examinou a questão da prioridade e

“descoberta simultânea” no contexto do desenvolvimento do sistema periódico. O

autor argumentou que, em vez de anômala, a “descoberta simultânea” é a regra. Além

disso, ele considera que a “descoberta” do sistema periódico por pelo menos seis

autores - o geólogo francês Émile Béguyer de Chancourtois, o químico inglês John

Newlands, o químico inglês William Odling, o químico dinamarquês Gustavus Hinrichs,

o químico alemão Julius Lothar Meyer, o químico russo Dimitri Mendeleev - em um

período de 7 anos representa um dos melhores exemplos de uma “descoberta

múltipla”.

Apesar das várias contribuições indicando que a tabela periódica é um

constructo científico desenvolvido por vários agentes históricos, não tendo, portanto,

uma data definida de criação, no ano de 2019 foi comemorado o sesquicentenário da

tabela periódica dos elementos químicos. Segundo o site oficial The International Year

of the Periodic Table (IYPT), acessível em https://iypt2019.org/, a tabela periódica,

“[...] uma ferramenta única que permite ao cientista prever a aparência e as

propriedades da matéria na Terra e no resto do Universo”, possui grande importância

para a Ciência e representa “[...] uma das conquistas mais significativas da ciência,

capturando a essência não apenas da Química, mas também da Física, Medicina,

https://iypt2019.org/

138

Ciências da Terra e Biologia” (IYPT2019, on-line, tradução nossa). A definição dessa

data comemorativa levou em conta que:

[...] 1869 é considerado o ano da descoberta do Sistema Periódico, e Dmitri Mendeleev foi um grande descobridor. 2019 será o 150º aniversário da Tabela Periódica de Elementos Químicos e, portanto, foi proclamado o “Ano Internacional da Tabela Periódica de Elementos Químicos (IYPT2019)” pela Assembleia Geral das Nações Unidas e pela UNESCO (IYPT2019, on-line, tradução nossa).

Essa justificativa, como pode ser observado, desconsidera todas as

contribuições anteriores e posteriores à Mendeleev e reforça uma historiografia

tradicional que conta a história de um único criador da tabela periódica. Apesar disso,

a iniciativa para IYPT2019 foi apoiada pela IUPAC em parceria com a União

Internacional de Física Pura e Aplicada, Associação Europeia para Ciência Química

e Molecular, Conselho Internacional de Ciência, União Astronômica Internacional, e a

União Internacional de História e Filosofia da Ciência e Tecnologia.

Para essa comemoração a IUPAC disponibilizou, em seu site, a tabela

periódica dos elementos químicos apresentada na Figura 12.

Figura 12: Tabela periódica dos elementos químicos recomendada pela IUPAC. Fonte: https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/.

https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/

139

A partir dessa breve exposição, e levando em consideração a importância em

se revisitar fatos científicos já estudados por historiadores da ciência, pontuamos a

relevância em se estudar o desenvolvimento do sistema periódico dos elementos

químicos. Para isso, buscamos, na medida do possível, considerar aspectos

históricos, filosóficos e sociológicos relacionados as propostas de organização dos

elementos químicos elaboradas por diferentes agentes históricos, assim como a

recepção dessas propostas por parte dos praticantes da química. Muitos

pesquisadores estudaram, em diferentes perspectivas, o sistema periódico dos

elementos químicos (Quadro 1).

Quadro 1: Exemplos de livros relacionados ao sistema periódico dos elementos químicos.

Título do livro Autor Ano

The development of the periodic law Francis Preston Venable 1896

The periodic classification and the problem of chemical evolution

George Rudorf 1900

The periodic law A. E. Garrett 1909

Types of graphic representation of the periodic system of chemical elements

Edward G. Mazurs 1957

The periodic system of chemical elements: a history of the first hundred years

J. W. van Spronsen 1969

Atti Convegno Mendeleeviano 1969 Accademia delle Scienze di Torino

1971

Niels Bohr collected works - volume 4, The periodic system (1920 - 1923)

J. R. Nielsen (editor) 1972

The periodic table: experiment & theory J. S. F. Pode 1973

Graphic representations of the periodic system during one hundred years

Edward G. Mazurs 1974

Elementary Order: Mendeleev's Periodic System. (A edição original em russo foi publicada em 1976)

I. V. Petryanov, D. N. Trifonov 1984

The periodic table: into the 21st century Dennis H. Rouvray, R. Bruce King (editores)

2004

A well-ordered thing: Dmitrii Mendeleev and the sadow of the periodic table

Michael D. Gordin 2004

The periodic table: Its story and its significance Eric Scerri 2007

Selected papers on the periodic table Eric Scerri 2009

The periodic table: A very short introduction Eric Scerri 2011

A tale of seven scientists and a new Philosophy of Science

Eric Scerri 2016

Early responses to the periodic system Masanori Kaji, Helge Kragh, Gabor Pallo (editores)

2015

Mendeleev to Oganesson: A multidisciplinary perspective on the periodic table

Eric Scerri, Guillermo Restrepo (editores)

2018

Women in their element: selected women's contributions to the periodic system

Annette Lykknes, Brigitte Van Tiggelen

2019

Fonte: Autoria própria (2021).

Até onde sabemos, o primeiro livro dedicado a divulgar aspectos históricos do

sistema periódico foi publicado em 1896, pelo químico estadunidense Francis Preston

140

Venable (1856-1934), e teve como foco a lei periódica dos elementos químicos. Vale

ressaltar que alguns livros de história da ciência/química já traziam alguns fragmentos

da história da lei periódica. Apesar dos vários livros publicados sobre o assunto,

podemos observar que nos últimos cinco novos livros foram publicados, fato que

indica que as discussões acerca desse tema ainda não foram esgotadas.

Não há dúvidas que existe uma vasta literatura sobre a história do

desenvolvimento do sistema periódico, que são contadas em diferentes perspectivas:

A partir da história de determinados agentes históricos28, tais como de

Chancourtois[a], Janet[b], Gibbes[c], Hinrichs[d], Mendeleev[e], Meyer[f], Moseley[g],

Newlands[h], Odling[i] e Seaborg[j].

A partir da disputa de prioridade em relação a lei periódica (van SPRONSEN,

1969; GORDIN, 2012);

A partir da contribuição de precursores externos ao continente europeu

(KAUFFMAN, 1969);

A partir das representações gráficas dos sistemas periódicos (QUAM; QUAM,

1943a);

28 [a] HIJMANS, S.; AVENAS, P. Alexandre de Chancourtois (X1838), précurseur de Mendeleïev. La Jaune et la Rouge, n. 749, p. 35-38, 2019. [b] STEWART, Philip J. Charles Janet: unrecognized genius of the periodic system. Foundations of Chemistry, v. 12, n. 1, p. 5-15, 2010. [c] TAYLOR, W. H. Lewis Reeve Gibbes and the classification of the elements. Journal of Chemical Education, v. 18, n. 9, p. 403, 1941. [d] ZAPFFE, C. A. Gustavus Hinrichs, precursor of Mendeleev. Isis, v. 60, n. 4, p. 461-476, 1969. [e] LENTE, G. Where Mendeleev was wrong: predicted elements that have never been found. ChemTexts, v. 5, n. 3, p. 1-9, 2019; STEWART, P. J. Mendeleev’s predictions: success and failure. Foundations of Chemistry, v. 21, n. 1, p. 3-9, 2019; PULKKINEN, K. The value of completeness: How Mendeleev used his periodic system to make predictions. Philosophy of Science, v. 86, n. 5, p. 1318-1329, 2019; LEICESTER, H. M. Factors which led Mendeleev to the periodic law. Chymia, v. 1, p. 67-74, 1948; NIAZ, M.; RODRÍGUEZ, M. A.; BRITO, A. An appraisal of Mendeleev’s contribution to the development of the periodic table. Studies in History and Philosophy of Science Part A, v. 35, n. 2, p. 271-282, 2004; BENSAUDE-VINCENT, B. Mendeleev's periodic system of chemical elements. The British Journal for the History of Science, v. 19, n. 1, p. 3-17, 1986; NATRADZE, A. G. The DI Mendeleev periodic law. Pharmaceutical Chemistry Journal, v. 3, n. 10, p. 557-559, 1969. [f] WINDERLICH, R. Lothar Meyer. Journal of Chemical Education, v. 27, n. 7, p. 365, 1950; ROCKE, A. J. Lothar Meyer’s pathway to periodicity. Ambix, v. 66, n. 4, p. 265-302, 2019; BOECK, G. Julius Lothar (von) Meyer (1830-1895) and the periodic system. Substantia, p. 13-25, 2019. [g] SARTON, G. Moseley: The numbering of the elements. Isis, v. 9, n. 1, p. 96-111, 1927. [h] TAYLOR, W. JAR Newlands: A pioneer in atomic numbers. Journal of Chemical Education, v. 26, n. 9, p. 491, 1949; VAN SPRONSON, J. W. One hundred years of the "Law of Octaves": When the italian Cannizzaro was fighting for atomic weights in Karlsruhe, Newlands fought for the liberation of Italy. Chymia, v. 11, p. 125-137, 1966. [i] ROSEN, Sidney. William Odling, Faraday's successor. Journal of Chemical Education, v. 34, n. 10, p. 517, 1957. [j] RUBY, L. Modern architects of the periodic system. American Journal of Physics, v. 52, n. 1, p. 14-16, 1984; SEABORG, D. The life and contributions to the periodic

table of Glenn T. Seaborg, the first person to have an element named after him while he was still alive. Pure and Applied Chemistry, v. 91, n. 12, p. 1929-1939, 2019.

141

A partir do uso de perspectivas históricas, filosóficas e sociológicas associados

a um determinado período histórico, seja ele total ou parcial (WEEKS, 1932;

MELO FILHO; FARIA, 1990; TOLENTINO; ROCHA-FILHO; CHAGAS, 1997;

BENSAUDE-VINCENT, 2012; RIVERA, 2020).

3.2. Alguns conceitos importantes

Como podemos observar, na seção anterior vários termos foram utilizados ao

se falar sobre tabela periódica: lei periódica, classificação, sistema periódico e sistema

natural. Muitas vezes esses termos são utilizados indiscriminadamente, apesar de

terem sido criados em contextos específicos. Apesar de serem observados com

frequência na literatura, observamos que nenhum desses termos estão presentes no

Compendium of Chemical Terminology (livro dourado da IUPAC). No A Dictionary of

Chemistry, produzido pela Universidade de Oxford, há entrada apenas para os termos

tabela periódica e lei periódica.

A seguir apresentaremos, seguindo o aspecto temporal de criação, algumas

considerações acerca dos quatro conceitos indicados acima, assim como a relação

entre eles. Entre esses conceitos, o de classificação foi desenvolvido primeiro, uma

vez que, como pontua Siqueira (2010, p. 38):

A necessidade de sistematizar o conhecimento é antiga, já que remonta à tentativa humana de representar e ordenar o mundo externo. [...] a categorização dos processos de conhecimento leva em conta parâmetros histórico-sociais, o que dificulta uma delimitação espaço-temporal, não permitindo, portanto ter um caráter permanente. Esse caráter efêmero da classificação ocorre pelo fato de, ao sistematizar o conhecimento em classes, o próprio objeto de estudo se modificar, por conta das relações que ele estabelece com outros objetos analisados.

Siqueira (2010, p. 37), ao retomar o histórico da classificação e o conceito de

classificação, revela “o caráter pluridiverso do termo” cujo entendimento atual foi

moldado a partir de contribuições de pesquisadores como:

O filósofo francês Michel Foucault (1926-1984), que considera que “[...] as

classificações se constituem a partir de similaridades, e relações de

subordinação entre seres que compõem a realidade” (SIQUEIRA, 2010, p. 39);

142

O epistemólogo suíço Jean William Fritz Piaget (1896-1980), que ao indicar as

classificações como uma “ficção útil”, justifica a criação de classificações ao

considerar que “[...] nossa mente precisa de modelos pré-fabricados da

realidade a fim de estabelecer analogias, e com isso compreender melhor a si

mesmo e o mundo que nos cerca” (SIQUEIRA, 2010, p. 40);

O filósofo belga Chaim Perelman (1912-1984), que pontuou que as

classificações podem ser entendidas por uma perspectiva “[...] dicotômica,

baseada na presença ou ausência de uma determinada propriedade, e as

classificações que se constituem a partir de uma propriedade caracterizada

com diferença específica” (SIQUEIRA, 2010, p. 41).

O filósofo francês Isidore Auguste Marie François Xavier Comte (1798-1857),

ao refletir sobre as classificações das ciências, fez importantes considerações sobre

o processo de classificar:

[...] a teoria geral das classificações, estabelecida nos últimos tempos pelos trabalhos filosóficos dos botânicos e dos zoólogos, permite esperar um sucesso real para semelhante trabalho, oferecendo-nos um guia certo, graças ao verdadeiro princípio fundamental da arte de classificar, que até agora nunca tinha sido concebido distintamente. Este princípio é consequência necessária da única aplicação direta do método positivo à própria questão das classificações, que, como qualquer outra, deve ser tratada pela observação, em vez de ser resolvida por considerações a priori. Consiste em que a classificação deve provir do próprio estudo dos objetos a serem classificados, sendo determinada pelas afinidades reais do encadeamento natural apresentado por eles, de sorte que essa classificação seja ela própria a expressão do fato mais geral, manifestado pela comparação aprofundada dos objetos que abarca (COMTE, 1978, p. 21).

Na citação acima Comte destaca a importância da observação profunda dos

objetos a serem classificados para obter uma classificação que expresse

generalizações sobre os objetos que abarca, se distanciando dos métodos de

classificação anteriores que resultaram em descrédito “[...] em consequência da pouca

solidez dos primeiros projetos, essas classificações apenas [...] [foram] concebidas

muitas vezes por espíritos quase inteiramente alheios ao conhecimento dos objetos a

serem classificados” (COMTE, 1978, p. 21). Considerando a influência dos

pensamentos de Comte no contexto das ciências, podemos inferir que esses

pensamentos devem ter influenciado também muitos dos agentes históricos, do

143

século XIX, que se dedicaram a organizar/classificar os elementos químicos

conhecidos.

As considerações pontuadas anteriormente podem ser percebidas na definição

de classificação presente no Watts' Dictionary of Chemistry:

[...] por classificação de qualquer série de objetos entende-se o arranjo real ou ideal entre aqueles que são semelhantes e a separação daqueles que são semelhantes e a separação daqueles que são diferentes; o propósito desse arranjo é principalmente revelar as correlações ou leis de união de propriedades ou circunstâncias e, secundariamente, facilitar as operações da mente em conceber claramente e reter na memória os caracteres dos objetos em questão (MUIR; MORLEY, 1889, p. 196, tradução nossa).

Entendemos, a partir dessa definição, que a classificação se materializa a partir

de um arranjo, que é avaliado e, se aceito, socializado pelos praticantes da química.

Entendemos que, além de “carregar” as considerações feitas pelo seu idealizador, a

partir de um processo analítico29 sobre as características selecionadas dos objetos

classificados, o arranjo (produto do processo analítico) é a forma de se comunicar com

o usuário da classificação, que por sua vez, utiliza esse arranjo como síntese do

conhecimento relacionado aos objetos classificados.

Muir e Morley (1889) chamam a atenção para a função e constituição das

classificações, que devem ser revistas periodicamente, sob pena de não contribuírem

para o avanço da química. Como exemplo, os autores indicam a classificação

relacionada à lei periódica dos elementos químicos:

A história das classificações, que em diferentes épocas foram fundadas na noção de tipos, prova conclusivamente que, a menos que se dê atenção constante às funções, bem como às composições, dos corpos classificados, os sistemas pouco contribuem para o avanço da Química, e a concepção em que se fundam é privada da maior parte de seu valor como ideia produtora de ciência. É certamente verdade que a classificação apresentada pela lei periódica se baseia no estudo imediato das composições e das funções dos corpos classificados; é isso, de fato, que dá ao método tão marcante uma vantagem sobre todos os outros (MUIR; MORLEY, 1889, p. 2013, tradução nossa).

Na citação acima, é afirmado sobre a vantagem da classificação dos elementos

químicos que está relacionada à lei periódica em relação a outras formas de

29 O pensamento analítico surgiu com a revolução científica nos séculos XVI e XVII “[...] consiste na separação do todo em partes que são identificadas ou categorizadas” (acessível em https://conceito.de/pensamento) e “[...] aborda o universo e suas partes como estruturas fechadas, redutíveis a relações de causa e efeito simples, sem influências externas” (KASPER, 2000, p. 25).

https://conceito.de/pensamento

144

classificação. Essa constatação se mantém até os dias de hoje, segundo Moore

(2003, p. 847):

Uma forma extremamente bem-sucedida de resumir e classificar as propriedades físicas e químicas dos elementos e muitos de seus compostos é exibir os símbolos dos elementos em um formato que enfatize as semelhanças e diferenças por meio de design gráfico - uma tabela periódica (MOORE, 2003, p. 847, tradução nossa).

Diferente de Muir e Morley, (1889), Moore (2003) indica que a classificação dos

elementos químicos se materializa por meio de uma tabela periódica. Ao utilizar o

termo uma, o autor reconhece a existência de mais do que uma forma de se

representar a classificação dos elementos químicos.

É importante salientar que, como pontua Garrett (1909, p. 1, tradução nossa),

por muito tempo:

[...] os experimentos realizados em Química eram quase inteiramente de natureza qualitativa, portanto, muito pouco progresso foi feito na classificação das substâncias experimentadas, exceto na medida em que agrupou aquelas que exibiam ou não exibiam alguma propriedade bem marcada, como o poder de queimar ou não, conforme o caso.

Esse cenário mudou no século XVIII com o início de pesquisas de cunho

quantitativo que permitiram ampliar o conhecimento acerca das propriedades das

entidades químicas conhecidas. Durante os anos de 1811-1812, Berzelius, por

exemplo, “[...] realizou pesquisas quantitativas muito mais extensas, mas, [...] muitos

anos se passaram antes de qualquer tentativa bem-sucedida de uma classificação,

para abarcar o conjunto dos elementos, foi feito” (GARRETT, 1909, p. 4, tradução

nossa).

Durante as próximas décadas várias pesquisas foram realizadas no sentido de

organizar os elementos químicos conhecidos com o intuito de obter uma forma mais

eficiente de classificação. Ao longo desse processo vários pesquisadores observaram

a existência de relações numéricas entre os pesos atômicos dos elementos químicos

(VENABLE, 1894). As relações numéricas, por sua vez, indicavam a existência de

padrões de ordens repetitivas (periodicidade), que, posteriormente, culminou na lei

periódica dos elementos químicos.

Quanto ao conceito de sistema periódico, apresentamos abaixo algumas

definições disponíveis na literatura:

145

[...] é o nome de um arranjo onde os elementos químicos são dispostos de acordo com a ordem crescente dos pesos atômicos, e onde os quimicamente semelhantes reaparecem em intervalos regulares, de forma que, com um arranjo gráfico adequado, se encontrem na mesma coluna, se destacando da melhor maneira as analogias e dissimilaridades entre todos os elementos. É devido ao russo Dmitrij Mendeleev (1869) após precursores de pouca importância (J. W. Döbereiner, 1817; M. J. von Pettenkofer, 1850; Newlands, 1864), mas também após S. Cannizzaro já ter dado (1858) um critério seguro e objetivo para fixar o valor de cada peso atômico. O alemão L. Meyer compartilha o orgulho com Mendeleev, que, quase simultaneamente, publicou uma curva [...] da qual enfatizou o caráter periódico e as correlações com outras propriedades físicas e químicas dos elementos (MAZZUCCHELLI; AMALDI, 1935, on-line, tradução nossa).

Classificação dos elementos químicos organizados em uma tabela e ordenados em linhas (chamados períodos) de acordo com o número atômico crescente e em colunas (chamados grupos) de acordo com a analogia das propriedades químicas, em particular da valência e, portanto, da estrutura eletrônica externa dos átomos correspondentes. [...] O sistema periódico baseia sua estrutura no grande trabalho realizado em meados do século XIX pelo químico russo D. I. Mendeleev, que primeiro ordenou os elementos (tabela de elementos de Mendeleev) de acordo com um único critério (então o peso atômico), também permitindo prever a existência de elementos apenas posteriormente descobertos e isolados (ENCICLOPEDIA ON LINE, 2021, on-line, tradução nossa).

Nós o definimos como uma tabela que possui as seguintes características: 1. Ela contém uma sequência continuamente crescente de pesos atômicos de todos os elementos que eram bem conhecidos na época em questão. 2. A sequência de pesos atômicos referida no ponto 1 serve apenas para definir um valor de casa (número ordinal) na tabela. 3. A sequência de pesos atómicos definida no ponto 2 divide-se em secções, deixando espaços para elementos ainda não descobertos, ou que quando devidamente definidos em conjunto horizontal ou verticalmente os grupos de elementos análogos sejam reconhecíveis. 4. As relações conhecidas entre periodicidade e valência são exibidas. 5. É fornecida divisão para grupos principais e subgrupos (CASSEBAUM; KAUFFMAN, 1971, p. 314-315, tradução nossa).

A definição apresentada por Cassebaum e Kauffman (1971) foi elaborado para

o contexto de avaliação de sistemas periódicos clássicos, que utilizam o peso atômico

como critério primário para ordenamento dos elementos químicos. As outras duas

definições deveriam ser para um sistema periódico genérico, no entanto, podemos

observar que são restritivas a um arranjo gráfico do tipo tabela, não abarcando os

vários tipos de arranjos gráficos criados ao longo da história.

Para pensar sobre o conceito de sistema periódico, resgatamos a definição de

sistema, presente no livro Traité des systèmes (1749), do filósofo francês Étienne

Bonnot, abade de Condillac (1714-1780), que considera:

Um sistema não é outra coisa que a disposição das diferentes partes de uma arte ou de uma ciência numa ordem onde elas se sustentam todas mutuamente, e onde as últimas se explicam pelas primeiras. Aquelas que dão

146

razão às outras; chamam-se princípios e o sistema é tão mais perfeito quanto os princípios o são no menor número: é mesmo desejável que se os reduza a um só (CONDILLAC, 1749, on-line).

Os trabalhos de Condillac são marcados por “[...] apontar os erros e os vícios

da ciência e da filosofia anteriores, todas consideradas por ele pouco confiáveis, visto

terem sido constituídas, em grande medida, sem qualquer fundamentação na

experiência” (RÊGO, 2017, p. 18). Em Traité des systèmes, Condillac faz:

[...] uma crítica radical à maneira de se fazer ciência e filosofia mais ou menos assistemática de seus contemporâneos e antecessores imediatos, que se valiam ainda exageradamente da metafísica e da pura especulação em seus empreendimentos investigativos. Trata-se de uma obra que “acaba sendo a longa desmontagem dos grandes sistemas abstratos nos diferentes campos do saber; sistemas que mostram os desvios e mesmo a patologia do espírito humano” (RÊGO, 2017, p. 18-19).

O conceito de sistema de Condillac e o conceito de classificação de Comte,

apresentado anteriormente, são, do ponto de vista filosófico, próximos, uma vez que

partem da epistemologia empirista, que enfatiza o papel da evidência empírica na

formação de ideias, ao invés de ideias ou tradições inatas.

De acordo com o dicionário Michaelis, sistema pode ser entendido, entre outras

coisas, como:

1. Conjunto metódico de princípios interdependentes, sobre os quais se estabelece uma doutrina, uma crença ou uma teoria. 2. Conjunto de elementos [partes] distintos, com características e funções específicas, organizadas de forma natural ou por meios artificiais. 3. Corpo de normas ou regras, inter-relacionadas numa concatenação lógica e, pelo menos, verossímil, aplicadas a uma determinada área. 4. Disposição de um conjunto de elementos [partes], organizada de forma a viabilizar mais facilmente seu estudo e compreensão.

Entre as definições apresentadas, podemos observar que a quarta expressa,

pelo menos em partes, o que se busca em um sistema que organiza todos os

elementos químicos conhecidos com o objetivo de facilitar seu estudo e compreensão;

a terceira definição expressa outra característica presente no sistema periódico a

inter-relação das partes, que são evidenciadas pelo uso da lógica.

O uso do conceito de sistema, segundo Maar e Lenardão (2012, p. 775, ênfase

dos autores), “[...] supera as muitas definições do tipo círculo vicioso com que os

147

químicos e historiadores frequentemente abordam o tema da classificação periódica”.

Esses autores definem sistema como:

[...] uma totalidade de elementos [partes], delimitados arbitrariamente dos elementos do meio externo. Os elementos de um sistema relacionam-se uns com os outros, com a totalidade e com os elementos externos, e essas relações podem ser descritas em termos de grandezas que chamamos de “variáveis” (MAAR; LENARDÃO, 2012, p. 775).

Os aspectos tidos como essenciais do sistema são representados por modelos,

que se diferenciam de acordo com o sistema que representam, tal como os “modelos

sistêmicos” que, segundo Maar e Lenardão (2012, p. 775, ênfase dos autores), “[...]

descrevem a atuação conjunta das variáveis tidas como essenciais na forma de um

registro gráfico ou de uma expressão matemática”.

Quanto ao conceito de lei periódica, podemos considerar que sua história inicia,

principalmente, na década de 1850 a 1860 durante os vários estudos das relações

numéricas entre os pesos atômicos. Venable (1896, p. 61, tradução nossa) descreveu

esse período como “[…] uma espécie de tatear cego, sentindo que havia uma lei

subjacente a ser descoberta e alcançá-la sem sucesso”. A seguir apresentamos três

definições disponíveis na literatura para lei periódica:

O princípio de que as propriedades físicas e químicas dos elementos são uma função periódica de seu número de prótons. O conceito foi proposto pela primeira vez em 1869 por Dimitri Mendeleev, usando a massa atômica relativa em vez do número de prótons, como o culminar dos esforços para racionalizar as propriedades químicas por Johann Döbereiner (1817), John Newlands (1863) e Lothar Meyer (1864). Um dos maiores sucessos da lei periódica foi sua capacidade de prever propriedades químicas e físicas de elementos não descobertos e compostos desconhecidos que foram posteriormente confirmados experimentalmente (DAINTITH, 2008, p. 403, tradução nossa). A lei periódica estabelece que as propriedades dos elementos químicos são uma função da configuração eletrônica de seus átomos que variam com o aumento do número atômico de forma periódica. Ou seja, se todos os elementos químicos forem dispostos em ordem crescente de seus números atômicos, em certos lugares do grupo, como elementos cairão juntos (PFFISTER, 1964, p. 3, tradução nossa). A lei periódica é o princípio de que certas propriedades dos elementos ocorrem periodicamente quando organizadas por número atômico. Essas semelhanças podem ser refletidas melhor por uma tabela, de modo que as semelhanças entre os elementos aparecem tanto nas linhas quanto nas colunas da tabela (WIKIPÉDIA, 2021, on-line).

148

Podemos observar, a partir da análise das três definições apresentadas acima,

que duas delas (primeira e terceira) relaciona a periodicidade observada nas

propriedades dos elementos com o número atômico (número de prótons). Já na

segunda definição, presente em uma dissertação que estudou a história do

desenvolvimento da classificação periódica dos elementos químicos, a periodicidade

está relacionada em primeira instância à “[...] configuração eletrônica de seus átomos

que variam com o aumento do número atômico de forma periódica”. Desta forma, a

configuração eletrônica é utilizada tanto como critério de ordenamento para se

observar a periodicidade dos elementos químicos, quanto é observada também de

forma periódica com o aumento do número atômico.

Algumas considerações importantes sobre a lei periódica, realizadas por

Imyanitov (2011, p. 2183, tradução nossa), são discutidas a seguir:

[...] Lei Periódica é “uma das doutrinas centrais da Ciência Central”. [...] de acordo com o seu nome [...] esta lei descreve a periodicidade (recorrência repetida) das propriedades. [...] em contraste com a maioria das leis das ciências exatas, a formulação da Lei Periódica é refinada juntamente com o desenvolvimento das partes correspondentes da química e da física.

As observações presentes na citação acima possibilitam que façamos alguns

desdobramentos para entender melhor essa lei. Começando pela última observação,

podemos entender que a lei periódica passou por reformulações à medida que novos

conhecimentos das áreas da Física e da Química foram desenvolvidos, fato que

justifica as duas formas distintas, observadas nas três definições de lei periódica

apresentadas anteriormente, de relacionar periodicidade com número atômico ou

configuração eletrônica. Apesar disso, como pontua Imyanitov (2011, p. 2183,

tradução nossa), “[...] considerando que o número de tabelas e outras representações

gráficas da lei de Mendeleev é enorme [...], as formulações da lei periódica você

poderia contar nos dedos de uma mão”.

A formulação clássica da lei periódica foi elaborada, em 1869, por Mendeleev

que afirmava que: “As propriedades dos elementos e, portanto, as propriedades das

substâncias simples e complexas que eles formam estão na dependência periódica

de seu peso atômico” (IMYANITOV, 2011, p. 2183, tradução nossa). Durante mais de

quatro décadas, essa lei permaneceu praticamente inalterada, apesar dos vários

estudos realizados no sentido de explicá-la.

149

Após os trabalhos do físico holandês Antonius Johannes van den Broek (1870-

1926), que hipotetizou sobre o número de cargas permanentes nos átomos partindo

do sistema periódico cúbico desenvolvido por Mendeleev (van den BROEK, 1911,

1914), e do físico britânico Henry Gwyn Jeffreys Moseley (1887-1915), que determinou

experimentalmente os números de cargas positivas dos átomos (número atômico)

(MOSELEY, 1913, 1914a, 1914b), ficou claro que na formulação da lei periódica

clássica o peso atômico deve ser substituído pela carga do núcleo atômico: “As

propriedades dos elementos e, portanto, as propriedades das substâncias simples e

complexas que eles formam estão na dependência periódica da carga dos núcleos

atômicos” (IMYANITOV, 2011, p. 2184, tradução nossa).

A segunda formulação da lei periódica, segundo Imyanitov (2011), ainda é

usada atualmente. No entanto, a causa da periodicidade ficou clara apenas quando o

físico dinamarquês Niels Henrik David Bohr (1885-1962) explicou, em trabalhos

publicados em 1921-1923, a periodicidade pela repetição de padrões semelhantes de

camadas de elétrons, e, posteriormente, quando o físico austríaco Wolfgang Ernst

Pauli (1900-1958) estabeleceu em 1925 o princípio de preenchê-los. Nos livros

didáticos atuais, esses avanços são levados em consideração na seguinte

formulação:

Com o crescimento sucessivo da carga do núcleo atômico e o crescimento correspondente no número de elétrons, ocorre uma formação periódica de configuração eletrônica semelhante dos átomos e consequentemente de elementos químicos de natureza semelhantes (IMYANITOV, 2011, p. 2184, tradução nossa).

Essa última formulação de lei periódica se assemelha a definição apresentada

por Pffister (1964) e, como podemos observar, incorpora algumas considerações do

conhecimento advindo da mecânica quântica. Posteriormente, como consequência

dos trabalhos do físico alemão Erwin Madelung (1881-1972), que propôs uma regra

empírica para a ordem de preenchimento de subcamadas atômicas com base no

conhecimento dos estados fundamentais dos átomos determinados pela análise de

espectros atômicos, e do químico russo Vsevolod Mavrikievich Klechkovsky (também

traduzido como Klechkovskii e Klechkowski, 1900-1972), que desenvolveu essa regra

em detalhes (WONG, 1979), Imyanitov (2011, p. 2184, tradução nossa) pontua que:

150

Regularidades periódicas claras são observadas ao se considerar as propriedades dos elementos e seus compostos, separadamente em blocos e conforme o número total de elétrons s no átomo do bloco s, elétrons p no bloco p, elétrons d no bloco d ou f elétrons no bloco f. Os valores dos ciclos são, respectivamente, 2, 6, 10 e 14.

Essa última formulação da lei periódica permite explicar as propriedades físicas

e químicas dos elementos que possuem, de forma semelhante, elétrons de valência

em um determinado tipo de orbital, justificando assim as semelhanças observadas em

um conjunto de elementos indicados como pertencentes aos blocos s, p, d e f.

A seguir apresentamos quatro definições para o termo tabela periódica,

presentes no A Dictionary of Chemistry da Oxford, site SóQuímica, dicionário

Michaelis e Wikipédia, respectivamente:

Uma tabela de elementos dispostos em ordem crescente do número de prótons para mostrar as semelhanças dos elementos químicos com as configurações eletrônicas relacionadas. A forma original foi proposta por Dimitri Mendeleev em 1869 usando massas atômicas relativas (DAINTITH, 2008, p. 403, tradução nossa). Tabela onde encontram-se os elementos químicos dispostos de acordo com o seu número atômico. Estão agrupados de acordo com sua periodicidade, semelhança química e propriedades e configuração eletrônica. É dividida por períodos e famílias (SóQ - Portal de Química, https://www.soq.com.br/dicionario/popup.php?id=114). [...] quadro organizado dos elementos químicos, distribuídos por seus números atômicos em colunas verticais, com as famílias ou grupos e suas propriedades, e linhas horizontais que registram os elementos com o mesmo número de níveis de energia; sistema periódico (MICHAELIS, 2021, on-line). A tabela periódica é uma disposição sistemática dos elementos químicos ordenados por seus números atômicos, configuração eletrônica, e recorrência das propriedades periódicas. Este ordenamento mostra tendências periódicas, tais como elementos com comportamentos similares na mesma coluna (WIKIPÉDIA, 2021, on-line).

De forma semelhante, as quatro definições indicam que a disposição dos

elementos químicos ocorre com base no número atômico (número de prótons); ambas

podem ser utilizadas como definição genérica de tabela periódica, não se restringindo

a recomendada pela IUPAC. A relação entre a semelhança química e a configuração

eletrônica é indicada em três das definições (dicionário de Química da Oxford, site Só

Química e Wikipédia).

Como diferenças podemos pontuar que apenas uma das definições: (i) utiliza

o conceito de nível de energia para explicar a disposição de elementos em uma linha

https://www.soq.com.br/dicionario/popup.php?id=114

151

horizontal (período); (ii) faz uma associação entre o termo tabela periódica e o agente

histórico Mendeleev; (iii) indica que o termo tabela periódica é equivalente à sistema

periódico.

3.2.1. O sistema periódico

Apesar dos termos apresentados na seção 3.2 serem diferentes, muitas vezes

são utilizados sem diferenciação. Reedijk e Tarasova (2019), co-presidentes do

Comitê de Gestão do ano Internacional da Tabela Periódica, indicam uma perspectiva

na qual sistema periódico e tabela periódica, apesar de terem sido criados em

períodos históricos diferentes, são sinônimos e o último termo praticamente substituiu

o primeiro:

A Tabela Periódica (Sistema) foi descoberta em uma era em que as estruturas atômicas e os elétrons não eram conhecidos [...]. Há pouca discussão de que Mendeleev publicou seu sistema observando que havia uma classificação periódica, ou seja, a lei periódica e os arranjos sistemáticos dos elementos, incluindo alguns dos elementos ainda não descobertos para os quais ele até previu propriedades químicas. Apesar do fato de que algumas dessas previsões estavam incorretas e que em seu sistema não havia lugar para os gases nobres, ele ainda é geralmente aceito como o arquiteto-chefe, desde que descobriu o “sistema”; só mais tarde foi alterado para “tabela”, como agora usamos em Tabela Periódica dos Elementos [...]. Notável, a palavra "Sistema" ainda é usada como em "Sistema Periódico" em uma série de idiomas, por exemplo Dinamarquês (“Periodiske system” e também: “periodesystemet”), Holandês (“Periodiek systemem”) e Alemão (“Periodensystem”), assim como Mendeleev e Meyer o usaram em seus artigos. Na Rússia, pelo menos a Tabela Periódica é considerada a ilustração do Sistema Periódico (REEDIJK; TARASOVA, 2019, p. 3-4, tradução nossa).

O termo sistema periódico, como pontuou Giunta (1999), não tem uma

definição aceita universalmente. A autora parte da definição adotada por van

Spronsen que considera um sistema periódico "uma sequência de todos os elementos

(conhecidos) arranjados de acordo com o peso atômico crescente em que os

elementos com propriedades análogas são arranjados no mesmo grupo ou coluna".

Segundo a autora, van Spronsen se refere ainda a "facetas de um verdadeiro sistema

periódico", incluindo critérios adicionais, por exemplo, uma distinção entre grupos

principais e subgrupos e provisão de espaços vazios para elementos não descobertos.

A partir dessas considerações, a autora propôs uma definição de sistema

periódico: “um sistema periódico dos elementos consiste em um arranjo

152

autoconsistente por peso atômico de todos os elementos conhecidos, que

sistematicamente exibe grupos de elementos análogos” (GIUNTA, 1999, p. 25,

tradução nossa). Segundo a autora, essa definição coloca ênfase na organização e

consistência interna e não exige que o sistema esteja livre de erros.

Dois anos depois, Scerri (2001) publicou uma crítica à essa definição,

considerando que a definição apresentada por Giunta é “mais fraca” do que a

apresentada por van Spronsen e apresenta redundâncias como declarar que um

sistema deve ser sistemático. Scerri (2001, p. 125, tradução nossa) exemplifica que a

definição de Giunta “[...] inadvertidamente admite sistemas ainda mais antigos, como

o de Gmelin. Em 1843 [...] este químico classificou todos os elementos então

conhecidos e obteve um agrupamento muito bem-sucedido de elementos análogos”.

Em resposta à Scerri, Giunta (2001, p. 130, tradução nossa) concordou que

sua “[...] definição de sistema periódico foi ambígua e um tanto circular”. Segundo

essa autora:

O que constitui um sistema periódico? Deve ser periódico e sistemático. Em meu artigo, acredito ter especificado o que quero dizer com periódico: arranjo por peso atômico e agrupamento de elementos com propriedades comuns; espaços em branco para novos elementos e distinções de grupo principal/subgrupo não foram necessários. Fui muito menos definida sobre o que significava ser sistemático, especificando apenas consistência interna. Claramente, mas era necessário. O que eu tinha em mente, mas não defini explicitamente, pode ser descrito como clareza de exposição e de classificação: um sistema de classificação deve ser claro sobre quais elementos constituem um grupo de elementos relacionados (GIUNTA, 2001, p. 130, tradução nossa).

Consideramos que as definições de sistema periódico apresentadas por Giunta

(1999, 2001) não estão adequadas por não abarcar as mudanças ocorridas durante o

desenvolvimento desse constructo, tais como mudanças na definição de critérios de

organização dos elementos químicos e de interpretação/definição da lei periódica.

Além disso, consideramos que o sistema periódico não é o arranjo em si, mas é

representado por este, ou seja, os diferentes arranjos gráficos produzidos ao longo

dos anos são produtos do processo criativo dos diferentes agentes históricos.

Dessa forma, a partir das considerações apresentadas nesta seção e das

definições apresentadas na seção 3.2, entendemos sistema periódico: como um

sistema que organiza todos elementos químicos conhecidos, utilizando um ou mais

critérios para organização e estabelecimento de relações entre as partes, que esteja

153

de acordo com a lei periódica, e seja representado por um registro gráfico.30 Essa

definição poderia ser utilizada para todos sistemas periódicos criados ao longo dos

anos, que se diferenciam: (i) pelos critérios utilizados para organização dos elementos

químicos que, por sua vez, está relacionado a lei periódica que subjaz a construção

do sistema idealizado; (ii) pela forma de registro gráfico escolhido.

A segunda forma de diferenciação indicada acima é a mais utilizada em

trabalhos sobre a história do desenvolvimento do sistema periódico. Como exemplo

de trabalhos nessa perspectiva podemos citar os realizados por Quam e Quam

(1934a, 1934b e 1934c), Wrigley, Mast e McCutcheon (1949a e 1949b) e Mazurs

(1957, 1974).

O estudo exaustivo de Mazurs, para compilar as diferentes representações

gráficas do sistema periódico, resultou nos livros Types of graphic representation of

the periodic system of chemical elements (1957) e Graphic representations of the

periodic system during one hundred years (1974). Imyanitov (2011) relata que como

muitas das representações compiladas por Mazurs são estruturalmente idênticas ou

pelo menos semelhantes, o número total de representações gráficas foi reduzida de

700 para 146 formas diferentes. Se as representações gráficas construídas na mesma

base, embora em dimensões diferentes, forem consideradas como um tipo, então

Mazurs obteve apenas 33 tipos diferentes. Derivando desses tipos básicos os

chamados subtipos, representações com poucas diferenças estruturais, ele obteve

mais 66 subtipos. Ao todo, Mazurs concluiu que haviam 99 tipos e subtipos de

representações gráficas do sistema periódico.

A partir das considerações apresentadas nesta seção, considerando a

importância da lei periódica como critério, explícito ou implícito, para a criação das

representações gráficas idealizadas por diferentes agentes históricos, optamos por

fazer uma historiografia do sistema periódico pautada nas diferentes formas de

entender/enunciar a lei periódica.

30 A partir dessa definição, formas de organização de elementos químicos idealizados sem considerar a totalidade dos elementos químicos conhecidos, o uso de um ou mais critérios para o ordenamento das partes ou que não esteja de acordo com uma das formulações da lei periódica não são consideradas sistemas periódicos, mas continuam sendo formas de classificação dos elementos químicos.

154

3.3. (Uma) historiografia do sistema periódico

Antes de iniciarmos a apresentação de nossa historiografia do sistema

periódico, gostaríamos de compartilhar a visão a respeito da história da ciência de Milt

(1951) e de Bensaude-Vincent (2001) sobre o sistema periódico, em particular.

[...] eu gostaria de lembrar ao leitor que na história da ciência, como em qualquer outra história, todos os fatos nunca podem ser conhecidos, e os fatos que são registrados por indivíduos do período são coloridos pelo contexto e personalidade daqueles indivíduos em particular. Além disso, o historiador é, afinal, apenas um intérprete de eventos passados e sua inclinação em um período particular é influenciada por seus próprios interesses e também por sua própria atitude para com as pessoas e o assunto sobre o qual está escrevendo (MILT, 1951, p. 425, tradução nossa).

Como muitos episódios da história humana, o sistema periódico oferece, portanto, duas histórias paralelas cujos atores e narrativas diferem muito: por um lado, o relato padrão, implícita ou explicitamente presente em todos os livros de química, move-se suavemente de Mendeleev para a moderna tabela de 18 colunas via Bohr e às vezes Seaborg, todas figuras importantes, como os reis e imperadores nas histórias nacionais. É uma história de sucesso linear com um personagem central, o único sistema periódico, gradualmente completado e aprimorado ao longo de um século e meio. Por outro lado, uma história mais comum, repleta de centenas de químicos obscuros, como a narrada por van Spronsen e Mazurs, enfatiza a multiplicidade de descobridores, bem como a diversificação necessária das representações da periodicidade de acordo com o contexto e propósito (BENSAUDE-VINCENT, 2001, tradução nossa).

A partir das perspectivas de Milt (1951) e de Bensaude-Vincent (2001)

reforçamos que a historiografia apresentada na presente tese resultou em uma entre

as várias histórias possíveis do sistema periódico. Diferentemente de autores que se

dedicaram a trabalhos semelhantes, cujas historiografias são pautadas em diferentes

arranjos utilizados para a organização dos elementos químicos separando-os de

acordo com a forma ou por data de elaboração/criação, apresentamos nas seções

seguintes propostas de arranjos utilizados para organização dos elementos químicos

separados de acordo com o critério principal utilizado para o ordenamento dos

elementos químicos, tal como indicado na Figura 13.

155

Figura 13: Proposta de estudo historiográfico do sistema periódico com base nas diferentes formas de entender a lei periódica.


Desta forma, como indicado na Figura 13, entendemos que a história do

desenvolvimento do sistema periódico pode ser estudada a partir dos arranjos

produzidos, em diferentes períodos, utilizando como critério principal para o

ordenamento dos elementos químicos: (i) o peso atômico, relacionado a lei periódica

enunciada em 1869; (ii) o número atômico, relacionado a reformulação da lei periódica

a partir dos estudos de Moseley em 1913; (iii) a configuração eletrônica, relacionado

a reformulação da lei periódica levando em consideração contribuições da mecânica

quântica.

Para a pesquisa histórica ora reportada utilizamos, como fonte de informação

para uma busca inicial de arranjos gráficos relacionados aos três períodos indicados,

o banco de dados The Internet Database of Periodic Tables, acessível em

https://www.meta-synthesis.com/webbook/35_pt/pt_database.php, cujo curador é o

químico Mark R. Leach. Para considerações sobre a pré-história da lei periódica, e

parte da primeira fase fase dessa lei, utilizamos como base os livros The development

periodic law [O desenvolvimento da lei periódica], que foi escrito pelo químico

estadunidense Francis Preston Venable (1856-1934) em 1896, The periodic law [A lei

periódica], que foi escrito pelo químico britânico Albert Edward Garrett (1870-1955)

em 1909, e Periodic classification and the problem of chemical evolution [Classificação

periódica e o problema da evolução química], que foi escrito pelo químico britânico

George Rudorf (1881-?), Figura 14.

https://www.meta-synthesis.com/webbook/35_pt/pt_database.php

156

Figura 14: Frontispícios dos três primeiros livros que apresentam uma reconstrução histórica do

desenvolvimento do sistema periódico. Fonte: Venable (1896), Rudorf (1900), Garrett (1909).

Consideramos que as obras indicadas anteriormente apresentam informações

e percepções importantes para a realização do presente estudo historiográfico, uma

vez que foram produzidas por autores que vivenciaram o desenvolvimento inicial de

nosso objeto de estudo.

Como metodologia historiográfica adotamos os pressupostos da Teoria da

História e Historiografia (PACHECO et al., 2019), assim como da moderna

Historiografia da Ciência (KRAGH, 1987; ALFONSO-GOLDFARB; BELTRAN, 2004;

MARTINS, 2005).

3.3.1. A pré-história da lei periódica31

Há um aparente consenso que a lei periódica dos elementos químicos foi

enunciada em 1869 por Mendeleev (LEICESTER, 1948; RAWSON, 1974; KAJI, 2003;

MILLER, 2014; DRUZHININ, 2020). No entanto, há controvérsias acerca da prioridade

dessa lei, tais como Gorin (1996), que considera Mendeleev e Moseley os principais

“descobridores” da lei periódica, e Brush (1996, p. 596, tradução nossa) que considera

que:

31 Recentemente, parte de nosso estudo acerca da pré-história da lei periódica foi apresentado no evento III SiPEC - Simpósio de Pesquisa em Educação para a Ciência, promovido pela Universidade Estadual de Maringá, e será publicado na revista Valore (acessível em https://revistavalore.emnuvens.com.br/valore).

https://revistavalore.emnuvens.com.br/valore

157

[...] a lei periódica apareceu como um exemplo de descobertas múltiplas simultâneas. O crédito pela descoberta foi reivindicado por pelo menos seis cientistas: (em ordem alfabética) Alexandre-Emil Beguyer de Chancourtois, Gustav Hinrichs, Dmitrii Ivanovich Mendeleev, Lothar Meyer, John Newlands e William Odling. No século XX, Mendeleev geralmente foi reconhecido como o descobridor, os nomes dos outros sendo conhecidos apenas por historiadores da Química.

Desta forma se considera que o ano de 1869 marca o início da história da lei

periódica e que o período histórico anterior, portanto, pode ser designado como pré-

história da lei periódica. A adoção dessa nomenclatura, assim como a importância do

estudo de períodos pré-históricos, é pautada no historiador da química Jan Willem van

Spronsen (1928-2010), que considerou que “[...] se desejamos estudar a história do

sistema periódico, devemos primeiro investigar o estado das principais leis e teorias

científicas existentes entre 1780 e 1815”, período que ele chamou de pré-história do

sistema periódico dos elementos químicos, e os resultados da química prática (van

SPRONSEN, 1959, p. 565, tradução nossa).

Apesar da primeira formulação da lei periódica ter isso enunciada em 1869

(MENDELÉFF, 1889; GARAY; BADILLO; MIRANDA, 2006; LEITE, 2019; SCERRI,

2007; SCERRI, 2021), muitos autores consideram que alguns eventos anteriores

foram importantes e contribuíram para essa história, tal como o “[…] discurso

esclarecedor no Congresso de Karlshuhe em 1860 acerca das determinações dos

pesos atômicos e das fórmulas dos compostos, usando a hipótese de Avogadro como

base” realizado pelo químico italiano Stanislao Cannizzaro (1826-1910) (van

SPRONSEN, 1959, p. 567, tradução nossa).

Para Garrett (1909, p. 1, tradução nossa), ao descrever parte do cenário das

pesquisas na área da Química antes do século XIX, "[...] os experimentos realizados

em Química eram quase inteiramente de natureza qualitativa”, o que justificaria o fato

de que “[...] muito pouco foi feito na classificação das substâncias experimentadas,

exceto na medida em que agrupavam aquelas que exibiam ou não exibiam algumas

propriedades bem definidas, como o poder de queimar ou não”. Para esse autor, a

introdução de métodos quantitativos contribuiu, por exemplo, para a distinção do

conceito de substâncias em elementos e compostos.

Venable (1896) apresentou no primeiro capítulo de seu livro discussões acerca

da busca pela unidade da matéria, que no momento em que o livro foi produzido as

contribuições mais recentes eram acerca da definição de elemento do químico francês

158

Antoine-Laurent de Lavoisier (1743-1794) e a hipótese atômica do químico britânico

John Dalton (1766-1844).

Nos anos seguintes, como retratado por Venable (1896), vários estudos foram

realizados no sentido de estabelecer os pesos atômicos dos elementos químicos. Em

1803 Dalton produziu uma tabela com “pesos relativos das partículas finais de corpos”.

Em 1808, em seu livro New System of Chemical Philosophy [Novo sistema de Filosofia

Química], essa tabela foi ampliada para 37 substâncias, novamente tomando o

hidrogênio como unidade e padrão. Outras contribuições nesse sentido foram dadas

pelo químico escocês Thomas Thomson (1773-1852), que produziu para seu System

of Chemistry [Sistema de Química] (1810) uma tabela de equivalentes para 23 ácidos

e bases, e pelo químico britânico William Hyde Wollaston (1766-1828), que publicou

em 1814 uma tabela de equivalentes que usou o oxigênio, dando-lhe o equivalente a

10, como padrão ao invés do hidrogênio como seus contemporâneos. As tabelas do

químico sueco Jöns Jacob Berzelius (1779-1848), produzidas no período de 1810 a

1826, assim como as anteriormente mencionadas formaram o cenário acerca da “[...]

condição dos pesos atômicos e representa a extensão do conhecimento a respeito

deles quando surgiram as primeiras especulações sobre as relações numéricas

existentes entre eles e a primeira hipótese baseada nelas” (VENABLE, 1896, p. 19,

tradução nossa).

Esse cenário de incertezas em relação a determinação do peso atômico dos

elementos químicos “[...] era necessariamente prejudicial para a descoberta de

qualquer classificação geral dos elementos com base nas relações existentes entre

seus pesos atômicos” (GARRETT, 1909, p. 6, tradução nossa). Ainda assim, levando

em consideração que “[...] a determinação correta dos pesos atômicos relativos dos

elementos é essencial antes que qualquer relação entre os elementos, dependendo

de seus pesos atômicos, possa ser estabelecida” (GARRETT, 1909, p. 6-7, tradução

nossa). Haviam naquele período vários métodos empregados para obter os pesos

atômicos dos elementos: densidade de vapor (baseado nos trabalhos do físico italiano

Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro (1776-1856); calor atômico (baseado nos

trabalhos do químico francês Pierre Louis Dulong (1785-1838) e do físico francês

Alexis Thérèse Petit (1791-1820) publicado em 1819); equivalente eletroquímico

(baseado nos trabalhos do físico e químico britânico Michael Faraday (1791-1867);

métodos para detectar os pesos combinados; e baseado no isomorfismo.

159

Naquele período, o conhecimento dessas importantes constantes da natureza

levou rapidamente a tentativas de deduzir regularidades e relações numéricas ao

longo de duas linhas. Na primeira linha, podemos citar as contribuições do químico e

físico inglês William Prout (1785-1850) e do cientista natural alemão Johann Ludwig

Georg Meinecke (1781-1823) para mostrar que esses números eram todos múltiplos

de uma unidade comum de peso. Na segunda linha, podemos citar o trabalho do

químico alemão Johann Wolfgang Döbereiner (1780-1849) que abriu caminho para

uma série de seguidores na descoberta de relações numéricas entre os pesos

atômicos de elementos semelhantes ou aqueles de mesma família e, posteriormente,

das diferentes (VENABLE, 1896).

Em 1845, considerando o aumento dos estudos acerca de relações numéricas

entre os pesos dos elementos químicos, o químico sueco Jöns Jakob Berzelius (1779

- 1848) pontuou que:

Ao examinar as tabelas de pesos atômicos, verá que muitos corpos têm um peso atômico igual ou quase igual [...], assim, vê-se que entre corpos de certa semelhança de propriedades, se obtêm certas relações de peso. Poderia acontecer facilmente que uma revisão desses números os separaria ainda mais uns dos outros ou de suas relações aparentes e, portanto, é inútil no momento especular sobre tais relações. Elas podem facilmente levar a suposições falsas (BERZELIUS, 1845, p. 1178 apud VENABLE, 1896, p. 31, tradução nossa).

Para exemplificar esse cenário, podemos observar no Handbuch der

Theoretischen Chemie32, publicado em 1848 pelo químico alemão Leopold Gmelin

(1788-1853), “o mais influente escritor químico da época” (VENABLE, 1896, p. 5), uma

tabela comparativa com pesos atômicos obtidos de quatro formas diferentes, Figura

15.

Na tabela apresentada na Figura 15, Gmelin (1861) apresenta na coluna A os

nomes das substâncias simples; na coluna B os símbolos introduzidos por Berzelius

para denotá-las; nas colunas C e D os pesos atômicos conhecidos; na coluna C, é

considerado que o peso atômico do hidrogênio é igual a 1; na coluna D, o peso

32 A primeira edição desse Handbuch foi publicado em 1817, várias outras edições foram publicadas enquanto Gmelin estava vivo. Posteriormente, em 1922 a Sociedade Química Alemã assumiu a continuação desta obra monumental e mais tarde, o Instituto Gmelin foi fundado em Frankfurt para manter o Handbuch atualizado. Segundo HABASHI (2009, p. 30, tradução nossa), “[...] a importância deste trabalho reside no fato de que Gmelin foi o autor que tentou pela primeira vez na história da química citar a literatura original; isto é, ele não apenas reconheceu seus químicos contemporâneos e seu trabalho como outros autores antes dele haviam feito, mas ele sistematicamente indicou onde seu trabalhos foram publicados”.

160

atômico do oxigênio é considerado ser igual a 100. As colunas E e F contêm os pesos

atômicos de acordo com Berzelius; na coluna E, o peso atômico do hidrogênio é

considerado ser igual a 0,5, o de um “átomo duplo de hidrogênio” é considera ser igual

a 1; na coluna F, o peso atômico do oxigênio é considerado ser igual a 100. Segundo

Gmelin (1861), os valores de pesos atômicos apresentados na última coluna eram

adotados pela maioria dos químicos daquele período.

Figura 15: Comparação de valores de pesos atômicos de corpos elementares presente na edição de

1848 do Handbuch der Theoretischen Chemie. Fonte: Gmelin (1861, p. 50).

Apesar de a existência de vários métodos para determinação de peso atômico,

Garrett (1909, p. 28, tradução nossa) chama a atenção para o fato de que “[…] os

valores químicos, eletrolíticos e cristalográficos dos equivalentes às vezes

161

concordavam, mas muitas vezes discordavam”. Esse cenário de incertezas acerca

dos vários métodos existentes para determinação de peso atômico e a base conceitual

envolvida foi superado a partir dos trabalhos de Cannizzaro, em 1858 (IHDE, 1861),

que explicou “[…] claramente os princípios dos quais depende a determinação dos

pesos atômicos dos elementos”, ao levar em consideração que “[…] o átomo é a

menor porção de um elemento capaz de entrar em combinação com outros elementos

para formar compostos; e isso levou ao desuso de equivalentes e à adoção do atual

sistema de pesos atômicos” (GARRETT, 1909, p. 28, tradução nossa).

Como podemos observar, esse período, que denominamos de pré-história da

lei periódica, foi marcado pelo estudo das relações analógicas entre os elementos

químicos conhecidos, cujos estudos resultaram em diferentes formas de organização

e classificação, que foram representadas por arranjos que permitiram observar

indícios de periodicidade das propriedades físicas e químicas. Na Figura 13

indicamos alguns dos agentes históricos - Döbereiner (1816, 1829), Pettenkofer

(1850), Kremers (1852), Gladstone (1853), Odling (1857) e Dumas (1858) - que

realizaram estudos sobre as relações numéricas existentes entre os elementos

químicos conhecidos.

Ainda que as contribuições indicadas acima sejam todas do século XIX, vale

ressaltar que o início dos estudos de relações numéricas entre entidades químicas foi

iniciado pelo químico alemão Jeremias Benjamin Richter (1762-1807), que antes da

teoria atômica ser elaborada por Dalton, formulou, em 1798, uma tabela de

equivalentes que exibia as relações de massa quando um ácido é neutralizado por

certas bases. Richter acreditava que suas constantes estavam sujeitas a leis

especiais, especialmente se organizadas na ordem de sua magnitude (VENABLE,

1896).

Venable (1896) e Garrett (1909) relataram que o primeiro agente histórico a

apresentar resultados sobre relações numéricas entre elementos químicos foi

Döbereiner:

Ele observou o fato de que certos elementos relacionados ocorriam em três, o central tendo um peso atômico médio e propriedades médias entre os outros dois. Essas foram chamadas de Tríades de Döbereiner. A primeira publicação a respeito delas não veio do próprio Professor Döbereiner, mas de uma carta do Professor Wurzer [trata-se do químico e físico alemão Ferdinand Wurzer (1765-1844)], descrevendo o trabalho de Döbereiner em Jena (VENABLE, 1986, p. 28, tradução nossa).

162

Döbereiner publicou seus estudos, acerca desse tema, em 1817 e 1829,

indicando tríades formadas por alguns dos elementos conhecidos, tais como: lítio,

sódio e potássio; cálcio, estrôncio e bário; cloro, bromo e iodo; platina, irídio e ósmio;

ferro, manganês e cromo. Para exemplificar o raciocínio de Döbereiner, Venable

(1896, p. 30, tradução nossa), indica a seguinte situação: “[...] se o enxofre, o selênio

e o telúrio pertencem um ao outro, o que se deve presumir do fato de que a gravidade

específica [atualmente densidade] do selênio é a média das gravidades específicas

do enxofre e do telúrio, então o selênio é o fator médio em matéria de pesos atômicos”.

Em alguns casos Döbereiner agrupou dois elementos e o terceiro foi

considerado um possível novo elemento. Exemplos desse tipo são fósforo e arsênio,

boro e silício. Outros grupos possíveis são mencionados no estudo de Döbereiner,

mas ele hesitou em expressar sua opinião sobre vários em que as propriedades são

pouco determinadas e as analogias indistintas (VENBLE, 1896).

A principal contribuição do estudo de Döbereiner, segundo Venable (1896, p.

30-31, tradução nossa), foi reconhecer “[...] como uma lei da natureza que os

elementos ocorressem em grupos de três, sendo o fator do meio a média aritmética

dos outros dois em peso atômico e em propriedades”.

Os historiadores da química Venable (1896) e Garrett (1909) relatam que, por

vinte anos, pouco foi adicionado ao trabalho de Döbereiner. Pouco poderia ser feito

com as tabelas imperfeitas e incompletas dos pesos atômicos então em uso. O

químico francês Jean Baptiste André Dumas (1800-1884) e outros estiveram

ocupados na revisão dos pesos atômicos dos elementos conhecidos, fato que

contribuiu para a percepção de regularidades numéricas existentes entre essas

quantidades físicas. Na reunião da British Association em Ipswich em 1851, Dumas33

proferiu uma palestra, incorporando suas ideias quanto à possível natureza composta

dos elementos e apresentou exemplos de relações notáveis existentes entre seus

pesos atômicos. Isso atraiu a atenção de químicos em todos os lugares. Os relatórios

da palestra foram publicados em revistas científicas de vários países, despertando

esperanças em químicos muito conservadores de que a dissociação dos chamados

33 Venable (1896) relata que Dumas, utilizando como base o conceito de tríades de Döbereiner, aludiu à possibilidade de que metais que eram semelhantes em suas relações e podiam ser substituídos um pelo outro em certos compostos, também poderiam ser considerados transmutáveis um no outro, resgatando assim, a ideia dos alquimistas quanto à transmutação de metais e seu desejo de transformar chumbo em prata e mercúrio em ouro. Essa possibilidade foi atacada por César-Mansuète Despretz (1791-1863) e Michael Faraday (1791-1867).

163

corpos simples, que por meio século foram considerados compostos de átomos

indeformáveis, seria uma conquista possível em um futuro próximo (VENABLE, 1896).

Em 1850, o químico e higienista bávaro Max Joseph Pettenkofer, enobrecido

em 1883 como Max Joseph von Pettenkofer (1818-1901), ao prosseguir no estudo

das regularidades dos pesos atômicos dos elementos químicos percebeu que uma

relação aparece “[...] quando examinamos as diferenças numéricas entre certos

grupos naturais de elementos”, tal como indicado na Figura 16.

Figura 16: Relações numéricas, observadas por Pettenkofer, para alguns dos elementos químicos

conhecidos. Fonte: Pettenkofer (1850, p. 16).

Como podemos observar, a partir da análise da Figura 16, Pettenkofer relatou

relações numéricas para 18 dos elementos químicos conhecidos, que foram

distribuídos em seis grupos:

Ele examinou os álcalis, os alcalino-terrosos, o grupo do cromo e o grupo do enxofre e descobriu que o número é oito. Assim, Li = 7 + 2 X 8 = Na + 2 X 8 = K. Outro número, cinco, é encontrado para os halogênios e para o grupo C, B, Si; também para o grupo N, P, As e Sb parece ser composto por 5 e 8. Ele considerou a ocorrência dessas diferenças aproximando-se de oito como muito frequente para serem acidentais [...]. Tomando oito como a diferença e usando algum membro de cada grupo como unidade, ele calculou os pesos atômicos para o grupo [....]. Ele não achava que o fato desse número oito ser aquele considerado como o peso atômico do oxigênio deveria ter algum significado (VENABLE, 1896, p. 51, tradução nossa).

Em 1852, o químico alemão Peter Kremers (1827-?) adicionou um componente

significativo a questão das relações numéricas entre os pesos atômicos de elementos

164

químicos, quando sugeriu um esquema bidirecional de “tríades conjugadas”, em que

certos elementos atuam como membros de duas tríades (Figura 17).

Figura 17: Tríades conjugadas propostas por Kremes.

Fonte: Rawson (1974, p. 184).

Tanto horizontalmente quanto verticalmente, observou Kremers, o peso do

membro do meio é aproximadamente a média dos outros dois. Embora Kremers

aparentemente não tenha apreciado a importância dessa etapa, ele abriu novos

caminhos ao comparar não apenas elementos análogos dentro de grupos

independentes, mas também grupos de elementos dissimilares. Esse modo de

comparação bidirecional mais tarde provou ser uma das chaves para o

reconhecimento da lei periódica de Mendeleev (VENABLE, 1909; RAWSON, 1974).

Em 1853, o químico britânico John Hall Gladstone (1827-1902) relatou "[...] que

os corpos que apresentam as mesmas propriedades, até certo ponto, têm certas

relações entre seus pesos atômicos” (GARRETT, 1909, p. 38, tradução nossa).

Adotando o arranjo de organização dos elementos químicos presente no volume II do

Handbuch de Gmelin, Gladstone (1853, p. 317, tradução nossa) concluiu que “[...] as

relações numéricas são de três tipos. Os pesos atômicos de elementos análogos

podem ser os mesmos; ou pode estar em múltiplas proporções; ou podem diferir em

certos incrementos” (Figura 18).

Figura 18: Arranjos gráficos criados por Gmelin em 1843 (esquerda) e Gladstone em 1853 (direita).

Fonte: Gladstone (1853, p. 316).

Ao finalizar o artigo, Gladstone (1853, p. 320, tradução nossa) pontua que as

relações observadas entre os pesos atômicos dos elementos químicos não são meros

acaso, e “[...] embora não possamos agora ver a razão precisa disso, dificilmente

165

podemos imaginar que a constituição íntima desses corpos elementares relacionados

permanecerá por muito tempo um campo inadequado de investigação”.

O químico estadunidense Josiah Parsons Cooke (1827-1894), o primeiro

agente histórico fora do continente europeu relacionado a história do sistema

periódico, considerou que a doutrina das tríades elaborada por Dumas era apenas

uma visão parcial do assunto, “[...] uma vez que essas tríades são apenas partes de

séries semelhantes em todos os aspectos às séries de homólogos da Química

Orgânica, em que a diferença entre os pesos atômicos dos membros é um múltiplo de

algum número inteiro” (COOKE, 1855, p. 235, tradução nossa). Segundo esse autor:

Os elementos de qualquer série formam compostos semelhantes e produzem reações semelhantes; além disso, eles se assemelham em outro aspecto em que os membros da série orgânica não se parecem. Suas formas cristalinas são iguais, ou seja, são isomorfas. Embora isso possa ser verdade para os ácidos voláteis, ainda não pode ser provado no estado atual de nosso conhecimento. Além disso, muitas de suas propriedades variam de maneira regular conforme descemos na série. Em um caso, pelo menos, a lei da variação é conhecida e pode ser expressa algebricamente, embora na maioria dos casos não possa ser determinada. Finalmente, como um símbolo geral expressará a composição de uma série orgânica inteira, uma fórmula algébrica simples expressará o peso atômico ou, se você quiser chamá-lo, a constituição de uma série de elementos (COOKE, 1855, p. 239, tradução nossa).

Na Figura 19 apresentamos uma das séries indicadas no trabalho de Cooke

(1855). Nessa série, composta por seis “elementos” (oxigênio, flúor, cianogênio, cloro,

bromo e iodo), os pesos atômicos são múltiplos de 9, ou seja, seguem a fórmula geral

8 + n9. Além disso, essa série possui quatro elementos afiliados (cromo, manganês,

ósmio e ouro), que são elementos pertencentes a outra série, mas que possuem

relação de peso atômico.

166

Figura 19: Uma das séries de elementos químicos indicadas por Cooke (1855).

Fonte: Cooke (1855, p. 257-258)

Podemos observar que o oxigênio e o cianogênio (Cy) foram colocados na

mesma série, uma vez que Cooke considerou que ambos se relacionam, de forma

semelhante, com o hidrogênio para formar HO34 (água) e HCy, tal como os ácidos

formados pelos “haloides” cloro (HCl), bromo (HBr) e iodo (HI). Segundo Cooke (1855,

p. 242-243, tradução nossa):

[...] embora seja um radical composto, foi classificado com os outros haloides, não apenas por seu peso atômico, mas também por suas outras analogias. Suas propriedades são, na maioria dos casos, aquelas que deveríamos esperar de um elemento que ocupa sua posição na série; mas em outros

34 A fórmula da água foi objeto de estudo, de vários pesquisadores, principalmente nos séculos XVIII e XIX (FERREIRA; CORDEIRO, 2017). A fórmula da água, tal como conhecemos hoje, foi determinada por Cannizarro em 1811, mas só aceita pelos praticantes da química a partir dos estudos de Cannizzaro divulgados no congresso de Carlshure em 1860 (CHANG, 2012).

167

apresenta variações notáveis, provavelmente devido ao fato de conter um radical que se decompõe facilmente.

Considerando a tabela indicada na Figura 19 como representativa das demais

tabelas elaboradas por Cooke (1855), podemos facilmente compreender suas

conclusões: os elementos químicos podem ser classificados em algumas séries

semelhantes às séries de homólogos da Química Orgânica; nessas séries as

propriedades dos elementos seguem uma lei de progressão; os pesos atômicos

variam de acordo com uma lei semelhante, que pode ser expressa por uma fórmula

algébrica simples.

Diferente de agentes históricos anteriores, Cooke (1855) apresentou uma

reflexão acerca das classificações dos elementos até então apresentadas a

comunidade científica. Segundo ele, “[...] a dificuldade com a maioria das

classificações é, sem dúvida, que elas são muito unilaterais, baseadas em um

conjunto de propriedades com exclusão de outras, e frequentemente em semelhanças

aparentes, em vez de reais”, tal como a classificação dos elementos em metais e

metaloides (COOKE, 1855, p. 237, tradução nossa).

Em 1857, o químico inglês William Odling (1829-1921) apresentou suas

reflexões acerca do agrupamento natural dos elementos, sem, no entanto, apresentar

um arranjo gráfico que representasse suas considerações. Em sua classificação, ele

foi guiado pelo que denominou de “a totalidade” das propriedades características dos

elementos. Com isso, entende-se que, ao agrupar os elementos, devem ser colocados

juntos aqueles elementos que, na grande maioria de suas propriedades, compostos e

reações, exibem semelhanças; embora possa acontecer que certos compostos de um

possam diferir dos compostos correspondentes dos outros, em algumas de suas

propriedades gerais (GARRETT, 1909). Para exemplificar sua ideia, Odling

considerou que:

[...] se descobrirmos que dois ou mais elementos formam um grande número de compostos de composição análoga, e se, além disso, esses compostos análogos apresentam uma acentuada semelhança de propriedades, em geral estaremos justificados em associar os elementos em questão, apesar da geração para cada um dos compostos para os quais o outro não fornece análogos. Além disso, se encontrarmos uma concordância geral marcada nas propriedades, devemos ignorar uma discrepância em algum conjunto particular de propriedades, ou considerá-la pertencente apenas ao estado imperfeito de nosso conhecimento. Ao considerar a relação de gradação mais especialmente, devemos ter cuidado para não confundir diferenças de grau com diferenças de espécie (ODLING, 1857a, p. 424, tradução nossa).

168

Como exemplo dessa última observação, Odling cita que os protossais de ferro

e cobre mostram uma correspondência geral; mas o ferro manifesta uma tendência

para formar persais, cobre para formar subsais e, portanto, os dois metais são

geralmente separados na classificação.

Odling (1857b) alertou para que durante as tentativas de classificação,

devemos confiar em caracteres naturais, e não em alguma regra arbitrária, como o

grau de temperatura em que um metal se decompõe em água, ou a força do ácido em

que um sulfeto metálico é solúvel. Segundo esse autor, podem surgir dúvidas quanto

à distribuição adequada de algum elemento particular, mas a existência de famílias

naturais de elementos, às quais todos os arranjos artificiais devem dar lugar é

indiscutível.

No mesmo ano, o químico alemão Ernest Lenssen (1837-1898) estendeu a

noção de tríades para incluir todos os elementos conhecidos, dividindo-os em vinte

tríades (Figura 20), de acordo com suas propriedades metálicas ou não metálicas,

colocando hidrogênio e mercúrio separadamente em cada uma das duas tríades, uma

metálica e outra não metálica (RAWSON, 1974).

Figura 20: Classificação dos elementos químicos em tríades proposta por Lenssen (1857). Fonte: Lenssen (1857, p. 122-123).

169

Podemos observar que várias das tríades apresentadas no esquema de

Lenssen foram usadas anteriormente por Döbereiner, Gladstone e Kremers. Em

alguns casos, elas não se ajustaram adequadamente, nem de acordo com seus pesos

equivalentes, nem de acordo com suas propriedades químicas. Por exemplo, Lenssen

colocou flúor com boro e silício (grupo 12), onde em peso atômico correspondia

apenas aproximadamente e nas propriedades de forma alguma. Evidentemente,

Lenssen percebeu que algumas de suas tríades não exibiam relações matemáticas

muito precisas, e ele sugeriu que elas poderiam ser na verdade “díades”, cada uma

com um membro “anexado”. Isso, no entanto, não forneceu uma explicação real para

as discrepâncias, seja em pesos equivalentes ou em propriedades (RAWSON, 1974).

Apesar dos agrupamentos apresentados por Lenssen envolver todos os

elementos até então conhecidos, não há uma relação entre as tríades apresentadas,

assim como evidências de periodicidade de propriedades físicas e químicas.

Sobre esse período histórico, Venable (1896) relatou sobre como as

aproximações governaram muitos dos trabalhos apresentados, e as supostas leis

descobertas foram justificadas pelo apelo às leis das probabilidades. Pouca atenção

foi dada às outras propriedades dos elementos e sua conexão com os pesos atômicos,

embora em muitos casos o isomorfismo dos sais fosse usado para determinar as

analogias dos elementos. As tríades de Döbereiner foram concluídas e levadas muito

além das especulações de seu autor. Houve esforços para combiná-las e assegurar

uma rede de elementos. Procuraram-se fórmulas algébricas, por meio das quais seria

possível calcular os vários pesos atômicos (VENABLE, 1896).

Nesse período podemos destacar a primeira tentativa de arranjar os pesos

atômicos em uma série ascendente de acordo com sua magnitude crescente. Isso foi

feito por Gladstone e é visto agora como uma das características fundamentais do

sistema periódico. Nenhum resultado foi obtido naquela época por este arranjo porque

os pesos atômicos usados eram muito defeituosos, para vários dos elementos

químicos conhecidos os pesos atômicos determinados eram cerca de metade dos

valores atualmente atribuídos. Não é de surpreender que as esperanças inicialmente

despertadas quanto a quaisquer resultados valiosos decorrentes dessas

especulações tenham sido frustradas, e com a decepção parece ter surgido um

descrédito sobre esses trabalhos. Químicos importantes aparentemente

abandonaram o assunto, alguns escreveram anonimamente, e bons trabalhos foram

170

recebidos com silêncio ou desprezados. É justo afirmar que, no que diz respeito a

qualquer esperança de solução imediata do problema da constituição dos elementos,

Dumas teve o cuidado de desencorajá-los (VENABLE, 1896).

Apesar dos apontamentos apresentados anteriormente, utilizando como base

a historiografia apresentada por Venable (1896), podemos observar que esse período

histórico, que aqui denominamos de pré-história da lei periódica, foi marcado pela

crescente preocupação dos químicos em relacionar as propriedades físicas e

químicas conhecidas dos elementos químicos como critério de classificação dos

mesmos em famílias naturais. Esse conhecimento e forma de pensar, que foi sendo

apropriado pelos praticantes da química, foi de grande valia para os agentes históricos

da década de 1860, que se dedicaram a esse problema e produziram diferentes

arranjos gráficos que materializaram suas conclusões.

3.3.2. A primeira fase da lei periódica

A década de 1860 iniciou com muitos resultados de pesquisas sobre formas de

agrupar os elementos químicos conhecidos utilizando diferentes critérios. No entanto,

a maioria desses trabalhos se divergiam em vários aspectos, principalmente em

questões conceituais, que não eram consensuadas pelos praticantes da química.

Para solucionar esses problemas, “[...] em 3 de setembro de 1860, reuniram-se na

cidade turística de Karlsruhe cerca de 140 químicos [...] para buscar um acordo sobre

alguns dos problemas responsáveis pelo estado caótico da química de meados do

século XIX” (IDHE, 1861, p. 83, tradução nossa). O químico russo Mendeleev, um dos

participantes desse congresso, relatou dois dias após o término do evento que:

O Congresso de química que acabou de terminar em Karlsruhe produziu um efeito tão notável na história de nossa ciência que considero um dever, mesmo em poucas palavras, descrever todas as sessões do Congresso e os resultados a que chegou. A razão essencial para convocar um congresso internacional de química foi o desejo de esclarecer e, se possível, concordar sobre as diferenças básicas que existem entre os seguidores de diferentes escolas de química. No início, Kekulé se propôs a resolver muitas questões: a questão das moléculas, átomos e equivalentes; as questões de tamanho dos pesos atômicos [...]. Decidiu-se fazer um entendimento diferente de moléculas e átomos, considerar como molécula a quantidade de uma substância que entra em uma reação e determina as propriedades físicas, e considerar como átomo a menor quantidade de uma substância incluída em uma molécula. Além disso, chegou a um entendimento sobre equivalentes, considerados empíricos, não dependendo do entendimento sobre átomos e moléculas. [...] A terceira sessão [...] foi dedicada à questão de pesos

171

atômicos, principalmente carbono: aceitar o novo peso, de 12 ou permanecer com o anterior de 6, até então usado por quase todo o mundo. Após um longo debate, em sua última sessão [...] J. Dumas fez um brilhante discurso propondo usar o novo peso atômico apenas na química orgânica, deixando o antigo para inorgânica. Contra isso Cannizzaro falou acaloradamente, mostrando que todos deveriam usar o mesmo novo peso atômico. Não houve votação, mas a grande maioria defendeu Cannizzaaro. A isso acrescento a observação de que em todos os debates não houve uma palavra hostil entre as duas partes. Tudo isso me parece plena garantia do rápido sucesso das ideias do agora no futuro (MENDELEEV, 1860 apud MILT, 1951, p. 422, tradução nossa).

Não há dúvidas de que esse congresso impactou as pesquisas que foram

realizadas nos anos seguintes, cujas discussões e consensos estabelecidos foram

disseminados, principalmente, pelos próprios participantes do evento. Como relatou

Venable (1896, p. 63, tradução nossa):

[...] ocasionalmente alguns voltaram ao mesmo tipo de especulações que caracterizaram a sexta década, alheios às mudanças ocorridas no campo do trabalho. Dois fatores contribuíram amplamente para a melhoria do caráter do trabalho do período. Os químicos estavam agora de posse de um conjunto bastante preciso de pesos atômicos e um conhecimento mais amplo dos elementos e seus compostos. Vários elementos foram acrescentados à lista por meio da espectroscopia e surgiu a expectativa de que outros ainda fossem descobertos.

Alguns estudos acerca das relações numéricas dos pesos dos elementos

químicos foram publicados entre 1860 a 1862, como pontuado por Venable (1896),

mas não contribuíram para o desenvolvimento do sistema periódico.

Utilizando como base as historiografias apresentadas por Venable (1896) e

Garrett (1909), observamos que seis agentes históricos (de Chancourtois, Newlands,

Hinrichs, Odling, Meyer e Mendeleev), os últimos três participaram do congresso em

Karlsruhe, se empenharam, durante a década de 1860, em criar um sistema que

permitesse a organização dos elementos químicos utilizando o peso atômico como

critério de ordenamento. Esses mesmos agentes históricos são indicados nos

trabalhos de van Spronsen (1969), Cassebaum e Kauffman (1971), Melo Filho e Faria

(1990) e Scerri (2015) e aparecem com certa frequência em livros didáticos de

Química (BRITO; RODRÍGUEZ; NIAZ, 2004; MEHLECKE et al., 2012; LEITE;

PORTO, 2015). No entanto, observamos que há ligeiras discrepâncias em relação as

datas nas quais os arranjos gráficos foram criados, assim como divergências quanto

as narrativas históricas apresentadas pelos diferentes autores.

172

Muitos autores consideram que a história do desenvolvimento do sistema

periódico teve início com o trabalho do engenheiro e geólogo francês Alexandre-Émile

Béguyer de Chancourtois (1820-1886)35. Esse geólogo francês criou, utilizando os

pesos atômicos indicados por Cannizzaro em 1858 (HARTOG, 1889; GARRETT,

1909), um arranjo gráfico representado por uma hélice desenhada em um cilindro

circular, tendo uma inclinação constante de 45° em relação ao eixo (Figura 21). Nesse

arranjo gráfico os comprimentos correspondentes aos “números característicos” ou

pesos atômicos dos elementos foram medidos, tomando a décima sexta parte de uma

volta completa da hélice como unidade. As extremidades desses comprimentos deram

os “pontos característicos” da hélice. Os elementos análogos são apresentados nas

mesmas linhas verticais. A partir da curva, os pesos atômicos podem ser expressos

pela fórmula A = n + 16m, onde m é um inteiro (RUDORF, 1900).

Figura 21: Parte do arranjo gráfico criado por de Chancourtois (esquerda) e o parafuso telúrico, atualmente na coleção de Minas ParisTech (direita).

Fonte: Hartog (1889, p. 187), Hijmans e Avenas (2019, p.37).

Chancourtois justificou que a redação de um livro sobre litologia o levou “[...] a

uma classificação natural dos corpos simples e radicais por uma tabela em forma de

35 de Chancourtois apresentou seis memórias e notas à Academie des Sciences no período de 7 de abril de 1862 a 6 de abril de 1863, que foram publicadas em 1863 sob o título Vis Tellurique. Classement naturel des corps simples ou radicaux obtenu au moyen d'un systeme de classification helicoidal et numerique.

173

hélice, fundada no uso de [...] números característicos ou características numéricas”

(CHANCOURTOIS, 1863 apud HARTOG, 1889, p. 186, tradução nossa). A partir

dessa representação gráfica Chancourtois enunciou o teorema fundamental de seu

sistema: “As relações entre as propriedades de diferentes corpos são manifestadas

por relações geométricas simples entre as posições de seus pontos característicos”

(CHANCOURTOIS, 1863 apud HARTOG, 1889, p. 186, tradução nossa).

Venable (1896) e Garrett (1909), no entanto, indicam que o sistema periódico

criado por de Chancourtois ficou praticamente restrito ao contexto francês e passou a

ser conhecido, quase três décadas depois, por um número maior de praticantes da

química a partir dos trabalhos de Hartog (1889), de Boisbaudran e de Lapperent

(1891) e Crookes (1891). Nos dois primeiros autores encontramos argumentos em

defesa do trabalho de Chancourtois como o “germe da lei periódica”:

É bem sabido que a classificação de Newlands-Mendeleeff dos elementos foi precedida pelas descobertas de certas relações numéricas entre os pesos atômicos de elementos aliados [...] mas o que foi quase totalmente ignorado é o imenso avanço feito por M. A. E. Beguyer de Chancourtois, um importante geólogo francês, professor da École des Mines, que foi o primeiro a publicar uma lista de todos os elementos conhecidos na ordem de seus pesos (HARTOG, 1889, p. 187, tradução nossa, grifo do autor). Como é que esta publicação, inserida na revista científica de maior circulação do mundo, a Comptes Rendus, tenha escapado à atenção do Sr. Newlands, de cuja boa fé não se pode duvidar? É, acreditamos, porque o texto do Sr. de Chancourtois, um tanto obscuro em sua concisão, não vinha acompanhado de nenhum diagrama, e que as memórias originais circuladas pelo autor não tinham uma distribuição suficientemente ampla (DE BOISBAUDRAN; DE LAPPARENT, 1891, p. 52, tradução nossa).

Crookes (1891, p. 51, tradução nossa), ao discordar do posicionamento de de

Boisbaudran e de Lapperent (1891) quanto ao trabalho de de Chancourtois ser a

origem da lei periódica, pontuou que “ao revisar pesquisas antigas, frequentemente

encontramos nelas matéria que podemos agora considerar como uma previsão de

descobertas subsequentes, não há evidência suficiente de que o autor desvendou tal

assunto das especulações que o acompanhavam”.

A ausência de uma representação gráfica, no artigo publicado na Comptes

Rendus, que é absolutamente essencial para a compreensão das ideias de de

Chancourtois, foi apontada por Hartog (1889) como justificativa desse trabalho não ter

sido levado em consideração pelos praticantes da química daquele período. Rudforf

(1900, p. 21-22, tradução nossa) pontuou ainda que “sendo um matemático e

174

geólogo”, de Chancourtois “[...] não considerou sua espiral do ponto de vista dos fatos

químicos e, portanto, o ‘vis telurique’, como era chamado, não recebeu atenção e caiu

inteiramente no esquecimento até ser desenterrado em 1889”.

Venable (1896, p. 76, tradução nossa), a partir dos trabalhos de Boisbaudran e

de Lapperent (1891) e Crookes (1891) a respeito do parafuso telúrico criado por de

Chancourtois, relatou que esses autores:

[...] estão longe de fingir que a teoria do parafuso é isenta de falhas e que o autor não enxertou em sua obra muitas considerações que teria sido melhor omitir. Várias aproximações eram imprecisas ou eram forçadas, e algumas delas evidenciavam um uso da imaginação muito livre. De Chancourtois partiu da ideia de que nas séries naturais as diferenças entre os pesos atômicos deveriam ser constantes. As lacunas foram preenchidas imaginando novas variedades de corpos simples conhecidos que ele chamou de Secondary Characters, e isso muitas vezes o levou a analogias equivocadas.

Não há indícios de outros trabalhos de de Chancourtois sobre organização dos

elementos químicos, assim como de outros trabalhos na área de Química, fato que

deve ter contribuído para que o nome desse agente histórico não fosse conhecido

entre os praticantes da química do final do século XIX (HIJMANS; AVENAS, 2019).

Em 1864, quatro agentes históricos estavam trabalhando no intuito de obter um

sistema para os elementos químicos, a saber: Newlands, Odling, Hinrichs e Meyer.

As narativas sobre esses agentes históricos serão apresentadas, separadamente,

nessa sequência, apesar de suas publicações serem do mesmo ano.

O químico inglês John Alexander Reina Newlands (1837-1898) publicou, no

período de 1863 a 1865, alguns artigos sobre as relações entre os pesos atômicos

dos elementos químicos conhecidos36. Como consequência desses trabalhos,

Newlands elaborou arranjos gráficos (Quadro 2) que sistematizaram suas

considerações acerca dos agrupamentos dos elementos químicos e permitiu

enunciar, em analogia às notas musicais, a “lei das oitavas”, que estabelecia que os

elementos químicos, dispostos em ordem crescente de seus pesos atômicos, exibiam

propriedades análogas em determinados grupos e que essas propriedades se

repetiam no oitavo elemento (TOLENTINO; ROCHA-FILHO; CHAGAS, 1997).

36 [a] On relations among the equivalents. Chemical News, v. 7, p. 70-72, 1863. [b] Relations between equivalents. Chemical News, v. 10, p. 59-60, 1864a. [c] On relations among the equivalents. Chemical News, v. 10, p. 94-95, 1864b. [d] On the law of octaves. Chemical News, v. 12, p. 83, 1865a. [e] On the cause of numerical relations among the equivalents. Chemical News, v. 12, p. 94-95, 1865b. [f] On the Law of Octaves. Chemical News, v. 13, p. 130, 1866.

175

Quadro 2: Arranjos gráficos utilizados por Newlands para organização dos elementos químicos.

Newlands (1864a, p. 59)

Newlands (1865a, p. 83)

Newlands (1875, p. 22)

Fonte: As fontes são indicadas abaixo de cada imagem.

Podemos observar que Newlands utilizou diferentes arranjos gráficos, todos

em forma de tabela, para organização dos elementos químicos. Apesar dos três

arranjos terem sido elaborados utilizando o peso atômico para ordenamento dos

elementos químicos, na tabela produzida em 1864 os elementos químicos não são

agrupados de acordo com suas propriedades físicas e químicas, não havendo relação

entre as partes, desta forma, segundo nossa definição essa tabela não se constitui

um sistema periódico. Já, as tabelas produzidas em 1865 e 1875 além do critério

primário de ordenamento dos elementos químicos é possível observar que os

elementos são agrupados de acordo com propriedades físicas e químicas, desta

forma, são representações de um sistema periódico.

A analogia utilizada por Newlands entre a periodicidade dos elementos

químicos e as escalas musicais é atribuída, por historiadores da ciência, aos

conhecimentos musicais do referido personagem (KEDROV, 1966-1967;

TOLENTINO; ROCHA-FILHO; CHAGAS, 1997). No entanto, tal analogia não foi bem

recebida pela comunidade científica da época. Em 1866, por exemplo, ao apresentar

sua pesquisa durante uma comunicação oral na Chemical Society, um dos químicos

presentes, George Carey Foster (1835-1919), fez uma pergunta irônica. Foster

questionou se Newlands tentou classificar os elementos em ordem alfabética

(KEDROV, 1966-1967; TOLENTINO; ROCHA-FILHO; CHAGAS, 1997). Além disso,

na mesma seção, John Hall Gladstone (1827-1902) fez uma objeção ao estudo de

Newlands, uma vez que o mesmo assumia que nenhum elemento restava a ser

176

descoberto. Os dois episódios foram relatados, pelo vice-presidente da Chemical

Society Alexander William Williamson (1824-1904), no periódico Chemical Society

publicado em 9 de março de 1866 (WILLIAMSON, 1866).

Talvez como consequência das objeções feitas por Gladstone e Foster, o artigo

The law of octaves, and the causes of numerical relations among the atomic weights

apresentado por Newlands não foi publicado no periódico Chemical Society.

Newlands (1875, p. 22, tradução nossa) declarou que esse artigo retornou para ele

apenas com a informação “não aceito para publicação no jornal da Sociedade”. Em

1873, quando Meyer publicou, nesse mesmo jornal, um artigo teórico acerca da lei

periódica, Newlands cobrou da Chemical Society a prioridade sobre esse assunto.

Newlands (1875, p. 22, tradução nossa) relatou que no dia 19 de junho de 1873,

durante uma reunião da Chemical Society, o químico inglês William Odling (1829-

1921), na condição de presidente da sociedade, justificou "que a razão pela qual meu

artigo sobre este assunto em 1866 não foi publicado pela sociedade foi que eles

estabeleceram a regra de não publicar artigos de natureza puramente teórica, uma

vez que era provável que levasse à correspondência de um caráter polêmico”.

Newlands acreditava que suas contribuições foram menosprezadas pelos

praticantes da química daquele período (GIUNTA, 1999). Além do episódio em que

seu trabalho foi ridicularizado quando apresentado e não foi publicado pela Chemical

Society. Durante as décadas de 1870 e 1880, enquanto Mendeleev e Meyer recebiam

elogios por seus trabalhos, Newlands afirmou várias vezes sua prioridade sobre o

tema. Uma dessas situações foi em uma carta publicada no Chemical News um mês

antes da concessão da Medalha Davy a Mendeleev e Meyer (NEWLANDS, 1882) na

qual Newlands indicou vários autores, inclusive Mendeleev, que indicaram sua

prioridade em relação à lei periódica. A mais extensa foi em um livreto publicado em

1884, no qual Newlands reimprimiu suas contribuições e várias de suas reivindicações

de prioridade (NEWLANDS, 1884).

Segundo Scerri (2015), a falta de uma posição acadêmica formal pode ter

contribuído para a negligência do trabalho Newlands. Apesar disto, parece que a

Royal Society reconsiderou sua posição em relação à lei periódica, pois, em 1887,

Newlands recebeu a Medalha Davy "[...] pela descoberta da lei periódica dos

elementos químicos", cinco anos depois de Mendeleev e Meyer receberam o mesmo

prêmio para a “mesma descoberta” (GIUNTA, 1999, p. 25, tradução nossa).

177

No entanto, no final da vida de Newlands, um obituário alegaria que "todos os

que se deram ao trabalho de examinar a literatura do assunto [a lei periódica] sabem

que foi ele quem descobriu a relação fundamental incorporada nesta assim chamada

lei" (TILDEN (?), 1898, p. 395, tradução nossa). Finalmente, em 1998, no centenário

da morte de Newlands, a Royal Society of Chemistry supervisionou a colocação da

placa comemorativa azul no local de nascimento de Newlands, que possui a seguinte

afirmação "descobridor da lei periódica para os elementos químicos" (ROYAL

SOCIETY OF CHEMISTRY, 2019).

Em 1864 Odling publicou, em continuação ao seu trabalho anterior

(apresentado na seção 3.5.1), uma tabela na qual 57 elementos químicos foram

ordenados com base no peso atômico e agrupados de acordo com suas valências

(Figura 22).

Figura 22: Arranjo gráfico proposto por Odling em 1864. Fonte: Odling (1864, p. 643).

Nessa tabela os elementos químicos análogos são posicionados na mesma

linha e os elementos não conhecidos são indicados por (“). Com algumas

178

irregularidades e lacunas, Odling percebeu o que parecia ser uma periodicidade dos

pesos atômicos entre os elementos:

“[…] sem dúvida, algumas das relações aritméticas exemplificadas nas tabelas e comentários anteriores são simplesmente acidentais; mas tomadas em conjunto, são numerosas demais e decidiram não depender de alguma lei geral até então não reconhecida” (ODLING, 1864, p. 648, tradução nossa).

O químico dinamarquês Gustavus Detlef Hinrichs (1836-1923), ao estudar os

espectros de vários metais, observou que as linhas escuras dos elementos são

equidistantes em todo o espectro, mas de intensidade variável, muitas não sendo

observadas (ou observáveis); os intervalos entre as linhas observáveis são expressas

como múltiplos simples da mesma distância indicada por todos (VENAVLE, 1896;

ZAPFFE, 1969).

Zapffe (1969, p. 469) narra que Hinrichs, durante a introdução de um artigo

publicado em 1864, escreveu:

Assim que ouvi falar da grande descoberta de Kirchhoff e Bunsen, tive certeza de que as linhas escuras dos elementos seriam distribuídas de acordo com leis simples, e que essas leis poderiam levar-nos a conhecer as dimensões relativas dos átomos.

A conclusão de Hinrichs, segundo Zapffe (1969), foi que a distribuição das

linhas observadas na espectroscopia tinha uma regularidade que, por sua vez,

prometia ampliar o conhecimento sobre a natureza dos átomos. Essa nova

abordagem parecia fortalecer as ideias de Hinrichs sobre classificação de elementos,

que vinham se desenvolvendo há quase uma década.

O sistema de Hinrichs é baseado na relação do que ele chamou de pantogênio,

com seus átomos chamados panátomos, o que explica as relações numéricas dos

pesos atômicos e fornece uma classificação simples dos elementos (VENABLE,

1896). Esse sistema de classificação culminou em 1867 em um arranjo gráfico em

espiral (Figura 23), que melhor esclareceu os agrupamentos de elementos. O arranjo

gráfico de Hinrichs, segundo Zapffe (1969), embora seja diferente de outras tabelas

periódicas daquele período, parece capturar muitas das relações de periodicidade

primárias vistas na tabela periódica moderna.

179

Figura 23: Arranjo gráfico proposto por Hinrichs em 1867. Fonte: Venable (1896, p. 88).

No arranjo gráfico proposto por Hinrichs os raios marcam os gêneros e a espiral

que os cortam marca os elementos, sendo a distância da espécie ao centro

proporcional ao seu peso atômico. , o símbolo do pantôgenio, é colocado no centro

do arranjo gráfico (VENABLE, 1896).

Hinrichs, como narra Venable (1896, p. 90-91), foi um crítico vigoroso e

oponente da lei periódica proposta por Mendeleev. Os principais fatos de seu sistema

parecem ser extraídos da hipótese proutiana da natureza composta dos elementos e

das antigas famílias bem conhecidas, caindo nas duas divisões imperfeitas de não

metais e metais. O arranjo gráfico de Hinrichs é, sem dúvida, o precursor do arranjo

em espiral de Baumhauer e outros que vieram alguns anos depois, embora as ideias

fundamentais não sejam idênticas.

Paralelamente aos estudos de Newlands, Odling e Hinrichs, na Alemanha o

químico Julius Lothar Meyer (1830-1895), para a primeira edição de seu livro Die

modernen theorien der Chemie [As teorias modernas da Química], publicado em 1864,

refletiu sobre as relações entre pesos atômicos e valência de elementos agrupados

por famílias. Para esse propósito, Meyer elaborou um arranjo gráfico contendo 28 dos

elementos químicos conhecidos, que foram agrupados utilizando os valores de peso

atômico e valência desses elementos, Figura 24.

180

Figura 24: Primeira tentativa de Meyer para organização/agrupamento de parte dos elementos

químicos conhecidos. Fonte: Meyer (1864, p. 137).

Em 1885, ao fazer uma retrospectiva acerca de seus trabalhos relacionados ao

sistema periódico, Meyer relatou que:

Quando, no início de 1860, empreendi a preparação de um trabalho que deveria apresentar aos químicos e outros homens da ciência a mais importante das leis relativas aos átomos e seus compostos, logo descobri que, pela adoção dos novos pesos atômicos, existia uma uniformidade muito maior nas relações entre os números que representam os pesos atômicos do que havia sido observada até então. Ao mesmo tempo, foi mostrada uma mudança regular e contínua na valência dos elementos de família para família, quando as famílias são organizadas na ordem dos pesos atômicos de seus membros. Elaborei então a seguinte Tabela I, e também chamei a atenção para o fato de que as primeiras diferenças, com exceção do caso do berílio cujo peso atômico ainda era incerto, eram de aproximadamente 16, as duas diferenças seguintes aproximavam-se de 46, e os últimos foram quase o dobro, a saber, 87-90 (MEYER, 1885 apud BEDSON, 1896, p. 1414, grifo nosso).

No relato apresentado acima podemos observar reflexões acerca da relação

entre peso atômico e propriedades dos elementos químicos, no caso a valência.

Apesar dessa consciência, Meyer, naquele momento, não tinha um sistema para os

elementos químicos, mas a adoção da valência para agrupar os elementos análogos

foi um diferencial em relação aos trabalhos anteriores.

Venable (1896) narra que o químico alemão Karl Friedrich Otto Seubert (1851-

1942), aluno e amigo de Meyer, em um artigo sobre o histórico do sistema periódico,

relatou sobre uma proposta de tabela periódica criada por Meyer e entregue, em julho

de 1868, ao seu amigo e sucessor na cadeira de Química em Eberswald, professor

Adolf Remele (1839-1915). 25 anos depois, após ter conferido um palestra sobre a lei

181

periódica na Sociedade Química Alemã, Meyer soube da preservação dessa tabela,

quando Remele a apresentou intacta. Seubert (1895) relata que Meyer lamentou não

ter publicado essa tabela periódica em 1868 (Figura 25).

Figura 25: Arranjo gráfico produzido por Meyer em 1868. Fonte: Seubert (1895, p. 337).

Podemos observar que essa tabela é mais completa e mostra muitas diferenças

em relação à anterior de 1864, ainda assim não sistematiza todos os elementos

químicos conhecidos naquele período. Alguns dos problemas associados a esse

arranjo pode, segundo Venable (1896), ser atribuídos aos pesos atômicos conhecidos

imperfeitamente.

A tabela apresentada na Figura 25, até onde sabemos, não foi publicada por

Meyer, e não foi mencionada por ele em outras publicações sobre o sistema periódico.

Em 1870, por exemplo, Meyer publicou37, motivado pela publicação de Mendeleev, o

arranjo gráfico indicado na Figura 26. Nesse artigo, Meyer (1870) faz menção a tabela

produzida em 1864, mas não há nenhum registro quanto a suposta tabela produzida

em 1868.

37 O artigo foi enviado para publicação em dezembro de 1869.

182

Figura 26: Arranjo gráfico produzido por Meyer em 1869.

Fonte: Meyer (1870, p. 356).

Nessa tabela publicada em 1870, Meyer organizou 55 dos elementos químicos

conhecidos, não incluindo os elementos H, Y, Eb, Tb, Ce, La, Di, Th e U. Podemos

observar que essa representação é mais próxima do arranjo gráfico proposto por

Mendeleev em 1869 do que o arranjo gráfico de 1868 atribuído à Meyer.

O químico alemão Dmitri Ivanovich Mendeleev (1834-1907) criou um sistema

considerando os 63 elementos químicos conhecidos em uma tabela, que foram

organizados, utilizando como critério primário de organização os pesos atômicos

indicados por Cannizzaro, sendo os elementos análogos indicados horizontalmente

(Figura 27). Na Figura 27 são apresentadas dois esboços38 (parte superior) e duas

versões da tabela periódica de Mendeleev (parte inferior): a do lado esquerdo foi

publicada em 1869 e a do lado direito em 1906. Na representação gráfica publicada

em 1869 há quatro espaços destinados à elementos químicos não conhecidos (cujos

pesos atômicos inferidos eram 45, 68, 70 e 180) e questionamentos a respeito dos

pesos atômicos de seis elementos químicos. Nesse quesito, Mendeleev se difere de

Odling, apesar dos dois agentes históricos indicarem a exisência de elementos

químicos não conhecidos, Mendeleev previu algumas de suas propriedades físicas e

químicas.

38 Além da mudança na orientação do aumento do peso atômico (de ascendente para descente), no esboço datado é previsto dois elementos não conhecidos (acima do berílio e magnésio) que não são indicados no esboço não datado e nem no arranjo gráfico publicado.

183

Figura 27: Esboço e primeira tabela periódica publicada por Mendeleev. Fonte: Krotikov (1960, p. 626), Mendeleev (1869, 1906).

184

A ideia de Mendeleev de produzir um sistema dos elementos químicos surgiu

enquanto escrevia um livro didático de Química, Osovy Khimi [Princípios de Química],

que foi publicado em russo (1869) e, posteriormente, traduzido para o alemão e o

inglês (TOLENTINO; ROCHA-FILHO; CHAGAS, 1997).

Muitos livros didáticos e de divulgação científica mencionam o episódio de que

Mendeleev sonhou com a tabela periódica e ao acordar teria feito o esboço

apresentado na Figura 27. Esse sonho, no entanto, é aparentemente ilusório, apesar

de repetidas citações. Não só não há relato do sonho, mas as evidências se baseiam

na história contada por um colega de Mendeleev. A análise, realizada por Kedrov

(1966-1967), dos materiais disponíveis no museu criado em homenagem à Mendeleev

indica que: (1) Mendeleev já havia organizado a tabela periódica antes do suposto

sonho acontecer; e (2) um sonho muito plausivelmente ocorreu um pouco mais tarde,

que representou uma representação melhorada da tabela periódica. A divulgação,

feita por Krotikov (1960), de dois esboços produzidos por Mendeleev, um datado e

outro não, são concordantes com a conclusão de Kedrov (1966-1967).

Um diferencial da tabela periódica de Mendeleev, em relação aos arranjos

gráficos anteriores, foi deixar lacunas para elementos não conhecidos e prever suas

propriedades e de seus compostos (TOLENTINO; ROCHA-FILHO; CHAGAS, 1997).

Em alguns anos, a descoberta do gálio (Ga) por Paul Emile Lecoq de Boisbaudran

(1875), escândio (Sc) por Lars Nilson (1879) e germânio (Ge) por Clemens Winkler

(1886) validou suas previsões e trouxe amplo reconhecimento à sua tabela periódica

(TOLENTINO; ROCHA-FILHO; CHAGAS, 1997). O Quadro 3 apresenta uma

comparação das propriedades do eka-alumínio previstas por Mendeleev e do gálio,

que foi descoberto em 1875 por Paul Emile Lecoq (ROYAL SOCIETY OF

CHEMISTRY, 2019).

Quadro 3: Propriedades do eka-alumínio previstas por Mendeleev e do gálio (Ga) determinadas por

Paul Emile Lecoq em 1875.

Propriedades eka-alumínio Gálio

Peso atômico Cerca de 68 69,72

Densidade do sólido 6,0 g/cm³ 5,8 g/cm³

Ponto de fusão Baixo 29,78 °C

Valência 3 3

Método de descoberta

Provavelmente a partir de seu espectro

A partir de análise espectroscópica

Óxido Fórmula Ea2O3, densidade 5,5 g/cm3. Solúvel em ácidos e bases.

Fórmula Ga2O3, densidade 5,88 g/cm3. Solúvel em ácidos e bases.

Fonte: Royal Society of Chemistry (s/d, on-line).

185

Outros fatores que justificam a aceitação da tabela periódica de Mendeleev, em

detrimento de outras produzidas anteriormente ou no mesmo período é sistematizada

por Tolentino, Rocha-Filho e Chagas (1997, p. 108) ao afirmarem que Mendeleev “[...]

não apenas sistematizou e organizou dados, mas também reformulou, desdobrou,

elaborou conceitos e relações fundamentais na Química". Segundo esses autores,

Mendeleev - utilizando dos conhecimentos produzidos por diferentes cientistas, entre

eles Avogadro, Laurent, Gerhardt e Canizzarro - associou elemento a átomo e

substância simples a molécula, assim como alterou o entendimento de corpo simples

e composto de Lavoisier, para elemento e substância simples. Com essas mudanças,

o elemento químico deixou de ser uma coisa palpável para ser um ente abstrato. Tais

(re)elaborações produzidas por Mendeleev podem ser observadas em seu enunciado

da lei periódica: “As propriedades das substâncias simples, a constituição de seus

compostos, assim como as propriedades desses últimos, são uma função periódica

dos pesos atômicos dos elementos” (TOLENTINO; ROCHA-FILHO; CHAGAS, 1997,

p. 108).

O desenvolvimento dessa lei, e não a representação gráfica, é considerado por

muitos autores a principal contribuição de Mendeleev (MENDELEEV, 1889; KAJI,

2003; IMYANITOV, 2011). O próprio Mendeleev (1889), ao proferir uma palestra

intitulada The periodic law of the chemical elements [A lei periódica dos elementos

químicos], relatou que a lei periódica é uma generalização em Química que

ultimamente tem atraído muita atenção. Durante essa palestra, Mendeleev (1889, p.

656, tradução nossa) fez uma análise histórica dos 20 anos de desenvolvimento da

lei periódica e concluiu que:

Embora seja apenas uma generalização científica recente, ela já resistiu ao teste da verificação laboratorial e aparece como um instrumento de pensamento que ainda não foi compelido a sofrer modificações; mas ela precisa não apenas de novos aplicações, mas também de melhorias, desenvolvimento e muita energia renovada.

Essa lei foi tão importante naquele período que foi alvo de disputas de

prioridade, por exemplo, entre Newlands e Mendeleev. Para exemplificar como se deu

essa disputa, podemos considerar o episódio relacionado à descoberta do gálio. Em

24 de dezembro de 1875 Mendeleev publicou um trabalho com observações sobre o

gálio, descoberto naquele ano por M. Lecoq de Boisbaudran (Figura 28). Mendeleev

acreditava que esse novo elemento se tratava do eka-alumínio e argumentou que a

186

lei periódica indicava lacunas no sistema periódico e permitia prever as propriedades

de elementos não conhecidos, assim como de seus compostos.

Figura 28: Artigo publicado, em 1875, por Mendeleev com considerações sobre o gálio.

Fonte: Mendeleev (1875, p. 293-294).

Segundo Mendeleev (1875), se outras pesquisas confirmassem a identidade

das propriedades atribuídas ao eka-alumínio com as do gálio, seria um exemplo

instrutivo da utilidade da lei periódica. Um resumo desse artigo, elaborado por Maurice

Lichtenstein (M. L.), foi publicado em 1876 na revista Journal of the Chemical Society,

e reconheceu que a lei periódica foi primeiro enunciada em 1864 por Newlands

(Quadro 4).

A resposta de Newlands, na forma de carta ao editor, em relação ao artigo de

Mendeleev (1875) foi publicado em 14 de janeiro na revista Chemical News (Quadro

4). Nessa comunicação, Newlands argumenta sobre sua prioridade em relação à lei

periódica, justificando que em uma publicação de 1864 havia previsto a existência de

um elemento desconhecido com peso atômico 73.

187

Quadro 4: Evidências de disputa de prioridade sobre a lei periódica entre Newlands e Mendeleev.

Chemical News, p. 16-17, 1876.

Journal of the Chemical Society, v. 1, p. 520-521, 1876.

Fonte: Indicada abaixo de cada imagem.

Acreditamos que a defesa da lei periódica, por parte de Mendeleev,

manifestada em diferentes episódios39 tenha contribuído para sua prioridade em

relação aos demais agentes históricos que tentaram sistematizar os elementos


Podemos resumir a primeira fase da lei periódica a partir da perspectiva de

Meyer, que considerou:

[...] não devemos perder de vista o fato de que a lei geral da qual dependem as relações entre as propriedades de um elemento e seu peso atômico ainda é desconhecida. Existem muitos dos grupos de elementos formados pelo arranjo sistemático dos pesos atômicos cujas propriedades de seus membros dificilmente justificariam sua classificação como uma família natural, se as relações dos números que expressam seus pesos atômicos não tivessem indicado a necessidade de tal classificação. A quem ocorreria considerar boro e tálio, oxigênio e cromo, ou flúor e manganês, como membros do mesmo grupo? A prata foi frequentemente colocada entre os metais alcalinos, mas o ouro e o cobre nunca foram associados a eles. Na verdade, a posição desses metais, incluindo a prata, tem sido tão duvidosa que antes eles não eram colocados na série de pesos atômicos, mas sim no final desta série - uma posição que indica nossa incerteza em relação a esses elementos. A incerteza do nosso conhecimento também é demonstrada pelos diferentes resultados obtidos quando foram feitas tentativas de classificar os elementos

39 Outro episódio de disputa de prioridade sobre a lei periódica, agora entre Meyer e Mendeleev, pode ser encontrado no periódico Chemical News (v. XLIII, n. 1103, p. 15-16, 1981). Na ocasião, são apresentadas considerações presentes, sobre a classificação e lei periódica de Mendeleev, no livro Atomic Theory publicado pelo químico francês Charles Adolphe Wurtz (1817-1884).

188

por meio de quaisquer outras propriedades, exceto os valores numéricos fixos de seus pesos atômicos (MEYER, 1888[1883], p. 169, tradução nossa).

Quase duas décadas depois, Hilditch (1911, p. 41, tradução nossa), em seu

livro A concise history of chemistry, afirmou que:

[...] o sistema periódico ainda não foi descoberto, embora possa ser com base nos resultados obtidos nos últimos anos, que o princípio essencial dependa da constituição dos próprios átomos, e que o entendimento desse sistema deverá ocorrer no futuro a partir da teoria eletrônica da matéria.

Esse relato de Hilditch (1911) revela uma expectativa dos praticantes da

química em compreender o sistema periódico. No entanto, entre o período que nos

referíamos anteriormente, retratado pela perspectiva de Meyer, até esse período

vivenciado por Hilditch várias propostas de arranjos gráficos para o sistema periódico

foram produzidos. Algumas dessas propostas, assim como um breve descrição, são

apresentadas no Quadro 5.

Quadro 5: Alguns dos arranjos gráficos do sistema periódico criados na primeira fase da lei periódica.

Em 1875 o médico e naturalista estadunidense Lewis Reeve Gibbes (1810-1894) desenvolveu uma tabela utilizando o caráter eletroquímico como critério secundário para organização dos elementos químicos. Nessa tabela há sete grupos, quatro negativos e três positivos. No entanto, é possível observar que não há nenhum período completo de sete em toda a tabela. A regularidade, como bem observa Venable (1896), dificilmente pode se referir à periodicidade.

Venable (1896, p. 127)

Em 1875 o geólogo e mineralogista finlandês Fredrik Johan Wiik (1839-1909), utilizando a teoria eletroquímica de Berzelius como base, desenvolveu um arranjo gráfico formado por três círculos concêntricos que contêm três séries: 1. Elementos não metálicos ou primários. 2. Semimetálico (incluindo metaloides) ou elementos secundários. 3. Elementos caracteristicamente metálicos (pesados) ou terciários. Esses círculos são divididos por três raios em elementos positivos, negativos e indiferentes com H, O e N, respectivamente, como elementos iniciais para cada grupo eletroquímico.

Venable (1896, p. 133)

189

Em 1882 Thomas Bayley tentou mostrar a conexão entre os pesos atômicos e as propriedades dos elementos. Ele seguiu o arranjo na ordem dos pesos atômicos e observou a recorrência periódica do mesmo grupo de propriedades em conjuntos de sete. Ele distinguiu o grau de relacionamento nos vários grupos e famílias e dividiu os elementos em ciclos, séries e indivíduos (BAYLEY, 1882).

Bayley (1882, p. 31), Quam e Quam (1934b, p.

220)

Em 1885 o químico inglês Thomas Carnelley (1854-1890) sugeriu uma causa para a lei periódica, usando principalmente analogias da Química Orgânica. Segundo ele "os elementos, como um todo, são análogos aos radicais de hidrocarbonetos, tendo uma função semelhante em seus vários compostos e muito provavelmente uma constituição química um tanto semelhante ou são análogos tanto na forma como na função"; “os elementos não são elementos no sentido estrito do termo, mas são na verdade radicais compostos, feitos de pelo menos dois elementos simples, A e B". Para representar suas reflexões Carnelley usou o arranjo gráfico porposto por Bayley em 1882. Mendeleev em uma carta para o químico britânico Henry Enfield Roscoe (1833-1915) escreveu: “[...] os trabalhos de Carnelley relacionados com a lei periódica dos elementos foram tão notáveis que a história do assunto seria incompleto se seu nome for omitido [...]” (WISNIAK, 2012).

Venable (1896, p. 175)

Em 1888 o físico irlandês George Johnstone Stoney (1826-1911) projetou um arranjo gráfico na forma de espiral logarítmica, na qual os pesos atômicos foram indicados por volumes de esferas concêntricas; os raios destes esferas foram usadas como vetores de raios de um diagrama polar. Os quadrantes são rotulados alternadamente de "eletropositivo" e "eletronegativo" (QUAM; QUAM, 1934c).

Garrett (1909, p. 167).

O químico escocês William Ramsay (1852-1916) descobriu os gases nobres e recebeu o Prêmio Nobel de Química em 1904 "em reconhecimento dos seus serviços na descoberta dos elementos gasosos inertes no ar" junto com seu colaborador, John William Strutt, 3º Barão Rayleigh, que recebeu o Prêmio Nobel de Física naquele mesmo ano pela descoberta do argônio. A representação

Ramsay (1896, p. 218-219)

190

gráfica do sistema periódico utilizada por Ramsay (1896) é apresentada ao lado.

Em 1902 o químico tcheco Bohuslav Brauner (1855-1935), produziu uma representação gráfica, que é praticamente idêntica à utilizada por Mendeleev, exceto que novos elementos, tais como os pertencentes ao grupo zero, pesos atômicos mais exatos foram introduzidos e que os elementos de terras raras estão colocados em uma tabela em miniatura logo após o elemento lantânio. Ao determinar cuidadosamente os pesos atômicos de elementos de terras raras, Brauner foi capaz de prever a lacuna entre o neodímio e o samário. Por 25 anos, Brauner trocou cartas com Mendeleev, e eles influenciaram um ao outro no desenvolvimento de suas representações gráficas (NATURE, 1935).

Quam e Quam (1934a, p. 29)

Em 1902 o químico alemão Hugo Wilhelm Traugott Erdmann (1862-1910) produziu um arranjo gráfico em epiral, na qual os elementos são dispostos ao redor do hidrogênio no sentido horário fazendo uma volta por um longo período e outra por dois curtos períodos, fazendo com que o Na caísse em uma linha radial com Cu, Ag, Au. Cada uma das vinte linhas radiais localiza uma família, a distância em relação ao centro representa o peso atômico de cada elemento.

Quam e Quam (1934c, p. 289)

Em 1905 o químico suíço Alfred Werner (1866-1919), ganhador do Prêmio Nobel de Química em 1913 por propor a configuração octaédrica de complexos de metais de transição, propôs o arranjo gráfico representado ao lado. Essa representação se diferencia das anteriores por separar em blocos os metais de transição e as terras raras, prevê a existência de 30 terras raras, assim como a existência de um elemento entre H e He e dois elementos antes do H. Tais previsões foram constatadas como sendo impossíveis alguns depois com o trabalho do físico britânico Henry Gwyn Jeffreys Moseley (1887-1915).

Werner (1905, p. 916)

191

Em 1911 B. K. Emerson40 produziu um arranjo gráfico helicoidal, baseado na espiral de Crookes, que envolve dois grupos simétricos de oito elementos cada (oitavas) em dois círculos, quatro grupos de 16 elementos cada (oitavas duplas) em quatro círculos e, finalmente, o primeiro quadrante de um círculo maior de 32 elementos. Precedendo o primeiro círculo de oitava, é mostrado um grupo de quatro elementos, hidrogênio a hélio, em um círculo completo e um primeiro grupo de dois, éter e coronium, em um semicírculo. Os elementos são colocados em ordem crescente de pesos atômicos em bobinas sucessivas; as distâncias entre os elementos da hélice, os interespaços, são proporcionais aos incrementos sucessivos do peso atômico (EMERSON, 1911, 1928).

Emerson (1911, p. 644)

Em 1913 o físico sueco Johannes Robert Rydberg (1854-1919) organizou os elementos químicos com base na teoria da estrutura atômica e valência. O primeiro período começa com He e se estende para a direita até C, e então dobra para trás, fazendo com que F caia na mesma coluna com Li; da mesma forma, Cl cai em linha com Na no próximo período. O primeiro longo período estabelece a coluna da extrema direita com Co, colocando assim Br abaixo de K. As terras raras fazem com que seu período ocupe quatro linhas no arranjo gráfico, duas à direita e duas à esquerda. Os elementos mais eletropositivos e eletronegativos aparecem no grupo I. Com base na estrutura atômica, o arranjo mostra outros elementos além de H precedendo He, bem como além de U (QUAM; QUAM, 1934c).

Pauli (1994, p. 77)

40 Acreditamos se tratar do geólogo estadunidense Benjamin Kendall Emerson (1843-1932), que atuou como professor de Geologia e Ciências no Amherst College em 1872 a 1917 e simultaneamente no Smith College de 1878 a 1912.

192

Em 1914 o químico inglês Frederick Soddy (1877-1956) desenvolvou um arranjo gráfico, uma modificação do arranjo de Crookes. Os "elementos inertes" estão localizados nas curvas fechadas de uma hélice, enquanto os elementos do oitavo grupo estão dispostos ao longo das curvas lentas da outra, mostrando as diferenças na taxa de mudança das propriedades na passagem de um lugar para o outro. Os elementos de terra rara são dispostos ao longo da superfície na posição ocupada pelo Grupo III (QUAM; QUAM, 1934c). Os elementos com letras pretas sobre fundo branco (eletropositivos ou básicos) estão acima do plano do papel, aqueles com letras pretas sobre fundo sombreado (intermediários ou neutros) estão no plano e aqueles com letras brancas sobre fundo preto (eletronegativos ou ácidos), estão abaixo do plano. A mudança da série A para a série B e vice-versa ocorre no meio da série nos membros do grupo IV, e não no final da série como nas tabelas periódicas semelhantes a de Mendeleev (SODDY, 1914).

SODDY (1914, p. 11)


Tudo indica que Soddy, nessa publicação de 1914, foi um dos últimos agentes

históricos a utilizar o peso atômico para ordenamento dos elementos químicos. No

entanto, ao final do livro, Soddy (1914, p. 40, tradução nossa) relata novas

descobertas sobre o átomo que mudariam a lógica de entendimento do sistema

periódico:

O recentemente descoberto poder dos cristais para refletir os raios X já teve resultados notáveis na cristalografia. Também permitiu que o comprimento de onda dos próprios raios X fosse medido com precisão. Moseley utilizou como anticatodos para a produção dos raios X uma série de metais que ocupam os sucessivos lugares da Tabela Periódica entre cálcio e zinco, exceto escândio. Em cada caso, raios-X de dois comprimentos de onda definidos e intensidades diferentes [...] para esses elementos foram emitidos. Os comprimentos de onda dos raios mais fortes, por si só, foram considerados ainda. Verificou-se que a frequência deste raio está ligada por uma relação simples, deduzida da teoria de Bohr, com uma quantidade fundamental que aumenta em unidades à medida que passamos de um elemento para o seguinte, e que só pode ser a carga positiva do núcleo.

Como consequência do estudo de Moseley, segundo Soddy (1914, p. 41,

tradução nossa), “temos, portanto, outra prova definitiva de que é a carga nuclear, em

vez da massa atômica, que fixa a posição do elemento na Tabela Periódica”.

193

3.3.3. A segunda fase da lei periódica

Na seção anterior, apresentamos várias formas de representação gráfica do

sistema periódico utilizando diferentes critérios secundários para organização dos

elementos químicos, tais como eletroquímicos, valência e propriedades químicas.

Esse período pode ser caracterizado, como pontuado por Bachelard (2009), como

uma transição entre um pluralismo que aceitava como individualidades sem ligação

todos os elementos químicos conhecidos a um pluralismo coordenado. Para isso,

vários ajustes no sistema periódico foram realizados, tais como os motivados pela

descoberta dos gases inertes e a necessidade de uma melhor disposição para os

elementos de terras raras.

Em outra perspectiva, na de um historiador da química que escreveu sobre a

história da lei periódica, Venable (1915, p. 593-594, tradução nossa), ao fazer uma

reflexão sobre a radioatividade e o sistema periódico, nos apresenta um panorama

sobre o início da segunda fase da lei periódica:

A representação gráfica do sistema nunca foi satisfatória, apesar dos muitos esforços para resolvê-lo. É especialmente difícil trazer à tona os fatos por meio de qualquer representação em uma superfície plana. Os defeitos da tabela de Mendeleeff podem ser vistos prontamente, e eles tornam muito desejável assegurar um melhor modo de expressão. E, no entanto, é difícil usar as três dimensões do espaço para que o estudante possa compreender o todo. A curva em lemniscata de Soddy certamente tem seus pontos positivos. Isso pode ser comparado com o arranjo de Rydberg. Não se pode afirmar ainda, no entanto, que a lei ou leis subjacentes a este sistema são conhecidas e bem compreendidas e, até esse momento, dificilmente se espera uma representação gráfica completa e satisfatória. Podemos concordar, pelo menos, que o progresso está sendo feito em direção a esse entendimento.

Venable (1915) fala de um período que o estudo da estrutura do átomo era o

centro da atenção dos praticantes da química e da física, os estudos acerca da

radioatividade, ao mesmo tempo, desafiavam e instigavam a realização de novas

pesquisas e exigiam novos formas de entender o conceito de elemento químico. Os

conhecimentos produzidos nessas áreas impactaram também a forma de entender o

sistema periódico. Harkins e Hall (1916), por exemplo, indicam que uma tabela

periódica moderna deve atender à seis requisitos:

(i) Deve representar graficamente os pesos atômicos de modo que os isótopos de

um elemento como o chumbo possam ser incluídos nela, seus pesos atômicos

194

mostrados, e de forma que as decomposições alfa e beta dos elementos

radioativos possam ser claramente representadas;

(ii) Não deve haver espaços em branco, exceto aqueles correspondentes aos

números atômicos de elementos que ainda precisam ser descobertos;

(iii) Deve relacionar de forma natural os elementos do grupo principal aos

elementos do subgrupo correspondente;

(iv) Ambos os grupos zero e oitavo devem se encaixar naturalmente no sistema;

(v) Todas as relações acima devem ser mostradas por uma curva contínua que

deve conectar os elementos na ordem de seus números atômicos. Na forma

comum de tabela, não há nada que indique a relação de uma série com a

seguinte;

(vi) Os pesos atômicos são uma função linear dos números atômicos, portanto, é

melhor representar graficamente os próprios pesos atômicos do que os

logaritmos, como foi feito.

A partir dessas considerações, Harkins e Hall (1916) propuseram um arranjo

gráfico que consiste de duas hélices concêntricas, sendo a hélice central formada por

longos períodos (Figura 29).

Figura 29: Arranjo gráfico desenvolvido por Harkins e Hall em 1916.

Fonte: Harkins e Hall (1916, p. 170).

195

Os elementos de terras raras e os isótopos dos elementos radioativos são

dispostos verticalmente em posições determinadas pela escala de peso atômico,

lendo do topo à base. Cada barra vertical do modelo representa um grupo, e a relação

dos subgrupos é indicada por uma ponte próxima ao topo (QUAM; QUAM, 1934c).

Podemos observar que Harkins e Hall (1916), apesar de considerar a

possibilidade de uso dos números atômicos, utilizam o peso atômico para

ordenamento dos elementos químicos. A regularidade observada, por esses autores,

no arranjo gráfico é explicada com base na teoria de Harkins e Wilson (1915a, 1915b)

de que os núcleos dos elementos são constituídos de núcleos de hidrogênio e hélio,

de acordo com um sistema regular, segundo o qual as diferenças de massa em

qualquer grupo são devido a diferenças no número de núcleos de hélio presentes,

pelo menos no caso dos elementos mais leves. Ainda assim, Harkins e Hall (1916, p.

220, tradução nossa) consideram que:

A tabela periódica mostra a relação entre as propriedades dos elementos e a carga nuclear, e isso é presumivelmente igual ao número de elétrons externos. É provavelmente o espaçamento e a disposição desses elétrons que determinam as propriedades químicas e a maioria das propriedades físicas dos elementos.

Podemos observar, a partir da análise do trabalho de Harkins e Hall (1916),

que a transição da primeira fase para a segunda fase da lei periódica se deu de forma

lenta. Tal fato chama a atenção para o processo de aceitação e uso de novos

conceitos pelos praticantes da química, tal como entendido na perspectiva latourina

na quel existe um processo complexo no qual o enunciado científico se naturaliza em

fato científico (SILVA et al., 2019). Ao considerar que os pesos atômicos são uma

função linear dos números atômicos, portanto, é melhor representar graficamente os

próprios pesos atômicos, Harkins e Hall (1916) justificam a adoção do conceito

consolidado, por décadas de uso, pelos praticantes da química.

O arranjo gráfico de Harkins e Hall (1916), segundo nossa definição, faz parte

da primeira fase da lei periódica, mas foi apresentado aqui para exemplificar que a

transição entre a primeira e a segunda fase da lei periódica não se dá pela data de

publicação de um novo conceito científico (no caso o número atômico), mas pelo uso

desse pelos praticantes da química.

196

Diferente de Harkins e Hall (1916), Dushman (1916), ao revisar o “sistema

periódico de Mendeleev”, se baseou nos números atômicos como critério primário

para ordenamento dos elementos químicos (Figura 30).

Figura 30: “Sistema periódico de Mendeleev” atualizado por Dushman em 1916.

Fonte: Dushman (1916, p. 46).

Nesse arranjo gráfico, os elementos radioativos foram organizados em grupos

de isótopos e os números atômicos foram baseados na ordem dos diferentes

elementos na série de desintegração, assumindo que o número atômico do chumbo

é 82. Para esse posicionamento, Dushman (1916), diferente do adotado por Harkins

e Hall (1916), levou em consideração a teoria nuclear da estrutura do átomo que:

Segundo Bohr, [...] a carga nuclear de qualquer elemento corresponde à posição desse elemento na série de pesos atômicos crescentes. As propriedades químicas do átomo dependem da magnitude dessa carga nuclear; uma vez que, entretanto, qualquer dado número de elétrons pode assumir diferentes configurações, sendo possível que dois ou mais elementos existam com a mesma carga nuclear, mas possuindo diferentes pesos atômicos. Em outras palavras, a possível existência de isótopos é deduzida das suposições de Rutherford e Bohr. O peso atômico, portanto, assume o formato de uma característica secundária; a propriedade importante de qualquer elemento é sua carga nuclear, de modo que, organizando os elementos em ordem crescente de carga nuclear, devemos

197

obter uma aproximação muito melhor de um arranjo periódico dos elementos (DUSHMAN, 1916, p. 45-46, tradução nossa).

No Quadro 6 apresentamos alguns dos arranjos gráficos que representam o

sistema periódico que estão de acordo com a segunda fase da lei periódica.

Quadro 6: Alguns dos arranjos gráficos do sistema periódico criados na segunda fase da lei

periódica.

Tabela Periódica de Meyer (1918) com uma acomodação intraperiódica das terras raras. O físico austríaco Stefan Meyer (1872-1949), sem relação com Julius Lothar Meyer. Ele tinha um interesse especial em "terras raras" e elementos radioativos. Publicou várias versões da tabela periódica. Nesta versão definitiva de 1918, chamamos a atenção para os elementos 69 a 72. Tu I é 'túlio I' [atualmente túlio, cujo símbolo é Tm], Ad é Aldeberanium [atualmente itérbio, cujo símbolo é Yb], Cp é Cassiopeium [atualmente lutécio, cujo símbolo é Lu] e Tu II é 'túlio II' [atualmente háfnio, cujo símbolo é Hf]. O cientista estadunidense Irving Langmuir (1881-1957) organizou os elementos químicos em ordem de seus números atômicos. A tabela foi projetada para mostrar a maneira como os elétrons estão dispostos nas diferentes camadas. Os números que formam a primeira linha horizontal denotam o número de elétrons na camada externa do átomo. A primeira coluna vertical fornece o número de índice dessa camada externa. Assim, o boro tem 3 elétrons na camada IIa, o cromo tem 6 na camada IIIa (LANGMUIR, 1919). A teoria apresentada neste artigo é essencialmente uma extensão da teoria do "átomo cúbico" desenvolvida pelo físico-químico Gilbert Newton Lewis (1875-1946).

Langmuir (1919, p. 874)

O químico alemão Paul Pfeiffer (1875-1951), orientado de doutorado de Werner e depois seu assistente por um certo período, utilizando o número atômico como critério primário para organização dos elementos químicos corrigiu alguns dos erros do arranjo gráfico de Werner (1905). Ao retomar essa representação tabular, Pfeiffer contribuiu para a popularização desse tipo de arranjo gráfico, que até hoje é a principal forma utilizada para representar o sistema periódico dos elementos químicos.

Pfeiffer (1920, p. 991)

198

O químico estadunidense Horace G. Deming (1885-1970), em seu livro General Chemistry (1923), usou uma representação gráfica na qual os dois primeiros e os últimos cinco grupos principais foram designados com a notação "A", e os grupos de transição com a notação "B". A numeração foi escolhida para que os óxidos característicos dos grupos B correspondessem aos dos grupos A. Os grupos de ferro, cobalto e níquel não foram designados nem como A e nem B.

Dois anos depois, Deming modificou a representação gráfica elaborada em 1923. Neste arranjo gráfico os 15 elementos de terra rara foram retirados em uma caixa separada do corpo da tabela. O grupo dos gases nobres foi foi trocado para o lado direito e rotulado como grupo VlllA. Essa notação de grupo permaneceu na maioria dos livros didáticos e tabelas periódicas publicados até meados do século 21, quando a nova notação aprovada pela IUPAC em 1988 se tornou generalizada.

Laing (2005, p. 206)

O químico estadunidense Jesse E. Stareck (1905-?) elaborou um arranjo gráfico no qual os elementos são agrupados de acordo com números atômicos e organizados para indicar o grau de similaridade nas propriedades físicas. Os não metais são claramente segregados. As linhas retas horizontais e em zigue-zague mostram as relações de grupos e famílias. Os elementos de terras raras se encaixam em um grande arranjo em forma de V. Os elementos típicos do oitavo grupo desenvolvem um arranjo semelhante, mas menor (STARECK (1932).

Stareck (1932, p. 1625)

O arranjo tridimensional apresentado ao lado utiliza, para organização dos elementos químicos, como critério primário o conceito de número atômico e como critério secundário os tipos de orbitais. Trata-se, portanto, de um tipo de representação em transição para a teceira fase da lei periódica. Podemos observar que os elementos do bloco s e p são apresentados em um plano. Já os elementos dos blocos d e f são apresentados em duas abas separadas. Utilizando as cinco tabelas indicadas em MCCUTCHON (1950) é possível montar o arranjo indicado ao lado. Segundo o autor, o hélio é representado em uma posição ambígua para evitar que os estudantes tirem conclusões precipitadas sobre seu posicionamento.

Autoria própria (2021)


Vários outros arranjos gráficos foram produzidos utilizando o conceito de

número atômico como critério primário para organização dos elementos químicos. No

199

entanto, para não tornar o trabalho muito extenso não foram apresentados. Em alguns

dos arranjos gráficos indicados no Quadro 6 podemos observar, como critério

secundário, a indicação/uso de outros conceitos para organização dos elementos

químicos, tais como Langmuir (1919), que faz uso do número de elétrons de valência,

e McCutchon (1950), que agrupa os elementos em blocos de acordo com os tipos de

orbitais.

3.3.4. A terceira fase da lei periódica

O cenário de incerteza quanto a melhor forma de representação do sistema

periódico foi relatado por Foster (1939, p. 409, tradução nossa, grifos do autor):

A julgar pelo número de modificações da tabela periódica que foram propostas, parece haver uma tendência universal para que cada um desenvolva a sua própria. A maioria das tabelas enfatiza características que, para seus proponentes, parecem ser as propriedades mais importantes dos elementos. É óbvio, entretanto, que nenhuma tabela pode correlacionar todas as propriedades, e do ponto de vista do ensino e particularmente do ponto de vista do aluno, a seleção do tipo mais simples e menos errônea parece ser o melhor compromisso.

Foster (1939) fala de um cenário em que haviam centenas de representações

gráficas do sistema periódico e, dialogando para Educadores de Química, reconhece

as limitações das diferentes construções e recomenda, portanto, que se escolha a

“mais simples e menos errônea”. Em relação à tabela periódica usual, que evoluiu a

partir da tabela de Mendeleev, Foster (1939) chama a atenção para o fato do

manganês ser colocado na mesma coluna do cloro, e o cobre, a prata e o ouro com

os metais alcalinos. O resultado, segundo Foster (1939), é um padrão muito

complicado, enganoso e inconveniente ao qual o estudante deve recorrer para a

interpretação de dados químicos.

Para Foster (1939) a tabela periódica moderna, Figura 31, que é simplesmente

um arranjo ordenado dos elementos com toda a ornamentação desnecessária

omitida, foi considerada altamente satisfatória para fins de instrução. Segundo ele,

esse arranjo gráfico tem as seguintes vantagens:

a. O número de elementos químicos em cada período está claramente

indicado;

200

b. Os gases inertes, elementos químicos que têm todas as suas camadas

de elétrons preenchidas, são colocados no final dos períodos;

c. Os elementos químicos normais, aqueles com todos, exceto a camada

externa de elétrons preenchida, imediatamente seguem ou precedem o

grupo dos gases inertes;

d. Os elementos de transição, com duas camadas de elétrons não

preenchidas, são separados dos elementos não metálicos;

e. Os elementos de terras raras, definidos como aqueles com três camadas

de elétrons incompletas, são mostrados como sendo aqueles de

números atômicos 58 a 70, enquanto La e Lu, que têm apenas duas

camadas de elétrons incompletas, são classificados como elementos de

transição;

f. A interpretação da periodicidade dos elementos químicos, em termos de

estrutura atômica, é facilitada;

g. As analogias errôneas entre os elementos do grupo A e B são evitadas

e os relacionamentos entre as famílias não são obscurecidos;

h. A tabela é fácil de reproduzir, uma vantagem que não deve ser

minimizada.

Figura 31: Tabela periódica moderna segundo Foster (1939). Fonte: Foster (1939, p. 410).

Muitos dos argumentos em defesa do arranjo gráfico apresentado na Figura

31 são utilizados até os dias de hoje para a tabela periódica da IUPAC. O argumento

201

de que “a interpretação da periodicidade dos elementos químicos, em termos de

estrutura atômica, é facilitada” reforça a ideia de que a tabela periódica deve contribuir

para a interpretação da lei periódica. Nessa perspectiva, os conhecimentos da

estrutura atômica não são utilizados como critérios primários para organização dos

elementos químicos, característica que diferencia a segunda e a terceira fase da lei

periódica.

Como exemplo de argumento utilizado para elaboração de aranjos gráficos

alinhados à terceira fase da lei periódica, indicamos o trabalho de Walker e Curthoys

(1956, p. 69, tradução nossa), cuja representação gráfica produzida foi:

[...] baseada nos fundamentos da mecânica ondulatória, sugere que a lei periódica pode ser reformulada em uma base mais teórica: As propriedades químicas e físicas dos elementos são funções periódicas da sequência de energia dos orbitais atômicos. Uma vez que a teoria dos orbitais atômicos e moleculares provou ser de tal valor na interpretação dos dados da Química Inorgânica, espera-se que uma nova tabela periódica baseada na sequência energética dos orbitais atômicos seja um auxílio para a sistematização do conhecimento químico.

No Quadro 7 apresentamos alguns dos vários arranjos gráficos produzidos que

utilizam configuração eletrônica como critério primário de organização dos elementos

químicos.

Quadro 7: Alguns dos arranjos gráficos do sistema periódico criados na terceira fase da lei periódica.

O químico britânico Charles R. Bury (1890-1968), utilizando como base a teoria de Langmuir de 1919, elabora um arranjo gráfico que lembra o trabalho anterior de Werner (1905). A relação das configurações eletrônicas com os períodos e com os grupos é claramente vista, garantindo que o número máximo de elétrons em cada “camada” seja proporcional à área de sua superfície, e as camadas podem conter no máximo 2, 8, 18 e 32 elétrons. As camadas estão relacionadas ao período, de forma que, por exemplo, o sódio possui dois elétrons em sua primeira camada, oito em sua segunda e um em sua terceira camada, conseguindo fixar essa configuração como "2, 8, 1", satisfazendo assim seu número atômico de 11. É interessante observar como Bury para de observar o número de elétrons na última camada, e começa a se correlacionar com sua estabilidade ou, melhor, com sua reatividade química (BURY, 1921; CONTRERAS, 2019).

202

Royce H. LeRoy, um professor de Química no Doane College, elaborou um tipo de tabela periódica que, segundo ele, foi usada com sucesso no ensino de Química e que possui os seguintes recursos: 1. O termo 0 A foi descartado e “transição A” adotado como o melhor termo para descrever os gases inertes em sua nova posição. 2. Os gases inertes são usados para enfatizar a diferença de propriedades dos elementos dos grupos VII A e I A. 3. Todos os grupos "A" estão juntos, assim como os grupos "B". 4. Cada grupo numerado de ambas as séries "A" e "B" ocupa as mesmas posições relativas, proporcionando simplicidade e uniformidade. 5. Uma diferença no espaçamento horizontal das posições dos elementos dos grupos "A" e "B" é usada para enfatizar as relações horizontais "dos elementos do grupo" B "em contraste com as relações" verticais "dos elementos do grupo "A". 6. Um local é satisfatoriamente fornecido para os elementos de terras raras (LEROY, 1927).

(LEROY, 1927, p. 796)

Charles Janet (1849-1932) foi um engenheiro de formação e cientista “amador” de renome, publicou mais de cem artigos, a maioria acerca de temas relacionados à geologia, paleontologia, botânica e biologia geral. Em 1927, ele voltou sua atenção para a tabela periódica e escreveu uma série de seis artigos em francês, que foram impressos de forma privada e nunca amplamente divulgados. Seu único artigo em inglês foi mal editado e deu uma ideia confusa de seu pensamento. Há três versões da tabela periódica passo a esquerda de Janet. Ele experimentou as versões I e II em seu artigo de abril de 1928, e rejeitou-as em favor da versão III em seu artigo de novembro do mesmo ano. Cada um foi derivado de uma hélice desenhada em cilindros aninhados (STEWART, 2009; ROMERO; CUNHA, 2018). Janet partiu do fato de que a série de elementos químicos é uma sequência contínua, que ele representou como uma hélice traçada nas superfícies de quatro cilindros alinhados. Por várias transformações geométricas, ele derivou diferentes arranjos gráficos. A tabela de Janet organiza os elementos do bloco s à direita, de modo que os subcamadas da tabela periódica são organizados na ordem (n-3)s, (n-2)p, (n-1)d, nf da esquerda para a direita. Ele acreditava que nenhum elemento mais pesado que o número 120 seria encontrado, então ele não imaginou um bloco g. Em termos de números quânticos atômicos, cada linha corresponde a um valor da soma (n + ℓ) onde n é o número quântico principal e ℓ o número quântico azimutal. A tabela, portanto, corresponde à regra de Madelung, que afirma

The Internet Database of Periodic Tables

203

que as subcamadas atômicas são preenchidas em ordem de valores crescentes de (n + ℓ).

Hakala (1952) defendeu que a periodicidade nas propriedades químicas e físicas decorre de uma periodicidade nas estruturas eletrônicas dos elementos, logo a representação matemática da lei periódica deve ser baseada na análise matemática de uma tabela periódica fundamentada nas estruturas eletrônicas dos elementos. Segundo esse autor, muitas dessas tabelas foram publicadas, em várias formas, tanto em duas dimensões como em três. Alguns preservam a continuidade do número atômico, enquanto outros não. Seria de se esperar que o arranjo gráfico mais simples e lógico tivesse a forma mais simples, ocorresse apenas em duas dimensões e preservasse a continuidade do número atômico. O autor reconhece que Charles Janet foi o primeiro a publicar uma tabela que atende a esses requisitos.

Hakala (1952, p. 179)

Jensen (1986) defendeu, seja pelo seu apelo estético geral, resultante de sua forma simétrica, o uso de um arranjo gráfico em forma de pirâmide em degraus. Segundo o autor, esse arranjo tem uma série de vantagens distintas em relação à popular tabela periódica de comprimento médio, principalmente pelo uso da configuração eletrônica. Esse arranjo gráfico é uma versão atualizada dos gráficos de Thomsen (1895) e Bohr (1922) com mais elementos, incluindo espaços reservados até 118 e rótulos de configuração eletrônica.

Jensen (1986, p. 499)

Hennigan e Grubbs (2013) elaboraram um arranjo gráfico nos quais os números 2, 8, 18 e 32 (relacionados aos números máximos de elétrons em cada um dos períodos) são mostrados neste trabalho como relacionados aos números triangulares da teoria dos números matemáticos. A "pirâmide periódica" tridimensional resultante tem forma altamente simétrica, cada camada da pirâmide periódica pode ser separada em contribuições de camadas e subcamadas. Segundo os autores, examinar a estrutura da pirâmide é, sem dúvida, uma atividade pedagógica útil para estudantes de química ou física de nível universitário, pois fornece uma oportunidade para refletir sobre o modelo de camadas do átomo e as origens da periodicidade.

Hennigan e Grubbs (2013, p. 1006)


Vale ressaltar que, em alguns arranjos gráficos relacionados à terceira fase da

lei periódica, apesar de usarem a configuração eletrônica como critério de organização

204

dos elementos químicos, não é possível observar as relações entre elementos

químicos que possuem propriedades químicas e físicas semelhantes, agrupamentos

que geralmente são denominados de grupos ou famílias. Um exemplo é o arranjo

gráfico elaborado por Alper (2010) no qual os elementos são ordenados pelo nível de

energia de suas subcamadas e pelo número de elétrons em sua subcamada externa

(Figura 32). Esse arranjo, segundo o autor: (i) torna mais fácil entender como as

propriedades de todos os elementos se relacionam com a estrutura orbital do átomo;

(ii) mantém a periodicidade e fornece as configurações eletrônicas exigidas na

química moderna, mas ausentes da tabela tradicional.

Figura 32: Arranjo gráfico dos elementos químicos desenvolvido por Alper (2010). Fonte: Alper (2010, p. 80).

O arranjo gráfico de Alper (2010) foi criticado por Scerri (2012), que argumentou

que essa representação não mostra uma sequência clara de aumento do número

atômico (a primeira dimensão para qualquer sistema periódico), nem mostra uma

segunda dimensão muito importante, exibir analogias físicas e químicas.

3.3.5. IUPAC recomenda uma tabela periódica

Estima-se que haja cerca de 1000 diferentes representações gráficas de

organização dos elementos químicos (SCERRI, 2009). Muitas dessas representações

gráficas são tabelas, entre as quais a mais conhecida e utilizada é a tabela periódica

recomendada pela IUPAC.

205

A IUPAC é uma organização não governamental internacional dedicada ao

avanço da Química. Trata-se de uma instituição centenária, criada em Genebra no

ano de 1919 com o objetivo de “[...] unir uma comunidade química global fragmentada

para o avanço das ciências químicas por meio da colaboração e da livre troca de

informações científicas”, que está sediada em Zurique, Suíça, com um secretariado

sediado no estado norte-americano da Carolina do Norte (IUPAC, s/d, on-line,

tradução nossa). A instituição se reconhece como:

[...] a autoridade mundial em nomenclatura e terminologia química, incluindo a nomenclatura de novos elementos na tabela periódica; em métodos padronizados de medição; e em pesos atômicos e muitos outros dados avaliados criticamente. [...] líder no fornecimento de conhecimento científico objetivo para a resolução de questões globais críticas que envolvem todos os aspectos da química, todos com impacto social. [...] [cujo trabalho] é conduzido em grande parte por meio de um sistema de projeto formal, no qual propostas de químicos de todo o mundo são revisadas por pares e, se tiverem mérito, são aprovadas e apoiadas (IUPAC, s/d, on-line, tradução nossa).

Em 1985, a IUPAC, por meio da Comissão sobre a Nomenclatura da Química

Inorgânica, recomendou uma nova notação para os grupos da tabela periódica, na

qual os grupos deveriam ser numerados de 1 a 18, em substituição as várias outras

formas de designação utilizadas (FLUCK; HEUMANN, 1985; FLUCK, 1988). Apesar

do objetivo da IUPAC ter sido padronizar a notação dos grupos de elementos

químicos, essa publicação acabou por recomendar (ainda que indiretamente) também

a forma de tabela periódica mais utilizada naquele período.

Há dez anos, provavelmente devido aos inúmeros questionamentos acerca da

tabela periódica “aprovada” pela IUPAC, Jeffery Leigh, um membro da Divisão de

Nomenclatura Química e Representação de Estrutura (IUPAC Divisão VIII), escreveu

o artigo Periodic tables and IUPAC [Tabelas periódicas e IUPAC]. Leigh (2009) afirma

que a IUPAC não aprovou nenhuma representação específica da tabela periódica e

uma representação aprovada pela IUPAC não existe41. Segundo o autor até mesmo

os membros da IUPAC utilizam em suas publicações o dizer “Tabela periódica dos

elementos da IUPAC”. O autor alerta que a única recomendação específica feita pela

IUPAC em relação à tabela periódica abrange a numeração dos grupos de 1 a 18.

41 Essa informação parece estar conflitante, uma vez que Loening (1986, p. 83, tradução nossa) relatou que “o formato da tabela periódica recomendado pelo Comitê em 1983 e proposto pela Comissão de Nomenclatura da Química Inorgânica da IUPAC com pequenas modificações está encontrando aceitação em todo o mundo, embora algumas objeções ainda estejam sendo expressas”.

206

O autor discute que, por vários motivos, novas formas de tabela periódica estão

sendo continuamente propostas. Um exemplo, apresentado no artigo, ainda que o

devido crédito não tenha sido feito, é a tabela periódica de Carles Janet. A partir desse

exemplo, o autor argumenta que é a pessoa que usa a tabela que deve determinar se

ela atende aos seus requisitos (LEIGH, 2009). Leigh menciona que recebe muitas das

novas versões de tabela periódica, geralmente com uma solicitação que a IUPAC

considere sua aprovação formal. Leigh esclarece que a resposta da IUPAC, por meio

da Divisão de Nomenclatura e Representação de Estrutura, é recusar qualquer

proposta, independentemente do mérito (LEIGH, 2009).

Apesar desse posicionamento da IUPAC, Leigh (2009) recomenda que

professores e outras pessoas não devem hesitar em desenvolver novas formas da

tabela periódica e publicá-las, se assim desejarem. No entanto, o autor alerta para

não alterar a numeração recomendada dos grupos de 1 a 18, a menos e até que

possam propor algo que atenda aos seus próprios critérios e aos da IUPAC para maior

clareza, simplicidade e brevidade. O autor finaliza seu artigo indicando que os autores

de novas propostas de tabela periódica devem abster-se de procurar a IUPAC para

aprovação de sua representação, a menos que esses critérios sejam atendidos.

Podemos observar que, embora a recomendação de uso de uma determinada

representação gráfica não tenha sido indicada pela IUPAC, o uso de uma

representação gráfica, em publicações dessa instituição, contribuiu para o processo

de naturalização do arranjo que hoje muito autores denominam como “tabela periódica

da IUPAC”. Entedemos que esse processo de naturalização pode ser entendido pela

concepção de conhecimento tácito de Polanyi (1962, 1968), levando em consideração

dois dos elementos associados a estrutura do conhecimento: tipos de atenção e

termos do conhecimento, que são exemplicados por MELO et al. (2018, p. 38, grifos

nossos) da seguinte forma:

[...] uma das principais características do conhecimento tácito é a divisão dos atos conscientes em dois tipos de atenção: atenção focal e atenção subsidiária. [...] esses dois tipos de atenção são exclusivos. Não podemos dirigir a atenção focal para dois elementos ao mesmo tempo. Além do que, se dirigirmos nossa atenção para o objeto subsidiário ele deixa de ser subsidiário e passa a ser focal. Atenção focal e subsidiária não são dois graus de percepção, mas sim dois tipos diferentes de atenção dadas a um objeto. [...] o conhecimento sempre envolve duas coisas, que são chamadas de termos do conhecimento tácito. O primeiro termo é chamado proximal, está relacionado a elementos subliminares de um objeto e outros elementos

207

como: processos inconscientes, processos emocionais, respostas motoras etc. O segundo termo é chamado distal e está relacionada ao objeto do conhecimento como um todo, ao seu significado.

Ao refletirmos sobre as publicações da IUPAC de 1985 entedemos que o objeto

das discussões foi a notação dos grupos da tabela periódica (que aqui podemos

relacionar com a atenção focal) e para isso foi utilizado uma representação gráfica de

tabela periódica (que aqui podemos relacionar com a atenção subsidiária).

Dessa forma, ainda que a intenção da IUPAC tenha sido recomendar uma

notação para os grupos da tabela periódica, o que acabou sendo atenção focal para

muitos dos leitores foi a representação gráfica utilizada. O que nos leva ao segundo

elemento da estrutura do conhecimento, o termo do conhecimento tácito, cuja análise

é mais subjetiva e, no caso em estudo, pode estar relacionado, por exemplo, com o

prestígio, na comunidade de praticantes da química, dos agentes históricos que

defenderam o uso da representação gráfica em questão e a frequência com que esse

arranjo gráfico foi utilizado em diferentes tipos de publicações.

Acreditamos que esse processo de naturalização do arranjo gráfico da tabela

periódica da IUPAC possa ser melhor investigado utilizando a perspectiva da Escola

de Bath e contribuições da etnografia da prática científica. A Escola de Bath, como

apresentado anteriormente, considera a importancia de se observar o não-codificado,

tais como o “saber-fazer” e os saberes tácitos dos cientistas. Nessa perspectiva, ao

retomarmos os apontamentos de Hayashi et al. (2010) sobre os consensos científicos,

podemos entender que as recomendações (entre elas a designação dos grupos da

tabela periódica e talvez a própria representação gráfica do sistema periódico)

produzidas pelos diferentes comitês da IUPAC encobrem considerações múltiplas e

heterogêneas. Estamos refletindo sobre um, entre muitos, caso histórico, no qual as

condições das quais emergem um acordo são amplamente contingentes, que

evidencia que o consenso científico surge da negociação e do debate.

Quanto aos estudos de etnografia da prática científica, destacamos a obra Vida

de Laboratório (1997) de Bruno Latour e Steve Woolgar que, partindo da hipótese de

que os fatores cognitivos eram supervalorizados no discurso da produção do saber

científico, investigaram o funcionamento de um laboratório buscando compreender

como os fatos científicos são socialmente construídos (LATOUR; WOOLGAR, 1997;

SILVA et al., 2019). Nessa obra é explorado, entre outras coisas, o mecanismo

complexo no qual um enunciado científico se naturaliza em fatos científicos:

208

Estes escritores [pesquisadores de laboratório] são autores de enunciados e têm por finalidade criar enunciados capazes de ascender em uma escala de faticidade que vai da especulação pura à naturalização dos enunciados em fatos, e à reificação dos fatos em objetos (SILVA et al., 2019, p. 222).

Antes de se tornar um fato científico, o enunciado científico circularia, através dos artigos, no interior da rede científica acompanhado por uma série de estratégias discursivas que jogariam com estas modalidades, aumentando e/ou diminuindo o seu nível de facticidade (SILVA et al., 2019, p. 228). Os enunciados que se tornam “fatos” ou dados brutos da realidade, que foram naturalizados, perdendo sua história, autoria, elevando-se para além de todo debate, tornam-se não somente “possivelmente certos”, mas “realmente certos” (SILVA et al., 2019, p. 231).

Em nosso contexto de estudo, podemos considerar que os diferentes arranjos

gráficos do sistema periódico são produtos que representam uma rede de enunciados

científicos, que possuem diferentes níveis de argumentação, que também contribuem

para a aceitação ou não de um arranjo gráfico. Logo, a circulação de um determinado

arranjo gráfico, associado ao poder argumentativo e status dos “pesquisadores de

laboratório” que o defendem, são fatores decisivos para que o nível de facticidade

aumente e o enunciado se torne um fato científico. Nesse sentido, o fator decisivo

para a naturlização de um determinado arranjo gráfico como um fato científico é o

consenso declarado por um grupo de especialistas na área. No caso da tabela

periódica, esse consendo foi estabelecido por pesquisadores que compuseram,

durante a década de 1980, a Comissão de Nomenclatura da Química Inorgânica da

IUPAC.

3.3.5.1 Características da tabela periódica recomendada pela IUPAC42

Nesta seção buscamos entender como está organizada a tabela periódica

recomendada pela IUPAC. Inicialmente, se observa que, dependendo da situação em

que é utilizada, a tabela periódica pode ser apresentada na forma curta, média ou

longa. Os três formatos são formados por linhas (denominadas de períodos) e colunas

(denominadas de grupos) e são divididos em blocos de elementos químicos

(relacionados aos orbitais de valência) com algumas propriedades químicas

semelhantes.

42 A partir de agora sempre que nos referirmos a tabela periódica (usando artigos definidos) estaremos falando sobre a tabela periódica recomendada pela IUPAC.

209

A tabela periódica, em sua forma longa, possui 32 colunas, apresenta de forma

clara quatro blocos de elementos, relacionados aos orbitais de valência (s, p, d e f),

assim como indica a constituição do grupo 3 (Figura 33).

Figura 33: Conversão entre os formatos longo e médio da tabela periódica. Fonte: Adaptado de www.meta-synthesis.com/webbook/19_periodicity/periodicity.php.

No entanto, como podemos observar, essa forma de representar a tabela

periódica possui a desvantagem de ocupar muito espaço no eixo horizontal. Desta

forma, dois movimentos são realizados com blocos de elementos químicos para obter

uma representação gráfica mais compacta: os elementos do bloco f são

movimentados para uma região abaixo da tabela periódica e os elementos do bloco s

são movimentos para próximo dos elementos do bloco d, obtendo a tabela periódica

de formato médio (Figura 33).

Da mesma forma, a tabela periódica de forma média pode ser reduzida a uma

forma curta, que mostra apenas os elementos dos blocos s e p, Figura 34.

http://www.meta-synthesis.com/webbook/19_periodicity/periodicity.php

210

Figura 34: Formato curto da tabela periódica. Fonte: Adaptado de www.meta-synthesis.com/webbook/19_periodicity/periodicity.php.

Entre as três formas de representação da tabela periódica, a de formato médio

é a mais utilizada. A forma curta da tabela periódica é utilizada, geralmente, em

algumas situações de ensino mais simplificadas que envolvem o estudo de

propriedades dos elementos dos blocos s e p.

Há autores que defendem o uso do formato longo da tabela periódica, por

considerar que esse tipo de arranjo resulta no "aumento ininterrupto na sequência dos

números atômicos" e torna mais fácil ver a relação do bloco f com os outros blocos na

tabela periódica. Jensen (1982a), por exemplo, defende o uso desse formato por

considerar que, na tabela de formato médio, os lantanídeos e actinídeos são

percebidos pelos estudantes como elementos sem importância que podem ser

colocados separadamente e ignorados. Apesar dessas vantagens, os editores de

livros didáticos geralmente evitam o formato de 32 colunas porque sua relação

retangular não se ajusta adequadamente à proporção da página de um livro (LEACH,

2012).

Há muitas evidências de que a abordagem do conteúdo tabela periódica não é

feito de forma adequada (FERNELIUS, 1986; DEMIRCIOĞLUA, 2009; SALAME,

2011; FRANCO-MARISCAL et al., 2016; LEE et al., 2016; KURUSHKIN, 2017;

RITTER; CUNHA; STANZANI, 2017; BIERENSTIEL; SNOW, 2019; VIANNA;

CICUTO; PAZINATO, 2019). Como exemplo de abordagem do conteúdo tabela

periódica para situações de ensino, indicamos o livro Química Geral em Quadrinhos

(GONICK; CRIDDLE, 2013) que explica a organização dos elementos químicos, por

meio de uma tabela, utilizando o critério da configuração externa de elétrons para

ordenamento dos elementos químicos (Figura 35).

http://www.meta-synthesis.com/webbook/19_periodicity/periodicity.php

211

A forma escolhida pelos autores para explicar a organização dos elementos

químicos gerou um arranjo tridimensional, no qual os elementos do bloco d saem

como uma fita do plano do livro. Os elementos do bloco f (indicados até o elemento

urânio) também fazem parte da terceira dimensão do arranjo. No entanto, pela forma

de representação do arranjo não fica claro se os elementos do bloco f partem do plano

do livro ou da fita relacionada ao bloco d.

Figura 35: Explicação sobre a organização dos elementos químicos em uma tabela periódica. Fonte: Gonick e Criddle (2013, p. 44-45).

Além dessa forma de tabela periódica, os autores apresentaram também uma

versão simplificada da tabela periódica, cuja extensão vai até o elemento químico

urânio. Apesar de usar dois tipos de tabelas periódicas, os autores não mencionam

semelhanças e diferenças entre as duas formas, assim como não fazem associações

entre as representações gráficas e seus criadores. O arranjo tridimensional, por

exemplo, apresentado por Gonick e Criddle (2013) é uma simplificação da proposta

elaborada e difundida por Roy Alexander (Figura 36).

212

Figura 36: Arranjo gráfico tridimensional elaborado por Roy Alexander em 1971. Fonte: Alexander (1971, p. 1).

Marchese (2013), ao comentar sobre a proposta de arranjo gráfico de Roy

Alexander43, considera que esse arranjo integra com precisão os actinídeos e

lantanídeos. Além disso, o autor pontua que esse arranjo:

[...] é uma excelente ferramenta educacional. A versão do estudante é fornecida como uma coleção de folhas de papelão cortadas que devem ser coloridas e montadas. Isso torna a modelagem da tabela periódica um processo participativo (MARCHESE, 2013, p. 42, tradução nossa).

Ao exemplificar a abordagem utilizada por Gonick e Criddle (2013), ao se

introduzir o conteúdo tabela periódica, chamamos a atenção para o fato de que,

apesar da tabela periódica recomendada pela IUPAC ser amplamente utilizada, não

apenas em contextos de ensino, outras representações gráficas do sistema periódico

têm sido utilizadas em materiais didáticos44 ou de divulgação científica45.

43 Apesar de Marchese (2013) ter indicado uma publicação de 1995 de Roy Alexander, seu idealizador indica, no site http://allperiodictables.com/index.html, que essa representação foi criada em 1965. Para esse arranjo periódico consideramos a data de publicação da patente, 1971, concedida à Roy Alexander. 44 Indicamos como exemplo o aplicativo Tabela periódica dos elementos, disponível na plataforma

Google Play, desenvolvida pela empresa alemã Asparion, que possui três tipos de representação gráfica do sistema periódico: a tabela periódica recomendada pela IUPAC; o arranjo gráfico criado por Abubakr em 2009; e a espiral bidimensional proposta por Benfey em 1964. 45 Recentemente publicamos um artigo sobre Textos de Divulgação Científica que apresentam conteúdo histórico relacionado à tabela periódica, em alguns desses textos são indicados versões alternativas de representação gráfica do sistema periódico. ROMERO, A. L.; CUNHA, M. B. C. Um olhar para os aspectos históricos da tabela periódica presentes em textos de divulgação científica publicados na revista Galileu. Actio: Docência em Ciências, v. 4, número especial, p. 1-14, 2019.

http://allperiodictables.com/index.html

213

3.3.5.2 Limitações/problemas relacionados à representação

Apesar de amplamente utilizada, a tabela periódica possui algumas

limitações/problemas que têm sido debatidos há alguns anos por pesquisadores de

diferentes áreas.

Quanto à disposição dos elementos hidrogênio e hélio, apenas seguindo

as configurações de elétrons, hidrogênio (configuração eletrônica 1s1) e hélio (1s2)

deveriam ser colocados nos grupos 1 e 2, acima do lítio ([He] 2s1) e berílio ([He]

2s2). No entanto, este posicionamento raramente é usado fora do contexto das

configurações de elétrons.

Para exemplificar esse problema epistemológico citamos Labarca e Srivaths

(2016) que identificaram os principais critérios secundários (configurações eletrônicas,

eletronegatividade e tríades de elementos) utilizados na classificação/agrupamento

dos elementos químicos e os analisaram em termos conceituais. Com base nessa

abordagem, os autores argumentam que nenhum desses critérios secundários tem

prioridade explicativa sobre os outros quando se trata de decidir sobre a inclusão de

hidrogênio e hélio em uma família particular de elementos. Isso implica que os

diferentes critérios têm o mesmo status epistemológico, pelo menos até que novos

argumentos ou novas evidências sejam produzidos. Como resultado, os autores

apresentam um novo arranjo gráfico (Figura 37) que mostra uma relação

“democrática” entre os três principais critérios secundários de classificação propostos.

Figura 37: Arranjo gráfico proposto por Labarca e Srivaths (2016).

Fonte: Labarca e Srivaths (2016, p. 525).

214

Quanto aos grupos incluídos nos metais de transição, de acordo com a

IUPAC, um metal de transição é "um elemento cujo átomo tem uma subcamada d

incompleta ou que pode dar origem a cátions com uma subcamada d incompleta"

(IUPAC, 1997, tradução nossa). De acordo com esta definição, todos os elementos

dos grupos 3 a 11 são metais de transição e o grupo 12, que

inclui zinco, cádmio e mercúrio, está excluído.

Alguns químicos consideram "elementos do bloco d" e "metais de transição"

como categorias intercambiáveis, incluindo o grupo 12 como um caso especial de

metal de transição em que os elétrons d normalmente não participam da ligação

química. A descoberta de que o mercúrio pode usar seus elétrons d para formar

o fluoreto de mercúrio (IV) (HgF4) levou alguns pesquisadores a sugerir que o mercúrio

pode ser considerado um metal de transição (XUEFANG et al., 2007). Outros autores,

como Jensen (2008), argumentam que a formação de um composto como o HgF4

pode ocorrer apenas em condições muito anormais. Como tal, o mercúrio não pode

ser considerado um metal de transição por qualquer interpretação razoável no sentido

normal do termo.

Em outros casos, há autores que não incluem o grupo 3, argumentando que

eles não formam íons com uma camada d parcialmente ocupada e, portanto, não têm

as propriedades características da química do metal de transição (RAYNER-

CANHAM; OVERTON, 2006).

Quanto à constituição do grupo 3, existem quatro variantes da tabela

periódica recomendada pela IUPAC, que se diferenciam em termos da constituição

do grupo 3, Quadro 8.

Quadro 8: Variantes, relacionadas à diferenças na constituição do grupo 3, da tabela periódica

recomendada pela IUPAC. Constituição do grupo 3 - representação Considerações

O lantânio (La) e o actínio (Ac) ocupam as duas posições abaixo do ítrio (Y). Essa variante é a mais comum. Ela enfatiza as semelhanças das tendências periódicas para baixo dos grupos 1, 2 e 3, em detrimento das descontinuidades nas tendências periódicas entre os grupos 3 e 4 e a fragmentação dos lantanídeos e actinídeos.

Lutécio (Lu) e Laurêncio (Lr) ocupam as duas posições abaixo do ítrio. Esta variante preserva um bloco f de 14 colunas, enquanto desfragmenta lantanídeos e actinídeos. Ele enfatiza as semelhanças das tendências periódicas entre o grupo 3 e os grupos seguintes

215

em detrimento das descontinuidades nas tendências periódicas entre os grupos 2 e 3.

Nesta variante o grupo 3 é reduzido a dois elementos, uma vez que não se indica quais elementos químicos, além do escândio e ítrio, constituem o grupo 3. Todos os lantanídeos e actinídeos são agrupados entre os grupos 2 e 3, o que gera uma descontinuidade (dois espaços vazio abaixo do ítrio) e um bloco f amplo de 15 colunas.

As duas posições abaixo do ítrio contêm os lantanídeos e os actinídeos (possivelmente em nota de rodapé). Esta variante enfatiza as semelhanças na química dos 15 elementos lantanídeos (La-Lu), às custas da ambiguidade quanto a quais elementos ocupam as duas posições abaixo do ítrio do grupo 3, e aparentemente de um bloco f amplo de 15 colunas.


Todas as quatro variantes derivam de dificuldades históricas na colocação dos

lantanídeos e actinídeos na tabela periódica e de argumentos sobre onde os

elementos no bloco f começam e terminam. Tais argumentos têm sido alegados como

prova de que é um erro quebrar o sistema periódico em blocos estreitamente

delimitados. Da mesma forma, algumas versões da tabela periódica de dois

marcadores foram criticadas por implicar que os 15 lantanídeos ocupam a única caixa

ou lugar abaixo do ítrio, em violação do princípio básico de "um lugar, um elemento".

Jensen (1982) foi um dos primeiros a escrever sobre as posições dos

elementos lantânio (actínio) e lutécio (laurêncio) na tabela periódica. Segundo ele, o

consenso acerca do posicionamento dos elementos lantânio e actínio no grupo 3 da

tabela periódica (variante 1, Quadro 8) “[...] foi gradativamente se estabelecendo a

partir da década de 1940, quando o critério da mecânica quântica - ou seja, o uso de

orbitais e configurações eletrônicas popularizou-se nas representações do sistema

periódico” (LABARCA; GONZÁLEZ, 2019, p. 298, tradução nossa). Utilizando

argumentos baseados nas configurações eletrônicas e propriedades físicas e

químicas dos elementos envolvidos, Jensen (1982) considera que o par lutécio e

laurêncio constituem, junto com escândio e ítrio, o grupo 3 da tabela periódica

(segunda variante, Quadro 8).

Alguns anos depois, em 1988 a IUPAC publicou um relatório que abordou o

assunto (FLUCK, 1988). Embora tenha escrito que as configurações eletrônicas eram

a favor da nova atribuição do grupo 3 com lutécio e laurêncio, a IUPAC decidiu por

216

um acordo em que os pontos inferiores do grupo 3 fossem deixados em branco,

porque a forma tradicional com lantânio e actínio permanecia popular (variante 1,

Quadro 8). Isso pode ser interpretado como a redução do grupo 3 para escândio e

ítrio apenas (variante 3, Quadro 8) ou como inclusão de todos os lantanídeos e

actinídeos no grupo 3 (variante 4, Quadro 8), mas em ambos os casos, o bloco f seria

formado com 15 elementos, apesar de a mecânica quântica indicar que deveria ter 14

(SCERRI, 2019). A variante 4 da tabela periódica aparece em muitas publicações da

IUPAC, no entanto, apesar de ser comumente rotulada como "tabela periódica da

IUPAC" não é oficialmente suportada pela IUPAC (SCERRI, 2021).

Duas décadas depois, Lavelle (2008) ao defender a permanência do lantânio

(La) e actínio (Ac) no bloco d, reabriu, de certa forma, o debate sobre a constituição

do grupo 3 da tabela periódica. Esse autor indicou uma série de livros de referência

bem conhecidos nos quais tabelas periódicas com tal arranjo são utilizadas

(LAVELLE, 2009).

Ambos os autores, Jensen e Lavelle, publicaram, posteriormente, cartas e

comentários no periódico Journal of Chemical Education para defender seus pontos

de vista. Essa discussão reacendeu, na comunidade de praticantes da química, a

necessidade de debater a constituição do grupo 3 da tabela periódica. Alguns anos

depois, em 2015, a IUPAC criou o projeto The constitution of group 3 of the periodic

table que tem como objetivo:

[...] entregar uma recomendação em favor da composição do grupo 3 da tabela periódica como consistindo em: 1. os elementos Sc, Y, Lu e Lr, ou 2. os elementos Sc, Y, La e Ac. O grupo de trabalho não pretende recomendar o uso de uma tabela periódica de 32 colunas ou de uma de 18 colunas. Essa escolha, que é mais uma questão de convenção do que científica, deve ser deixada para autores e educadores individuais. O grupo de trabalho só se preocupará com a constituição do grupo 3. Uma vez estabelecido, fica-se livre para representar a tabela periódica em um formato de 18 ou 32 colunas.

Desde então, alguns pesquisadores têm feito contribuições para esse debate.

Scerri (2015), na série de artigos intitulada Cinco ideias em educação química que

devem morrer, explorou em um dos artigos “[...] a visão de que o grupo 3 da tabela

periódica consiste em Sc, Y, La e Ac”. O autor indicou que, apesar de ter passado

algumas décadas da publicação de Jensen (1982) sobre a constituição do grupo 3 da

tabela periódica, se observa que alguns autores de livros didáticos aceitaram essa

configuração, mas a maioria parece relutante. Adicionalmente, o autor avaliou três

217

representações possíveis para as duas constituições em debate, levando em

consideração a sequência continuamente crescente de números atômicos concluiu

que a variante 2 (Quadro 8) é a mais adequada.

Recentemente, Labarca e González (2019) adicionaram um novo enfoque ao

debate sobre a constituição do grupo 3 da tabela periódica ao considerar três critérios

secundários para o posicionamento dos elementos na tabela periódica. O primeiro

critério secundário está relacionado ao uso da configuração eletrônica dos átomos no

estado fundamental para posicionamento dos elementos químicos. No entanto, os

autores reforçam a observação feita por Jorgensen em 1973 que considera “[...] que

não existe uma relação simples entre a configuração do elétron no estado fundamental

do átomo neutro e a química do elemento em consideração" (LABARCA; GONZÁLEZ,

2019, p. 305, tradução nossa). Essa impossibilidade é explicada pelos autores a partir

de dois fatores:

O primeiro é de natureza técnica e diz respeito à natureza aproximada do modelo orbital. Com efeito, a ideia de atribuir elétrons a orbitais é atribuir quatro números quânticos a cada elétron em átomos multieletrônicos. Mas a mecânica quântica formulada em 1926 mostra que apenas o átomo como um todo tem estados estacionários. Isso implica que é estritamente incorreto atribuir elétrons individuais (e indistinguíveis) a estados estacionários para tais átomos (LABARCA; GONZÁLEZ, 2019, p. 305, tradução nossa).

O segundo critério utilizado por Labarca e González (2019, p. 305, tradução

nossa) é de natureza filosófica e considera a:

[...] impossibilidade de reduzir o comportamento químico de um elemento à configuração eletrônica de seu átomo em seu estado fundamental deve nos lembrar que qualquer teoria científica tem um domínio de aplicação e, apesar de seus grandes sucessos preditivos em química, a mecânica quântica não pode escapar deste ponto, reconhecido pela filosofia da ciência contemporânea.

O terceiro critério identificado é a eletronegatividade. Os autores alertam para

o fato de que em seu estudo comparativo, Jensen (1982) usou os valores da escala

de Allred-Rochow. A partir desses dados, Jensen justificou a substituição de La por

Lu uma vez que a variação global no grupo 3 apresenta a mesma regularidade quando

comparada com os grupos 4 a 10 que compõem os metais de transição. As exceções

são dadas nos grupos 11 e 12. Porém, como indicam Labarca e González (2019), se

218

for utilizada a escala de Jeffrey Nagle (publicada em 1990), é possível observar que

apenas o grupo 10 (níquel, paládio e platina) excede tal regularidade.

Podemos observar que, tanto Scerri (2015, 2021) quanto Labarca e González

(2019) apresentam argumentos que corroboram a constituição do grupo 3 defendida

por Jensen (1982).

3.3.5.3 Eficiência x busca de novas formas de representação

Pesquisadores têm estudado e discutido a eficiência das variadas formas de

arranjo dos elementos químicos (JENSEN, 1986; NELSON, 1987, 1989). Muitos até

questionam se os arranjos bidimensionais, tal como a tabela periódica, é a melhor

opção. Argumentos favoráveis estão relacionados, entre outras coisas, a convenção

e a conveniência, principalmente pela necessidade de encaixá-los na página de um

livro. Por outro lado, argumentos a favor de novos arranjos consistem, por exemplo,

na localização do grupo dos lantanídeos e actinídeos fora do corpo da tabela, e na

disposição do hélio que deveria estar localizado no grupo 2, porque compartilha com

os membros desse grupo dois elétrons em sua camada de valência (SCERRI, 2007).

Por essas razões, ao longo dos anos vários arranjos para organização dos

elementos químicos foram desenvolvidos, em diferentes formatos, tais como triângulo,

pirâmide, escalonada, torre e espiral (HAM, 2008). As muitas formas diferentes de

representação do sistema periódico levaram à questão de saber se existe uma forma

ótima ou definitiva. Scerri (2007) e Francl (2009) pontuam que a resposta para essa

pergunta depende se a periodicidade química tem uma verdade subjacente, ou, é, em

vez disso, o produto subjetivo da interpretação humana, dependente das

circunstâncias, crenças e predileções dos observadores humanos. Uma base objetiva

para a periodicidade química poderia ser estabelecida determinando a localização do

hidrogênio e do hélio, e a composição do grupo 3. Na ausência de uma verdade

objetiva, as diferentes formas de representação gráfica do sistema periódico podem

ser consideradas variações da periodicidade química, cada uma das quais explora e

enfatiza diferentes aspectos, propriedades, perspectivas e relações de e entre os

elementos químicos (SCERRI, 2007; FRANCL, 2009).

As considerações acerca do sistema periódico, apresentadas nesta seção,

tiveram como objetivo esboçar um panorama desse constructo científico, que como

219

evidenciado continua sendo objeto de estudo e debates de pesquisadores de

diferentes áreas.


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233

CAPÍTULO 4

A TABELA PERIÓDICA ENQUANTO CONTEÚDO ESCOLAR NA FORMAÇÃO

INICIAL DE PROFESSORES DE QUÍMICA


Recentemente, a revista Galileu publicou um mnemônico (Quadro 9), na seção

Vestibular e ENEM, que tem como objetivo auxiliar os estudantes a decorar os nomes,

os símbolos dos elementos químicos e o grupo em que estão localizados na tabela

periódica.

Quadro 9: Mnemônico para símbolos e nomes dos elementos químicos.

Tabela Periódica: frases que ajudam a decorar os elementos químicos

1. Hoje Li Na Kama Robinson Crusoé em Francês 2. Bete Magrela Casou com o Sr. Barão Ramos Bela Margarida Casou com o Senhor Bartolomeu Ramos 4. Tio Ziraldo viajou com Half e Rafa 5. Vi o Nobel passeando Tarde com o Danúbio 6. Cris Morou com Walter Sargento 7. Minha Torcida é para o Recife, mas moro em Belo Horizonte 8. Fernanda, Ruth, Oscar e Heloísa 9. Como o Rh Irá Multar os funcionários 10. Nicolas Poderia Plantar Damas da noite 11. Cuspi no cão de Agnaldo, ele fez Au como um Rugido 12. Zona Norte tem Cada Holograma Construído 13. Bom, Algum Gato Invadiu o Telhado com Ninho 14. Com Sinceridade Geralmente tenho Sonhos Proibidos na Floresta 15. Não é Possível Assar Saborosos Biscoitos no Micro-ondas 16. O S Se Te Porquinhos estão Livres 17. Foi Claudio o Bravo quem Invadiu Atlanta sem Transporte 18. Heitor Nem Arranca Kriptonita do Xerife de Rondônia que é Ogro

Fonte: https://revistagalileu.globo.com/Vestibular-e-Enem/noticia/2019/07/tabela-periodica-frases-que-ajudam-decorar-os-elementos-quimicos.html

Se por um lado esse tipo de recurso (em especial os mnemônicos) tem sido

utilizado por estudantes nas mais variadas situações de ensino, por outro lado, isso

nos chama a atenção para o que tem sido ensinado/aprendido sobre tabela periódica

nos diferentes níveis escolares.

Quando se pergunta a uma pessoa que se formou no Ensino Médio o que ela

lembra de ter aprendido em Química, entre as repostas possíveis, ouviremos “tabela

periódica”. A atriz Denise Fraga, por exemplo, escreveu, para o jornal Folha de São

Paulo em 2014, um texto, uma reflexão sobre o que ela vivenciou em seu período

https://revistagalileu.globo.com/Vestibular-e-Enem/noticia/2019/07/tabela-periodica-frases-que-ajudam-decorar-os-elementos-quimicos.html

https://revistagalileu.globo.com/Vestibular-e-Enem/noticia/2019/07/tabela-periodica-frases-que-ajudam-decorar-os-elementos-quimicos.html

234

escolar e que seus filhos estavam vivenciando, que exemplifica o descontentamento

com a disciplina Química.

Química, pra que te quero? Meu filho vai mal em química. Meu outro filho também vai mal em química. Eu fui mal em química. Que me perdoem os químicos, mas alguém poderia me dizer por que ainda se estuda química nas escolas? [...] Tudo é química e, pessoalmente, acredito que até as relações humanas o são. Mas não o afirmo baseada em nada que tenha aprendido no estudo de tal matéria durante minha vida escolar. Aprende-se para esquecer. E, no meu tempo, ainda se decorava a maldita tabela periódica. Não lembro de um bromo sequer e meus filhos ainda têm todas as cadeias de carbono e hidrogênio pela frente. [...] Por que precisamos aprender coisas pra esquecer depois da prova e não para nos ajudar a viver? [...] (FRAGA, 2014, on-line)46.

A lembrança “se decorava a maldita tabela periódica”, vivenciada pela atriz

Denise Fraga, quando comparada ao mnemônico publicado pela revista Galileu,

indica que, em uma análise superficial, mesmo passado algumas décadas, a

memorização dos nomes dos elementos químicos parece ser representativa sobre o

que se ensina/aprende sobre tabela periódica.

No início do século, um grupo de pesquisadores atuantes em Educação em

Química, pontuaram nas Orientações Curriculares do Ensino Médio, dois conceitos

químicos relacionados à tabela periódica para serem trabalhados no Ensino Médio. O

conceito “classificação periódica dos elementos químicos” foi relacionado ao objetivo

de “[...] reconhecer que o conhecimento químico é dinâmico, portanto, provisório.

Compreender o ‘parentesco’ e a classificação dos elementos químicos e seus

compostos por meio de suas propriedades periódicas” (ZANON; MALDANER;

GAUCHE; SANTOS, 2004, p. 245). O conceito de “propriedades periódicas” foi

relacionado ao objetivo de “[...] interpretar a periodicidade das propriedades químicas

em termos das sucessivas ocupações de níveis quânticos em elementos de número

atômico crescente” (ZANON; MALDANER; GAUCHE; SANTOS, 2004, p. 245).

Os objetivos indicados acima explicitam, de forma clara, o que deveria ser

trabalhado sobre tabela periódica na disciplina de Química no Ensino Médio. As ações

indicadas pelos verbos utilizados nos objetivos de aprendizagem (reconhecer,

compreender e interpretar) possuem um nível cognitivo47 maior do que observamos

46 FRAGA, D. Química, pra que te quero? Disponível em:

<https://www1.folha.uol.com.br/colunas/denisefraga/2014/08/1494462-quimica-pra-que-te-quero.shtml>. Acesso em: 07 abr. 2021. 47 Nos referimos aos níveis cognitivos considerados por autores que se baseiam na (e revisaram a) Taxonomia de Bloom, tais como Anderson et al. (2001).

235

ao avaliar o mnemônico utilizado para lembrar o nome dos elementos químicos e

associar com seus respectivos símbolos.

Levando em consideração a importância de se ensinar48 e aprender conteúdos

relacionados à Tabela Periódica, neste capítulo apresentamos nosso ponto de vista

para o que se ensina/aprende sobre o conteúdo escolar tabela periódica na formação

inicial de professores de química, assim como no ensino de Química na Educação

Básica.

Na Seção 4.2 apresentamos nosso olhar para a presença do conteúdo escolar

tabela periódica na formação inicial de professores de química no Brasil. Esse estudo

foi realizado a partir da análise de documentos norteadores a respeito da formação

inicial de professores, em especial os de Química, Projetos Pedagógicos de Cursos

(PPCs) de Licenciatura em Química ofertados em instituições de ensino do estado do

Paraná- Brasil, sites dos respectivos cursos, assim como de livros didáticos utilizados

nas disciplinas que possuem, em sua ementa, tópicos relacionados à tabela periódica.

Na Seção 4.3 apresentamos nossa perspectiva sobre aquilo que

ensina/aprende sobre o conteúdo escolar tabela periódica na Educação Básica. Para

isto, analisamos documentos curriculares oficiais, assim como livros didáticos de

Química em uso no Ensino Médio.

4.2. Como o conteúdo escolar tabela periódica está presente na formação

inicial de professores de química?

Partimos da premissa que a análise documental de Projetos Pedagógicos de

Curso, assim como de livros didáticos de Química utilizados no Ensino Superior

podem fornecer um panorama de como a tabela periódica está sendo

ensinada/aprendida na formação inicial de professores de química. Desta forma, após

uma breve contextualização sobre a formação inicial de professores de química

(Seção 4.2.1), essa pergunta foi subdividida em: Há indicação de

ensinagem/aprendizagem do conteúdo escolar tabela periódica nos PPCs de cursos

48 Ao longo desse capítulo iremos nos referir aos processos de ensinagem e aprendizagem, que apesar de estarem relacionados se estabelecem a partir de diferentes envolvimentos entre estudantes e docentes. O processo de ensinagem, por exemplo, é entendido “[...] como uma prática social complexa, efetivada entre professores e alunos e que engloba a ação de ensinar tanto quanto à ação de apreender. Este apreender tem a ver com o enredar, estabelecer os nós necessários entre os fios a serem tecidos, supe-rando por incorporação, a simples memorização” (ANASTASIOU, 2002, p. 65).

236

de Licenciatura em Química paranaense? (Seção 4.2.2) e O que se ensina/aprende

sobre tabela periódica por meio de livros didáticos de Química utilizados no Ensino

Superior? (Seção 4.2.3).

4.2.1. O contexto brasileiro de formação inicial de professores de química

Inicialmente, em um contexto mais amplo, se observa que os professores em

exercício no Ensino Médio, segundo dados publicados pelo Instituto Nacional de

Estudos e Pesquisas Educacionais Anísio Teixeira (INEP, 2019), possuem a seguinte

formação:

63,3% possuem formação superior de licenciatura (ou bacharelado com

complementação pedagógica) na mesma área da disciplina que leciona;

25,0% possuem formação superior de licenciatura (ou bacharelado com

complementação pedagógica) em área diferente daquela que leciona;

5,9% possuem formação superior não considerada nas categorias anteriores;

3,3% possuem formação superior de bacharelado (sem complementação

pedagógica) na mesma área da disciplina que leciona;

2,5% não possuem formação superior.

Apesar de ser um cenário geral, esses dados divulgados pelo INEP indicam a

necessidade de continuidade de políticas voltadas à formação de professores,

valorização dos cursos de formação inicial de professores, assim como dos

profissionais em exercício para sua permanência na área da Educação.

Esse cenário de desvalorização do profissional docente e falta de professores

em algumas áreas do conhecimento contribuiu para “[...] professores improvisados em

várias áreas do conhecimento por falta de licenciados na disciplina, ou licenciandos

em curso” (GATTI, 2014, p. 32). No que se refere à área de Ciências Exatas, a

realidade vivenciada é pior do que o cenário geral indicado pelo INEP. Para a área de

Química, segundo dados do Estudo exploratório sobre o professor brasileiro (INEP,

2009) produzido com base nos resultados do Censo Escolar da Educação Básica

2007, havia 38.871 professores de química em exercício, sendo 35.183 com formação

em licenciatura e 3.688 sem licenciatura. Quanto à formação desses professores,

237

observou-se que 38,9% eram formados em outras áreas, 38,2% eram formados em

Química, 17,4% eram formados em “área específica” (curso próximo em termos de

conhecimentos trabalhados) e 5,5% eram formados em pedagogia (INEP, 2009). A

necessidade de resolver a falta de professores licenciados para atuar na Educação

Básica foi a justificativa para aprovação de duas resoluções:

(i) Resolução CNE/CP 2/1997, referente aos cursos de formação pedagógica

para graduados não licenciados, que pontuava que “[...] as universidades

e outras IES que já estejam oferecendo cursos de licenciatura plena

correspondentes às disciplinas nas quais se registra a falta de professores

poderão desenvolver o programa especial independentemente de

autorização prévia”;

(ii) Resolução CNE/CP 1/2009, referente aos cursos de segunda Licenciatura,

idealizado para ser um programa emergencial, a ser realizado por IES

públicas, para qualificar, na modalidade presencial, professores já

formados, mas que lecionam em área diferente daquela em que se

formaram. Posteriormente, por meio da resolução CNE/CP 2/2015, os

cursos de segunda licenciatura deixaram de ter caráter emergencial e

começaram a ser ofertados na modalidade EaD, passando a ser permitido

que IES privadas, que possui curso de licenciatura reconhecido e com

avaliação satisfatória pelo MEC na habilitação pretendida, oferte esse tipo

de curso, sendo dispensada a emissão de novos atos autorizativos.

Apesar das duas resoluções indicadas anteriormente serem recentes, é válido

ressaltar que no que se refere à formação de professores para atuar na Educação

Básica “[...] desde a década de 1960, um conjunto de diretrizes, normativas e marcos

legais tem sido proposto envolvendo órgãos distintos, sendo tal discussão recorrente

nos documentos oficiais que se referem à educação” (SANTOS; LIMA; GIROTTO

JUNIOR, 2020, p. 977). As duas últimas mudanças foram no ano de 2015, ano em

que foi aprovada a Resolução CNE/CP 02/2015, que institui Diretrizes Curriculares

Nacionais para a Formação de Professores da Educação Básica em nível superior

que, de modo geral, conserva a essência das diretrizes anteriores, alterando a carga

238

horária e sua distribuição. A carga horária mínima foi estabelecida em 3.200 horas de

efetivo trabalho acadêmico e duração de, no mínimo, oito semestres ou quatro anos.

Com a finalidade de ser conhecer o panorama atual de formação de

professores de química, realizamos uma pesquisa no site e-MEC49. No Quadro 10

apresentamos dados, com base em relatórios disponíveis no e-MEC, acerca dos

cursos de Licenciatura em Química ofertados no Brasil.

Quadro 10: Dados a respeito dos cursos de Licenciatura em Química no Brasil.50

Região Estado Nº de IES

IES Pública

IES Privada

LQ FP/SL

Presencial EaD51 Presencial EaD

Centro-Oeste

DF 10 2 8 3 31 - 13

GO 14 4 10 24 68 - 16

MS 13 4 9 5 31 - 5

MT 8 2 6 8 22 - 7

Nordeste

AL 8 3 5 6 25 - 6

BA 20 9 11 17 154 - 29

CE 15 7 8 19 73 - 28

MA 13 4 9 24 30 - 13

PB 8 4 4 7 23 - 11

PE 12 6 6 13 37 - 6

PI 8 4 4 10 32 - 9

RN 8 3 5 6 24 - 5

SE 7 2 5 4 27 - 8

Norte

AC 5 2 3 2 11 - 2

AM 9 3 6 8 19 - -

AP 5 2 3 2 6 - -

PA 14 5 9 12 86 - 11

RO 9 2 7 4 35 - 16

RR 4 2 2 2 6 - -

TO 6 2 4 2 23 - 3

Sudeste

ES 13 2 11 7 63 - 10

MG 39 17 22 35 260 1 45

RJ 19 7 12 19 99 - 27

SP 56 7 49 61 591 - 61

Sul PR 25 11 14 36 116 - 33

49 Base de dados do Ministério da Educação, acessível em https://emec.mec.gov.br/, que permite ao público a consulta de dados como a situação de regulação das IES e dos cursos por elas oferecidos, endereços de oferta e indicadores de qualidade obtidos nas avaliações do MEC. Várias informações - tais como carga horária, duração, turno e número de vagas ofertadas - acerca dos cursos ofertados podem ser obtidos por meio dessa ferramenta. 50 (i) O número de oferta de vagas não foi considerado para se pensar o panorama de formação dos professores de química; (ii) Cursos cadastrados como “Ciência - Química”, “Ciências - Química e Biologia”, “Ciências da Natureza - Biologia, Física e Química”, “Ciências Naturais - Química” e “Ciências Exatas - Química”, que totalizam 60 cursos não foram considerados nesse trabalho. 51 Consideramos que cada polo constitui um curso de graduação, uma vez que, segundo o MEC, “[...] é o local devidamente credenciado pelo MEC, no país ou no exterior, próprio para o desenvolvimento descentralizado de atividades pedagógicas e administrativas relativas aos cursos e programas ofertados a distância”.

https://emec.mec.gov.br/

239

RS 26 9 17 20 88 - 18

SC 15 4 11 11 106 1 25

Total 389 129 260 367 2086 2 407

Fonte: Elaborado a partir de dados consultados no site e-MEC em 2019.

Os dados disponíveis no e-MEC indicam a existência de 367 (15%) cursos de

Licenciatura em Química na modalidade presencial e 2086 (85%) cursos de

Licenciatura em Química na modalidade EaD. Esses cursos são ofertados por 389

IES distribuídas no Brasil, sendo 129 (33,2%) públicas e 260 (66,8%) privadas. A

modalidade a distância é ofertada majoritariamente por IES privadas (1956 cursos,

93,8%). Em oposição, a modalidade presencial é ofertada majoritariamente por IES

públicas (266 cursos, 72,5%).

O quantitativo de cursos observados nesse levantamento é muito superior ao

observado no início da década de 2010. Mesquita e Soares (2011, p. 173), por

exemplo, ao fazer um histórico dos cursos de Licenciatura em Química no Brasil nas

décadas de 1930 a 1980, indicaram que haviam, “[...] de acordo com dados do INEP,

um total de aproximadamente 318 cursos de Licenciatura em Química criados no país

desde 1930 estando cerca de 70 paralisados ou extintos”. Os autores pontuam ainda

que “[...] um problema que pode ser destacado nesse aumento é o fato da ampliação

quantitativa não ser acompanhada da melhoria na qualidade do ensino” (MESQUITA;

SOARES, 2011, p. 173). Alguns anos depois, o cenário de 2014, apresentado por

Fonseca e Santos (2018, p. 724), indicava que haviam:

[...] 374 cursos de formação de professores de Química no Brasil, que representam 2,5% das vagas de graduação oferecidas para a grande área da Educação, estando aquém de outras subáreas da formação docente. Quase 60% das vagas (pouco mais de 14 mil) são oriundas de Instituições de Ensino Superior (IES) públicas, o que pode ser considerado reflexo da expansão e interiorização de cursos em IES públicas, que chegam a 75,6% do total oferecido para a subárea referida.

O aumento do número de vagas em cursos presenciais de Licenciatura em

Química, como pontuado por Fonseca e Santos (2018), é reflexo do processo de

expansão e interiorização das IES públicas. Na década de 2010 vivenciamos no Brasil

uma grande expansão da rede federal de ensino, que contribuiu para a ampliação e

interiorização dos cursos de graduação (TURMENA; AZEVEDO, 2017), inclusive os

de licenciatura (OLIVEIRA; GUIMARÃES, 2018). No Paraná, por exemplo, duas IES

240

federais (UTFPR e IFPR) contribuíram para esse cenário, a primeira passou a ofertar

Licenciatura em Química em cinco cidades do estado e a segunda em seis cidades.

Ao comparar os dados apresentados por Mesquita e Soares (2011) e Fonseca

e Santos (2018) com os dados apresentados no Quadro 10, observamos uma grande

expansão da oferta de cursos de Licenciatura em Química, majoritariamente na

modalidade EaD.

Em relação ao tipo de curso ofertado, podemos observar que 85,7% dos cursos

ofertados no Brasil são do tipo licenciatura plena e 14,3% são do tipo complementação

pedagógica/segunda licenciatura. Em relação aos cursos de complementação

pedagógica/segunda licenciatura, podemos observar que 407 são ofertados na

modalidade a distância e dois são ofertados na modalidade presencial.

Esse cenário revela que, pelo menos em termos quantitativos de vagas

ofertadas, a formação dos professores de química no Brasil é realizada

majoritariamente por IES privadas por meio de cursos de licenciatura plena ofertados

na modalidade a distância.

Em relação a carga horária total do curso de licenciatura plena, podemos

observar uma ampla distribuição de carga horária: 2800 a 7600 horas/aula. Com carga

horária entre 4000 - 7600 horas/aula há previsto oito cursos de graduação em

Licenciatura em Química, todos ofertados por IES privadas. O curso de Licenciatura

em Química com maior carga horária, 7600 horas/aula, é ofertado pela UNICESUMAR

(Centro Universitário localizado no Paraná). No entanto, ao consultar o site dessa IES

constatamos que os cursos de Licenciatura em Química estão indisponíveis e serão

ofertados em três cidades do Paraná com cargas-horárias diferentes: segundo o PPC

construído pelo câmpus Curitiba a carga horária do curso é 3.664 h, enquanto o

câmpus Ponta Grossa indica um curso com 3.267 h. Esse caso, ainda que pontual,

indica que há erros nos dados disponíveis no e-MEC, tais como de carga horária e de

oferta dos cursos cadastrados nesse sistema. Dessa forma, o cenário apresentado

Quadro 10 nos fornece apenas um panorama aproximado sobre o número de cursos

de Licenciatura em Química ofertados no Brasil.

241

4.2.2. Há indicação de ensinagem/aprendizagem do conteúdo escolar

tabela periódica nos PPCs de cursos de Licenciatura em Química

paranaense?

A delimitação geográfica embutida na pergunta é justificada pela familiaridade

que temos (autor e orientadora) com o cenário de formação de professores de ensino

de Química no Paraná. Além disso, a delimitação de um único Estado nos permitiu

realizar um levantamento mais completo, considerando todos os cursos de

Licenciatura em Química ofertados no Paraná. No Quadro 11 apresentamos as

informações levantadas a respeito do conteúdo escolar tabela periódica em disciplinas

ofertadas pelos cursos de Licenciatura em Química do Paraná.

Quadro 11: Informações a respeito do conteúdo escolar tabela periódica em disciplinas ofertadas

pelos cursos de Licenciatura em Química do Paraná.

IES Dados do curso (cidade onde o curso é ofertado, turno, duração, carga horária total)

O conteúdo escolar tabela periódica aparece (de forma explícita) como tópico em ementas de disciplinas do curso?

UEM Maringá, noturno, 5 anos, 3.200 h

Sim, na disciplina de Química Geral (113 h), o programa da disciplina prevê como tópico “[...] Tabela periódica: configuração eletrônica e tabela periódica; lei periódica; propriedades periódicas; elementos representativos; metais de transição; não metais [...]”.

UEL Londrina, noturno, 5 anos, 3.275 h Sim, na disciplina de Fundamentos de Química I (60 h), por meio do tópico “Estrutura atômica e tabela periódica”.

Unioeste Toledo, noturno, 4 anos, 3.200 h

Sim, na disciplina Fundamentos da Química I (68 h), por meio do tópico “aspectos gerais da teoria atômica e das propriedades periódicas”.

Unila Foz do Iguaçu, noturno, 5 anos, 3.159 h

Sim, na disciplina Química Geral I (68 h), por meio do tópico “tabela periódica e propriedades periódicas”.

UTFPR

Campo Mourão, noturno, 4 anos, 3.200 h

Sim, na disciplina Química Geral Teórica (90 h), por meio do tópico “tabela periódica”.

Londrina, noturno, 4 anos, 3.010 h Sim, na disciplina de Química Geral I (65 h), por meio do tópico “estrutura atômica e tabela periódica”.

Apucarana, noturno, 4 anos, 3.200 h Sim, na disciplina Química Geral I (90 h), por meio do tópico “tabela periódica”.

Medianeira, noturno, 4 anos, 3.095 h

Não é explicitado conteúdos relacionados à tabela periódica em nenhuma das disciplinas do curso. No entanto, na disciplina de Química Geral A (60 h) é informado o tópico “propriedades dos átomos” que está relacionado às

242

propriedades periódicas dos elementos químicos.

Curitiba, noturno, 4 anos, 3.410 h

Não é explicitado conteúdos relacionados à tabela periódica em nenhuma das disciplinas do curso. No entanto, antes da reformulação do curso a disciplina Química Básica (105 h) possuía como tópico “Propriedades periódicas”. Essa disciplina foi reformulada e três novas disciplinas foram incluídas: Introdução à Química, Práticas de Química Geral e Fundamentos da Estrutura Atômica e Molecular. No entanto, em nenhuma dessas disciplinas foi identificado tópicos relacionados à tabela periódica.

UFFS Realeza, noturno, 5 anos, 3.480 h

Sim, na disciplina de Química Geral I (60 h), por meio do tópico “tabela periódica, periodicidades das propriedades dos átomos”.

Unicentro Guarapuava, noturno, 4 anos, 3.200 h

Sim, na disciplina Química Inorgânica (57 h), por meio do tópico “Tabela periódica: Características principais dos elementos”. Na disciplina de Química Geral I (85 h) é informado o tópico “Elementos e Compostos”, mas não há menção explicita à tabela periódica.

UEPG Ponta Grossa, noturno, 4 anos, 3.022h

Sim, na disciplina Química Geral e Inorgânica (170 h), por meio do tópico “Propriedades periódicas”.

UFPR Curitiba, matutino e vespertino (4,5 anos)/noturno (5 anos), 3.230 h

Na disciplina Química Inorgânica I (30 h) por meio do tópico “Construção da tabela periódica dos elementos, periodicidade das propriedades dos elementos químicos”.

IFPR

Jacarezinho, noturno, 4 anos, 3.230 h

Sim, em duas disciplinas: (i) em Química Geral I (67 h), por meio do tópico “Estrutura nuclear e tabela periódica. Propriedades periódicas”; (ii) em História da Química (33 h) é informado o tópico [...] Evolução da tabela periódica desde a proposta por Johann Wolfgang em 1829, Mendeleev em 1869 até a atual [...].

Cascavel, noturno, 4 anos, 3.203 h Sim, na disciplina Química Geral e Experimental (200 h), por meio dos tópicos “tabela periódica” e “periodicidade”.

Irati, noturno, 4 anos, 3.400 h Sim, na disciplina Química Geral e Experimental (200 h), por meio do tópico “tabela periódica”.

Palmas, noturno, 4 anos, 3.286 h

Sim, em duas disciplinas: (i) em Química Geral Teórica I (67 h), por meio do tópico “Periodicidade Química”; (ii) em Química Inorgânica I (67 h) por meio do tópico “Estrutura atômica e tabela periódica”.

Paranavaí, noturno, 4 anos, 3.202 h

Sim, em duas disciplinas: (i) em Química Geral (133 h) por meio do tópico “Estrutura atômica e tabela periódica”; (ii) em Química Inorgânica I (100 h) por meio do tópico “Tabela Periódica: Propriedades químicas e físicas dos elementos dos blocos s, p, d e f”.

243

Pitanga, noturno, 4 anos, 3.232 h

Sim, em três disciplinas: (i) em Química Geral I (67 h) por meio do tópico “Estrutura atômica e tabela periódica”; (ii) em Química Inorgânica I (67 h) por meio do tópico “Tabela periódica: propriedades, ligações e reatividade dos compostos dos elementos de transição”; (iii) em História da Química (34 h) por meio do tópico “Tabela periódica e elementos químicos”.

Unespar União da Vitória, vespertino e noturno 4 anos, 3.480 h

Sim, em duas disciplinas: (i) em Química Geral (120 h) por meio do tópico “Tabela periódica e propriedades periódicas dos elementos”; (ii) em História da Química (60 h) por meio do tópico “A classificação periódica dos elementos”.

Unopar Londrina, noturno, 4 anos, 2.800 h Informações não encontradas.

Cesumar Curitiba, matutino/noturno, 4 anos, 3.664 h

Sim, na disciplina Química Geral e Experimental I (8 3h) por meio do tópico “[...] introduzir ao aluno ingressante os conceitos básicos sobre átomos, sua classificação periódica e sua influência na formação das moléculas [...]”.

Cesumar Ponta Grossa, noturno, 4 anos, 3.267 h

Sim, na disciplina Química Geral e Experimental I (83 h), por meio do tópico “classificação periódica dos elementos”.

PUC Curitiba, matutino/noturno, 4 anos, 3.200 h

Não há informações, no site do curso, sobre as ementas e conteúdos das disciplinas ofertadas pela instituição.

PUC Curitiba, Londrina, Maringá, Toledo, Cascavel, Ponta Grossa e Guarapuava, 4 anos, 3.215 h


UNIASSELVI 42 cidades no Paraná, EaD, 4 anos, 3.700 h

Não há informações, no site do curso, sobre as ementas e conteúdos das disciplinas ofertadas pela instituição. O estudante terá a primeira disciplina de Química (Química Geral) no terceiro semestre de curso, nos dois primeiros semestres são ofertadas disciplinas da área de Educação e Humanidades.

UNIP 11 cidades no Paraná, EaD, 3 anos, 2.900 h

Não há informações, no site do curso, sobre as ementas e conteúdo das disciplinas ofertadas pela instituição.

Uninter 88 cidades no Paraná, EaD, 4 anos, 4.100 h(?)

Em um dos sites da instituição é informado a carga horária de 4.100 h, é apresentando as disciplinas e as respectivas cargas-horárias, mas não é informado as ementas ou programa.

Unicsul 100 cidades no Paraná, EaD, 4 anos, Não há informações, no site do curso, sobre as ementas e conteúdos das disciplinas ofertadas pela instituição.

UNIUB Maringá, EaD, 4 anos, 4.269 h Não há informações, no site do curso, sobre as ementas e conteúdos das disciplinas ofertadas pela instituição.

UNICID 100 cidades no Paraná, EaD, 4 anos Não há informações, no site do curso, sobre as ementas e conteúdos das disciplinas ofertadas pela instituição.

UBC 100 cidades no Paraná, EaD, 4 anos Não há informações, no site do curso, sobre as ementas e conteúdos das disciplinas ofertadas pela instituição. É

244

indicado cerca de 100 pólos para esse curso. Trata-se de uma instituição que faz parte do grupo Cruzeiro do Sul Educacional, que possui “350 mil alunos” matriculados.

Unimes Apucarana, Santo Antônio da Platina e Umuarama, EaD, 3 anos, 3.080 h(?)


CEUCLAR Maringá, Curitiba e Guarapuava, EaD, 3 anos

Não há informações, no site do curso, sobre as ementas e conteúdos das disciplinas ofertadas pela instituição. A IES oferta 300 vagas para cada polo/semestre, segundo o edital de seleção do primeiro semestre de 2020.

Fonte: Informações obtidas a partir dos sites dos cursos e dos Projetos Pedagógicos de Curso.

Observamos que, nos documentos dos cursos de Licenciatura em Química

consultados, nenhuma das IES paranaense utilizam o termo “sistema periódico”, mas

a maioria utiliza os termos “tabela periódica” ou “classificação periódica”. Para a

maioria dos cursos consultados, o conteúdo escolar “tabela periódica” aparece como

tópico de ementa de, pelo menos, uma disciplina iniciante do curso. Geralmente a

disciplina em questão é denominada como “Química Geral” ou “Fundamentos da

Química”, sendo ministrada no primeiro semestre/ano do curso.

Quanto ao tópico informado, podemos observar que há uma diversidade de

formas de mencionar o tópico da ementa: “tabela periódica”; “estrutura atômica e

tabela periódica”; “tabela periódica e propriedades periódicas”; “tabela periódica e

propriedades periódicas dos elementos”, “estrutura nuclear e tabela periódica”;

“propriedades periódicas”; “periodicidade”; “classificação periódica dos elementos”.

Essa diversidade de tópicos sugere que os conteúdos relacionados à TP são

trabalhados de forma diversificada. Em algumas disciplinas à ênfase é dada à

periodicidade das propriedades dos elementos químicos, em algumas disciplinas esse

termo aparece sozinho ou associado ao termo tabela periódica. Em duas das

disciplinas consultadas, podemos observar que o conteúdo escolar tabela periódica é

abordado no contexto da estrutura atômica.

Em três das IES consultadas (IFPR - câmpus Jacarezinho, IFPR - câmpus

Pitanga e Unespar - câmpus União da Vitória), o conteúdo escolar tabela periódica

aparece também como tópico na ementa da disciplina História da Química. Na

disciplina da primeira IES a ementa menciona o tópico “[...] evolução da tabela

periódica desde a proposta por Johann Wolfgang em 1829, Mendeleev em 1869 até

a atual [...]”, delimitando, de certa forma, o período de desenvolvimento da tabela

245

periódica, dando a entender que esses dois agentes históricos marcam períodos

importantes do desenvolvimento da tabela periódica, mas que esse processo continua

até a tabela periódica atual, provavelmente a recomendada pela IUPAC. Nas

disciplinas das outras duas IES os tópicos presentes na ementa são “tabela periódica

e elementos químicos” e “a classificação periódica dos elementos”, que são mais

abrangentes e não delimitam um período e nem os personagens históricos que

contribuíram para o desenvolvimento do sistema periódico.

O livro O Sonho de Mendeleiev - A Verdadeira História da Química

(STRATHEM, 2002) é indicado como referência básica/complementar nas três

disciplinas. Além desse livro, na disciplina ofertada pelo IFPR - câmpus Pitanga é

indicado outros dois livros A colher que desaparece: E outras histórias reais de

loucura, amor e morte a partir dos elementos químicos (KEAN, 2011) e Tio

Tungstênio: Memórias de uma infância química (SACKS, 2011). Vale ressaltar que os

três livros indicados são do gênero Divulgação Científica e, apesar de apresentarem

fragmentos da história do desenvolvimento do sistema periódica, não são livros de

historiografia do desenvolvimento do sistema periódica. Esses livros podem ser

considerados, de acordo com Glezer e Albieri (2009, p. 19), como livros de divulgação

de conhecimento histórico, que são obras fronteiriças (ou de "quase-histórias") ao

campo de conhecimento da Historiografia, produzidas “[...] com ou sem

fundamentação em pesquisa documental”.

Quanto a duração do curso de Licenciatura em Química, podemos observar

que três das IES consultadas (CEUCLAR, Unimes e UNIP, todas privadas) ofertam o

curso com duração de 3 anos, estando em desacordo com as Diretrizes Curriculares

Nacionais para a Formação de Professores da Educação Básica (Resolução CNE/CP

02/2015). Cinco das IES consultadas (UFPR, UFFS, UNILA, UEL e UEM, todas

públicas) ofertam cursos de Licenciatura em Química com duração de 5 anos. Nas

demais IES a duração dos cursos é de 4 anos.

Quanto à carga horária dos cursos de Licenciatura em Química, observamos

que em algumas IES o curso ofertado possui carga horária menor do que a indicada

pela Resolução CNE/CP 02/2015. Em contrapartida, sete das IES consultadas

possuem carga horária maior do que a indicada pela Resolução CNE/CP 02/2015:

quatro IES públicas (UFFS, UTFPR - câmpus Curitiba, IFPR - câmpus Irati e Unespar)

possuem carga horária entre 3.400 e 3.480 h; três IES privadas, Cesumar (3.664 h),

246

Uniasselvi (3.700 h) e UNIUB (4.269 h). Para as três últimas IES indicadas observa-

se um grande acréscimo de carga horária em relação ao que orienta a Resolução

CNE/CP 02/2015, fato que impacta no valor do curso, no tempo que os estudantes

deverão se dedicar para concluí-lo e, apesar da carga horária excedente, não é uma

garantia de qualidade do curso ofertado.

4.2.3. O que se ensina/aprende sobre tabela periódica por meio de livros

didáticos de Química utilizados no Ensino Superior?

Para responder a essa pergunta partimos da premissa que existem muitos

livros didáticos utilizados, no Ensino Superior, como recurso para os processos de

ensinagem/aprendizagem nas disciplinas de Química Geral e Química Inorgânica.

Vale ressaltar que não há uma diretriz (que oriente quanto aos conteúdos e

abordagens a serem utilizadas pelos autores) sobre como os livros didáticos utilizados

no Ensino Superior precisam ser produzidos. Apesar disso, podemos observar que os

livros didáticos, sejam eles na forma física ou virtual, são importantes recursos de

aprendizagem em cursos de graduação. Tal fato pode ser constatado ao considerar

que no Instrumento de Avaliação de Cursos de Graduação elaborado pelo Sistema

Nacional de Avaliação da Educação Superior, que tem como finalidade a melhoria da

qualidade da educação nos cursos de graduação e instituições de educação superior,

dois dos indicadores de qualidade avaliados estão relacionados às referências básica

e complementar nas disciplinas que compõem o currículo do curso de graduação

(INEP/MEC, 2017).

4.2.3.1 O corpus de pesquisa

Na impossibilidade de avaliar todo o universo de livros didáticos de Química

utilizados no Ensino Superior, avaliamos 11 livros disponíveis na plataforma

EBSCOhost, que está sendo amplamente utilizada por IES brasileiras, que

acreditamos ser, de certa forma, representativo do que tem sido ensinado/aprendido

sobre tabela periódica (Quadro 12).

247

Quadro 12: Livros didáticos de Química utilizados no Ensino Superior avaliados no presente estudo.

Código de Identificação

Referência

LD1 KOTZ, J. C. et al. Química geral e reacoes químicas, volume 1; Tradução: Noveritis do Brasil; Revisão técnica: Eduardo Codaro e Heloisa Acciari. São Paulo: Cengage Learning, 2015.

LD2 BETTELHEIM, F. A. et al. Introducao a química geral. Tradução: Mauro de Campos Silva, Gianluca Camillo Azzellini; Revisão técnica: Gianluca Camillo Azzellini. São Paulo: Cengage Learning, 2012.

LD3 BOTH, J. Química geral e inorgânica. Revisão técnica: Andressa Christiane Habekost Weber. Porto Alegre: SAGAH, 2018.

LD4

ROSENBERG, J. L.; EPSTEIN, L. M.; KRIEGER, P. J. Química geral. Tradução:

Félix Nonnenmacher; Revisão técnica: Emilse Maria Agostini Martini. 9. ed. Porto Alegre: Bookman, 2013.

LD5 ROZENBERG, I. M. Química geral. São Paulo: Editora Blucher, 2002.

LD6 CHANG, R. Química geral: conceitos essenciais. Tradução: Maria José Ferreira

Rebelo. 4. ed. Porto Alegre: AMGH, 2010.

LD7 BROWN, L. S.; HOLME, T. A. Química geral aplicada à engenharia. Tradução: Robson Mendes Matos. São Paulo: Cengage Learning, 2014.

LD8

ATKINS, P.; JONES, L.; LAVERMAN, L. Princípios de química: questionando a

vida moderna e o meio ambiente. Tradução: Félix José Nonnenmacher; Revisão técnica: Ricardo Bicca de Alencastro. 7. ed. Porto Alegre: Bookman, 2018.

LD9 RAYNER-CANHAM, G.; Overton, T. Química inorgânica descritiva. Tradução:

Edilson Clemente da Silva et al. 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2015.

LD10 WELLER, M. et al. Química inorganica. Tradução: Cristina Maria Pereira dos Santos, Roberto de Barros Faria; Revisão técnica: Roberto de Barros Faria. 6. ed. Porto Alegre: Bookman, 2017

LD11 RODGERS, G. E. Química inorgânica descritiva, de coordenação e de estado sólido. Revisão técnica: Regina Buffon. 3. ed. São Paulo, São Paulo: Cengage

Learning, 2016.


O procedimento de análise incluiu uma primeira leitura dos livros didáticos de

Química indicados no Quadro 12 visando a identificação de capítulo/unidade/seção

que abordam o conteúdo escolar tabela periódica. Os livros avaliados estavam em

formato pdf, recurso de busca de palavras foi utilizado para facilitar a localização de

espaços que abordam conteúdos relacionados à tabela periódica. Na sequência, o

conteúdo relacionado à tabela periódica, presente nas obras selecionadas, foi

avaliado utilizando os seguintes critérios:

1. Qual o espaço (capítulo/unidade/seção) dedicado ao conteúdo escolar tabela

periódica?

2. Qual a relação do conteúdo escolar tabela periódica com os conteúdos

apresentados anteriormente e posteriormente?

3. Qual a definição/conceituação de tabela periódica utilizada?

4. Como a organização da tabela periódica é abordada?

5. Quais informações são apresentadas na tabela periódica?

248

6. É abordado a possibilidade de uso de outras representações gráficas de tabela

periódica?

7. Há presença de imagens de diferentes tabelas periódicas? Qual o objetivo de

uso dessas imagens?

8. As vantagens e limitações a respeito da tabela periódica recomendada pela

IUPAC são abordadas?

9. Existe a presença de enunciado(s) para a lei periódica? Esse(s) enunciado(s)

é (são) contextualizado(s)?

10. Quais (e como as) propriedades periódicas e aperiódicas são abordadas?

11. Há presença de aspectos de História da Ciência? Se sim, o conteúdo histórico

foi analisado quanto à organização do material histórico, quanto à presença de

distorções da história da Ciência, quanto à presença e forma de

contextualização do conhecimento científico (Quadro 13).

Quadro 13: Categorias, relacionadas aos aspectos históricos da Ciência, avaliadas para o conteúdo

escolar tabela periódica presentes em livros de Química utilizados no Ensino Superior.

Categorias Subcategorias

Organização do material histórico

1.1 Informações em forma de box

1.2 Informações diluídas ao longo do conteúdo

1.3 Conteúdo em forma de imagem

Distorções da história da Ciência

2.1 Presença de anacronismos

2.2 Presença de whiggismo

2.3 Presença de hagiografia

2.4 Reconstrução linear

2.5 Presença de notas biográficas de cientistas e menções de seus trabalhos

Contextualização do conhecimento científico

3.1 Ciência como uma atividade humana

3.2 Caráter provisório do conhecimento científico

3.3 Visão histórica e problemática da ciência

Fonte: Adaptado de Almeida; Oliveira (2015, p. 7758).

12. Os motivos que levaram os praticantes da química do século XIX a buscarem

formas de classificação dos elementos químicos são abordados?

13. Há presença de imagens de cientistas relacionados ao desenvolvimento da

tabela periódica? Com qual objetivo?

14. Quais domínios cognitivos são observados em exercícios relacionado ao

conteúdo escolar tabela periódica?

15. Há indicação de recursos externos que contribuam para o processo de

ensinagem/aprendizagem do conteúdo escolar tabela periódica?

249

Para avaliar os domínios cognitivos dos exercícios propostos nos livros

selecionados utilizamos a Taxonomia Revisada de Bloom (KRATHWOHL, 2002;

FERRAZ; BELHOT, 2010; TREVISAN; AMARAL, 2016). No primeiro momento,

selecionamos, em cada um dos livros avaliados, exercícios com perfis diferenciados

de enunciados, considerando que assim pudessem apresentar domínios cognitivos

diferentes. Na sequência, os exercícios foram lidos e classificados, segundo as

dimensões do processo utilizado para a aquisição de conhecimento (Dimensão do

processo cognitivo), utilizando como base o Quadro 14.

Quadro 14: Dimensão do processo cognitivo na Taxionomia Revisada de Bloom.

Lembrar: Relacionado a reconhecer e reproduzir ideias e conteúdos. Reconhecer requer distinguir e selecionar uma determinada informação e reproduzir ou recordar está mais relacionado à busca por uma informação relevante memorizada.

Entender: Relacionado a estabelecer uma conexão entre o novo e o conhecimento previamente adquirido. A informação é entendida quando o aprendiz consegue reproduzi-la com suas “próprias palavras”.

Aplicar: Relacionado a executar ou usar um procedimento numa situação específica e pode também abordar a aplicação de um conhecimento numa situação nova.

Analisar: Relacionado a dividir a informação em partes relevantes e irrelevantes, importantes

e menos importantes e entender a inter-relação existente entre as partes.

Avaliar: Relacionado a realizar julgamentos baseados em critérios e padrões qualitativos e quantitativos ou de eficiência e eficácia.

Criar: Significa colocar elementos junto com o objetivo de criar uma nova visão, uma nova

solução, estrutura ou modelo utilizando conhecimentos e habilidades previamente adquiridos. Envolve o desenvolvimento de ideias novas e originais, produtos e métodos por meio da percepção da interdisciplinaridade e da interdependência de conceitos.

Fonte: Ferraz e Belhot (2010, p. 429).

Por meio das operações mentais solicitadas e relacionadas ao processo

cognitivo da Taxonomia Revisada de Bloom, pode-se estabelecer a classificação

quanto ao nível de complexidade cognitiva. Considera-se que as dimensões do

processo cognitivo relacionas à Lembrar e Entender possuem baixo nível de

complexidade cognitiva, as dimensões Aplicar, Analisar e Avaliar possuem

intermediário nível de complexidade cognitiva e a dimensão criar possui alto nível de

complexidade cognitiva (ARAÚJO, 2017). Posteriormente, os exercícios foram

avaliados quanto ao tipo de conhecimento a ser adquirido (Dimensão do

conhecimento) utilizando como base o Quadro 15.

Quadro 15: Dimensão do conhecimento na Taxionomia Revisada de Bloom.

Conhecimento Efetivo/Factual: relacionado ao conteúdo básico que o discente deve dominar a fim

de que consiga realizar e resolver problemas apoiados nesse conhecimento. Relacionado aos fatos que não precisam ser entendidos ou combinados, apenas reproduzidos como apresentados.

250

Conhecimento Conceitual: relacionado à inter-relação dos elementos básicos num contexto mais elaborado que os discentes seriam capazes de descobrir. Elementos mais simples foram abordados e agora precisam ser conectados. Esquemas, estruturas e modelos foram organizados e explicados. Nessa fase, não é a aplicação de um modelo que é importante, mas a consciência de sua existência.

Conhecimento Procedimental/Procedural: relacionado ao conhecimento de “como realizar

alguma coisa” utilizando métodos, critérios, algoritmos e técnicas. Nesse momento, o conhecimento abstrato começa a ser estimulado, mas dentro de um contexto único e não interdisciplinar.

Conhecimento Metacognitivo: relacionado ao reconhecimento da cognição em geral e da

consciência da amplitude e profundidade de conhecimento adquirido de um determinado conteúdo. Em contraste com o conhecimento procedural, esse conhecimento é relacionado à interdisciplinaridade. A ideia principal é utilizar conhecimentos previamente assimilados (interdisciplinares) para resolução de problemas e/ou a escolha do melhor método, teoria ou estrutura.


Considera-se que essas categorias se situam ao longo de um contínuo do

concreto (factual) ao abstrato (metacognitivo). As categorias conceituais e

procedimentais se sobrepõem em termos de abstração, com algum conhecimento

procedimental sendo mais concreto do que o conhecimento conceitual mais abstrato

(ANDERSON et al. 2001). Dessa forma, essa avaliação gera uma resposta

bidimensional (Quadro 16), que será utilizada para registrar e, posteriormente,

comparar a complexidade cognitiva e de conhecimento relacionada aos exercícios

propostos nos livros didáticos avaliados.

Quadro 16: Caráter bidimensional na Taxionomia Revisada de Bloom.

Dimensão do processo cognitivo

Dimensão do conhecimento

Efetivo/factual Conceitual Procedimental Metacognitivo

Lembrar

Entender

Aplicar

Analisar

Avaliar

Criar


Para a realização desse estudo foram selecionados, para cada um dos critérios

avaliativos, fragmentos textuais que permitissem uma comparação com os demais

livros e com a nossa historiografia e considerações conceituais sobre o sistema

periódico, apresentadas no capítulo 3.

Algumas informações (ou dados) obtidas durante as análises de cada um dos

livros didáticos avaliados são apresentadas, separadamente, em quadros no final do

presente capítulo. Na sequência apresentamos as considerações gerais para cada

um dos critérios avaliativos. Os resultados são apresentados e discutidos em uma

251

única seção, para facilitar a localização das discussões referente aos diferentes

critérios avaliativos o início de uma nova discussão é indicado em negrito.

4.2.3.2 Os resultados obtidos

Podemos observar que a maioria dos livros avaliados são traduções de

originais em inglês e comercializados por grandes editoras como Cengage Learning

(quatro dos livros avaliados), Bookman (três dos livros avaliados) e LTC. As traduções

para o português e/ou revisões técnicas foram realizadas, geralmente, por professores

universitários brasileiros da área de Química.

Quanto ao espaço dedicado ao conteúdo escolar tabela periódica,

observamos que em sete dos livros avaliados o espaço dedicado a abordar o

conteúdo escolar tabela periódica é um capítulo, nos demais livros se observa uma

ou mais seções, tal como em Bettelheim et al. (2012) que há três seções (a primeira

apresenta a organização da tabela periódica, a segunda explora a relação entre

configuração eletrônica e a posição na tabela periódica e a terceira aborda as

propriedades periódicas).

Em dois dos livros (BROWN; HOLME, 2014; BOTH, 2018) que possuem um

capítulo dedicado ao conteúdo escolar tabela periódica, pode-se observar a partir do

título dos capítulos uma relação direta entre tabela periódica e configurações

eletrônicas. Em dois dos livros avaliados o título do capítulo é mais genérico, tal como

Tabela periódica observado em Chang (2010) ou Tabela periódica dos elementos

químicos observado em Rozenberg (2002). Em Rosenberg, Epstein e Krieger (2013)

observamos no título do capítulo (Estrutura atômica e a lei periódica) uma ênfase na

lei periódica e em Atkins, Jones e Laverman (2018) a ênfase da seção é na

periodicidade.

Rodgers (2016) apresenta um capítulo: Construindo uma rede de ideais para

explicar a tabela periódica, que se diferencia dos demais livros avaliados ao utilizar

diferentes ideais para explicar a tabela periódica. Nos demais livros avaliados,

observamos, de certa forma, um movimento contrário, no qual a tabela periódica é

utilizada para explicar as propriedades físicas e químicas dos elementos, fato que

reforça sua funcionalidade como uma ferramenta.

252

Quanto aos conteúdos apresentados anteriormente e posteriormente ao

conteúdo escolar tabela periódica, podemos observar quatro formas de disposição

do conteúdo escolar tabela periódica em relação aos conteúdos dispostos

anteriormente e posteriormente:

(i) O conteúdo escolar tabela periódica está interno ao capítulo sobre átomos, e

serve de base para o capítulo posterior, Ligações Química, tal como observado

em Bettelheim et al. (2012), Both (2018), Rosenberg, Epstein e Krieger (2013);

(ii) O conteúdo escolar tabela periódica é apresentado em capítulo próprio, no

entanto, as propriedades periódicas são abordadas posteriormente ao se

trabalhar o capítulo sobre ligações químicas, tal como observado em

Rozenberg (2002);

(iii) O conteúdo escolar tabela periódica está diluído em dois capítulos, tal como

observado em Chang (2010), Brown e Holme (2014) e Kotz et al. (2015).

Utilizando Kotz et al. (2015) como exemplo, podemos observar que o conteúdo

escolar tabela periódica está diluído no capítulo 2 (Átomos, moléculas e íons)

e no capítulo 7 (Estrutura dos átomos e as tendências periódicas), que serve

de base para o capítulo 8 (Ligação e estrutura molecular);

(iv) O conteúdo escolar tabela periódica está dividido em duas partes, a primeira

serve de base para o conteúdo de ligações químicas e a segunda - na qual se

aborda as tendências periódicas - serve de base para a química descritiva dos

diferentes grupos da tabela periódica. Esse tipo de divisão é adotada por

Hayner-Canham e Overton (2015), Rodgers (2015), Weller et al. (2017) e

Atkins, Jones e Laverman (2018).

A partir do exposto, podemos observar que o conteúdo escolar tabela periódica

possui diferentes finalidades e é ensinado/aprendido de acordo com a necessidade

de serem mobilizados. Em Rozenberg (2002), por exemplo, observamos que as

tendências periódicas diretamente relacionadas às ligações químicas são mobilizadas

apenas no momento que são necessárias para entender/justificar a formação de

ligações químicas. Em Hayner-Canham e Overton (2015), Rodgers (2015), Weller et

al. (2017) e Atkins, Jones e Laverman (2018) - cujos livros são dedicados à Química

Inorgânica ou possuem uma relação próxima - podemos observar que os

253

conhecimentos relacionados às tendências periódicas são mobilizados antes de

abordarem a química descritiva dos diferentes grupos da tabela periódica.

A Figura 38 sintetiza as relações, mais evidentes, observadas ao se avaliar o

critério avaliativo em discussão.

Figura 38: Relações entre conteúdos anteriores e posteriores ao de tabela periódica.


Os lados esquerdo e direito do mapa conceitual estão relacionados aos

conteúdos apresentados anteriormente (estrutura atômica) e, posteriormente,

(ligações químicas e/ou química descritiva) ao de tabela periódica, respectivamente.

Podemos generalizar que nos livros didáticos avaliados a tabela periódica é utilizada

como fonte de informações, para entender as diferentes formas de classificação dos

elementos químicos e para entender as tendências periódicas. Esse conhecimento,

por sua vez, é utilizado para explicar a formação das ligações químicas, assim como

para explicar tópicos relacionados à química descritiva dos diferentes grupos da tabela

periódica.

Quanto à definição/conceituação de tabela periódica, observamos que na

maior parte dos livros avaliados a52 tabela periódica é definida como uma ferramenta

ou instrumento:

A Tabela Periódica dos elementos é uma das ferramentas mais úteis da Química. Além da riqueza de informações, ela pode ser usada para organizar muitas das ideias da Química (CHANG, 2010, p. 62).

52 Mantemos aqui o artigo definido, pois em todos os livros avaliados há uma única tabela periódica, a recomendada pela IUPAC, desta forma as definições observadas nos livros avaliados são da tabela periódica e não de tabela periódica, ainda que as definições sejam genéricas e possam ser utilizadas para outras formas de sistema periódico, não apenas para representações gráficas do tipo tabela.

254

A tabela periódica é tão útil que está afixada em quase todas as salas de aula e laboratórios químicos do mundo inteiro. O que a torna tão útil é o fato de correlacionar uma grande quantidade de dados sobre os elementos e seus compostos e de permitir prognósticos sobre propriedades químicas e físicas (BETTELHEIM et al., 2012, p. 42). A tabela periódica é o instrumento que auxilia na compreensão das transformações da matéria. Nela são encontradas informações importantes sobre todos os elementos químicos (BOTH, 2018, p. 33). A tabela periódica é uma ferramenta útil que relaciona as propriedades dos elementos de uma forma sistemática e ajuda-nos a fazer previsões sobre o comportamento químico (CHANG, 2010, p. 36). Uma das mais reconhecidas ferramentas da química é a tabela periódica [...] ela resume uma riqueza de informações sobre o comportamento dos elementos, organizando-os simultaneamente em ordem crescente de número atômico e em grupos de acordo com o comportamento químico (BROWN; HOLME, 2014, p. 48).

Enquanto ferramenta/instrumento podemos observar, pelas definições

apresentadas anteriormente, que a tabela periódica possui duas funcionalidades

principais: (i) organizar, de forma sistemática, uma grande quantidade de informações

sobre os elementos químicos e; (ii) auxiliar a prever as propriedades físicas e químicas

dos elementos químicos.

Em Bettelheim e colaboradores (2012) podemos observar, em dois momentos,

a descrição da tabela periódica como um arranjo gráfico, no qual os elementos são

organizados por propriedades químicas semelhantes. No primeiro momento, o autor

considera que a tabela periódica é “[...] uma descrição gráfica de elementos

organizados por propriedades” (BETTELHEIM et al., 2012, p. 4), e, no segundo

momento, o autor complementa que “[...] a tabela periódica é um arranjo, em colunas,

de elementos com propriedades químicas semelhantes. As propriedades mudam

gradualmente de cima para baixo na coluna” (BETTELHEIM et al., 2012, p. 53).

Quanto à forma como a organização da tabela periódica é abordada,

observamos que na maioria dos livros avaliados não há uma indicação clara de que a

tabela periódica adotada é uma recomendação da IUPAC, assim como não é

mencionado a existência de duas formas de representação da tabela periódica

recomendada pela IUPAC (forma curta com 18 colunas e forma longa com 32

colunas). No Quadro 17 podemos observar a (ou uma das) tabela periódica presente

nos livros avaliados, apenas o livro de autoria de Rosenberg, Epstein e Krieger (2013)

não apresenta nenhuma tabela periódica.

255

Quadro 17: Tabelas periódicas presentes em livros didáticos de Química utilizados no Ensino

Superior.

Kotz et al. (2015, p. contracapa)

Bettelheim et al. (2012, p. 50)

Both (2018, p. 143)

Rozenberg (2002, p. 153)

Chang (2010, p. 243)

Brown; Holme (2014, p. 199)

Atkins; Jones; Laverman (2018, p. 52)

Rayner-Canham; Overton (2015, p. 8)

Weller et al. (2017, p. 863)

Rodgers (2016, p. 236)

Fonte: As fontes estão indicadas abaixo de cada tabela periódica.

256

Os livros de autoria de Rozenberg (2002), Chang (2010), Kotz et al. (2015),

Weller et al. (2017) e Both (2018) apresentam apenas a forma curta da tabela

periódica recomendada pela IUPAC, não há menção da existência da forma longa. Já

os livros de autoria de Bettelheim (2012), Brown e Holme (2014), Rayner-Canham e

Overton (2015), Rodgers (2016) e Atkins, Jones e Laverman (2018) apresentam as

duas formas da tabela periódica.

O uso da forma curta da tabela periódica recomendada pela IUPAC em

detrimento da forma longa é justificado, segundo Rayner-Canham e Overton (2015),

pelo fato de a forma longa ser um diagrama muito alongado e pelo fato dos elementos

do Lantânio ao itérbio e do Actínio ao Nobélio apresentarem um comportamento

químico semelhante. A forma curta da tabela mostra esses dois conjuntos de

elementos abaixo do restante da tabela. Com essa disposição o espaço resultante é

reduzido, o que gera uma ferramenta mais prática.

Em três dos livros avaliados que apresentam a forma longa da tabela periódica

[Bettelheim et al. (2012), Brown e Holme (2014) e Atkins, Jones e Laverman (2018)],

podemos perceber que os elementos Lantânio (La) e Actínio (Ac) foram classificados

no grupo 3 fazendo com que haja uma separação nos elementos do bloco d. Para os

autores Rayner-Canham e Overton (2015) e Rodgers (2016), que também

apresentam a forma longa da tabela periódica, os elementos Lutécio (Lu) e Laurêncio

(Lw) fazem parte do grupo 3, o que garante a continuidade dos elementos do bloco d

na forma longa da tabela periódica.

Em Chang (2010), Kotz et al. (2015) e Weller et al. (2017), apesar da forma

longa da tabela periódica não ter sido indicada, podemos observar que os elementos

Lantânio (La) e Actínio (Ac) são indicados no grupo 3, criando uma divisão dos

elementos do bloco d.

Podemos observar que seis dos livros avaliados consideram que os elementos

Lantânio (La) e Actínio (Ac) fazem parte do grupo 3 e apenas dois dos livros avaliados

consideram que o par Lutécio (Lu) e Laurêncio (Lw) fazem parte desse grupo. Vale

ressaltar que, como indicado no capítulo 3, o debate envolvendo a questão dos

elementos que devem formar o grupo 3 tem sido apresentado/explorado por diferentes

autores53, tais como Labarca, Bejarano e Eichler (2013, p. 1261), que pontuam que:

53 A IUPAC começou, no dia 18 de dezembro de 2015, o projeto The constitution of group 3 of the periodic table, acessível em: https://iupac.org/project/2015-039-2-200. Segundo o site dedicado ao projeto “[...] o grupo de trabalho não pretende recomendar o uso de uma tabela periódica de 32 colunas

https://iupac.org/project/2015-039-2-200

257

Na tabela periódica padrão se encontra os elementos escândio (21), ítrio (39), lantânio (57) e actínio (89). Mas alguns químicos e filósofos da química indicam que esses dois últimos elementos deveriam ser substituídos pelo lutécio (71) e pelo laurêncio (103), já que com eles se forma a tríade “perfeita” de números atômicos Y (39), Lu (71) e Lw (103). Esse reposicionamento foi, também, sugerido sobre bases físicas e químicas, tendo sido aplicado em muitos livros didáticos e na ilustração de tabelas periódicas, mesmo que exista certa resistência com tal substituição.

A respeito desse debate, Rayner-Canham e Overton (2015, p. 17) pontuam que

“[...] alguns [químicos] consideram que o Lantânio (elemento 57) e o Actínio (elemento

89) sejam as escolhas corretas, outros acreditam que o Lutécio (elemento 71) e o

Laurêncio (elemento 103) sejam os elementos a serem colocados lá”. Utilizando como

base as configurações eletrônicas desses elementos:

La: [Xe] 6s2 5d1

Lu: [Xe] 6s2 4f14 5d1

Ac: [Rn] 7s2 6d1

Lr: [Rn] 7s2 5f14 6d1

Os autores consideram que ambos os argumentos têm seus méritos, mas a

justificativa para a inclusão do par Lu-Lr no grupo é mais consistente:

[...] os defensores do La-Ac argumentam que as configurações correspondem a dos elementos anteriores: escândio ([Ar] 4s2 3d1) e ítrio ([Kr] 5s2 4d1). Os defensores do Lu-Lr destacam que todos os outros metais de transição do Período 6 têm 4f14 em suas configurações, e os do período 7 têm 5f14 em suas configurações, tornando o par Lu-Lr mais consistente (RAYNER-CANHAM; OVERTON, 2015, p. 17).

Recentemente Scerri (2020) explorou esse problema relacionado à tabela

periódica. O autor propõe que a IUPAC chegue a um meio-termo sobre a forma longa

da tabela periódica na qual Lu e Lw fazem parte do grupo 3, uma vez que atinge quatro

desideratos. O autor defende seu ponto de vista utilizando quatro argumentos.

Primeiro, essa forma unifica todos os elementos ao incluir o bloco f; segundo, essa

forma exibe todos os elementos em ordem crescente de número atômico; terceiro,

ou de uma de 18 colunas. Essa escolha, que é mais uma questão de convenção do que científica, deve ser deixada para autores e educadores individuais. O grupo de trabalho só se preocupará com a constituição do grupo 3. Uma vez estabelecido, fica-se livre para representar a tabela periódica em um formato de 18 ou 32 colunas” (tradução nossa).

258

evita dividir o bloco d em duas porções altamente desiguais e quarto, essa forma

descreve todos os blocos da tabela periódica de acordo com a mecânica quântica

subjacente à tabela periódica, que sugere a presença de 1, 3, 5, 7 orbitais do tipo s,

p, d e f, respectivamente (SCERRI, 2020).

Desta forma, podemos observar que apenas dois dos livros avaliados, Rayner-

Canham e Overton (2015) e Rodgers (2016), estão alinhados aos apontamentos

produzidos por diferentes pesquisadores quanto à constituição do grupo 3 da tabela

periódica.

Podemos observar que todos os livros avaliados utilizam o termo grupo e/ou

família para caracterizar os elementos químicos de uma mesma coluna da tabela

periódica, e período para caracterizar os elementos químicos de uma mesma linha da

tabela periódica. Quanto a numeração dos grupos, Rayner-Canham e Overton (2015)

e Bettelheim et al. (2012) explicam de forma adequada, e complementar, as

recomendações da IUPAC:

[...] os elementos dos grupos principal e de transição são numerados de 1 a 18. Esse sistema substitui o antigo, de utilizar uma mistura de algarismos romanos e letras, notação que causava confusão por conta das diferenças de numeração entre os Estados Unidos e o resto do mundo. Por exemplo, nos Estados Unidos, IIIB se referia ao grupo contendo escândio, enquanto, no resto do mundo, essa designação era usada para o grupo que começava com o boro. Designações numéricas não são usadas para a série de elementos do lantânio (La) ao itérbio (Yb) e do actínio (Ac) ao nobélio (No), porque há muito mais semelhanças de propriedades entre os elementos dessas linhas

que verticalmente nos grupos (RAYNER-CANHAM; OVERTON, 2015, p. 17).

[...] Mendeleev atribui-lhes numerais e adicionou a letra A para algumas colunas e B para outras. Esse padrão de numeração continua sendo usado até hoje nos Estados Unidos. Em 1985, um padrão alternativo foi recomendado pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (Iupac, na sigla em inglês). Nesse sistema, os grupos são numerados de 1 a 18, sem letras adicionais, começando pela esquerda. [...] Embora este livro use o sistema de numeração de Mendeleev, ambos os padrões são mostrados na tabela periódica ao final do livro (BENTELHEIM et al., 2012, p. 39).

Três dos livros avaliados [de autoria de Both (2018); Brown e Holme (2014);

Atkins, Jones e Laverman (2018)] utilizam o sistema de numeração de grupos da

IUPAC, dois dos livros avaliados [de autoria de Rozenberg (2002); Rodgers (2016)]

utilizam o sistema de numeração de grupos de Mendeleev e os demais livros explicam

e/ou utilizam os dois sistemas de numeração.

Quanto à classificação dos elementos químicos, observamos a presença de

alguns tipos de classificação, que levam em consideração o estado físico, caráter

259

metálico, disposição na tabela periódica, elétrons de valência. Quanto ao caráter

metálico, observamos que na maioria dos livros avaliados, os elementos são

classificados em metais, metaloides e não metais (ou ametais), Quadro 18.

Quadro 18: Tabelas periódicas com indicação de classificação dos elementos químicos, quanto ao

caráter metálico, presentes em livros de Química utilizados no Ensino Superior.


Bettelheim et al. (2012, p. s/n)

Chang (2010, p. s/n)

Brown; Holme (2014, p. s/n)

Rozenberg (2002, p. 159)

Weller et al. (2017, p. 281)

Rayner-Canham e Overton (2015, p. 22)

Rodgers (2017, p. 251)

Fonte: As fontes estão indicadas abaixo de cada tabela periódica.

260

Podemos observar, com base nas tabelas periódicas apresentas no Quadro

18, que o número total de elementos classificados como metaloides é diferente entre

os autores que utilizam essa classificação:

(i) Bettelheim et al. (2012) classificam os elementos Boro (B), Silício (Si),

Germânio (Ge), Arsênio (As), Antimônio (Pb), Telúrio (Te) como

metaloides;

(ii) Weller et al. (2017) classificam, além dos anteriores, o elemento Polônio

(Po) como metaloide;

(iii) Rozenberg (2002), Brown e Holme (2014) e Atkins, Jones e Laverman

(2018) classificam, além dos elementos anteriores, o elemento Astato

(At) como metaloide.

A divisão entre metais e não metais é explicada, por Rodgers (2017), como

uma linha diagonal em degraus encontrada em muitas tabelas periódicas, na qual os

elementos ao longo dessa fronteira, chamados de metaloides ou semimetais, têm

tanto características metálicas quanto não metálicas ou, ainda, intermediária, são, por

exemplo, semicondutores de corrente elétrica (RODGERS, 2017).

Chagas e Romeu-Filho (1999, p. 13) alerta para o uso do termo metaloide:

Devido a seu uso inconsistente, em diferentes línguas, o termo ‘metalóide’ deve ser abandonado. A IUPAC recomenda que os elementos sejam classificados como metais, semimetais e não metais, sem entretanto definir ou indicar qual é qual. Isso possivelmente se deve aos vários critérios que podem ser utilizados nessa classificação, que às vezes podem considerar um dado elemento em um grupo, outras vezes em outro.

A origem e o uso do termo metaloide possui uma longa história. A sua origem

reside nas tentativas, desde a antiguidade, de descrever metais e distinguir entre

formas típicas e menos típicas. Desde meados do século XX, o termo metaloide tem

sido amplamente utilizado para se referir a elementos com propriedades

intermediárias ou limítrofes entre metais e não metais, tal como indicado por alguns

dos livros avaliados. Em 1970, a IUPAC recomendou abandonar o termo metaloide

por causa de seu uso inconsistente em diferentes idiomas. Eles sugeriram usar os

termos metal, semimetal e não metal, tal como indicado na maioria dos livros

avaliados (IUPAC, 1971). No entanto, apesar da recomendação da IUPAC, observa-

261

se que nas quatro décadas seguintes o uso do termo metaloide aumentou, sendo

utilizado com maior frequência do que o termo semimetal (GOLDSMITH, 1982;

AURELIANO et al., 2012).

As publicações mais recentes da IUPAC sobre nomenclatura química, IUPAC

(2005) e IUPAC (2014), não incluem quaisquer recomendações quanto ao uso ou não

dos termos metaloide ou semimetal. Já no dicionário de Química da Oxford, metaloide

(semimetal) é definido como:

Qualquer um de uma classe de elementos químicos intermediários em propriedades entre metais e não metais. A classificação não é bem definida, mas os metaloides típicos são boro, silício, germânio, arsênio e telúrio. Eles são semicondutores elétricos e seus óxidos são anfotéricos (DAINTITH, 2008, p. 350, tradução nossa).

Além disso, o uso do termo semimetal, em vez de metaloide, foi recentemente

desencorajado. Isso ocorre porque o primeiro termo, na área de Física, está

relacionado a um elemento ou um composto no qual a banda de valência

marginalmente (em vez de substancialmente) se sobrepõe à banda de condução

(HOFFMAN, 1993; MARKOV, 2019).

Quanto à classificação dos elementos químicos, segundo sua disposição na

tabela periódica, podemos observar que apenas um dos livros avaliados, Both (2018),

não utiliza esse tipo de classificação, Quadro 19.

Quadro 19: Classificações, relacionadas a posição na tabela periódica, dos elementos químicos presentes em livros didáticos de Química utilizados no Ensino Superior.

Autor Classificação utilizada

Kotz et al. (2015)

“Os grupos A são muitas vezes chamados os elementos do grupo principal e os grupos B são os elementos de transicao” (p. 63, grifos do autor).

Bettelheim et al. (2012)

“Os elementos do grupo A [...] são conhecidos coletivamente como elementos do grupo principal. Os elementos das colunas B [...] são chamados elementos de transicao (p. 39, grifos do autor).

Both (2018) Não faz uso desse tipo de classificação.

Rosenberg, Epstein e Krieger (2013)

“Essas duas séries de elementos [do grupo A] constituem os elementos do grupo principal, muitas vezes chamados elementos do bloco s e do bloco p. [...] Os metais de transicao nos períodos 4 e 5 têm como

configurações externas ns2 (n-1) d1 a ns2(n-1)] d10, mas existem algumas anomalias e por essa razão o preenchimento da camada d não é uniforme [...]. Os metais de transicao nos períodos 6 e 7 preenchem os orbitais (n-

2) f antes de os orbitais (n-1) d estarem completos” (p. 115, grifos nossos).

Rozenberg (2002) Elementos representativos, elementos de transição [cuja conceituação está “[...] intimamente relacionada com a entrada do elétron diferenciador” (p. 157)] e elementos de transição interna.

Chang (2010) “Conforme o tipo de subcamada que está sendo preenchida, os elementos podem ser divididos em categorias - os elementos representativos, os

262

gases nobres, os elementos de transicao (ou metais de transicao), os lantanídeos e os actinídeos” (p. 241).

“Os elementos do Grupo 2B ou 12 (Zn, Cd e Hg) não são nem elementos representativos nem metais de transição. Não há nenhum nome especial para esse grupo de metais. Os lantanídeos e os actinídeos são, muitas vezes, chamados de elementos de transicao do bloco f, pois têm

subcamadas f parcialmente preenchidas” (p. 242, grifos nosso).

Brown e Holme (2014)

“Existem também nomes para as diferentes regiões da tabela. Os elementos nos dois grupos do lado esquerdo e os seis grupos do lado direito são coletivamente chamados elementos representativos, ou elementos do grupo principal. Aqueles que separam essas duas partes dos grupos representativos no corpo principal são chamados metais de transição” (p. 50, grifos do autor).

Atkins, Jones e Laverman (2018)

As colunas mais altas (Grupos 1, 2 e 13 até 18) são os grupos principais

da Tabela. [...] As quatro regiões retangulares da Tabela constituem blocos e, por razões relacionadas com a estrutura atômica [...], são

também chamados de s, p, d e f. Os membros do bloco d, exceto os do Grupo 12 (o grupo do zinco), são os metais de transição. O nome indica

que eles têm caráter de passagem entre os metais altamente reativos do bloco s e os menos reativos do bloco p. Os membros do bloco f [...] são os metais de transição internos (p. F20, grifos do autor).

Rayner-Canham e Overton (2015)

“Os Grupos 1 e 2 e do 13 ao 18 representam os elementos do grupo principal e correspondem ao preenchimento dos orbitais s e p. Os Grupos

4 ao 11, correspondendo ao preenchimento dos orbitais d, são classificados como os metais de transição” (p. 17, grifos dos autores).

“Os elementos do Grupo 12, embora às vezes incluídos entre os metais de transição, apresentam uma química bem diferente daquela série; por isso, o Grupo 12 será considerado separadamente” (p. 17). “Os elementos correspondentes ao preenchimento dos orbitais 4f são chamados de lantanoides, e os correspondentes ao preenchimento dos orbitais 5f são chamados de actinoides” (p. 18, grifos dos autores).

Weller et al. (2017) Faz uso de classificação, mas não foi possível identificar definições.

Rodgers (2016)

“[...] elementos do grupo principal ou representativos. (Estes são

usualmente definidos como aqueles nos quais os orbitais ns e np estão parcialmente preenchidos, mas aqui incluiremos também os gases nobres, cujos orbitais np estão completamente preenchidos.)” (p. 230)


Para quatro dos livros avaliados observamos a presença de tabelas periódicas

com indicativos das classificações utilizadas pelos autores (Quadro 20), cujas

representações utilizadas estão coerentes com as descrições das classificações

presentes nos livros didáticos avaliados. Adicionalmente, na tabela periódica

apresentada por Weller et al. (2017) podemos observar a indicação do termo

“elementos típicos” para os elementos do segundo e terceiro período das famílias do

grupo principal, que não é abordado ao longo do texto.

263

Quadro 20: Tabelas periódicas com indicativos de classificações presentes em livros de Química

utilizados no Ensino Superior.

Atkins, Jones e Laverman (2018, p. F20)

Chang (2010, p. 243)

Weller et al. (2017, p. 22)

Rodgers (2016, p. 235)

Fonte: As fontes são indicadas abaixo das tabelas periódicas.

Podemos observar, com base nas definições indicadas no Quadro 19 e nas

tabelas periódicas indicadas no Quadro 20, quatro tipos de sistemas de classificação:

(i) Tipo 1 - classifica os elementos em elementos do grupo principal e

elementos de transição. Há duas justificativas para essa classificação, quanto

a posição dos grupos A e B, tal como observado em Kotz et al. (2015),

Bettelheim et al. (2012) e Brown e Holme (2014), e quanto à configuração

eletrônica, tal como observado em Rosenberg (2013);

(ii) Tipo 2 - classifica, com base na configuração eletrônica, os elementos em

elementos representativos (ou grupos principais), elementos de transição

(ou metais de transição) e elementos de transição interna (ou metais de

transição internos). Rozenberg (2002) e Atkins, Jones e Laverman (2018)

utilizam essa classificação, no entanto, se diferenciam pela classificação do

grupo 12, que para os últimos autores não são metais de transição;

(iii) Tipo 3 - classifica, com base na configuração eletrônica, os elementos em

elementos do grupo principal (ou representativos), metais de transição,

264

lantanídeos (lantanoides) e actinídeos (actinoides). Nesse tipo de

classificação podemos observar duas variantes, quanto à classificação do

grupo 12, Rayner-Canhan e Overton (2015) e Weller et al. (2017) consideram

que os elementos desse grupo não são metais de transição, enquanto Rodgers

(2016) não os excluem da classificação;

(iv) Tipo 4 - classifica, com base na configuração eletrônica, os elementos em

elementos representativos, gases nobres, elementos de transicao (ou

metais de transição), lantanídeos e actinídeos. Essa classificação é utilizada

por Chang (2010) e considera, ainda, que o grupo 12 não são nem elementos

representativos nem metais de transição, mas não há nenhum nome especial

para esse grupo de metais.

A análise apresentada anteriormente pode ser sintetizada no mapa conceitual

apresentado na Figura 39.

Figura 39: Relações entre os diferentes sistemas de classificação presentes em livros de Química

utilizados no Ensino Superior. Fonte: Autoria própria (2021).

No mapa conceitual indicado na Figura 39, consideramos que os números

associados aos tipos de classificação estão relacionados ao número de divisões dos

elementos químicos propostos nas classificações, sendo assim a classificação do tipo

1 é a mais simples e a classificação do tipo 4 é a mais complexa. Podemos observar

que há relações entre os diferentes tipos de classificação, que se diferenciam a partir

da classificação mais simples (tipo 1): a classificação do tipo 2 se diferencia da do tipo

265

1 pela necessidade que os autores possuem em discutir a química dos elementos com

elétrons de valência no subnível f (bloco f) separado dos metais de transição do bloco

d; a classificação do tipo 3 surge da mesma necessidade apontada para a do tipo 2,

mas se diferencia desta por classificar os elementos do bloco f em lantanídeos e

actinídeos, ao invés de elementos de transição interna; a classificação do tipo 4 se

diferencia da do tipo 3 ao considerar que os elementos podem ser divididos em

categorias “[...] conforme o tipo de subcamada que esta sendo preenchida” (CHANG,

2010, p. 241, grifo nosso), com base nesse critério, o autor considerou que os

elementos do grupo 18 (que possuem subnível p completo) e grupo 12 (que possuem

subnível d completo) devem ser separados dos elementos representativos e

elementos de transição, respectivamente.

Ao observar as tabelas periódicas apresentadas nos Quadro 17 e Quadro 18

podemos observar que em três dos livros avaliados, de autoria de Rayner-Canham e

Overton (2015), Weller et al. (2017) e Atkins, Jones e Laverman (2018), o Hidrogênio

(H) é colocado em uma posição separada dos demais elementos químicos. Para

Chang (2010) “[...] não há uma posição totalmente adequada para o hidrogênio na

tabela periódica. Tradicionalmente, o hidrogênio está no Grupo 1, mas na realidade

poderia ser uma classe por si só” (CHANG, 2010, p. 256). Apesar dessa afirmação,

Chang (2010) não apresenta os critérios utilizados para tal classificação. De forma

complementar, Rayner-Canham e Overton (2015) e Atkins, Jones e Laverman (2018)

justificam a posição do Hidrogênio na tabela periódica por “sua química” ou pela

configuração eletrônica, respectivamente.

Embora algumas versões da tabela periódica mostrem-no como membro do Grupo 1 ou do Grupo 17, ou ambos, sua química é diferente da química dos metais alcalinos ou dos halogênios. Por essa razão, ele é colocado nesse texto em local separado dos demais elementos para indicar sua natureza única (RAYNER-CANHAM; OVERTON, 2015, p. 18). O hidrogênio ocupa uma posição única na Tabela Periódica. Ele tem um elétron s, logo, pertence ao Grupo 1; mas tem um elétron a menos do que a configuração de um gás nobre e, assim, pode agir como um membro do Grupo 17. Como o hidrogênio tem esse caráter especial, não o colocamos em grupo algum. Você o encontrará frequentemente no Grupo 1 ou no Grupo 17, e, às vezes, em ambos (ATKINS; JONES; LAVERMAN, 2018, p. 51).

A posição do Hélio (He) junto aos gases nobres é discutida em dois dos livros

didáticos avaliados:

266

Embora os elementos da tabela periódica sejam organizados de acordo com a estrutura eletrônica, é feita uma exceção para o hélio (1s2). Em vez de colocá-lo com os outros elementos com a configuração ns2, os elementos alcalinos terrosos, ele é posto junto aos gases nobres (com a configuração ns2 np6) por conta das similaridades químicas (RAYNER-CANHAM; OVERTON, 2015, p. 18).

Como tem dois elétrons 1s, o hélio deveria aparecer no bloco s, mas é colocado no bloco p devido a suas propriedades. Ele é um gás cujas características são semelhantes às dos gases nobres do Grupo 18, não às dos metais reativos do Grupo 2. Sua colocação no Grupo 18 justifica-se porque, assim como os demais elementos do Grupo 18, ele tem a camada de valência completa (ATKINS; JONES; LAVERMAN, 2018, p. 51).

Nos dois casos os autores justificam que, apesar de possuir configuração de

valência semelhante aos elementos do grupo 2, o Hélio é posicionado no grupo 18

devido suas similaridades com os elementos classificados como gases nobres. O

problema do posicionamento do elemento Hélio é apresentado também - por Atkins,

Jones e Laverman (2018, p. 51) - na forma de questionamento para os estudantes

refletirem: “Quais são os argumentos a favor e contra de colocar o He no Grupo 2,

acima do berílio?”.

Os questionamentos a respeito da constituição do grupo 3 e do posicionamento

dos elementos Hidrogênio e Hélio - observados em alguns dos livros avaliados -

contribuem para discutir os critérios de organização da tabela periódica recomenda

pela IUPAC e eventuais limitações dessa forma de representação. Consideramos que

esses questionamentos podem contribuir para se discutir o caráter provisório do

conhecimento científico, inclusive da tabela periódica enquanto constructo científico

em processo de (re)elaboração, a partir da inclusão, em situações de ensino, de

outros sistemas periódicos, não apenas do tipo tabela, que podem ser avaliados pelos

licenciandos. Nesse tipo de abordagem sugerida, o critério de avaliação dos sistemas

periódicos pode ser norteado pelo professor ou ainda ser construído coletivamente

com os licenciandos, levando em consideração, inclusive, a praticidade de uso do

sistema periódico no contexto educacional.

Quanto às informações que são apresentadas na tabela periódica,

observamos que na maioria dos livros avaliados há, geralmente, uma tabela periódica

ao final do livro para consulta e uma ou mais tabelas periódicas no espaço dedicado

a abordar o conteúdo escolar tabela periódica. De forma semelhante, observamos que

os autores dos livros avaliados adotaram a forma curta da tabela periódica

recomendada pela IUPAC, ainda que a maioria não explique que a tabela periódica

267

adotada no livro é uma recomendação da IUPAC e que existem outras formas de

representação do sistema periódico, inclusive outras tabelas periódicas. Outra

semelhança observada se refere a forma como as tabelas periódicas apresentam a

indicação dos períodos e grupos (uma ou mais formas de numeração dos grupos), o

número atômico, símbolo do elemento químico e a massa atômica.

Alguns dos livros avaliados - tais como Chang (2010), Betteleheim et al. (2012),

Brown e Holme (2014), Kotz et al. (2015) e Weller et al. (2017) -, apresentam uma

classificação para os elementos químicos, cuja indicação na tabela periódica é feita

por meio de diferentes cores. Há autores, tais como Weller et al. (2017) e Atkins, Jones

e Laverman (2018), que optaram por classificar os elementos químicos em quatro

blocos, segundo a terminação dos elétrons de valência nos subníveis s, p, d e f. Weller

et al. (2017) apresentam ainda a configuração eletrônica de valência para todos os

elementos da tabela periódica.

Quanto à possibilidade de uso de outras representações gráficas de

tabela periódica, observamos que em nenhum dos livros avaliados é mencionado a

possibilidade de uso de outras formas de representação de tabela periódica. Ainda

que alguns dos livros avaliados apresentem outras formas de representação de

tabelas periódicas, as mesmas são, geralmente, apresentadas para exemplificar a

diversidade de tabelas periódicas existentes. Como exemplo, podemos citar a tabela

periódica “sob a forma desdobrada ou separada” (Figura 40).

Figura 40: Tabela periódica “sob a forma desdobrada ou separada”.

Fonte: Rosenberg (2002, p. 158).

268

No arranjo gráfico apresentado na Figura 40 os elementos químicos são

separados em três blocos: elementos representativos, elementos de transição e

elementos de transição interna. Essa forma de representação da tabela periódica foi

utilizada, em substituição a forma curta da tabela periódica recomenda pela IUPAC,

apenas para explicar a classificação dos elementos.

Quanto à presença de imagens de diferentes tabelas periódicas e seu

objetivo de uso, observamos que alguns dos livros avaliados apresentam tabelas

periódicas que foram criadas por agentes históricos que participaram do

desenvolvimento da tabela periódica, tais como as tabelas periódicas propostas por

Mendeleev apresentadas em Kotz et al. (2015) e Rodgers (2016), Quadro 21.

Quadro 21: Tabelas periódicas, diferentes da recomenda pela IUPAC, presentes em livros de Química utilizados no Ensino Superior.

Rayner-Canham e Overton (2015, capa)

Rodgers (2018, p. 232)


Kotz et al. (2015, p. 67)


Fonte: As fontes são indicadas abaixo de cada tabela periódica.

269

Podemos observar no Quadro 21 que, as legendas apresentadas para as duas

tabelas chamam a atenção para os espaços que Mendeleev deixou para elementos

não conhecidos, no entanto, enquanto Rodgers (2016) dá destaque para três desses

elementos (os de peso atômico 44, 68 e 72, mas não para o de peso atômico 100) a

imagem utilizada por Kotz et al. (2015) dá destaque para os aspectos visuais de quatro

elementos químicos, dos quais apenas um, o Germânio (Ge), está relacionado com

as previsões de Mendeleev.

No livro de Rayner-Canham e Overton (2015) observamos duas formas

diferentes de tabelas periódicas: (i) uma versão atualizada da classificação periódica

helicoidal proposta por Charles Janet em 1928; (ii) uma versão atualizada da

classificação periódica em espiral proposta por Ted Benfey em 1964.

Enquanto a classificação helicoidal de Janet foi utilizada apenas para ilustrar a

capa e os inícios de capítulos, a classificação em espiral de Benfey foi utilizada no

capítulo 9 (Tendências periódicas) como exemplo de tabela periódica [apesar da

proposta de Benfey não ser uma tabela] que não possui a desvantagem, assim como

observado na recomenda pela IUPAC, de ter os lantanídeos e actinídeos separados

dos demais elementos químicos. Segundo Rayner-Canham e Overton (2015, p. 148)

“[...] nos últimos 100 anos, foram realizadas várias tentativas de se organizar os

elementos da melhor maneira possível”, no entanto, “[...] os formatos mais comuns

apresentam falhas ao tentar mostrar a continuidade dos elementos”.

A tabela periódica em espiral de Benfey, segundo Rayner-Canham e Overton

(2015, p. 148), remedia alguns dos problemas da forma curta da tabela periódica

recomendada pelo IUPAC, uma vez que “[...] não apresenta as lacunas indesejáveis

de alguns blocos de elementos, bem como mostra a progressão para os lantanoides

e os actinoides”. A classificação periódica helicoidal de Charles Janet também

remedia os problemas pontuados pelos autores, mas, mesmo sendo utilizada para

ilustrar a capa do livro, não foi citada como alternativa.

Quanto à presença de vantagens e limitações a respeito da tabela

periódica recomendada pela IUPAC, observamos que os livros didáticos avaliados,

apesar de utilizarem a tabela periódica recomenda pela IUPAC, não explicitam isso

aos leitores, assim como não apresentam vantagens e limitações dessa tabela

periódica. Algumas limitações, no entanto, quando presentes são tratadas como

exceções, tal como o posicionamento dos elementos Hidrogênio e Hélio.

270

Rayner-Canham e Overton (2015, p. 148) afirmam que “[...] nós, os químicos,

nos acostumamos com o formato condensado da tabela periódica”. De fato, a

existência de centenas tabelas periódicas e o uso apenas de uma (no Brasil) - a

recomendada pela IUPAC - nos faz refletir se os praticantes da química não se

naturalizaram com essa forma de representação e passaram a não questionar suas

limitações. Os autores pontuam que “[...] este é o formato mais eficiente [a forma curta

da tabela periódica recomendada pela IUPAC], mas possui algumas desvantagens.

Por exemplo, os lantanoides e os actinoides aparecem em separado na parte inferior

da tabela periódica” (RAYNER-CANHAM; OVERTON, 2015, p. 148).

Quanto à presença de enunciados para a lei periódica54, observamos que

quatro dos livros avaliados apresentam, de forma explicita, enunciados para a lei

periódica (Quadro 22).

Quadro 22: Enunciados para a lei periódica presentes em livros de Química utilizados no Ensino Superior.

Autor Enunciados para a lei periódica

Rozenberg (2002) “As propriedades das substâncias simples, como também os tipos e as propriedades dos compostos que originam, são função periódica das massas atômicas dos correspondentes elementos químicos” (p. 148).

Brown e Holme (2014) “[...] quando apropriadamente arranjados, os elementos exibem uma variação regular e periódica nas suas propriedades químicas” (p. 48, grifos nosso).


“[...] os elementos, quando arranjados na ordem crescente das massas atômicas, se agrupavam em famílias com propriedades semelhantes. Mendeleev chamou essa observação de lei periódica” (p. 51).

Rodgers (2016)

“A lei periódica [...] uma repetição periódica de propriedades físicas e químicas ocorre quando os elementos são organizados em ordem crescente de número atômico” (p. XIX). “[...] a versão moderna dessa lei diz que uma repetição periódica de propriedades físicas e químicas ocorre quando os elementos são organizados em ordem crescente de número atômico” (p. 231).


Em Rozenberg (2002) e Atkins, Jones e Laverman (2018) podemos observar

que os enunciados para a lei periódica estão relacionados ao contexto de criação da

tabela periódica de Mendeleev, no qual os elementos químicos foram ordenados

utilizando como critério primário o peso atômico.

Em Brown e Holme (2014), ao informar a condição “quando apropriadamente

arranjados”, não se estabelece qual o critério utilizado para o ordenamento dos

54 Utilizou-se o termo “lei periódica” durante a consulta nos livros didáticos. Fragmentos textuais que relacionados a lei periódica, mas que não fazem menção a lei não foram considerados nesse momento.

271

elementos químicos, sendo assim essa definição pode ser utilizada, por exemplo, no

contexto do trabalho de Mendeleev, no qual o critério de ordenamento era o peso

atômico, ou no contexto do trabalho de Moseley, no qual o critério para o ordenamento

dos elementos químicos passou a ser o número atômico.

Em Rodgers (2016), podemos observar que no enunciado para a lei periódica

a periodicidade das propriedades físicas e químicas dos elementos é observada

quando os elementos são organizados em ordem crescente de número atômico, cujo

entendimento foi possível com os estudos de Moseley em 1913. Ao utilizar a

expressão “versão moderna”, o autor informa que essa versão da lei periódica é a

mais atual, apesar disto, não há indicação da versão anterior da lei periódica.

Apesar dos outros autores não explicitarem o conceito de lei periódica,

podemos observar que implicitamente o conceito se faz presente. Kotz et al. (2015, p.

67), por exemplo, utilizam o termo “lei da periodicidade química”, em substituição à lei

periódica, ao afirmar que “[...] a lei de periodicidade química está agora estabelecida

assim: as propriedades dos elementos são funções periódicas do número atômico”.

Em Kotz et al. (2015) e Weller et al. (2017) observamos o uso do termo periodicidade

em substituição ao termo lei periódica:

[...] ao estudar as propriedades químicas e físicas dos elementos, ele percebeu que, se os elementos fossem dispostos em ordem crescente de massa atômica, os elementos com propriedades semelhantes apareceriam em um padrão regular. Isto é, ele observou uma periodicidade, ou repetição periódica, das propriedades dos elementos (KOTZ et al., 2015, p. 67). A tabela periódica fornece um princípio de organização que coordena e racionaliza as diferentes propriedades físicas e químicas dos elementos. A periodicidade é a maneira regular pela qual as propriedades físicas e

químicas dos elementos variam com o número atômico (WELLER et al., 2017, p. 273).

Vale ressaltar que os dois termos, lei periódica e periodicidade, não estão

presentes no Compendium of Chemical Terminology (livro dourado da IUPAC). No A

Dictionary of Chemistry, produzido pela Universidade de Oxford, há entrada apenas

para o termo lei periódica:

O princípio de que as propriedades físicas e químicas dos elementos são uma função periódica de seu número de prótons. O conceito foi proposto pela primeira vez em 1869 por Dimitri Mendeleev, usando a massa atômica relativa ao invés do número de prótons [...]. Um dos maiores sucessos da lei periódica foi sua capacidade de prever propriedades químicas e físicas de elementos não descobertos e compostos desconhecidos que foram

272

posteriormente confirmados experimentalmente (DAINTITH, 2008, p. 403, tradução nossa).

O site ThoughtCo, acessível em: https://www.thoughtco.com, apresenta

entradas para os dois termos, lei periódica e periodicidade:

A Lei Periódica afirma que as propriedades físicas e químicas dos elementos

se repetem de forma sistemática e previsível quando os elementos são dispostos em ordem crescente de número atômico (HELMENSTINE, 2020, on-line, tradução nossa).

No contexto da química e da tabela periódica, a periodicidade se refere a tendências ou variações recorrentes nas propriedades dos elementos com o aumento do número atômico. A periodicidade é causada por variações regulares e previsíveis na estrutura atômica do elemento (HELMENSTINE, 2020, on-line, tradução nossa).

Ao analisar as definições apresentadas no site ThoughtCo, para os termos lei

periódica e periodicidade, podemos observar semelhanças e, em um primeiro

momento, poderíamos considerá-los sinônimos. No entanto, para definir

periodicidade, a autora precisou situar que esse termo é utilizado no contexto da

Química e, em específico, no da tabela periódica. Tal condição, se faz necessária

porque o termo periodicidade, tal como indicado em dicionários, é mais genérico

sendo aplicado para designar eventos que ocorrem periodicamente.

A partir do que foi exposto durante a análise desse critério avaliativo, sugerimos

que o uso do termo lei periódica, que possui um significado específico para o contexto

da tabela periódica, é mais adequado do que o termo periodicidade, que possui

significado mais amplo e pode ser utilizado em outros contextos externos à Química.

Quanto à forma como as propriedades periódicas e aperiódicas são

abordadas, observamos que todos os livros avaliados abordam propriedades

periódicas, assim como explicações para a existência de propriedades físicas e

químicas que se manifestam de forma periódica (Quadro 23).

Quadro 23: Propriedades periódicas e formas de explicação presentes em livros de Química utilizados no Ensino Superior.

Livro Propriedades periódicas

abordadas Explicação

LD1

Tamanho atômico, energia de ionização, entalpia de adição eletrônica, afinidade eletrônica, tendências nos tamanhos dos íons.

“[...] as semelhanças nas propriedades dos elementos são o resultado de similaridades nas configurações eletrônicas da camada de valência” (KOTZ et al., 2015, p. 327).

https://www.thoughtco.com/

273

LD2

Tamanho do átomo, energia de ionização, pontos de fusão e ebulição de elementos de algumas famílias da tabela periódica.

“[...] a tabela periódica originalmente foi construída com base nas tendências (periodicidade) das propriedades físicas e químicas. Ao entenderem as configurações eletrônicas, os químicos perceberam que a periodicidade das propriedades químicas poderia ser compreendida em termos da periodicidade da configuração eletrônica do estado fundamental” (BETTELHEIM et al., 2012, p. 50).

LD3 Tamanho do átomo, energia de ionização, densidade.

“[...] dois fatores são determinantes no tamanho de um átomo: o número de orbitais eletrônicos e a carga nuclear (número de prótons)” (p. 144). Já para a energia de ionização “[...] quanto maior for o tamanho do átomo, menor a energia de ionização” (BOTH, 2018, p. 144). “[...] nas famílias, a densidade de um elemento aumenta com o número atômico, o que ocorre de cima para baixo, enquanto que, num período, a densidade cresce da extremidade para o centro” (BOTH, 2018, p. 147).

LD4

Raio atômico, energia de ionização e afinidade eletrônica, (propriedades magnéticas).

Os autores explicam a periodicidade observada para os raios atômicos com base no número de camadas e número atômico, essas duas propriedades físicas junta-se a propriedade periódica raio atômico para explicar as demais propriedades periódicas abordadas no livro.

LD5

Raio atômico, energia de ionização, afinidade eletrônica e propriedades magnéticas.

“[...] periodismo das propriedades dos elementos, só foi aclarado com o estabelecimento dos princípios que regem a configuração eletrônica dos átomos [...] associado à idéia de que o estado mais estável de um átomo (estado fundamental) é aquele em que os elétrons se encontram nos níveis energéticos mais baixos” (ROZENBERG, 2002, p. 255)

LD6

Raio atômico, raio iônico, energia de ionização, afinidade eletrônica, tendências nas propriedades químicas e relações diagonais.

“[...] as configurações eletrônicas dos elementos apresentam uma variação periódica à medida que aumenta o número atômico. Consequentemente, há também variações periódicas no comportamento físico e químico” (CHANG, 2010, p. 244). “[...] as relações diagonais são semelhanças entre pares de elementos em grupos e períodos diferentes da tabela periódica. [...] A razão para esse fenômeno é a proximidade das densidades de carga dos seus cátions” (CHANG, 2010, p. 255).

LD7 Tamanho atômico, energia de ionização, afinidade eletrônica.

“Com base nos conceitos sobre os orbitais e a estrutura atômica, é possível tratar algumas dessas variações periódicas com mais detalhes” (BROWN; HOLME, 2014, p. 200). “[...] as tendências em propriedades atômicas como tamanho ou energia de ionização podem também ser explicadas considerando o modelo da mecânica quântica do átomo e as configurações eletrônicas que surgem a partir dele” (BROWN; HOLME, 2014, p. 208).

LD8

Raio atômico, raio iônico, energia de ionização, afinidade eletrônica, efeito do par inerte, relações diagonais, propriedades gerais dos elementos.

“A variação da carga nuclear efetiva, Zef, na Tabela Periódica tem papel importante na explicação das tendências da periodicidade, porque ela influencia as energias e as posições dos elétrons nas camadas de valência dos átomos” (ATKINS; JONES; LAVERMAN, 2018, p. 52).

LD9 Raio atômico, energia de ionização e afinidade eletrônica.

“O raio atômico [...] é definido pela carga nuclear efetiva do elétron mais externo” (RAYNER-CANHAM; OVERTON, 2015, p. 29). “Os comportamentos da energia de ionização e da afinidade eletrônica apresentam tendências que podem ser explicadas em termos das energias dos elétrons” (RAYNER-CANHAM; OVERTON, 2015, p. 29).

274

LD10

Raios atômico e iônico, energia de ionização, afinidade eletrônica, eletronegatividade, polarizabilidade.

“Praticamente todas as tendências nas propriedades dos elementos podem ser correlacionadas com a configuração eletrônica dos átomos e seus raios atômicos, bem como com as suas variações em função do número atômico” (WELLER et al., 2017, p. 273).

LD11

Raio atômico, energia de ionização, afinidade eletrônica e eletronegatividade.

“Um conceito-chave para o entendimento das propriedades periódicas é o conceito de carga nuclear efetiva (Zef)” (RODGERS, 2016, p. 235).


A partir das informações apresentadas no Quadro 23, podemos observar que

as propriedades periódicas raio atômico, energia de ionização e afinidade eletrônica

são abordadas com maior frequência. Como propriedades periódicas que são

abordadas com menor frequência podemos citar a polarizabilidade, relações

diagonais e propriedades magnéticas. Em Chang (2010, p. 239) podemos observar

que o estudo de algumas propriedades periódicas é justificado pela necessidade de

entendimento da formação de ligações químicas: “[...] a energia de ionização e a

afinidade eletrônica constituem a base para o entendimento da formação da ligação

química”. Essa justificativa reforça a ideia de se estuda conteúdos relacionados à

tabela periódica como base para o entendimento das ligações químicas, assim como

afirma Atkins, Jones e Laverman (2018, p. 42) ao considerarem que “[...] as estruturas

eletrônicas [...] são a chave das propriedades periódicas dos elementos e da

capacidade dos átomos de formar ligações químicas”.

Weller et al. (2017) pontuam para uma diferença entre dois tipos de

propriedades periódicas (propriedades atômicas e propriedades químicas dos

elementos):

[...] certas propriedades características dos átomos, particularmente seus raios e as energias associadas com a remoção e adição de elétrons, mostram variações periódicas regulares com o número atômico. Essas propriedades atômicas são de grande importância para o entendimento das propriedades químicas dos elementos (WELLER et al., 2017, p. 22).

Segundo os autores as “[...] propriedades químicas dos elementos e seus

compostos [...] emergem das características físicas dos átomos”, ou seja, de suas

propriedades atômicas (WELLER et al., 2017, p. 274).

Em Chang (2010) podemos observar, também, uma separação entre as

propriedades periódicas, que são abordadas nas seções 8.3 Variação Periódica das

Propriedades Físicas e 8.6 Variação das Propriedades Químicas dos Elementos

275

Representativos. Bettelheim et al. (2012, p. 50), ao informar que “[...] examinaremos

a periodicidade de uma propriedade física (tamanho do átomo) e de uma propriedade

química (energia de ionização) para ilustrar como a periodicidade está relacionada à

posição na tabela periódica”, parece haver um entendimento diferente a respeito de

quais propriedades são classificadas como física ou química.

Dois pontos de vistas são observados nas explicações sobre as propriedades

periódicas (atômicas ou físicas): (i) são explicadas pelas configurações eletrônicas (tal

como observado em oito dos livros avaliados); (ii) são explicadas pela carga nuclear

efetiva (tal como observado em três dos livros avaliados). De modo geral, podemos

observar pequenas diferenças entre as explicações, fornecidas pelos diferentes

autores, para as tendências periódicas observadas em propriedades físicas. As

propriedades químicas, por outro lado, foram abordadas em apenas quatro dos livros

avaliados - Chang (2010), Rayner-Canham e Overton (2015), Rodgers (2017), Atkins,

Jones e Laverman (2018) - em capítulos separados, geralmente dedicados ao estudo

da química descritiva dos elementos químicos. Para exemplificar como se pode

trabalhar com propriedades químicas dos elementos químicos, Chang (2010), por

exemplo, considera que:

Uma maneira de comparar as propriedades [químicas] dos elementos representativos ao longo de um período é examinar as propriedades de uma série de compostos semelhantes. Como o oxigênio se combina com quase todos os elementos, vamos comparar as propriedades de óxidos dos elementos do terceiro período para ver em que os metais diferem dos semimetais e dos não-metais (CHANG, 2010, p. 264).

O uso de mnemônicos, para facilitar o entendimento das tendências periódicas,

foi observado apenas em Rodgers (2017), ao apresentar um esboço da tabela

periódica com o “resumo das tendências periódicas” em função da carga nuclear

efetiva (Figura 41).

276

Figura 41: Mnemônico, relacionado às tendências periódicas, utilizado por Rodgers (2017). Fonte: Rodgers (2017, p. 243).

Mastropieri et al. (2002, p. 1, tradução nossa), pautados em vários estudos

publicados sobre o uso de mnemônicos (para melhorar a memória) como estratégia

de instrução, consideram que os mnemônicos ajudam:

[...] a tornar as informações desconhecidas mais concretas e familiares ao vincular as novas informações com o conhecimento anterior usando pistas visuais e auditivas. Essa familiaridade e concretude aprimoradas ajudam a tornar as informações mais memoráveis [...]. As estratégias mnemônicas mais eficazes usam técnicas de codificação sistemáticas e links de recuperação direta para informações aprendidas recentemente [...]. Além disso, as estratégias mnemônicas que são especialmente eficazes utilizam elaborações nas quais pedaços de informação são ligados entre si em imagens interativas, imagens ou frases verbais.

Apesar do uso de mnemônicos não ter sido um recurso recorrente entre os

livros de Química avaliados, vale destacar que há vários artigos publicados sobre o

uso desse recurso para trabalhar conteúdos relacionados à tabela periódica (MEZL,

1997; MABROUK, 2003; CHAMBERS; ARAB, 2006).

Quanto à presença de aspectos de História da Ciência, observamos que a

maioria dos livros avaliados possuem, em maior ou menor extensão, fragmentos da

história do desenvolvimento da tabela periódica. O resultado da análise dos aspectos

históricos presentes em nosso corpus de pesquisa é apresentado no Quadro 24.

277

Quadro 24: Aspectos relacionados à História da Ciência presentes em livros didáticos de Química

utilizados no Ensino Superior.

Subcategorias

LD

1

LD

2

LD

3

LD

4

LD

5

LD

6

LD

7

LD

8

LD

9

LD

10

LD

11


1.1 Informações em forma de box + - - - - - - - - - -

1.2 Informações diluídas ao longo do conteúdo

- + + - + + + + + + +

1.3 Conteúdo em forma de imagem + - - - + - - - + - -


2.1 Presença de anacronismos + + + - + + + + + - +

2.2 Presença de whiggismo - + - - - + - - - - -

2.3 Presença de hagiografia - - - - - - - - - - -

2.4 Reconstrução linear - - - - + + + + + - +


- - - - - - - - - - -


3.1 Ciência como uma atividade humana

- - - - + + + + + + +


- - - - - - - - + - -

3.3 Visão histórica e problemática da ciência

- - - - + + + - + - +


Observamos que apenas um dos livros avaliados - Rosenberg, Epstein e Kriger

(2013) - não apresenta fragmentos da história do desenvolvimento da tabela periódica,

logo não há indícios de nenhum dos itens avaliativos indicados no Quadro 24. Quanto

à organização do conteúdo histórico, podemos observar que os livros didáticos

avaliados:

(i) Apresentam fragmentos da história da tabela periódica diluídos ao longo do

conteúdo;

(ii) Três dos livros avaliados - Kotz et al. (2015), Rozenberg (2002) e Rayner-

Canham e Overton (2015) - apresentam tabelas periódicas (ou suas

representações) elaboradas por Mendeleev, que contribuem para melhorar o

entendimento do conteúdo histórico em discussão;

(iii) Apenas um dos livros avaliados, Kotz et al. (2015, p. 67), apresenta

informações históricas em forma de box, denominada de Mendeleev e a tabela

periódica.

278

Quanto à distorção da história da ciência, podemos observar que a presença

de anacronismos foi o tipo de distorção mais frequente nos livros didáticos avaliados.

Dois tipos de anacronismos foram observados:

(i) O uso do conceito massa atômica ao invés do conceito peso atômico

durante os relatos das propostas de organização dos elementos químicos

elaboradas por diferentes agentes históricos foi observado na maioria dos

livros didáticos avaliados, com exceção de Weller et al. (2017) e

parcialmente de Atkins, Jones e Laverman (2018) - que utilizam os dois

termos (massa atômica e peso atômico);

(ii) Ao descrever a forma de organização dos elementos químicos na primeira

versão da tabela periódica de Mendeleev, publicada em 1869, os autores -

Bettelheim et al. (2012), Kotz et al. (2015), Rayner-Canham e Overton

(2015) - utilizaram a descrição de outra versão da tabela periódica, no caso

a que foi publicada em 1871:

[...] Mendeleev organizou os elementos conhecidos em uma tabela, alinhando-os em uma fileira horizontal em ordem crescente de massa atômica. Cada vez que chegava a um elemento com propriedades similares a um que já estivesse na fileira, ele iniciava uma fileira nova. [...] À medida que mais e mais elementos foram adicionados à tabela, foram iniciadas novas linhas, e os elementos com propriedades semelhantes (tais como Li, Na e K) foram colocados na mesma coluna vertical (KOTZ et al., 2015, p. 67). Na década de 1860, o cientista russo Dmitri Mendeleev [...] dispôs aqueles elementos com propriedades recorrentes em períodos (fileiras horizontais), começando uma nova fileira toda vez que descobria um elemento com propriedades semelhantes às do hidrogênio. Assim, ele descobriu que cada um deles, com lítio, sódio, potássio e assim por diante, começava uma fileira nova. [...] Mendeleev também descobriu que os elementos das colunas verticais (famílias) têm propriedades semelhantes (BETTELEHIM et al., 2012, p. 38). Na proposta de Mendeleev, os elementos conhecidos naquele tempo eram organizados em um formato de oito colunas, em ordem de massa atômica crescente. Ele afirmava que cada oito elementos tinham propriedades similares. Cada um dos Grupos I a VII continha dois subgrupos, e o Grupo VIII continha quatro subgrupos (RAYNER-CANHAM; OVERTON, 2015, p. 15).

Os três fragmentos textuais acima são, como indicados anteriormente,

descrições da forma como os elementos químicos estão organizados a partir da

segunda versão da tabela periódica elaborada por Mendeleev. Em dois desses relatos

observamos a presença de imagens da proposta de organização dos elementos

279

químicos elaborada por Mendeleev, que segundo Kotz et al. (2015, p. 67) é “[...] a

tabela original de Mendeleev” e Rayner-Canham e Overton (2015, p. 15) é “[...] um

dos desenhos da organização da tabela periódica de Mendeleev”.

Outro tipo de anacronismo foi observado em Atkins, Jones e Laverman (2018)

durante o relato sobre a tabela periódica elaborada por Mendeleev em 1869:

Contudo, um dos problemas com a Tabela de Mendeleev era que alguns elementos pareciam fora de lugar. Por exemplo, quando o argônio foi isolado, sua massa aparentemente não correspondia à sua posição na Tabela. O seu peso atômico de 40 (isto é, sua massa molar de 40 g · mol-1) é quase igual ao do cálcio, mas o argônio é um gás inerte e o cálcio é um metal reativo. Essas anomalias levaram os cientistas a questionar o uso do peso atômico como base de organização dos elementos (ATKINS; JONES; LAVERMAN, 2018, p. 51).

Nessa parte do relato, os autores apresentam um exemplo para refletir acerca

do posicionamento de elementos químicos na tabela utilizando o peso atômico como

critério de ordenamento, cujas “[...] anomalias levaram os cientistas a questionar o uso

do peso atômico como base de organização dos elementos” (ATKINS; JONES;

LAVERMAN, 2018, p. 51). Para isso, os autores exemplificaram essa “anomalia”

utilizando informações sobre os elementos Argônio e Cálcio.

Ao analisarmos a escolha desses dois elementos, devemos levar em

consideração que o Argônio foi isolado/identificado em 1894 e reportado por William

Ramsay e Lord Rayleigh em 31 de janeiro de 1895. Ramsay e Rayleigh inicialmente

reportaram que o peso atômico do Argônio era 40, assim como o Cálcio que era

conhecido por ter peso atômico 40,0. No entanto, no mesmo número desse periódico,

o primeiro autor publicou um adendo, datado de 20 de março de 1895, informando,

entre outras coisas, que, após a repetição de algumas análises, o peso atômico do

Argônio foi corrigido para 39,8 [valor próximo do aceito atualmente 39,792 - 39,963].

Vale ressaltar que, o sistema periódico de Mendeleev utilizava, além do peso

atômico, as propriedades químicas para agrupamento de elementos semelhantes e,

em 1894, já era amplamente conhecido e aceito pela comunidade de praticantes da

química. O fato de o Argônio ser um gás inerte, cujo comportamento químico era

diferente dos demais elementos químicos conhecidos foi um desafio para se pensar

o posicionamento desse novo elemento no sistema periódico de Mendeleev. No

entanto, enquanto, questionamentos sobre o critério de ordenamento da tabela

280

periódica foram realizados, como indicado por Atkins, Jones e Laverman (2018),

questionamentos sobre a natureza do Argônio também foram feitos:

Tomando-o [o argônio] como um corpo simples, devemos então considerar seu possível peso atômico, o peso de sua molécula sendo próximo a 40 (embora, provavelmente, um pouco mais de 40, por causa de uma ligeira mistura de nitrogênio com o argônio). O peso atômico do argônio evidentemente depende do número de átomos que sua molécula contém (MENDELEEFF, 1895, p. 543).

Nessa citação podemos observar que Mendeleev questionava a natureza do

argônio, e entre as várias suposições, considerava que o Argônio era Nitrogênio

condensado, N3. Giunta (2001), ao explorar a descoberta dos gases nobres e sua

incorporação ao sistema periódico, apresentou uma cronologia de publicações sobre

Argônio e Hélio e as propriedades relevantes para sua natureza e posição no sistema

periódico, evidenciando que esse processo foi mais complexo do que simplesmente

o questionamento acerca do peso atômico do argônio.

Outro aspecto a ser considerado é que, o exemplo apresentado pelos autores

teve como objetivo validar o uso do conceito número atômico, como critério de

ordenamento dos elementos químicos, como forma de superar as “anomalias”

observadas ao ordenar os elementos químicos utilizando como critério o peso

atômico.

A presença de whiggismo (ou interpretação wigg) é caracterizada por “avaliar

o passado em termos do presente” (MARTINS, L. 2010, p. 2). Entendemos que a

interpretação wigg pode estar presente na totalidade de um conteúdo histórico, ou

ainda em um ou mais fragmentos históricos desse conteúdo. Ao avaliarmos os

conteúdos históricos presentes nos livros didáticos observamos a presença de apenas

um fragmento histórico com interpretação wigg, no qual Bettelheim et al. (2012, p. 38)

exemplificam o agrupamento dos elementos químicos de acordo com suas

semelhanças:

Por exemplo, os elementos flúor (número atômico 9), cloro (17), bromo (35) e iodo (53) estão na mesma coluna da tabela. Esses elementos, chamados halogênios, são todos substancias coloridas, as cores tornando-se mais escuras de cima para baixo na tabela.

Nesse fragmento textual, que está inserido no contexto de discussão da

primeira versão da tabela periódica de Mendeleev, é possível observar além de

281

anacronismo, pelo uso do conceito de número atômico, que os autores direcionam os

leitores para observarem uma tabela periódica, a recomendada pela IUPAC, cuja

ênfase é dada ao grupo 7A.

Um dos motivos que leva ao aparecimento de interpretação whig em conteúdos

históricos é, segundo Martins, R. (2010, p. 4-5):

[...] a busca de uma visão geral e abreviada da história: A verdade é que existe uma tendência para que toda história se converta em história whig [...] de fato, toda história deve tender a se tornar mais whig na proporção em que se torna mais resumida.

Essa tendência de apresentar uma história resumida pode ser observada, por

exemplo, em Both (2018, p. 142):

Desde o início do século XIX, várias tentativas, sem grande sucesso, foram feitas para organizar os elementos. O trabalho mais detalhado foi realizado pelo químico Dmitri Ivanovitch Mendeleev, tornando-se a base utilizada atualmente, a tabela periódica. Ele ordenou os elementos em função de suas massas atômicas crescentes, respeitando suas propriedades químicas. A Figura 7 apresenta a tabela periódica.

Nesse fragmento textual, o autor apresenta, em poucas linhas, o histórico da

tabela periódica. Em cada uma das quatro frases, que compõe esse fragmento textual,

é apresentada uma informação diferente. Na primeira frase, o autor delimita, de certa

forma, o período que iniciaram as tentativas de organização dos elementos químicos.

Na segunda frase, o autor menciona um único agente histórico, sem indicar

período/data, cuja contribuição se tornou a tabela periódica atual. Na terceira frase é

informado o critério utilizado por Mendeleev para organizar os elementos químicos.

Na quarta frase é indicado que os leitores observem, em uma determinada figura, a

tabela periódica.

Podemos observar que essa tentativa de resumir o histórico da tabela periódica

gerou omissões e erros (anacronismos) que comprometem uma interpretação, por

parte do leitor, da história do desenvolvimento da tabela periódica. Como exemplo de

omissão podemos citar o ano no qual a tabela periódica de Mendeleev foi criada e,

posteriormente, o período no qual passou por alterações/adequações. A primeira

omissão impede que o leitor situe a contribuição de Mendeleev na linha temporal da

história da tabela periódica. A segunda omissão, observada também nos outros livros

didáticos avaliados, impede que o leitor entenda que a tabela periódica de Mendeleev

282

foi criada em 1869, mas passou por um processo de reelaboração/atualização até

1905. Ao solicitar que o leitor observe uma tabela periódica (a tabela periódica

recomendada pela IUPAC), sem indicar qualquer ressalva em relação ao contexto

histórico que está sendo discutido, pode levar a um erro de interpretação, no qual o

leitor associa essa tabela periódica como criação do agente histórico Mendeleev.

Quanto à contextualização do conhecimento científico, presente nos livros

didáticos avaliados, podemos observar que: (i) na maioria dos livros avaliados há

indicação de uma ou mais contribuições de agentes históricos relacionados ao

desenvolvimento da tabela periódica, caracterizando desta forma a ciência como uma

atividade humana, produzida em diferentes épocas e locais; (ii) na maioria dos livros

avaliados o conhecimento científico não é entendimento em seu caráter provisório,

pouco se explorou, por exemplo, em relação as diferentes propostas de organização

dos elementos químicos do século XIX, suas recepções e transformações na

comunidade de praticantes da química, e após a adoção do conceito de número

atômico em 1913; (iii) os problemas que levaram os praticantes da química do século

XIX a estudarem formas de organizar os elementos químicos, assim como os

problemas associados com a tabela periódica recomendada pela IUPAC, que têm

estimulado contínuos estudos por pesquisadores de diferentes áreas, são

parcialmente abordados, fato que compromete a visão histórica e problemática da

ciência.

De modo geral, observamos que o uso de aspectos históricos foi utilizado na

maioria dos livros avaliados, a perspectiva historiográfica utilizada associa,

principalmente em alguns casos e exclusivamente em outros, Mendeleev à tabela

periódica. Alguns fragmentos textuais que apresentam essa perspectiva são

apresentados a seguir:

Na década de 1860, o cientista russo Dmitri Mendeleev (1834-1907), depois professor de química da Universidade de São Petersburgo, produziu uma das primeiras tabelas periódicas, cuja forma ainda utilizamos até hoje (BETTELHEIM et al., 2012, p. 38, grifos nossos). Desde o início do século XIX, várias tentativas, sem grande sucesso, foram feitas para organizar os elementos. O trabalho mais detalhado foi realizado pelo químico Dmitri Ivanovitch Mendeleev, tornando-se a base utilizada

atualmente, a tabela periódica (BOTH, 2018, p. 142, grifos nossos). Dmitri Mendeleev desenvolveu a primeira Tabela Periódica listando elementos em ordem crescente de peso atômico (ATKINS; JONES; LAVERMAN, 2018, p. 337, grifos nossos).

283

Uma classificação dos elementos mais detalhada foi proposta por D. I. Mendeleev em 1869, tornando-se conhecida de todos os químicos como a tabela periódica (WELLER et al., 2017, p. 20, grifos nossos). Em 1869, o químico russo Dmitri Mendeleev proporcionou uma ordenação significativa em relação ao caos ao montar a primeira tabela periódica e

prevendo a existência e as propriedades de vários elementos que ainda não haviam sido descobertos (RODGERS, 2016, p. 3, grifos nossos).

Podemos observar, por meio da análise desses fragmentos textuais, que a

tabela periódica pode ser entendida como uma produção de Mendeleev, nesses

discursos podemos observar ações (montar, produzir, realizar, propor) inerentes à

função de pesquisador. Tal posicionamento se distancia, em um primeiro momento,

de uma perspectiva historiográfica tradicional, na qual os fatos científicos muitas vezes

são entendidos como descobertas realizadas por certos gênios da ciência.

Rodgers (2016) e Atkins, Jones e Laverman (2018), ao considerarem, que a

proposta de Mendeleev é a primeira tabela periódica, além de ignorar outras

contribuições feitas anteriormente por diferentes agentes históricos, reforça (ou pelo

menos não rompe) a ideia de que Mendeleev foi o criador da tabela periódica. Nas

considerações dos demais autores é possível entender que outras tentativas de

organização dos elementos químicos foram realizadas antes de Mendeleev.

Em Rozenberg (2002) e Atkins, Jones e Laverman (2018) podemos observar

um conflito recorrente em livros didáticos (GORDIN, 2012), a prioridade entre

Mendeleev e Meyer sobre a criação da tabela periódica:

[...] as idéias de Newlands foram confirmadas pelos trabalhos de dois químicos que, embora pesquisando independentemente um do outro, chegaram quase simultaneamente ao mesmo resultado: a Tabela Periódica dos Elementos. Foram eles Dmitri Ivanovich Mendeléiev e Julius Lothar Meyer. A tabela de Mendeléiev foi publicada em 1869, em russo, alguns meses antes do aparecimento, em alemão, da de Lothar Meyer (ROZENBERG, 2002, p. 148).

Em 1869, dois cientistas, o alemão Lothar Meyer e o russo Dmitri Mendeleev [...] descobriram, cada um em seu próprio laboratório, que os elementos, quando arranjados na ordem crescente das massas atômicas, se agrupavam em famílias com propriedades semelhantes (ATKINS; JONES; LAVERMAN, 2018, p. 51). [...] o químico russo Dimitri Mendeleev e o químico alemão Lothar Meyer apresentaram, independentemente, uma tabulação muito mais extensa dos elementos baseada na repetição regular e periódica das propriedades. O sistema de classificação de Mendeleev foi um grande avanço em relação ao de Newlands por duas razões. Primeira, agrupava os elementos de uma forma mais rigorosa de acordo com as suas propriedades. Igualmente

284

importante, ela tornou possível prever as propriedades de vários elementos que ainda não tinham sido descobertos (CHANG, 2010, p. 240).

No livro de Atkins, Jones e Laverman (2018) esse conflito não é resolvido, muito

menos discutido, para Rozenberg (2002, p. 148) “[...] o fato de, correntemente, a

autoria dessa tabela ser atribuída a Mendeléiev deve-se à circunstância de ser da

autoria deste a lei geral que rege sua construção: a lei periódica dos elementos”.

Como argumento adicional para essa atribuição de autoria, Rozenberg (2002) pontua

que Mendeleev, fundamentado em sua lei periódica, previu a existência de elementos

não conhecidos, que foram posteriormente isolados, identificados e apresentaram

propriedades semelhantes às previstas por Mendeleev. O exemplo apresentado por

Rozenberg (2002) compara as propriedades do elemento Germânio, isolado e

identificado em 1886, e as propriedades previstas por Mendeleev, em 1871, para o

elemento eka-silício (Figura 42).

Figura 42: Comparação das propriedades físicas e químicas do germânio e eka-silício.

Fonte: Rozenberg (2002, p. 155).

285

Esse fragmento da história do desenvolvimento da tabela periódica, previsão

de elementos químicos feita por Mendeleev, apareceu com frequência nos outros

livros avaliados, mas foi utilizado com objetivo distinto de Rozenberg (2002):

Uma característica importante da tabela de Mendeleev - e uma marca de sua geniosidade - foi que ele deixou um espaço vazio em uma coluna quando ele acreditava que um elemento não era conhecido, mas que deveria existir e ter propriedades semelhantes às dos elementos acima e abaixo dele na sua tabela. Ele deduziu que esses espaços seriam preenchidos por elementos desconhecidos (KOTZ et al., 2015, p. 67). Em 1871, a tabela periódica de Mendeleev - uma descrição gráfica de elementos organizados por propriedades - previa a existência de um novo elemento cujas propriedades seriam semelhantes às do silício. Mendeleev chamou esse elemento de ecassilício, que foi descoberto em 1886, na Alemanha (daí o nome) (BETTELHEIM et al., 2012, p. 4). Por interpolação das propriedades dos elementos em torno dos vazios, Mendeleiev previu os valores de muitas das propriedades desses elementos desconhecidos. Três deles, não descobertos, foram designados como eka-alumínio (MA = 68), eka-silício (MA = 72) e eka-boro (MA = 44) [...]. Nos 15 anos seguintes, esses elementos (denominados gálio, germânio e escândio, respectivamente, em homenagem à terra natal de seus descobridores) foram isolados e caracterizados (RODGERS, 2016, p. 231). Para assegurar que as tendências periódicas das propriedades dos elementos se ajustavam à tabela, era necessário deixar espaços, os quais Mendeleev presumia que correspondiam a elementos desconhecidos. Ele argumentava que as propriedades dos elementos ausentes podiam ser previstas com base na química de cada elemento vizinho no mesmo grupo. Por exemplo, o elemento ausente entre o silício e o estanho, chamado de eka-silício (Es) por Mendeleev, deveria ter propriedades intermediárias entre as do silício e do estanho (RAYNER-CANHAM; OVERTON, 2015, p. 15). Mendeleev evidenciou a grande utilidade da tabela periódica ao prever propriedades químicas gerais (como o número de ligações que deviam formar) de elementos desconhecidos como gálio, germânio e escândio correspondentes às lacunas em sua tabela periódica original. Ele também previu elementos que sabemos hoje não existir e não previu outros que existem, mas isso foi rapidamente esquecido, não tendo ofuscado suas contribuições positivas (WELLER et al., 2016, p. 21).

A partir dos fragmentos textuais apresentados, podemos observar que alguns

dos livros avaliados mencionam espaços vazios, mas sem especificar quantidades,

para elementos químicos não conhecidos previstos por Mendeleev. Pela exposição

de Rodgers (2016) podemos entender que esse número é maior do que três, embora

apenas três tenha sido mencionado no texto, assim como indicado na tabela periódica

publicada por Mendeleev em 1871.

Weller et al. (2017, p. 21) apresentam um importante aspecto das previsões

feitas por Mendeleev ao pontuar que o químico russo “[...] previu elementos que

286

sabemos hoje não existir e não previu outros que existem [...]”. Fazendo isso, o autor

rompe com a velha tradição, comum entre os contadores de história, de apenas

apresentar os acertos realizados por personagens históricos, na tentativa de

comprovar ou validar sua criação. O complemento do argumento de Weller et al.

(2017, p. 21), “[...] mas isso foi rapidamente esquecido, não tendo ofuscado suas

contribuições positivas”, pode ser entendido pela perspectiva da Sociologia da

Ciência, ao considerarmos que os aliados ou adeptos da tabela periódica de

Mendeleev, ao escreverem sobre sua criação utilizam apenas argumentos que

validem suas ideias, evitando ou não mencionando suas fragilidades (LENTE, 2019;

STEWART, 2019). Para corroborar com essa ideia podemos refletir sobre os livros

avaliados neste trabalho, dos 11 livros de Química utilizados no Ensino Superior

apenas um, de autoria de Weller et al. (2017), faz menção a um aspecto que pudesse

colocar em dúvida a tabela periódica de Mendeleev.

Quanto à tabela periódica produzida por Mendeleev, os dois fragmentos

textuais abaixo são representativos de como os autores dos livros didáticos avaliados

descrevem a criação do químico russo:

Em 1869, na Universidade de São Petersburgo, na Rússia, Dmitri Ivanovitch Mendeleev (1834-1907) escreveu um livro sobre Química. Ao estudar as propriedades químicas e físicas dos elementos, ele percebeu que, se os elementos fossem dispostos em ordem crescente de massa atômica, os elementos com propriedades semelhantes apareceriam em um padrão regular. Isto é, ele observou uma periodicidade, ou repetição periódica, das propriedades dos elementos. Mendeleev organizou os elementos conhecidos em uma tabela, alinhando-os em uma fileira horizontal em ordem crescente de massa atômica. Cada vez que chegava a um elemento com propriedades similares a um que já estivesse na fileira, ele iniciava uma fileira nova. Por exemplo, os elementos Li, Be, B, C, N, O e F estavam em uma fileira (KOTZ et al., 2015, p. 67). Mendeleev começou dispondo os elementos conhecidos em ordem crescente de massa atômica, iniciando com o hidrogênio. Logo descobriu que, quando os elementos são arranjados na ordem crescente de massa atômica, certos conjuntos de propriedades recorrem periodicamente. Mendeleev então dispôs aqueles elementos com propriedades recorrentes em períodos (fileiras horizontais), começando uma nova fileira toda vez que descobria um elemento com propriedades semelhantes às do hidrogênio. Assim, ele descobriu que cada um deles, com lítio, sódio, potássio e assim por diante, começava uma fileira nova (BETTELHEIM et al., 2012, p. 38).

A maioria dos livros avaliados (n = 8) apresentam, além da contribuição de

Mendeleev, um ou mais fragmentos históricos relacionados ao desenvolvimento da

287

tabela periódica. No Quadro 25 são apresentados fragmentos textuais relacionados

aos agentes históricos indicados nos livros avaliados.

Quadro 25: Agentes históricos, além de Mendeleev, relacionados ao desenvolvimento da tabela periódica presentes em livros de Química utilizados no Ensino Superior.

Autor Agente histórico abordado, data e contribuição

Rozenberg (2002)

Dobereiner (1817) “[...] mostrou ser possível a distribuição de alguns elementos químicos em grupos de três” (p. 145).

Dumas (1859), desenvolvendo as idéias de Dobereiner, defendeu que “[...] as propriedades dos elementos deveriam, de algum modo, depender de suas massas atômicas” (p. 146).

Chancourtois (1862) produziu um arranjo no qual “[...] os elementos, ordenados segundo suas massas atômicas crescentes, estavam distribuídos ao longo de uma hélice [...] que se desenvolvia sobre um cilindro circular” (p. 147).

Newlands (1864) organizou uma tabela em que dispunha alguns dos elementos então conhecidos em ordem crescente de suas massas atômicas [...] e chamou a atenção para o fato de o oitavo elemento, a partir de um primeiro qualquer, ser uma espécie de repetição à semelhança do que ocorre na escala musical, em que a oitava nota lembra a primeira” (p. 147)

Rutherford e Moseley (data não informada) “[...] mostraram que os elementos encontram-se ordenados naquela tabela segundo suas cargas nucleares crescentes” (p. 255).

Chang (2010)

Newlands (1864) “[...] observou que, quando os elementos eram colocados em ordem das massas atômicas, cada um deles tinha propriedades semelhantes com o oitavo elemento seguinte. Newlands referiu-se a essa estranha relação como a lei das oitavas” (p. 240).

[...] o químico russo Dimitri Mendeleev e o químico alemão Lothar Meyer apresentaram, independentemente, uma tabulação muito mais extensa dos elementos baseada na repetição regular e periódica das propriedades” (p. 240).

Rutherford (data não informada) “[...] fez uma estimativa do número de cargas positivas no núcleo de alguns elementos” (p. 240).

Moseley (1813) “[...] descobriu uma correlação entre o que ele chamou número atômico e a frequência de raios X gerados bombardeando-se o elemento com elétrons de alta energia” (p. 240).

Brown e Holme (2014)

Newlands (1866) “[...] agruparia os elementos de maneira similar às oitavas musicais” (p. 48).

Kotz et al. (2015) Moseley (1913), seus estudos “[...] proporcionava uma maneira de se

determinar experimentalmente o seu número atômico” (p. 67).

Rayner-Canham e Overton (2015)

Döbereiner (1829) “[...] percebeu que havia similaridades nas propriedades de vários grupos de três elementos [...] os quais chamou de “tríades” (p. 15).

Newlands (1865) “[...] percebeu que, quando os elementos eram colocados em ordem crescente de massa atômica, um ciclo de propriedades se repetia a cada oito elementos. Newlands chamou esse padrão de lei das oitavas” (p. 15).

“A ideia atraiu pouca atenção [o autor se refere ao uso da lei periódica], até que Lothar Meyer, químico alemão, publicou o próprio trabalho sobre o comportamento periódico. Meyer reconheceu que Mendeleev tivera a mesma ideia antes dele” (p. 15).

Moseley (data não informada) “[...] colocando os elementos na ordem de número atômico que ele obteve de medidas espectroscópicas [...] removeu as irregularidades da tabela até então baseada em massas atômicas” (p. 16).

Seaborg (p. 1944) “[...] propôs pela primeira vez um modelo revisado para a tabela periódica que incluía uma série nova completa de elementos” (p. 498).

288

Rodgers (2017)

Döbereiner (no início do século XIX) introduziu o conceito de tríades “[...] que eram grupos de três elementos [...] nos quais o elemento do meio tinha uma massa atômica muito próxima da média dos outros dois” (p. 3).

Newlands (1866) propôs a “lei das oitavas” na qual “[...] os elementos poderiam ser organizados em grupos de sete, com o oitavo sendo muito semelhante ao primeiro, de forma parecida com as oitavas musicais” (p. 3).

Moseley (data não informada) “[...] mostrou que os raios X poderiam estar relacionados com o número atômico de um elemento. Fazendo isso, ele verificou a tabela periódica de Mendeleev e a posicionou como incontestável” (p. 4).

Weller et al. (2017)

“Mendeleev concentrou-se nas propriedades químicas dos elementos. Ao mesmo tempo, Lothar Meyer, na Alemanha, investigava suas propriedades físicas e descobriu que valores similares repetiam-se periodicamente com o aumento da massa molar” (p. 20).


“Em 1869, dois cientistas, o alemão Lothar Meyer e o russo Dmitri Mendeleev [...] descobriram, cada um em seu próprio laboratório, que os elementos, quando arranjados na ordem crescente das massas atômicas, se agrupavam em famílias com propriedades semelhantes” (p. 51).

Moseley (começo do século XX) “[...] percebeu que era possível estimar o número atômico com base na relação entre as frequências dos raios x e a carga nuclear e, portanto, o valor de Z” (p. 51).


A partir das informações apresentadas no Quadro 25 podemos observar que,

nos livros avaliados os agentes históricos e a frequência em que são citados são:

Moseley (n = 6), Newlands (n = 5), Meyer (n = 5), Döbereiner (n = 3), Rutherford (n =

2), Dumas (n = 1), Chancourtois (n = 1) e Seaborg (n = 1). No entanto, observamos

que a frequência com que aparecem em fragmentos históricos não está relacionada

com o espaço destinado a relatar a contribuição dada pelo agente histórico. Como

exemplo, podemos comparar os fragmentos históricos sobre Newlands e Meyer que,

apesar da igualmente de citações, são maiores para o primeiro agente histórico.

Enquanto nos fragmentos históricos relacionados à Newlands pode-se identificar uma

breve descrição de sua proposta e, em alguns casos, as limitações que fizeram com

que sua proposta não fosse aceita pelos praticantes da química. Quatro dos seis

autores, que apresentam fragmentos históricos relacionados à Newlands, pontuam

que sua proposta não foi aceita pelos praticantes da química:

Apesar de ter um caráter mais sistemático que o trabalho de Dobereiner e de constituir um grande passo para o desenvolvimento definitivo da classificação periódica dos elementos, o trabalho de Newlands não encontrou receptividade entre os químicos da época. Conta-se mesmo que, na ocasião em que Newlands exibia sua tabela perante os membros da London Chemical Society, o físico Carey Foster teria perguntado a Newlands se este, por acaso, não teria descoberto também alguma lei, distribuindo os elementos na ordem alfabética das iniciais de seus nomes (ROZENBERG, 2002, p. 147).

289

Contudo, essa “lei” tornou-se inadequada para os elementos além do cálcio, e o trabalho de Newlands não foi aceito pela comunidade científica (CHANG, 2010, p. 240). Com risos, essa ideia foi literalmente desprezada durante um encontro científico, em que um crítico sarcasticamente perguntou se ele havia tentado uma ordem alfabética, pois “qualquer arranjo apresentaria coincidências ocasionais” (BROWN; HOLME, 2014, p. 48). Naquele tempo, os cientistas haviam começado a procurar pela unificação das leis físicas, que poderia explicar tudo, de modo que correlacionar a organização dos elementos com a escala musical parecia natural. Infelizmente, a maior parte dos químicos daquela época riu de sua proposta (RAYNER-CANHAM; OVERTON, 2015, p. 15).

Podemos observar diferentes elementos presentes nas justificativas,

apresentadas pelos autores, para a proposta de organização dos elementos químicos

de Newlands não ter sido aceito pelos praticantes da química: (i) Em Rayner-Canham

e Overton (2015) observamos a presença de um argumento que justificaria, naquele

período histórico, como sendo natural a analogia da organização dos elementos

químicos com a escala musical. Tal argumento entra em conflito com a observação

“[...] a maior parte dos químicos daquela época riu de sua proposta”, necessitando de

um complemento para ser entendida; (ii) Em Rozenberg (2002) e Brown e Holme

(2014) o não aceite da proposta de Newlands está associado ao fato de um membro

da London Chemical Society ter criticado sarcasticamente a proposta; (iii) já em Chang

(2010, p. 240), a justificativa para o não aceite da proposta de Newlands está

associada ao fato que a “[...] essa ‘lei’ [o autor se refere a lei das oitavas] tornou-se

inadequada para os elementos além do cálcio”.

De modo geral, podemos observar que os autores tentaram trazer elementos,

presentes em livros de História da Química, para justificar a não aceitação da proposta

de organização dos elementos químicos de Newlands.

Com exceção do livro de autoria de Rayner-Canham e Overton (2015),

podemos observar que a história da tabela periódica parece finalizar, em 1913 com

Moseley, com a determinação dos números atômicos dos elementos químicos, que

passou a ser utilizado como critério para o ordenamento dos elementos no sistema

periódico. Desta forma, a partir dos fragmentos históricos apresentados nos livros

didáticos avaliados é possível inferir que faz mais de 100 anos que não há

contribuições relevantes relacionadas ao desenvolvimento da tabela periódica, em

outras palavras, a tabela periódica enquanto constructo científico é a elaborada no

segundo decênio do século XX.

290

Rayner-Canham e Overton (2015) apresentam, como contribuição mais

recente ao desenvolvimento do sistema periódico, a tabela periódica utilizada por

Glenn Seaborg em uma publicação de 1944:

Glenn Seaborg propôs pela primeira vez um modelo revisado para a tabela periódica que incluía uma série nova completa de elementos [...]. Seaborg mostrou sua tabela periódica revisada a dois químicos inorgânicos de destaque na época. Eles o aconselharam contra sua publicação, pois acreditavam que alterar a tabela periódica estabelecida destruiria sua reputação profissional. Conforme Seaborg comentou posteriormente, “Eu não tinha nenhuma reputação científica, então, a publiquei” (RAYNER-CANHAM; OVERTON, 2015, p. 498).

No fragmento textual indicado acima o relato dos autores acerca do conselho

que Seaborg teria recebido, “[...] que alterar a tabela periódica estabelecida destruiria

sua reputação profissional”, pode levar o leitor a entender que ocorreu uma alteração

significativa entre a tabela periódica utilizada na época pelos praticantes da química

e a elaborada por Seaborg. Sem a contextualização necessária não é possível

entender quais contribuições ao desenvolvimento da tabela periódica são, de fato,

atribuídas à Seaborg.

Acreditamos, com base nas produções de Seaborg (1994) compiladas em

Modern Alchemy: Selected Papers of Glenn T. Seaborg, que a tabela periódica em

questão foi publicada em 1945. No Quadro 26 são apresentadas a tabela periódica

presente em Rayner-Canham e Overton (2015), a publicada por Seaborg em 1945,

em seu artigo sobre propriedades químicas e radioativas de elementos pesados, e

uma tabela periódica publicada por Foster em 1939, em seu artigo sobre a

necessidade de modernizar os livros didáticos de Química quanto à tabela periódica

a ser adotada em situações de ensino.

Quadro 26: Tabelas periódicas, utilizadas por Foster e Seaborg, que contribuíram para a naturalização da tabela periódica recomenda pela IUPAC.


Seaborg (1945, p. 2191; 1994, p. 21)

291

Foster (1939, p. 410)


Podemos observar que tanto a tabela de Foster quanto a de Seaborg,

publicadas algumas décadas antes de a IUPAC recomendar a tabela periódica

utilizada atualmente, foram publicadas em periódicos (Journal of Chemical Education

e Chemical and Engineering News) de ampla circulação entre profissionais das áreas

de Educação em Química e de Química teórica, respectivamente. Tal fato, aliado a

influência dos dois pesquisadores entre os praticantes da química, pode ter

contribuído para o processo de naturalização desse formato de tabela periódica, que

posteriormente, culminou na recomendação pela IUPAC.

Avaliando o contexto de utilização das tabelas periódicas indicadas no Quadro

26, podemos observar que a reflexão apresentada por Foster (1939, p. 409, tradução

nossa) contextualiza o cenário de elaboração e uso de formas diferentes de tabelas

periódicas:

A julgar pelo número de modificações da tabela periódica que foram propostas, parece haver uma tendência universal para que cada um desenvolva a sua própria. A maioria das tabelas enfatiza características que, para seus proponentes, parecem ser as propriedades mais importantes dos elementos. É óbvio, entretanto, que nenhuma tabela pode correlacionar todas as propriedades, e do ponto de vista do ensino e particularmente do ponto de vista do aluno, a seleção do tipo mais simples e menos errônea parece ser o melhor compromisso. Na tabela curta usual, uma modificação de uma tabela de Mendeleeff historicamente importante, o manganês é colocado na mesma coluna do cloro, e o cobre, a prata e o ouro com os metais alcalinos.

A tabela periódica defendida por Foster para ser utilizada em situações de

ensino é, em termos de forma, semelhante à tabela periódica que Seaborg utiliza

posteriormente em seus trabalhos. Tal constatação nos permite entender um contexto

de descontentamento, por parte dos praticantes da química, em relação a tabela

periódica em uso nas décadas de 1930 e 1940.

292

Podemos observar, ao comparar as tabelas periódicas apresentadas no

Quadro 26, que a tabela periódica apresentada em Rayner-Canham e Overton (2015)

possui algumas diferenças em relação à tabela periódica utilizada por Seaborg, em

1945. Esse fato indica a necessidade de os autores de livros didáticos manterem o

mais próximo possível as propostas elaboradas por agentes históricos, para não

perderem características idealizadas por seus proponentes. Nesse caso específico,

podemos pontuar: (i) a indicação das classificações série dos lantanídeos e série dos

actnídios, que foi introduzida por Seaborg; (ii) o alumínio (Al) é indicando nos grupos

3 e 13; (iii) a extensão da tabela periódica, que se estende até o elemento de número

atômico 96.

Os autores pontuam que Seaborg teria afirmado que “Eu não tinha nenhuma

reputação científica, então, a publiquei”. Vale ressaltar que Seaborg recebeu, em

1937, seu PhD em Química na Universidade da California defendendo uma tese de

doutorado sobre a "Interação de nêutrons rápidos com chumbo". Nos anos seguintes

Seaborg já possuía vários artigos publicados na área de Química Nuclear, sua

produção se manteve constante nas cinco décadas seguintes, e seus estudos em

síntese e identificação de elementos transurânicos renderam, junto com Edwin

McMillan, um prêmio Nobel de Química em 1951.

Nos anos seguintes, mesmo com o prestígio de Seaborg, podemos observar

que a tabela periódica de Mendeleev, devidamente modernizada, era amplamente

utilizada. O registro fotográfico (Figura 43), feito em 10/08/1957, enquanto Glenn

Seaborg e Emilio Segre eram filmados para o programa de TV "Wide, Wide World",

mostra os dois pesquisadores em frente a uma tabela periódica no formato idealizado

por Mendeleev. Esses fragmentos históricos indicam um longo período de discussão

acerca da melhor forma de representação do sistema periódico.

Figura 43: Seaborg e Segre, em frente a tabela periódica no formato idealizado por Mendeleev,

participando de um programa de TV em 1957. Fonte: Fotografia disponível no Berkeley Lab Photo Archive (http://www.lbl.gov).

http://www.lbl.gov/

293

De acordo com o exposto, na parte final desta seção, podemos observar que o

desenvolvimento da tabela periódica vai muito além da data de 1913. Após essa data,

que foi importante para o estabelecimento de um critério melhor para o ordenamento

dos elementos químicos, foram necessárias muitas décadas de discussão sobre a

melhor forma de representar o sistema periódico. Ainda hoje, apesar da IUPAC

recomendar uma tabela periódica, estudos para se definir uma forma mais adequada

de representar o sistema periódico continuam sendo realizados. Desta forma,

pontuamos que os autores de livros didáticos deveriam apresentar fragmentos da

história recente do sistema periódico, em especial a da tabela periódica, cujo recurso

contribuiria para se trabalhar o caráter provisório do conhecimento científico,

evidenciando que a tabela periódica é tanto um constructo científico quanto um objeto

de estudo para pesquisadores de diferentes áreas.

Quanto aos motivos que levaram os praticantes da química do século XIX

a buscarem formas de classificação dos elementos químicos, observamos que

em quatro dos livros avaliados é indicado o contexto que estimulou diferentes

pesquisadores a estudarem formas de organização dos elementos químicos:

A Química “[...] teve no passado características de uma ciência natural e, como tal, recorria com muita frequência às classificações das substâncias. Visava assim a, levando em conta as analogias existentes entre as propriedades das substâncias, distribuí-las em grupos, de maneira a facilitar seu estudo comparativo. No século XIX, com o estabelecimento do conceito de substância simples, começaram a surgir as primeiras classificações dos elementos químicos, com fundamento nos mais variados princípios” (ROZENBERG, 2002, p. 145).

Mais da metade dos elementos hoje conhecidos foi descoberta entre 1800 e 1900. Durante esse período, os químicos notaram que muitos elementos apresentavam fortes semelhanças entre si. O reconhecimento da regularidade periódicas nas propriedades físicas e químicas e a necessidade de organizar um grande volume de informação disponível acerca das propriedades das substancias elementares levaram ao desenvolvimento da tabela periódica - um quadro em que os elementos com propriedades físicas e químicas semelhantes estão agrupados (CHANG, 2010, p. 36). Mais de 40 elementos foram descobertos e caracterizados durante o século XIX. Com o número de elementos conhecidos aumentando década a década [...], houve várias tentativas de organizá-los de forma coerente (RODGERS, 2016, p. 10). Após todas as descobertas sobre os átomos e elementos químicos, surgiu a necessidade de classificá-los de acordo com suas propriedades. A observação experimental tornou evidente que certos elementos têm propriedades muito semelhantes, o que permite reuni-los em grupos (BOTH, 2018, p. 142).

294

De modo geral, podemos observar, com base nas informações presentes nos

fragmentos textuais indicados anteriormente, que o fator indicado como motivador

para os estudos de organização dos elementos químicos foi o volume de informações

disponíveis, no século XIX, sobre os elementos químicos conhecidos. Em Rozenberg

(2002, p. 145) observamos duas informações diferentes das presentes nos outros três

livros: (i) o fato da Química ter no passado características de uma ciência natural e

recorrer ao uso de diferentes sistemas de classificação, tal como as classificações das

substâncias, cuja contribuição é “[...] facilitar seu estudo comparativo”; (ii) o

estabelecimento do conceito de substâncias simples no século XIX, que de fato

permitiu o desenvolvimento das primeiras classificações dos elementos químicos.

Nos outros sete livros não foram identificadas informações que permitissem

entender o porquê da necessidade do desenvolvimento de um sistema de

classificação dos elementos químicos. Em três dos livros avaliados - Kotz et al. (2015),

Brown e Holme (2014), Both (2018) - há informações que permitem entender que

várias tentativas, por vários químicos, foram realizadas no intuito de organizar os

elementos químicos conhecidos:

[...] a tabela foi originalmente desenvolvida a partir de muitas observações experimentais das propriedades químicas e físicas dos elementos, e e o resultado das ideias de vários químicos dos séculos XVIII e XIX (KOTZ et al., 2015, p. 67, grifo nosso). Mas como muitos desenvolvimentos na ciência, o aparecimento do que hoje aceitamos como a tabela periódica foi acompanhado por algum grau de controvérsia. Muitos cientistas planejaram vários esquemas para arranjar os elementos. Essas tentativas de organizar o entendimento dos elementos, entretanto, não foram muito bem recebidas. Numerosas observações sugeriam uma regularidade, ou periodicidade, no comportamento dos elementos conhecidos até então (BROWN; HOLME, 2014, p. 48, grifo nosso). Desde o início do século XIX, várias tentativas, sem grande sucesso, foram feitas para organizar os elementos. O trabalho mais detalhado foi realizado pelo químico Dmitri Ivanovitch Mendeleev, tornando-se a base utilizada atualmente, a tabela periódica. Ele ordenou os elementos em função de suas massas atômicas crescentes, respeitando suas propriedades químicas (BOTH, 2018, p. 142, grifo nosso).

Os fragmentos destacados nesses três excertos indicam que vários

pesquisadores se dedicaram ao desenvolvimento de uma forma de organização dos

elementos químicos. Podemos inferir que a organização dos elementos químicos foi,

portanto, um importante objeto de estudo para a química daquela época. Apesar

disso, na maioria dos livros avaliados a falta desse tipo de contextualização pode

295

comprometer o entendimento dos leitores do porquê a tabela periódica foi

desenvolvida.

Quanto à presença de imagens de cientistas relacionados ao

desenvolvimento da tabela periódica, em quatro dos livros avaliados há presença

de imagens de agentes históricos relacionados ao desenvolvimento da tabela

periódica (Quadro 27).

Quadro 27: Imagens de agentes históricos, relacionados ao desenvolvimento da tabela periódica, presentes em livros de Química utilizados no Ensino Superior.

Atkins, Jones e Laverman (2018, p. 51)


Kotz et al. (2015, p. 67)

Rodgers (2016, p. 232)

Fonte: As referências são indicadas abaixo de cada imagem.

Imagens de Mendeleev estão presentes em quatro livros e de Meyer em

apenas um dos livros avaliados. Ao utilizar a imagem de Mendeleev e não usar

imagens de outros agentes históricos, que também contribuíram para o

desenvolvimento da tabela periódica, reforça a imagem desse químico como o

pesquisador que desenvolveu a tabela periódica ou cuja contribuição foi mais

importante. Caberia aqui evocar os tipos de atenção focal e subsidiária associados a

estrutura do conhecimento idealizado por Polanyi para justificar que, apesar das

imagens dos referidos agentes históricos terem sido utilizadas para exemplificação do

conteúdo histórico, a atenção do leitor pode ser as imagens e não o texto relacionado

ao fragmento histórico.

296

Em Atkins, Jones e Laverman (2018) podemos observar que, ainda que seja

indicado que Mendeleev e Meyer publicaram, no mesmo ano, propostas de

classificação dos elementos químicos, em outros momentos os autores afirmam que

Mendeleev desenvolveu a primeira tabela periódica.

Quanto aos domínios cognitivos dos exercícios relacionados ao

conteúdo escolar tabela periódica, observamos que apenas um dos livros

avaliados, Rozenberg (2002), não apresenta exercícios relacionados à tabela

periódica. Para os demais livros avaliamos, geralmente, cinco exercícios que possuem

tipos de enunciados diferentes, totalizando 46 exercícios, que foram categorizados

segundo a Taxionomia Revisada de Bloom (Quadro 28).

Quadro 28: Categorização, segundo a Taxionomia revisada de Bloom, de exercícios relacionados à tabela periódica presentes em livros de Química utilizados no Ensino Superior.




Lembrar

LD1-Q1 LD1-Q2 LD1-Q3 LD2-Q2 LD6-Q1 LD6-Q2 LD6-Q3 LD8-Q1 LD8-Q2 LD9-Q1

LD11-Q3

Entender

LD1-Q4 LD2-Q1 LD3-Q1 LD3-Q3

LD11-Q2

LD1-Q5 LD2-Q3 LD2-Q4 LD3-Q2 LD6-Q4 LD6-Q5 LD7-Q2 LD7-Q4 LD7-Q5 LD8-Q3 LD8-Q4 LD8-Q5 LD9-Q2 LD9-Q3 LD9-Q4

LD10-Q2 LD10-Q3 LD10-Q4 LD10-Q5 LD11-Q4 LD11-Q5

Aplicar LD4-Q3 LD4-Q1 LD4-Q2 LD7-Q1

LD9-Q5 LD11-Q1

Analisar

297

Avaliar LD2-Q5

LD10-Q1

Criar LD7-Q3


Podemos observar que a maior parte dos exercícios avaliados apresentam

domínio cognitivo Entender (n = 26), seguido de Lembrar (n = 11), Aplicar (n = 6),

Avaliar (n = 2) e Criar (n = 1), Quadro 28. Esta análise indica que, a maior parte dos

exercícios avaliados, selecionados de nosso corpus de estudo, possuem baixa

complexidade cognitiva, dois possuem intermediária complexidade cognitiva e apenas

um possui alta complexidade cognitiva.

Em relação à dimensão do conhecimento, observamos que: (i) os 11 exercícios

que apresentam domínio cognitivo Lembrar faz com que os estudantes mobilizem a

dimensão do conhecimento do tipo efetivo/factual para resolverem os exercícios; (ii)

dos 26 exercícios que apresentam domínio cognitivo Entender, a mobilização, por

parte dos estudantes, da dimensão do conhecimento do tipo efetivo/factual se faz

necessária em cinco exercícios, enquanto a dimensão do conhecimento do tipo

conceitual é requerida em 21 dos exercícios avaliados; (iii) cinco exercícios -

relacionados ao domínios cognitivos Aplicar, Avaliar e Criar - demandam dimensão do

conhecimento do tipo procedural para serem resolvidos; (iv) nenhum dos exercícios

avaliados demandam da dimensão do conhecimento do tipo metacognitivo para

serem resolvidos.

Ao comparar os exercícios propostos nos diferentes livros, observamos que

existem exercícios semelhantes, em termos de enunciados, mas que possuem

diferentes complexidades cognitivas e de conhecimento para serem resolvidos, tais

como os dois pares de exercícios apresentados no Quadro 29 e Quadro 30.

Quadro 29: Comparação de exercícios, relacionados a tabelas periódicas diferentes da recomendada

pela IUPAC, com diferentes complexidades cognitivas e de conhecimento para serem resolvidos.

Exercícios Considerações

(LD10-Q1) Discorra sobre as propostas iniciais e as mais modernas de construção da tabela periódica. Considere as tentativas de arranjar os elementos em hélices e cones, assim como as superfícies bidimensionais mais práticas. Quais são, em sua opinião, as vantagens e desvantagens desses vários arranjos?

Relacionado ao domínio cognitivo Avaliar, uma vez que explora as ações de apreciar e justificar. O conhecimento mobilizado é do tipo procedural, uma vez que se utiliza de “critérios e percepção de como e quando usar um procedimento específico” para resolver o exercício.

(LD11-Q2) Além das formas curta e longa da

tabela periódica moderna, outra tabela de popularidade crescente é a chamada tabela periódica de “degrau à esquerda” ou de “Janet”.

Relacionado ao domínio cognitivo Entender, uma vez que explora a ação de explicar. O conhecimento mobilizado é do tipo

298

Faça uma pesquisa na internet para encontrar uma representação desse formato. Por que ela é chamada de tabela de “Janet”? Forneça uma referência em sua resposta.

efetivo/factual, uma vez que se utiliza de terminologia para resolver o exercício.


No Quadro 29 apresentamos, a título de comparação, dois exercícios que

estimulam os estudantes a pesquisarem sobre tabelas periódicas diferentes da

recomendada pela IUPAC. De modo geral, os dois exercícios podem contribuir para

romper com a visão dogmática de existência de uma única tabela periódica. No

entanto, em termos de domínios cognitivos e conhecimentos mobilizados para

resolver os exercícios, podemos observar que o exercício LD10-Q1 possui

complexidade cognitiva maior do que o exercício LD11-Q2.

Podemos observar que o enunciado do exercício LD10-Q1 é mais amplo do

que do exercício LD11-Q2, indicando apenas tipos de arranjos/organização dos

elementos químicos, deixando a cargo do estudante a responsabilidade de pesquisar

e selecionar alguns dos arranjos possíveis. Já o exercício LD11-Q2 é focado em uma

das tabelas periódicas elaborada por Charles Janet, deixando a cargo do estudante

pesquisar a respeito dessa tabela e indicar uma referência bibliográfica em sua

resposta. Esse exercício, o LD11-Q2, poderia envolver domínios cognitivos mais

elevados caso os autores tivessem solicitado, por exemplo, para avaliar as tabelas

periódicas de Charles Janet e da IUPAC e recomendar o uso de uma delas.

Quadro 30: Comparação de exercícios, relacionados a identificação de elementos desconhecidos, com diferentes complexidades cognitivas e de conhecimento para serem resolvidos.


(LD2-Q5) Suponha que você enfrente um

problema semelhante ao de Mendeleev: precisa prever as propriedades de um elemento ainda não descoberto. Como será o elemento 118 se e quando uma quantidade suficiente for produzida para os químicos estudarem suas propriedades físicas e químicas?

Relacionado ao domínio cognitivo Avaliar, uma vez que explora a ação de justificar. O conhecimento mobilizado é do tipo procedural, uma vez que se utiliza de “técnicas e métodos relacionados ao tema” para resolver o exercício.

(LD4-Q3) Várias experiências foram

desenvolvidas para sintetizar elementos superpesados com base no bombardeamento de átomos da série dos actinídeos com íons pesados. Na década de 1970, enquanto aguardavam a confirmação e aceitabilidade dos resultados, alguns cientistas batizaram os elementos 104 e 105 de eka-háfnio e eka-tântalo. Por que esses nomes foram escolhidos?

Relacionado ao domínio cognitivo Entender, uma vez que explora a ação de explicar. O conhecimento mobilizado é do tipo efetivo/factual, uma vez que se utiliza de terminologias para resolver o exercício.


299

No Quadro 30 apresentamos, a título de comparação, dois exercícios cujos

enunciados estão relacionados a contextos de descoberta de elementos químicos

desconhecidos. Enquanto o exercício LD4-Q3 solicita que os estudantes expliquem o

porquê dos nomes provisórios eka-háfnio e eka-tântalo, que envolve um domínio

cognitivo relativamente baixo, o exercício LD2-Q5 solicita que os estudantes

justifiquem como será o elemento 118. Para isso, os estudantes deverão mobilizar

conhecimentos relacionados a previsão de propriedades físicas e químicas, tal como

realizado por Mendeleev para a criação de sua tabela periódica.

Pontuamos, com base no exposto nesta seção, que os livros didáticos

deveriam propor exercícios que envolvessem domínios cognitivos diferentes, assim

como mobilizasse diferentes tipos de conhecimentos, em ordem crescente de

complexidade, para sua realização. Tal estratégia iria de encontro ao fato de que “[...]

para a ascensão de uma categoria para outra, é necessário ter obtido o

desenvolvimento ideal na fase anterior, pois cada uma utiliza de habilidades que foram

adquiridas dos níveis antecedentes” (LIMA FILHO; JESUS, 2014, p. 39).

Quanto à indicação de recursos externos que contribuam para o processo

de ensinagem/aprendizagem do conteúdo escolar tabela periódica, apenas um

dos livros avaliados, Both (2018), faz indicação de recursos externos como

complemento ao conteúdo apresentado. Trata-se de uma tabela periódica interativa

(acessível em https://ptable.com/) que apresenta as duas formas da tabela periódica

recomendada pela IUPAC, a partir das quais inúmeras informações sobre as

propriedades físicas, distribuição eletrônica, isótopos e compostos formados podem

ser acessadas.


Observamos, de modo geral, que o conteúdo escolar tabela periódica é

ensinado/aprendido, durante a formação inicial de professores de química,

majoritariamente em uma disciplina introdutória do curso de Licenciatura em Química

(Química Geral ou Fundamentos de Química), sendo eventualmente trabalhada

também em disciplinas de Química Inorgânica e História da Química.

Após a dissecação do conteúdo escolar tabela periódica presente em 11 livros

didáticos de Química utilizados no Ensino Superior, observamos que há diferenças de

https://ptable.com/

300

abordagens, de ênfase nos fragmentos históricos da tabela periódica, de conceitos e

classificações utilizadas e forma como as propriedades periódicas são abordadas e

explicadas. Quanto às classificações dos elementos químicos, por exemplo, além das

discutidas anteriormente, podemos observar que outras classificações estão

presentes nos livros avaliados, tal como a de Goldschmidt (Figura 44) indicada por

Weller et al. (2017).

Figura 44: Classificação de Goldschmidt para os elementos químicos.

Fonte: Weller et al. (2017, p. 280).

A classificação de Goldschmidt, um esquema bastante usado em geoquímica,

separa os elementos em quatro tipos: Litófilos - tais como Li, Mg, Ti, Al e Cr - que

são encontrados essencialmente na crosta terrestre como silicatos. Calcófilos - tais

como Cd, Pb, Sb e Bi - que são normalmente encontrados combinados com sulfeto

(ou seleneto, ou telureto) em minerais. Siderófilos - tais como Pt, Pd, Ru, Rh e Os -

que são encontrados na forma de óxidos e sulfetos, mas que ocorrem principalmente

em seu estado natural. Atmófilos - tais como H, N e os elementos do grupo 18 - que

são elementos que ocorrem naturalmente como gases (WELLER et al., 2017). Trata-

se, portanto, de mais uma classificação apresentada em livro didático de Química,

que não contribui para o entendimento da tabela periódica, e está associada com

domínios cognitivos de baixa complexidade. Mas, apesar disso, serve para

demonstrar a utilidade da tabela periódica enquanto ferramenta para organizar

informações, não só na área de Química.

Ao analisarmos os conteúdos históricos presentes nos livros didáticos

avaliados e compararmos com nossa historiografia do sistema periódico apresentada

301

no capítulo 3, concluímos que reconstruir, de forma completa e utilizando um espaço

limitado, a história de um constructo científico, como o sistema periódico, é impossível

e também desnecessária. Mesmo com um bom trabalho historiográfico, a história

contada será combinações de diferentes fragmentos que fazem parte de uma história.

Sendo assim, a combinação de fragmentos históricos e a profundidade no qual eles

são apresentados resulta em diferentes histórias para um mesmo objeto de estudo.

Para explicar melhor essas relações propomos o esquema apresentado na Figura 45.

Figura 45: Relações qualitativas existentes entre a história do sistema periódico e as histórias da

tabela periódica presentes em livros didáticos de Química utilizados no Ensino Médio. Fonte: Autoria própria (2021).

Para elaborar as relações apresentadas na Figura 45, consideramos

inicialmente que o sistema periódico enquanto um constructo científico, assim como

outros produtos da ciência e outras criações da humanidade, possui uma história

(retângulo com borda azul). Essa história, por sua vez, é viva, está em construção,

assim como seu objeto de estudo que continua, até os dias de hoje, em processo de

(re)elaboração, visando superar limitações, melhorar as formas de representação

existentes e convencimento de aliados para definição da forma de representação mais

adequada a ser aceita pelos praticantes da química. A tabela periódica da IUPAC, por

sua vez, que é uma das formas existente de sistema periódico, possui uma história

(círculo amarelo), que é uma parte da história do sistema periódico.

A história da tabela periódica é apresentada, de forma incompleta, em livros

didáticos de Química como uma combinação de fragmentos históricos (elipses

pretas). Cada fragmento histórico, por sua vez, é geralmente um relato acerca de uma

forma de organização dos elementos químicos criada por um determinado agente

302

histórico. Como exceção, apresentamos o fragmento F1 (sobreposição de duas

elipses), que relata as criações de Mendeleev e Meyer como formas semelhantes de

organização dos elementos químicos, que foram desenvolvidas simultaneamente e

independentemente.

Utilizando quatro livros didáticos como exemplo, podemos observar que a

história da tabela periódica apresentada no LD9 (elipse azul) possui mais fragmentos

históricos relacionados à tabela periódica, mas ainda assim não abarca toda a história

desse constructo científico. Esse livro apresenta ainda um fragmento histórico externo

à história da tabela periódica (F6, relacionado à classificação elíptica de Benfey), mas

que ainda assim faz parte da história do sistema periódico. No outro extremo,

observamos que a história da tabela periódica no LD10 (elipse vermelha) se resume

ao fragmento F1. No LD8, a história da tabela periódica (elipse verde) é formada pelos

fragmentos F1 e F2, relacionado ao estudo de Moseley que resultou na determinação

dos números atômicos dos elementos químicos. No LD6, a história da tabela periódica

(elipse roxa) é constituída por quatro fragmentos históricos - F1, F2, F3 (relacionado

a proposta de Newlands) e F4 (relacionado a proposta de Mendeleev) - e um

fragmento diferente (F7, relacionado ao estudo de Rutherford para estimar o número

de cargas positivas no núcleo atômico) ao observado no LD9.

Podemos observar que os fragmentos F5 (relacionado à contribuição de

Seaborg para a atualização da forma da tabela periódica), F6 e F7 aparecem uma

única vez nos quatro livros avaliados e, desta forma, contribuem para tornar diferentes

as histórias da tabela periódica presentes nos livros avaliados.

Consideramos que, tornar consciente a existência de diferentes histórias

(narrativas históricas) da tabela periódica, como indicado na Figura 45, é algo que

deve ser trabalhado na formação inicial de professores de química, não apenas em

disciplinas introdutórias de Química, mas sobretudo em disciplinas que abordem

aspectos históricos, filosóficos e sociológicos da Ciência. Além disso, o

desenvolvimento de uma consciência histórica55 associada ao conhecimento

55 Adotamos aqui as ideias, que circulam no contexto brasileiro, do historiador e filósofo alemão Jörn Rusen. A consciência histórica é caracterizada por três competências: 1. Competência de experiência é a capacidade de olhar ao passado e buscar a sua qualidade temporal, diferenciando-o do presente; 2. Competência de interpretação é a habilidade para reduzir as diferenças de tempo entre o passado, o presente e o futuro. Nesse caso, a temporalidade funciona como um instrumento de interpretação de experiências do passado e uma compreensão do presente; 3. Competência de orientação é a habilidade para utilizar a interpretação do passado, analisar a situação presente e projetar um curso de ação futura (CERRI, 2011; GEVAERD, 2011).

303

científico, em especial a Natureza da Ciência, pode ser muito importante nos mais

variados níveis de ensino:

[...] a relação simbiótica potencial entre a consciência histórica e a natureza da ciência é abundante. O estudo da ciência, o progresso que representa e as respostas aos problemas do mundo real que oferece refletem o contexto da época em que as descobertas foram feitas. Pensar historicamente sobre a ciência e a descoberta científica fornece as ferramentas e hábitos mentais para ajudar os estudantes a interpretar o que aprenderam sobre a ciência - na verdade, aprender a natureza da ciência. Além de aumentar a compreensão dos estudantes sobre a consciência histórica e a natureza da ciência, tal relação tem o potencial de aprimorar as habilidades de alfabetização disciplinar [...] para garantir que os estudantes estejam melhor preparados para a faculdade, carreira e vida cívica (BURTON; PELLEGRINO; GALLAGHER, 2015, p. 55, tradução nossa).

Para além da memorização de classificações, conceitos, tendências periódicas

e aspectos históricos relacionados à tabela periódica, Rodgers (2016, p. 235, tradução

nossa) pontua para o leitor: “[...] quando você conseguir produzir um parágrafo bem

escrito sobre as tendências em cada propriedade, é porque realmente começou a

entender, não apenas a decorar, a tabela periódica”. Em um primeiro momento,

podemos considerar que o objetivo de aprendizagem apresentado pelo autor é válido

e possui um nível de complexidade cognitiva maior do que a relacionada com a

memorização. No entanto, ao considerar a Taxonomia Revisada de Bloom, utilizada

neste trabalho para avaliar os níveis cognitivos dos exercícios propostos em livros

didáticos de Química, podemos observar que esse objetivo de aprendizagem possui,

assim como a maioria dos exercícios avaliados, baixo nível cognitivo.

A partir do exposto nesta parte do trabalho, reforçamos a importância de se

ensinar/aprender o conteúdo escolar tabela periódica durante a formação inicial de

professores de química. Para que os processos de ensinagem/aprendizagem do

conteúdo escolar tabela periódica se realize de forma mais significativa aconselhamos

que os professores utilizem pelo menos dois livros como referência básica.

Sugerimos, ainda, que as diferenças presentes nesses livros sejam utilizadas pelo

professor de Química como objeto de estudo em situações de ensino-aprendizagem,

a partir da proposição de situações nas quais os estudantes terão que analisar as

diferenças entre as obras, assim como avaliar diferentes propostas de tabelas

periódicas com base em seu critério de organização e recomendar a mais adequada

para ser utilizada, por exemplo, no contexto educacional. O uso desse tipo de

abordagem contribui para que o licenciando em Química supere a posição de receptor

304

de informações, passando a ocupar uma posição de agente ativo no processo de

ensino e aprendizagem.

Os livros O Sonho de Mendeleiev - A Verdadeira História da Química

(STRATHEM, 2002), A colher que desaparece: E outras histórias reais de loucura,

amor e morte a partir dos elementos químicos (KEAN, 2011) e Tio Tungstênio:

Memórias de uma infância química (SACKS, 2011) - livros pertencentes ao gênero

textual Divulgação Científica - indicados como referências nas disciplinas de História

da Química ofertadas por três IES paranaense não foram avaliados nesta tese. No

entanto, pontuamos que livros de Divulgação Científica, de forma semelhante ao

observado para livros didáticos, estão suscetíveis a erros e visões distorcidas acerca

da Natureza da Ciência, fato que pode levar leitores a interpretações erradas sobre

a(s) história(s) apresentada(s) na obra e potencializar erros recorrentes relacionados

à Natureza da Ciência.

Sem a intenção de fazer uma análise completa, com o intuito de demonstrar

nossa percepção apresentada acima, selecionamos alguns fragmentos textuais

presentes em A colher que desaparece (KEAN, 2011). Sam Kean - formado em Física

e Literatura Inglesa na Universidade de Minnesota e mestre em Biblioteconomia pela

Universidade Católica da América - é um escritor estadunidense que publicou cinco

livros que discutem descobertas científicas em um estilo narrativo, cujas histórias são

publicadas também em jornais como The Best American Science and Nature Writing,

The New York Times Magazine e Psychology Today. Em A colher que desaparece,

Kean (2011, p. 51) pontua que apesar de “Dmitri Mendeleiev” ter sido “[...] aclamado

pela criação da primeira tabela periódica”:

[...] Mendeleiev não criou a primeira tabela periódica sozinho. Seis pessoas inventaram-na de forma independente, e todas trabalharam a partir das “afinidades químicas” observadas pela primeira geração de químicos. [...] A ciência precisa de heróis, tanto quanto qualquer outro meio, e Mendeleiev tornou-se protagonista da história da tabela periódicas por uma série de razões (KEAN, 2011, p. 51).

Algumas das razões para Mendeleev se tornar o “protagonista” da história da

tabela periódica é discutida pelo autor, que são mescladas com as contribuições de

outros agentes históricos como Newlands e Meyer. Um fragmento textual que nos

chamou atenção está relacionado à apresentação feita por Newlands à Chemical

Society of London:

305

[...] de uma forma um tanto excêntrica, Newlands comparou as sete colunas

com o dó ré mi fá sol lá si da escala musical. Infelizmente, a plateia da Chemical Society of London não tinha nada de excêntrica e ridicularizou a proposta mambembe de Newlands (KEAN, 2011, p. 52, grifos nossos).

Nesse fragmento podemos observar que o autor utiliza dois termos para

desqualificar o trabalho de Newlands: o termo excêntrica ao se referir a analogia

utilizada por Newlands, assim como o adjetivo mambembe56 ao se referir a proposta

de tabela periódica. Outro fragmento textual que nos chamou atenção está

relacionado à Meyer:

[...] enquanto tanto ele [Mendeleev] como Meyer deixaram espaços em branco onde nenhum elemento se encaixava na tabela, Mendeleiev, ao contrário do medroso Meyer, teve a coragem de prever o lugar onde os novos elementos se encaixariam. Procurem com mais afinco, químicos e geólogos, ele parecia instigar, pois vocês ainda vão encontrá-los (KEAN, 2011, p. 53, grifos do autor).

Nesse fragmento o autor atribuiu o adjetivo medroso à Meyer e corajoso à

Mendeleev. Ao refletirmos sobre o significado de medo, por exemplo, que está

associado ao “[...] estado emocional provocado pela consciência que se tem diante do

perigo; aquilo que provoca essa consciência” (DICIO, 2020, on-line) podemos inferir

que o autor considera que Meyer também sabia da existência de elementos

desconhecidos, mas, diferente de Mendeleev, hesitou em prever e publicar sobre a

existência de elementos desconhecidos. A partir desses apontamentos podemos

observar que o estilo narrativo utilizado por Kean (2011), apesar de trazer fragmentos

reais da história da tabela periódica, reforça sua concepção de que a “ciência precisa

de heróis” - concepção compartilhada por historiadores da ciência tradicionais e, ainda

hoje, por muitos divulgadores da ciência - e que os acertos dos “protagonistas” devem

ser lembrados e enaltecidos.

A partir do exposto, alertamos para que a disciplina de História da Química seja

fundamentada em livros e artigos relacionados à História, Filosofia e Sociologia da

Ciência/Química, produzidos a partir de pesquisas documentais como base para a

historiografia apresentada e que tragam de forma adequada aspectos da Natureza da

Ciência, em especial como pontua Vilas Boas (2013), que permitam: (i) compreender

56 Segundo o Dicionário Online de Português (acessível em https://www.dicio.com.br/), Mambembe é

um adjetivo que significa “[...] de má qualidade; imprestável, ordinário. (Diz-se principalmente dos espetáculos ou grupos teatrais de baixa categoria: circo mambembe)”.

https://www.dicio.com.br/

306

os modos pelos quais o conhecimento científico foi historicamente construído; (ii)

compreender a ciência como atividade humana e/ou socialmente construída e; (iii)

compreender a atividade científica como produtora de um conhecimento passível de

substituição por outro conhecimento mais abrangente e completo.

Nesse contexto, livros do gênero Divulgação Científica devem ser utilizados

com cautela, uma vez que por serem produzidos, geralmente, sem considerar

aspectos da Historiografia podem levar os leitores a interpretações errôneas sobre a

história apresentada e sobre aspectos da Natureza da Ciência. Por outro lado, o uso

de livros de Divulgação Científica como objeto de estudo - utilizando como aporte

teórico, por exemplo, artigos sobre avaliação de aspectos históricos e de Natureza da

Ciência em materiais didáticos - pode ser um recurso interessante para a disciplina de

História da Química.


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311

4.5. Anexos

Quadro 31: Informações sobre Química Geral e Reações Químicas de autoria de Kotz et al. (2015).

Quem são e onde atuam os autores e os tradutores/revisores?

Autores: John C. Kotz, professor da State University of New York no College of Oneonta. Paul M. Treichel, professor aposentado desde 2007. John R. Townsend, professor de Química na West Chester University of Pennsylvania. David A. Treichel, professor de Química na Nebraska Wesleyan University. Tradução Noveritis do Brasil. Revisores técnicos: Eduardo Norberto Codaro (professor de Química na Unesp) e Heloisa Andréa Acciari (professora de Química na Unesp)

Qual o espaço (capítulo/unidade/seção) dedicado ao conteúdo?

Seção 2.5 (A tabela periódica), p. 62-73, que faz parte do capítulo 2 (Átomos, moléculas e íons). Capítulo 7 (A estrutura dos átomos e as tendências periódicas), p. 308-347.

Domínios cognitivos dos exercícios relacionados aos conteúdos de tabela periódica?

São apresentados, na seção 2.5, 12 exercícios sobre o conteúdo tabela periódica. (LD-Q1) Qual dos seguintes elementos é um metaloide? (a) Ge; (b) S; (c) Be; (d) Al

Relacionado ao domínio cognitivo lembrar, uma vez que explora as ações de reconhecer ou relembrar, dependo da forma como for indicado sua resolução. O conhecimento mobilizado é do tipo efetivo/factual, uma vez que se utiliza de terminologias para resolver o exercício.

(LD1-Q2) Qual é o símbolo do elemento do terceiro período e do quarto grupo? (a) Si; (b) Sc; (c) V;

(d) Sn Relacionado ao domínio cognitivo lembrar, uma vez que explora as ações de reconhecer ou relembrar, dependo da forma como for indicado sua resolução. O conhecimento mobilizado é do tipo efetivo/factual, uma vez que se utiliza terminologias para resolver o exercício.

(LD1-Q3) Qual é o nome dado aos elementos que existem em diferentes formas, tais como grafite,

diamante e buckyballs? (a) isótopos (b) isômeros (c) alótropos (d) não metais Relacionado ao domínio cognitivo lembrar, uma vez que explora a ação de relembrar. O conhecimento mobilizado é do tipo efetivo/factual, uma vez que se utiliza de terminologias para resolver o exercício.

(LD1-Q4) Quantos períodos da Tabela Periódica têm 8 elementos, quantos têm 18 elementos e

quantos têm 32 elementos? Relacionado ao domínio cognitivo entender, uma vez que explora a ação de classificar. O conhecimento mobilizado é do tipo efetivo/factual, uma vez que se utiliza de terminologias para resolver o exercício.

(LD1-Q5) O titânio e tálio têm símbolos que são facilmente confundidos um com o outro. Dê o

símbolo, número atômico, peso atômico, número do grupo e do período de cada elemento. São eles metais, não metais ou metaloides?

Relacionado ao domínio cognitivo entender, uma vez que explora a ação de classificar. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de classificações e categorias para resolver o exercício.

Fonte: Elaborado com dados disponíveis em Kotz et al. (2015).

Quadro 32: Informações sobre Introdução à Química Geral de autoria de Bettelheim et al. (2012).


Autores: Frederick A. Bettelheim e William H. Brown (professores no Beloit College), Mary K. Campbell (Mount Holyoke College), Shawn O. Farrell (Olympic Training Center). Tradução: Mauro de Campos Silva e Gianluca Camillo Azzellini. Revisão técnica: Gianluca Camillo Azzellini (professor de Química na USP).


Seção 2.5 (O que é tabela periódica?), p. 38-43. Seção 2.7 (Como estão relacionadas a configuração eletronica e a posição na tabela periódica?), p. 49-50. Seção 2.8 (O que são propriedades periódicas?), p. 50-53. As seções indicadas fazem parte do capítulo 2 (Átomos).


312

São apresentados, na seção 2.5, oito exercícios sobre o conteúdo tabela periódica. No entanto, em outras seções próximas há exercícios que podem ser utilizados para o processo de ensino e aprendizagem do conteúdo em questão. (LD2-Q1) Indique se a afirmação é verdadeira ou falsa.

a) Mendeleev descobriu que, quando os elementos são organizados em ordem crescente de massa atômica, certas propriedades recorrem periodicamente.

b) Os elementos do grupo principal são aqueles das colunas 3A a 8A da tabela periódica.

c) Os não metais são encontrados na parte de cima da tabela periódica, os metaloides, no meio, e os metais, na parte de baixo.

d) Entre os 116 elementos, metais e não metais existem aproximadamente em igual número.

e) Na tabela periódica, a fileira horizontal é chamada grupo. (f) Os elementos do grupo 1A são chamados “metais alcalinos”.

f) Os metais alcalinos reagem com água e produzem gás hidrogênio e um hidróxido de metal, MOH, em que “M” é o metal.

g) Os halogênios são elementos do grupo 7A. h) Os pontos de ebulição dos gases nobres (elementos do grupo 8A) aumentam de

cima para baixo na coluna. Relacionado ao domínio cognitivo entender, uma vez que explora a ação de interpretar. O conhecimento mobilizado é do tipo efetivo/factual, uma vez que se utiliza de terminologias para resolver o exercício.

(LQ2-Q2) Quais são os elementos de transição? (a) Pd (b) K (d) Ce (e) Br (c) Co (f) Cr

Relacionado ao domínio cognitivo lembrar, uma vez que explora a ação de reconhecer. O conhecimento mobilizado é do tipo efetivo/factual, uma vez que se utiliza de terminologias para resolver o exercício.

(LD2-Q3) Qual elemento de cada par é mais metálico? (a) Silício ou alumínio (b) Arsênio ou fósforo

(c) Gálio ou germânio (d) Gálio ou alumínio Relacionado ao domínio cognitivo entender, uma vez que explora a ação de classificar. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de classificações e categorias para resolver o exercício.

(LQ2-Q4) (a) Explique por que o raio atômico diminui ao longo de um período na tabela periódica.

Relacionado ao domínio cognitivo entender, uma vez que explora a ação de explicar. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de princípios e generalizações para resolver o exercício.

(LD2-Q5) Suponha que você enfrente um problema semelhante ao de Mendeleev: precisa prever as propriedades de um elemento ainda não descoberto. Como será o elemento 118 se e quando uma quantidade suficiente for produzida para os químicos estudarem suas propriedades físicas e químicas?

Relacionado ao domínio cognitivo avaliar, uma vez que explora a ação de justificar. O conhecimento mobilizado é do tipo procedural, uma vez que se utiliza de “técnicas e métodos relacionados ao tema” para resolver o exercício.

Fonte: Elaborado com dados disponíveis em Bettelheim et al. (2012).

Quadro 33: Informações sobre Química Geral e Inorgânica de autoria de Both (2018).

Quem são e onde atuam a autora e a revisora técnica? Autora: Josemere Both é mestre (2017) em Ciência e Tecnologia de Alimentos pela UPF e graduada

(2014) em Química pela UPF. Revisão técnica: Andressa Christiane Habekost Weber é mestre (2015) em Química Tecnológica e Ambiental pela FURG e graduada (2012) em Química Industrial pela UNISC.


Seção 2 (Estrutura eletrônica e periodicidade), p. 127-149, que faz parte da unidade 2.


313

Para o conteúdo em questão são apresentados no livro avaliado apenas cinco exercícios, todos de múltipla escolha. Após a análise dos exercícios concluímos que todos possuem o domínio cognitivo entender, uma vez que todos os exercícios exploram as ações de interpretar e comparar as alternativas. (LD3-Q1) A prata pertence à família dos metais e é considerada nobre. Por não reagir com a água e

com ar puro, é utilizada na elaboração de instrumentos musicais, joias e para condução de eletricidade, pois é um ótimo condutor elétrico. Esse elemento tem 47 prótons, 61 nêutrons e 47 elétrons. Qual das alternativas a seguir corresponde à escrita da representação do átomo de prata, considerando número atômico, número de massa e o símbolo do elemento?

(a) 𝑃𝑡10861 (b) 𝑃𝑟47

108 (c) 𝐴𝑔47108 (d) 𝐴𝑔47

61 (e) 𝐴𝑔4761

O conhecimento mobilizado é do tipo efetivo/factual, uma vez que se utiliza de “elementos específicos e detalhes” para resolver o exercício.

(LD3-Q2) Quantos prótons, nêutrons e elétrons apresenta o átomo que é representado por 𝑀𝑛2553 ?

Diga se este é um isótopo do átomo Mn. Considere o número de massa do átomo como sendo 55 para encontrar as quantidades das partículas do átomo. (a) 25 prótons, 30 nêutrons e 25 elétrons. Não é isótopo. (b) 25 prótons, 30 nêutrons e 25 elétrons. É isótopo. (c) 25 prótons, 28 nêutrons e 25 elétrons. Não é isótopo. (d) 28 prótons, 25 nêutrons e 28 elétrons. Não é isótopo. (e) 30 prótons, 25 nêutrons e 30 elétrons. É isótopo.

O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de classificações e categorias para resolver o exercício.

(LD3-Q3) Considere a seguinte distribuição eletrônica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5. A qual elemento químico

essa configuração eletrônica pertence? Qual a representação da configuração eletrônica condensada, utilizando o cerne do gás nobre? Quantos elétrons de valência estão presentes no último subnível?

a) Elemento Cl; [Ne] 3s2 3p5; sete elétrons na camada de valência. b) Elemento Cl; [Ne] 3s2 3p5; cinco elétrons na camada de valência. c) Elemento Br; [Ar] 4s2 4p5; sete elétrons na camada de valência. d) Elemento Br; [Ar] 4s2 4p5; cinco elétrons na camada de valência. e) Elemento Br; [Ne] 4s2 4p5; sete elétrons na camada de valência.

O conhecimento mobilizado é do tipo efetivo/factual, uma vez que se utiliza de “elementos específicos e detalhes” para resolver o exercício.

Fonte: Elaborado com dados disponíveis em Both (2018).

Quadro 34: Informações sobre Química Geral de autoria de Rosenberg, Epstein e Krieger (2013).


Autores: Jerome L. Rosenberg, professor de Química aposentado da Universidade de Pittsburgh. Lawrence M. Epstein, professor de Química aposentado, Universidade de Pittsbutgh. Peter J. Krieger, professor do Palm Beach Community College.

Tradução: Félix Nonnenmacher Consultoria. Revisão técnica: Emilse Maria Agostini Martini (professora do Instituto de Química da UFRGS).


Capítulo 8 (A estrutura atomica e a lei periódica), p. 110-126.


São apresentados 17 exercícios sobre “as propriedades atômicas e a lei periódica”. (LD4-Q1) Quais átomos no primeiro período de transição (Z = 21 a 30) são diamagnéticos?

Apresente suas configurações. Relacionado ao domínio cognitivo aplicar, uma vez que explora a ação de resolver. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de classificações e categorias para resolver o exercício.

(LD4-Q2) Todos os átomos com valores de Z ímpares têm ao menos um elétron desemparelhado.

Um átomo com Z par pode ter elétrons desemparelhados? Em caso afirmativo, dê exemplos presentes nos três primeiros períodos da tabela periódica.

314

Relacionado ao domínio cognitivo aplicar, uma vez que explora a ação de resolver. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de “princípios e generalizações” para resolver o exercício.

(LD4-Q3) Várias experiências foram desenvolvidas para sintetizar elementos superpesados com base no bombardeamento de átomos da série dos actinídeos com íons pesados. Na década de 1970, enquanto aguardavam a confirmação e aceitabilidade dos resultados, alguns cientistas batizaram os elementos 104 e 105 de eka-háfnio e eka-tântalo. Por que esses nomes foram escolhidos?

Relacionado ao domínio cognitivo entender, uma vez que explora a ação de explicar. O conhecimento mobilizado é do tipo efetivo/factual, uma vez que se utiliza de terminologias para resolver o exercício.

Fonte: Elaborado com dados disponíveis em Rosenberg, Epstein e Krieger (2013).

Quadro 35: Informações sobre Química Geral de autoria de Rozenberg (2002).

Quem é e onde atua o autor?

Autor: Izrael Mordka Rozenberg, engenheiro químico, professor do Instituto Mauá de Tecnologia.


Capítulo 8 (A tabela periódica dos elementos químicos), p. 145-159. Seção 9.17 (Os números atômicos e a lei de Moseley), p. 198-201. Seção 10.15 (Configuração eletrônica e tabela periódica), p. 254-258.


Não há propostas de exercícios no livro.

Fonte: Dados elaborados com dados disponíveis em Rozenberg (2002).

Quadro 36: Informações sobre Química Geral de autoria de Chang (2010).

Quem são e onde atuam o autor e os tradutores/revisores?

Autor: Raymond Chang, professor do Departamento de Química do Williams.

Tradução: Maria José Ferreira Rebelo, Fernando Manuel Sales Brito Palma, Fernando Manuel Sebastião Silva Fernandes, Filomena de Fátima Martins Freitas, Maria Francisca Morais e Viegas, Maria Helena Ribeiro Matias Mendonça e Maria Isabel da Silva Pereira da Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa. Revisão Técnica: Denise de Oliveira Silva (professora da USP) e Vera R. Leopoldo Constantino (professora da USP).


Capítulo 8 (Tabela periódica), p. 239-271.


No capítulo estão presentes 107 exercícios, distribuídos de acordo com as seções que constituem o capítulo. (LD6-Q1) Descreva sucintamente a importância da tabela periódica de Mendeleev.

Relacionado ao domínio cognitivo lembrar, uma vez que explora a ação de relembrar. O conhecimento mobilizado é do tipo efetivo/factual, uma vez que se utiliza de “elementos específicos e detalhes” para resolver o exercício.

(LD6-Q2) Quais dos elementos seguintes são metais, não-metais ou semimetais: As, Xe, Fe, Li, B,

Cl, Ba, P, I, Si? Relacionado ao domínio cognitivo lembrar, uma vez que explora a ação de reconhecer. O conhecimento mobilizado é do tipo efetivo/factual, uma vez que se utiliza de terminologias para resolver o exercício.

(LD6-Q3) Sem recorrer à tabela periódica, escreva o nome e o símbolo de um elemento de cada um dos grupos seguintes: 13, 14, 15, 16, 17, 18, metais de transição.

Relacionado ao domínio cognitivo lembrar, uma vez que explora a ação de relembrar. O conhecimento mobilizado é do tipo efetivo/factual, uma vez que se utiliza de “elementos específicos e detalhes” para resolver o exercício.

315

(LD6-Q4) O que são elétrons de valência? Para os elementos representativos, o número de elétrons de valência de um elemento é igual ao número do seu grupo. Mostre que isso é verdadeiro para os elementos seguintes: Al, Sr, K, Br, P, S, C.

Relacionado ao domínio cognitivo entender, uma vez que explora a ação de explicar. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de “princípios e generalizações” para resolver o exercício.

(LD6-Q5) Na tabela periódica, o elemento hidrogênio é às vezes agrupado aos metais alcalinos

(como neste livro) e outras vezes aos halogênios. Explique por que o hidrogênio se pode assemelhar aos elementos do Grupo 1 e do Grupo 17.

Relacionado ao domínio cognitivo entender, uma vez que explora a ação de explicar. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de classificações e categorias para resolver o exercício.

Fonte: Elaborado a partir de dados disponíveis em Chang (2010).

Quadro 37: Informações sobre Química Geral Aplicada à Engenharia de autoria de Brown e Holme (2014).


Autor: Larry Brown é professor da Texas A&M University. Tom Holme é professor de química na

Iowa State University e diretor do Instituto de Exame da American Chemical Society. Tradução técnica: Robson Mendes Matos (professor da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ).


Seção 2.5 (A Tabela periódica), p. 48-52, que faz parte do capítulo 2 (Átomos e moléculas). Capítulo 6 (A tabela periódica e a estrutura atômica), p. 172-212.


No capítulo 6 são propostos 20 exercícios. (LD7-Q1) Descreva como as configurações eletrônicas de valência explicam algumas das

semelhanças nas propriedades químicas dos elementos dentro de um grupo. Relacionado ao domínio cognitivo aplicar, uma vez que explora a ação de demonstrar. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de “princípios e generalizações” para resolver o exercício.

(LD7-Q2) Por que não há nenhum elemento imediatamente à direita do magnésio na tabela

periódica? Relacionado ao domínio cognitivo entender, uma vez que explora a ação de explicar. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de classificações e categorias para resolver o exercício.

(LD7-Q3) Se outros 50 elementos fossem descobertos, como seria a aparência da tabela periódica?

Relacionado ao domínio cognitivo criar, uma vez que explora a ação de produzir. O conhecimento mobilizado é do tipo procedural, uma vez que se utiliza de “técnicas e métodos relacionados ao tema” para resolver o exercício.

(LD7-Q4) Usando apenas a tabela periódica como um guia, coloque cada uma das seguintes séries de átomos em ordem crescente de tamanho. (a) Na, Be, Li, (b) P, N, F, (c) I, O, S.

Relacionado ao domínio cognitivo entender, uma vez que explora a ação de classificar. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de classificações e categorias para resolver o exercício.

(LD7-Q5) Como explicamos o fato de a energia de ionização do oxigênio ser menor que a do

nitrogênio? Relacionado ao domínio cognitivo entender, uma vez que explora a ação de explicar. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de princípios e generalizações para resolver o exercício.

Fonte: Elaborado com dados disponíveis em Brown e Holme (2014).

316

Quadro 38: Informações sobre Princípios de Química de autoria de Atkins, Jones e Laverman (2018).


Autores: Peter Atkins, professor da Oxford University. Loretta Jones, professora da University Northern Colorado. Leroy Laverman, professor da University of California. Tradução: Felix Nonnenmacher. Revisão técnica: Ricardo Bicca de Alencastro (professor emérito do Instituto de Química da UFRJ)


Seção B.4 (A organização dos elementos), p. F19-F21, que faz parte da unidade Fundamentos. Tópico 1F (A periodicidade), p. 51-66, que faz parte do Foco 1 (Os átomos).


(LD8-Q1) Nomeie os elementos (a) Sc; (b) Sr; (c) S; (d) Sb. Verifique seus números de grupo na

Tabela Periódica. Identifique cada um como metal, não metal ou metaloide. Relacionado ao domínio cognitivo lembrar, uma vez que explora as ações de nomear e reconhecer. O conhecimento mobilizado é do tipo efetivo/factual, uma vez que se utiliza de “elementos específicos e detalhes” para resolver o exercício.

(LD8-Q2) Identifique o bloco da Tabela Periódica a que pertencem os seguintes elementos: (a)

fósforo, (b) No, (c) Po, (d) Mo, (e) ósmio, (f) criptônio. Relacionado ao domínio cognitivo lembrar, uma vez que explora a ação de reconhecer. O conhecimento mobilizado é do tipo efetivo/factual, uma vez que se utiliza de “elementos específicos e detalhes” para resolver o exercício.

O tópico 1F apresenta 22 exercícios, além de exercícios extras ao final do capítulo. (LD8-Q3) Coloque cada um dos seguintes conjuntos de elementos na ordem decrescente de raio

atômico: (a) enxofre, cloro, silício; (b) cobalto, titânio, cromo; (c) zinco, mercúrio, cádmio; (d) antimônio, bismuto, fósforo.

Relacionado ao domínio cognitivo entender, uma vez que explora a ação de classificar. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de “princípios e generalizações” para resolver o exercício.

(LD8-Q4) (a) O que é uma relação diagonal? (b) Qual é a sua origem? (c) Dê dois exemplos que ilustrem este conceito.

Relacionado ao domínio cognitivo entender, uma vez que explora as ações de explicar e exemplificar. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de classificações e categorias para resolver o exercício.

(LD8-Q5) As energias de ionização geralmente aumentam da esquerda para a direita na Tabela Periódica. A energia de ionização do oxigênio, entretanto, é menor do que a do nitrogênio e a do flúor. Explique essa anomalia.


Fonte: Elaborado com dados disponíveis em Atkins, Jones e Laverman (2018).

Quadro 39: Informações sobre Química Inorgânica Descritiva de autoria de Rayner-Canham e

Overton (2015).


Autores: Geoff Rayner-Canham, professor da Sir Wilfred Grenfell College, Memorial University. Tina Overton, professora da University of Hull.

Tradução e revisão técnica: Edilson Clemente da Silva, Jussara Lopes de Miranda, Marco Antonio Barreto Leite, Maria Cristina Rodrigues da Silva, Nadia Maria Comerlato e Oswsaldo Esteves Barcia, todos professores da UFRJ.


Capítulo 2 (Uma visão global da tabela periódica), p. 15-31.


(LQ9-Q1) Defina os seguintes termos: (a) metais de terras-raras; (b) raio de van der Waals; (c) carga

nuclear efetiva.

317

Relacionado ao domínio cognitivo lembrar, uma vez que explora a ação de definir. O conhecimento mobilizado é do tipo efetivo/factual, uma vez que se utiliza de terminologias para resolver o exercício.

(LD9-Q2) Explique as duas razões por que a descoberta do argônio apresentou problemas para a tabela periódica original de Mendeleev.


(LD9-Q3) Sobre a classificação dos elementos como metais e não metais: (a) por que o brilho metálico é um critério pobre de distinção? (b) por que não se pode usar a condutividade térmica como critério de distinção? (c) por que é tão importante definir a condutividade elétrica em três dimensões como o melhor critério de reconhecimento do caráter metálico?


(LD9-Q4) Qual o sinal, positivo ou negativo, você esperaria encontrar para a afinidade eletrônica do hélio? Explique seu raciocínio.


(LD9-Q5) De forma qualitativa, o que você esperaria das propriedades físicas e químicas do elemento sintetizado 117?

Relacionado ao domínio cognitivo aplicar, uma vez que explora a ação de resolver. O conhecimento mobilizado é do tipo procedural, uma vez que se utiliza de “técnicas e métodos relacionados ao tema” para resolver o exercício.

Fonte: Elaborado com dados disponíveis em Rayner-Canham e Overton (2015).

Quadro 40: Informações sobre Química Inorgânica de autoria de Weller et al. (2017).


Autores: Mark Weller, professor da University of Bath. Jonathan Rourke, professor da University of Warwick. Tina Overton, professor da University of Hull. Fraser Armstrong, professor da University

of Oxford. Tradução: Cristina Maria Pereira dos Santos, mestre e doutora em Química Inorgânica pela UFRJ. Tradução e revisão técnica: Roberto de Barros Faria (professor titular da UFRJ).


Seção 1.6 (A classificação dos elementos), p. 20-22. Seção 1.7 ( Propriedades atomicas), p. 22-31. Capítulo 9 (Tendências periódicas), p. 273-295.


(LD10-Q1) Discorra sobre as propostas iniciais e as mais modernas de construção da tabela

periódica. Considere as tentativas de arranjar os elementos em hélices e cones, assim como as superfícies bidimensionais mais práticas. Quais são, em sua opinião, as vantagens e desvantagens desses vários arranjos?

Relacionado ao domínio cognitivo avaliar, uma vez que explora as ações de apreciar e justificar. O conhecimento mobilizado é do tipo procedural, uma vez que se utiliza de “critérios e percepção de como e quando usar um procedimento específico” para resolver o exercício.

(LD10-Q2) A decisão sobre quais elementos pertencem ao bloco f tem sido um assunto controverso. Uma proposição foi apresentada por W.B. Jensen (J. Chem. Educ. 1982, 59, 635). Resuma a controvérsia e os argumentos de Jensen. Uma opinião diferente foi defendida por L. Lavalle (J. Chem. Educ. 2008, 85, 1482). Resuma a controvérsia e os argumentos de Lavalle.

Relacionado ao domínio cognitivo entender, uma vez que explora as ações de comparar e explicar. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de classificações e categorias para resolver o exercício.

318

(LD10-Q3) Em épocas diferentes, duas sequências de elementos foram propostas para o Grupo 3: (a) Sc, Y, La, Ac; (b) Sc, Y, Lu, Lr. Uma vez que o raio iônico influencia fortemente as propriedades químicas dos elementos metálicos, pode-se pensar que ele possa ser usado como um critério para o arranjo periódico dos elementos. Usando esse critério, descreva qual dessas sequências deve ser a preferida.


(LD10-Q4) Muitos modelos de tabela periódica têm sido propostos desde a versão original de

Mendeleev. Faça uma revisão das versões mais recentes e discuta a base teórica de cada uma delas.

Relacionado ao domínio cognitivo entender, uma vez que explora as ações de comparar e explicar. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de classificações e categorias para resolver o exercício.

(LD10-Q5) Em geral, as energias de ionização aumentam ao longo de um período da esquerda para a direita. Explique por que a segunda energia de ionização do Cr é maior, e não menor, que a do Mn.


Fonte: Elaborado com dados disponíveis em Weller et al. (2017).

Quadro 41: Informações sobre Química Inorgânica Descritiva, de Coordenação e de Estado Sólido

de autoria de Rodgers (2016).

Quem é e onde atua o autor e a revisora técnica?

Autor: Glen E. Rodgers, professor emérito de Química do Allegheny College em Meadville. Revisão técnica: Regina Buffon (professora na UNICAMP).


Capítulo 9 (Construindo uma rede de ideias para explicar a tabela periódica), p. 229-260.


(LQ11-Q1) Quando Mendeleiev previu as propriedades de seus “eka” elementos, ele o fez por

interpolação, ou seja, ele sabia as propriedades dos elementos acima e abaixo e antes e depois do elemento faltante. Suponha que o eka-silício (germânio) ainda não tenha sido descoberto. Usando um handbook de química e física e informações de qualquer parte deste livro-texto, preveja valores para as seguintes propriedades do elemento não descoberto: massa atômica, densidade, ponto de fusão, ponto de ebulição, eletronegatividade, energia de ionização, afinidade eletrônica e raio atômico. Para cada propriedade, compare sua “previsão” com o valor real.

Relacionado ao domínio cognitivo aplicar, uma vez que explora a ação de resolver. O conhecimento mobilizado é do tipo procedural, uma vez que se utiliza de “técnicas e métodos relacionados ao tema” para resolver o exercício.

(LD11-Q2) Além das formas curta e longa da tabela periódica moderna, outra tabela de popularidade crescente é a chamada tabela periódica de “degrau à esquerda” ou de “Janet”. Faça uma pesquisa na internet para encontrar uma representação desse formato. Por que ela é chamada de tabela de “Janet”? Forneça uma referência em sua resposta.

Relacionado ao domínio cognitivo entender, uma vez que explora a ação de explicar. O conhecimento mobilizado é do tipo efetivo/factual, uma vez que se utiliza de terminologia para resolver o exercício.

(LD11-Q3) Reescreva a lei periódica com suas palavras.

Relacionado ao domínio cognitivo lembrar, uma vez que explora a ação de escrever. O conhecimento mobilizado é do tipo efetivo/factual, uma vez que se utiliza de terminologia para resolver o exercício.

(LD11-Q4) Escreva as configurações eletrônicas para o fósforo e o enxofre. Explique brevemente por que a energia de ionização do fósforo é maior do que a do enxofre.

319


(LD11-Q5) Esboce uma tabela periódica, indicando a tendência das eletronegatividades da menor para a maior. Relacione brevemente essas tendências à carga nuclear efetiva e ao tamanho atômico. Sua resposta deve incluir uma definição concisa de eletronegatividade.


Fonte: Elaborado com dados disponíveis em Rodgers (2016).

320

CAPÍTULO 5

A TABELA PERIÓDICA ENQUANTO CONTEÚDO ESCOLAR NA EDUCAÇÃO

BÁSICA


Partimos da premissa que a análise de documentos curriculares oficiais, assim

como de livros didáticos de Química em uso no Brasil, podem fornecer um panorama

de como o conteúdo escolar tabela periódica está sendo ensinado/aprendido no

ensino de Química na Educação Básica. Desta forma, o presente capítulo foi

estruturado a partir de duas perguntas: Há indicação de ensino-aprendizagem do

conteúdo escolar tabela periódica em documentos curriculares oficiais? (Seção 5.2)

e O que se ensina/aprende sobre tabela periódica por meio de livros didáticos de

Química utilizados no Ensino Médio? (Seção 5.3).

5.2. Há indicação de ensinagem-aprendizagem do conteúdo escolar tabela

periódica em documentos curriculares oficiais?

Historicamente, no Brasil, conteúdos de Química têm sido trabalhados na

disciplina de Ciências (geralmente no 9º do Ensino Fundamental) e na disciplina de

Química no Ensino Médio (primeiro ano). Alguns conteúdos como os relacionados à

tabela periódica eram (e ainda são, em alguns Estados) estudados nos dois níveis de

ensino. No entanto, com a implementação da Base Nacional Comum Curricular

(BNCC) - documento normativo que define o conjunto de aprendizagens essenciais

que todos os estudantes devem desenvolver ao longo das etapas e modalidades da

Educação Básica - os currículos dos Estados foram alterados. Enquanto os

documentos da BNCC referentes às etapas da Educação Infantil e do Ensino

Fundamental foram homologados em 2017, o documento da etapa do Ensino Médio

foi aprovado pelo CNE em 4 de dezembro de 2018. Ambos estão em fase de

implementação nas escolas brasileiras.

Com a BNCC, o currículo para o Ensino Fundamental é organizado a partir de

cinco áreas do conhecimento que englobam componentes curriculares definidas pela

321

LDB: 1. Linguagens (Língua Portuguesa, Artes, Educação Física e Língua Inglesa); 2.

Matemática; 3. Ciências da Natureza (Ciências); 4. Ciências Humanas (Geografia e

História); 5. Ensino Religioso. Para a constituição do currículo todas as áreas deverão

definir unidades temáticas e habilidades que devem ser aprendidas em cada ano,

observando-se a progressão dos estudantes.

O currículo para o Ensino Médio é organizado em quatro áreas do

conhecimento: 1. Linguagens e suas Tecnologias; 2. Matemática e suas Tecnologias;

3. Ciências da Natureza e suas Tecnologias; 4. Ciências Humanas e Sociais

Aplicadas.

A área de Ciências da Natureza, no Ensino Fundamental, possibilita aos

estudantes compreenderem os conceitos fundamentais e estruturas explicativas da

área, analisarem características, fenômenos e processos relativos ao mundo natural

e tecnológico, além dos cuidados pessoais e o compromisso com a sustentabilidade

e a defesa do ambiente. No Ensino Médio, a área de Ciências da Natureza e suas

Tecnologias propõe que os estudantes possam construir e utilizar conhecimentos

específicos da área para argumentarem, proporem soluções e enfrentarem desafios

locais e/ou globais, relativos às condições de vida e ao ambiente (SÃO PAULO, 2020,

p. 470).

A partir dos documentos norteadores, podemos observar que a BNCC:

[...] não se constitui no currículo [...], mas define as aprendizagens essenciais a ser garantidas a todos os estudantes e orienta a (re)elaboração de currículos e propostas pedagógicas, seja no que diz respeito ao âmbito específico da BNCC, seja no tocante à organização e à proposição de itinerários formativos. Os sistemas de ensino e as escolas devem construir seus currículos e suas propostas pedagógicas, considerando as características de sua região, as culturas locais, as necessidades de formação e as demandas e aspirações dos estudantes (SÃO PAULO, 2020, p. 471).

Sendo assim, com a homologação da BNCC, os Estados iniciaram a

(re)elaboração de seus currículos, levando em consideração as diretrizes, os

parâmetros e os critérios estabelecidos pelo Programa de Apoio à Implementação da

Base Nacional Comum Curricular (ProBNCC) (SÃO PAULO, 2020). Desta forma,

podemos esperar duas situações: Estados nos quais os currículos não se distanciarão

dos praticados antes da BNCC, e Estados que aproveitarão a oportunidade para fazer

uma (re)elaboração curricular mais acentuada. Para comparação avaliamos a

322

presença da tabela periódica, enquanto objeto de conhecimento57, nas propostas

curriculares dos estados do Paraná e São Paulo.

Os currículos paulista e paranaense para a disciplina de Ciências preveem,

para o 9º ano, trabalhar com três unidades temáticas (Matéria e Energia, Vida e

Evolução, Terra e Universo). No currículo paulista, para o 9º ano da disciplina

Ciências, podemos identificar, pelo menos, duas habilidades relacionadas ao

conhecimento químico:

(EF09CI02) Identificar e comparar quantidades de reagentes e produtos

envolvidos em transformações químicas, estabelecendo a proporção entre as

suas massas;

(EF09CI03) Identificar e descrever modelos referentes a estrutura da matéria,

de modo a conhecer a constituição do átomo e composição de moléculas

simples e comparar estes modelos a outros propostos ao longo da história das

descobertas científicas.

No currículo paranaense, as duas habilidades mencionadas são consideradas

objetivos de aprendizagem e soma-se a outras habilidades idealizadas pelos

professores do estado do Paraná, tais como “[...] compreender que os elementos

químicos estão organizados na tabela periódica de acordo com suas características e

propriedades relacionando-os com a manutenção da vida, com o mundo natural e

tecnológico” (PARANÁ, 2020, p. 333).

Desta forma, podemos inferir que em alguns Estados, tal como no Paraná, o

objeto de conhecimento tabela periódica será trabalhado no 9º ano do Ensino

Fundamental, em outros Estados, tal como em São Paulo, a tabela periódica não se

constitui um objeto de conhecimento no currículo escolar.

No que tange a continuidade de aprendizagens prevista entre Ensino

Fundamental e Ensino Médio, a BNCC da área de Ciências da Natureza e suas

Tecnologias propõe um aprofundamento conceitual nas temáticas Matéria e Energia,

Vida e Evolução e Terra e Universo. Elas são consideradas essenciais para que

57 Segundo a BNCC “objetos de conhecimento: trata-se de conteúdos, conceitos e processos que são

apreendidos por meio do desenvolvimento das habilidades”.

323

competências cognitivas, comunicativas, pessoais e sociais possam continuar a ser

desenvolvidas e mobilizadas na resolução de problemas e tomada de decisões.

No Ensino Fundamental, os estudantes têm a oportunidade de enfrentar

questões que demandam a aplicação dos conhecimentos sobre Matéria e Energia em

uma perspectiva fenomenológica, com o objetivo de introduzir a prática da

investigação científica e ressaltar a importância dessa temática na análise do mundo

contemporâneo. No Ensino Médio espera-se uma diversificação de situações-

problema, incluindo aquelas que permitam aos estudantes a aplicação de modelos

com maior nível de abstração e de propostas de intervenção em contextos mais

amplos e complexos (SÃO PAULO, 2020, p. 537). Apesar das temáticas serem as

mesmas, elas se diferem quanto à abordagem a ser utilizada, complexidade e

amplitude dos modelos explicativos.

São previstas três competências específicas de Ciências da Natureza e suas

Tecnologias para o Ensino Médio (SÃO PAULO, 2020, p. 539):

Competência 1 (CNT1). Analisar fenômenos naturais e processos

tecnológicos, com base nas relações entre matéria e energia, para

propor ações individuais e coletivas que aperfeiçoem processos

produtivos, minimizem impactos socioambientais e melhorem as

condições de vida em âmbito local, regional e/ou global;

Competência 2 (CNT2). Construir e utilizar interpretações sobre a

dinâmica da Vida, da Terra e do Cosmos para elaborar argumentos,

realizar previsões sobre o funcionamento e a evolução dos seres vivos

e do Universo, e fundamentar decisões éticas e responsáveis;

Competência 3 (CNT3). Analisar situações-problema e avaliar

aplicações do conhecimento científico e tecnológico e suas implicações

no mundo, utilizando procedimentos e linguagens próprios das Ciências

da Natureza, para propor soluções que considerem demandas locais,

regionais e/ou globais, e comunicar suas descobertas e conclusões a

públicos variados, em diversos contextos e por meio de diferentes

mídias e tecnologias digitais de informação e comunicação (TDIC).

324

Para o Ensino Médio podemos observar, com base na proposta curricular do

estado de São Paulo, que o objeto de conhecimento tabela periódica é mencionado

em três momentos, relacionados às competências CNT1 e CNT2, Quadro 42.

Quadro 42: Presença do objeto de conhecimento tabela periódica, enquanto conteúdo da área de

Ciências da Natureza e suas Tecnologias, na proposta do currículo de São Paulo.

Competências Habilidades Unidades temáticas

Objetos de conhecimento

CNT1

(EM13CNT103) Utilizar o conhecimento sobre as radiações e suas origens para avaliar as potencialidades e os riscos de sua aplicação em equipamentos de uso cotidiano, na saúde, no ambiente, na indústria, na agricultura e na geração de energia elétrica.

Matéria e energia

Tabela periódica (características dos radioisótopos).

(EM13CNT107) Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos - com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais -, para propor ações que visem a sustentabilidade.

Tabela periódica (reatividade dos elementos químicos).

CNT2

(EM13CNT209) Analisar a evolução estelar associando-a aos modelos de origem e distribuição dos elementos químicos no Universo, compreendendo suas relações com as condições necessárias ao surgimento de sistemas solares e planetários, suas estruturas e composições e as possibilidades de existência de vida, utilizando representações e simulações, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).

Vida, terra e

cosmos

Tabela periódica (elementos e substâncias químicas: história, estrutura e composição).

Fonte: Elaborado a partir de dados do Currículo Paulista - Etapa Ensino Médio (2020).

Com base no exposto no Quadro 42, podemos observar que o objeto de

conhecimento tabela periódica é mobilizado ao estudar:

(i) As características dos radioisótopos, que estão relacionadas as

diferentes radiações utilizadas nos mais variados setores da sociedade;

(ii) A reatividade dos elementos químicos, que está relacionada a

transformações químicas que ocorrem em diferentes dispositivos

comerciais;

325

(iii) A relação entre elementos e substâncias simples, visando entender, por

exemplo, a distribuição de elementos químicos no Universo e a

possibilidade de existência de vida em outros planetas.

Vale ressaltar que para outros Estados, o objeto de conhecimento tabela

periódica pode ser mobilizado para se desenvolver outras habilidades previstas na

BNCC. No entanto, tal análise não foi realizada na presente tese, e nossas

percepções são referentes a comparação dos currículos propostos pelos estados de

São Paulo e Paraná.

Levando em consideração que a tabela periódica pode não ser (ou ser)

considerada um objeto de conhecimento para ser trabalhado em Ciências da Natureza

no Ensino Fundamental, dependendo da orientação publicada pelos Estados, e que

no Ensino Médio a tabela periódica é uma das bases para os estudos de outros

objetos de conhecimento, na próxima parte desta tese trazemos a análise apenas dos

livros didáticos de Química em uso no Ensino Médio.

5.3. O que se ensina/aprende sobre tabela periódica por meio de livros

didáticos de Química para o Ensino Médio?

Diferente do que observamos para os livros didáticos produzidos para o Ensino

Superior, no contexto brasileiro, há algumas décadas existe uma política, por parte do

Ministério da Educação e Cultura (MEC), para os livros didáticos utilizados na

Educação Básica.

A história dos livros didáticos nacionais, segundo o Ministério da Educação,

iniciou, em 1937, com a criação do Instituto Nacional do Livro por meio do Decreto-

Lei nº 93, de 21/12/1937. No ano seguinte, por meio do Decreto-Lei nº 1.006, de

30/12/1938, foi instituída a Comissão Nacional do Livro Didático, estabelecendo sua

primeira política de legislação e controle de produção e circulação de livros didáticos

no Brasil (FNDE, s.d.).

Nas décadas seguintes de 1940 a 1970 várias alterações foram feitas, e no

final da década de 1970 “[...] devido à insuficiência de recursos para atender todos os

alunos do ensino fundamental da rede pública, a grande maioria das escolas

municipais foram excluídas do programa” (FNDE, s.d., on-line).

326

Na década de 1980 ocorreram dois momentos importantes na história dos livros

didáticos. Em 1983 foi criada a Fundação de Assistência ao Estudante, que incorporou

o Programa do Livro Didático para o Ensino Fundamental. Na ocasião, o grupo de

trabalho encarregado do exame dos problemas relativos aos livros didáticos propôs a

participação dos professores na escolha dos livros e a ampliação do programa, com

a inclusão das demais séries do ensino fundamental. Em 1985, com a edição do

Decreto nº 91.542, de 19/8/1985, o Programa do Livro Didático para o Ensino

Fundamental foi substituído pelo Programa Nacional do Livro Didático (PNLD), que

trouxe algumas mudanças, como: indicação do livro didático pelos professores;

reutilização do livro, implicando a abolição do livro descartável e o aperfeiçoamento

das especificações técnicas para sua produção, visando maior durabilidade e

possibilitando a implantação de bancos de livros didáticos; extensão da oferta aos

estudantes de 1ª e 2ª série das escolas públicas e comunitárias; fim da participação

financeira dos estados, passando o controle do processo decisório para a fundação

de assistência ao estudante e garantindo o critério de escolha do livro pelos

professores (FNDE, s.d.).

A década de 1990 foi marcada pela definição de critérios para avaliação dos

livros didáticos, que passaram a ser selecionados pelo MEC utilizando critérios

previamente publicado em editais públicos. Esse procedimento é aplicado até hoje, a

cada nova edição do PNLD, os livros que apresentam erros conceituais, indução a

erros, desatualização, preconceito ou discriminação de qualquer tipo não são

selecionados para compor o PNLD e não constam no Guia do Livro Didático (FNDE,

s.d.).

Em 2012 o PNLD foi ampliado com o objetivo de “[...] prover as escolas públicas

de ensino fundamental e médio com livros didáticos e acervos de obras literárias,

obras complementares e dicionários” (Resolução/CD/FNDE nº 42, de 28 de agosto de

2012). Em 2017, o programa passou por uma nova ampliação, sendo um dos objetivos

se alinhar à implementação da Base Nacional Comum Curricular:

[...] o PNLD abrange a avaliação e a disponibilização de obras didáticas e literárias, de uso individual ou coletivo, acervos para bibliotecas, obras pedagógicas, softwares e jogos educacionais, materiais de reforço e correção de fluxo, materiais de formação e materiais destinados à gestão escolar, entre outros materiais de apoio à prática educativa.

327

O PNLD é o maior programa de distribuição livros no Brasil. Apenas no Ensino

Médio haviam, em 2019, 7.465.891 estudantes matriculados no Ensino Médio, sendo:

2.924.091 estudantes matriculados no 1º ano (342.828 oriundos de instituições

privadas); 2.334.324 estudantes matriculados no 2º ano (300.793 oriundos de

instituições privadas); 2.117.266 estudantes matriculados no 3º ano (284.729 oriundos

de instituições privadas); 45.396 estudantes matriculados no 4º ano (1.909 oriundos

do instituições privadas), além 44.814 estudantes não seriados (4.134 oriundos de

instituições privadas) (INEP, 2020).

5.3.1. O livro didático de Química

Os esforços realizados no Brasil para a consolidação do PNLD se justificam,

pelo menos em parte, porque o livro didático é, segundo Ferreira (2017), um dos meios

para assegurar aos estudantes a aquisição do conhecimento sistematizado, e que

este se estabeleceu historicamente como instrumento para assegurar a aquisição dos

saberes indispensáveis às novas gerações na sociedade.

No contexto brasileiro, o olhar para os livros didáticos de Ciências teve

importantes contribuições a partir dos trabalhos de Lorenz (1986) - que realizou um

resgate histórico acerca dos livros de Ciências utilizados no Colégio Dom Pedro II

entre o período de 1838 a 1900 -, e Lopes (1990), que avaliou os obstáculos ao

aprendizado dos conhecimentos químicos presente em livros didáticos de Química.

Nas décadas seguintes muitos estudos foram (e continuam sendo) realizados

com livros didáticos, “[...] investigando, por exemplo, concepções de natureza por ele

veiculadas, formas de abordagem de algum conteúdo conceitual, formas de utilização

de imagens [...] utilização de recursos e estratégias didáticas nessas obras”

(ZAMBON; TERRAZZAN, 2013 p. 590). Ao considerarmos o ensino de Ciências, em

especial o de Química, seja em situações de ensino na formação inicial de professores

ou para a realização de estudos para avaliarmos, por exemplo, como [em suas

múltiplas possibilidades] um determinado conteúdo escolar tem sido trabalhado na

Educação Básica:

O livro didático é fundamental para a análise desta problemática visto que contém os conteúdos trabalhados com os alunos, manifesta tendências metodológicas e, explícita ou implicitamente, expressa a filosofia educacional da época de sua publicação. Na área de Ciências, o livro didático, através da

328

seleção e organização dos conteúdos, também reflete o conceito de Ciências, quer seja como um corpo de conhecimentos quer como um processo de investigação (LORENZ, 1986, p. 426).

Além das possibilidades apontadas anteriormente, o estudo de livros didáticos

utilizados em diferentes períodos pode contribuir para reconstruir as histórias das

disciplinas escolares. LORENZ (1986, p. 434), por exemplo, constatou que os livros

didáticos de Ciências utilizados, entre o período de 1838 a 1900, no Colégio Dom

Pedro II “[…] foram quase que exclusivamente franceses”. Uma das exceções,

observadas por Lorenz (1986), no caso da Química foi o livro Noções de Química

Geral (1873) elaborado por João Martins Teixeira (1848 - 1906).

A predominância de livros de Química utilizados no Brasil oriundos de outros

países é apontada também por Mori e Curvelo (2014) que, ao realizar um resgate

histórico de livros didáticos de Química utilizados no início do século XIX até a década

de 1930, citaram, além de João Martins Teixeira, dois outros autores brasileiros:

Alvaro Joaquim de Oliveira (1840 - 1922) e Tibúrcio Valeriano Pecegueiro do Amaral

(1864 - 1944). Segundo esses autores:

Estas obras apresentam elementos nem sempre encontrados nos livros atuais, embora almejados pelos especialistas do campo da Educação em Ciências, como o tratamento dos conteúdos que enfatize sua compreensão, a organização lógica, fundamentada e coerente, e a abordagem crítica de questões da história e da filosofia da ciência (MORI; CURVELO, 2014, p. 924).

Outro dado interessante sobre os livros didáticos de Química é reportado por

Mortimer e Santos (2008) que constataram que os livros didáticos de Química

publicados no período de 1931 a 1960 foram progressivamente se homogeneizando

em forma e conteúdo. Esse processo de homogeneização de forma e conteúdo vai se

intensificando nas décadas posteriores até chegar na década de 2010, cujo processo

passou a ser influenciado pelo PNLD que, de certa forma, fez com que os livros de

Química, numa análise superficial, se tornassem cada vez mais padronizados.

Nesta parte da tese, como indicado anteriormente, avaliamos livros didáticos

de Química em uso no Ensino Médio que, com base no contexto apresentado, devem

ter sido influenciados, em menor ou maior extensão, pelas orientações do PNLD.

Segundo o Guia de Livros Didáticos publicado em 2017 “[...] os livros didáticos

atuais de Química têm abordado o nível macroscópico por meio da proposição de

329

experimentos, da contextualização e da valorização da história da ciência” (BRASIL,

2017, p. 10). Entre as três abordagens pontuadas pelo guia, a relacionada à história

da ciência considera que:

[...] a história da Química é outra maneira de auxiliar na melhor compreensão da natureza da ciência, da relação dos cientistas com a produção do conhecimento químico, das influências políticas para o desenvolvimento da Química e para o entendimento da construção coletiva da ciência e de sua provisoriedade. Não obstante, trabalhar com a história da Química na escola não é algo trivial e simples. Tradicionalmente, professores e professoras abordam histórias elogiosas sobre a Química e seus representantes, fatos fantasiosos sobre a ciência, como também a apresentação de “pais” dos saberes científicos. Essas ideias reforçam - ainda mais - a Química como produto de mentes brilhantes e inacessíveis (BRASIL, 2017, p. 12).

Além da perspectiva historiográfica, que deve se distanciar da tradicional de

enaltecimento de certos agentes históricos, podemos observar a preocupação com

outros elementos que:

[...] colaboram para uma melhor compreensão da natureza da ciência [...]: a presença da mulher na produção do conhecimento, o enfrentamento à ideia da ciência como produção individual, a mutabilidade dos modelos explicativos, o reconhecimento da promoção científica em outros centros que não o europeu, a participação de diferentes grupos étnicos no desenvolvimento dos saberes, entre outros (BRASIL, 2017, p. 12).

O uso de uma perspectiva tradicional de História da Química nos livros

didáticos de Química antigos resultou, como alertado por BRASIL (2017, p. 12), em:

Muitas histórias, contadas por livros didáticos antigos de Química, contribuíram mais para o estabelecimento de estereótipos sobre esta ciência que seu reconhecimento e sua importância para o desenvolvimento científico. Diferentemente, os livros didáticos atuais têm buscado apresentar a história da ciência a partir de fatos que considerem a diversidade e a pluralidade do desenvolvimento da Química na humanidade.

As orientações do PNLD, por sua vez, foram influenciadas pelas Diretrizes

Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (Resolução CNE/CEB nº 2, de

30/01/2012) que considera a “classificação periódica dos elementos químicos” um

conhecimento da base comum, cujo estudo pode ser relacionado aos objetivos de: (i)

“reconhecer que o conhecimento químico é dinâmico, portanto, provisório.

Compreender o ‘parentesco’ e a classificação dos elementos químicos e seus

compostos por meio de suas propriedades periódicas” (ZANON et al., 2002, p. 245);

330

(ii) “compreender os modelos explicativos como construções humanas num dado

contexto histórico e social” (ZANON et al., 2002, p. 245). Além desses objetivos

explícitos, consideramos que o conteúdo escolar tabela periódica, por historicamente

apresentar fragmentos da história do desenvolvimento da tabela periódica, pode

contribuir para “reconhecer e compreender a ciência e tecnologia químicas como

criação humana inseridas, portanto, na história e na sociedade em diferentes épocas”

(ZANON et al., 2002, p. 237).

A preocupação com aspectos da história da ciência também pode ser

observada na BNCC, que considera que “[...] a contextualização social, histórica e

cultural da ciência e da tecnologia é fundamental para que elas sejam compreendidas

como empreendimentos humanos e sociais” (BRASIL, s/d, on-line). Entre as várias

formas de contextualização pontuadas pela BNCC, a de cunho histórico:

[...] não se ocupa apenas da menção a nomes de cientistas e a datas da história da Ciência, mas de apresentar os conhecimentos científicos como construções socialmente produzidas, com seus impasses e contradições, influenciando e sendo influenciadas por condições políticas, econômicas, tecnológicas, ambientais e sociais de cada local, época e cultura. (BRASIL, s/d, on-line)

É pontuado ainda que “[...] a comparação de distintas explicações científicas

propostas em diferentes épocas e culturas e o reconhecimento dos limites explicativos

das ciências, criando oportunidades para que os estudantes compreendam a

dinâmica da construção do conhecimento científico” (BRASIL, s/d, on-line).

Apesar de ter sido considerada nesta seção, a BNCC é posterior ao PNLD

2018, não tendo qualquer influência sobre os livros didáticos selecionados pelo PNLD

e utilizados no período de 2018 - 2020. No PNLD 2018 foram selecionados seis livros

didáticos de Química (Quadro 43 e Quadro 44), cujo quantitativo de aquisição, por

parte do governo federal, é indicado no Quadro 43.

Quadro 43: Informações sobre aquisição de livros didáticos de Química selecionados pelo PNLD

2018.

Livro didático

Número de exemplares adquiridos

Valor unitário (R$) Valor investido

(R$) Percentual

Dados volume 1

LD12 853.407 8,79 7.501.447,53 27,3

LD13 806.256 8,45 6.812.863,20 25,7

LD14 511.679 12,56 6.426.688,24 16,3

LD15 400.702 8,62 3.454.051,24 12,8

331

LD16 350.328 12,06 4.224.955,68 11,2

LD17 209.382 8,62 1.804.872,84 6,7

Total 3.131.754 - 30.224.878,73 100,0

Dados volume 2

LD12 669.993 8,33 5.581.041,69 27,1

LD13 635.415 8,45 5.369.256,75 25,7

LD14 402.147 12,56 5.050.966,32 16,3

LD15 318.962 8,62 2.749.452,44 12,9

LD16 274.147 12,06 3.306.212,82 11,1

LD17 167.209 8,39 1.402.883,51 6,8

Total 2.467.873 - 23.459.813,53 100

Dados volume 3

LD12 600.904 8,79 5.281.946,16 27,1

LD13 566.553 8,45 4.787.372,85 25,6

LD14 362.122 11,9 4.309.251,80 16,3

LD15 289.313 8,62 2.493.878,06 13,0

LD16 248.112 12,06 2.992.230,72 11,2

LD17 150.325 8,62 1.295.801,50 6,8

Total 2.217.329 - 21.160.481,09 100,0

Fonte: Elaborado a partir de dados disponíveis no site do Fundo Nacional de Desenvolvimento da Educação (https://www.fnde.gov.br/).

Como podemos observar, a partir da análise do Quadro 43, foram adquiridos

no total 7,8 milhões de livros didáticos de Química e haviam, em 2019, 6.531.498

matriculados em instituições de Ensino Médio públicas. Tais números indicam que, a

aquisição, realizada pelo Governo Federal, de livros didáticos de Química garantiu

que todos os estudantes de Ensino Médio tivessem acesso ao livro didático de

Química adotado pelas escolas. Quanto ao número de livros adquiridos que superam

ao número de estudantes matriculados, não encontramos nenhuma indicação se é

uma reserva considerando possíveis perdas ou depredação dos livros usados, ou se

trata de má logística no momento de aquisição dos livros.

5.3.2. O corpus de pesquisa

O corpus da presente pesquisa foi constituído por nove livros didáticos de

Química em uso no Ensino Médio (Quadro 44), sendo os seis primeiros integrantes

do PNLD 2018.

https://www.fnde.gov.br/

332

Quadro 44: Livros didáticos de Química utilizados no Ensino Médio.

LD12

FONSECA, M. R. M. Química.

2. ed. São Paulo: Ática, 2016.

LD13

MORTIMER, E. F.;

MACHADO, A. H. Química. 3. ed. São Paulo: Scipione, 2016.

LD14

LISBOA, J. C. F. et al. Ser

protagonista: Química. 3. ed. São Paulo: Edições SM, 2016.

LD15

NOVAIS, V. L. D.; ANTUNES, M. T. Vivá: Química. Curitiba:

Positivo, 2016.

LD16

CISCATO, C. A. M. et al.

Química. 1. ed. São Paulo: Moderna, 2016.

LD17

SANTOS, W. L. P. et al.

Química cidadã. 3. ed. São Paulo: Editora AJS, 2016.

LD18

MARQUES, J. A.; VEIGA, P. F.

P. #Contato química. 1. ed. São Paulo: Quinteto Editorial,

2016.

LD19

CANTO, E. L. Química na

abordagem do cotidiano. 1. ed. São Paulo: Saraiva, 2016.

LD20

USBERCO, J.; KAUFMANN, P. S. Química. 3. ed. São Paulo:

Saraiva, 2016.


333

O procedimento de análise foi semelhante ao indicado para os livros didáticos

de Química utilizados no Ensino Superior (Seção 4.2.3). Adicionalmente, avaliamos a

presença de analogias (LOPES, 1997; SILVA; PIMENTEL; TERRAZZAN, 2011) e de

contextualização (WARTHA; SILVA; BEJARANO, 2013; FINGER; BEDIN, 2019) ao

se abordar o conteúdo escolar tabela periódica.

5.3.3. Os resultados obtidos

Quanto ao espaço dedicado aos conteúdos relacionados à tabela

periódica, observamos que todos os livros avaliados possuem um capítulo ou, pelo

menos, uma seção dedicada a abordar a tabela periódica, principalmente no que se

refere ao seu uso como ferramenta para entender as propriedades físicas e químicas

dos elementos químicos.

Quanto à definição/conceituação de tabela periódica, observamos que,

com exceção do livro de autoria Fonseca (2016), os livros didáticos avaliados

apresentam definição ou conceituação de tabela periódica (Quadro 45).

Quadro 45: Fragmentos textuais, selecionados dos livros didáticos avaliados, relacionados à

definição/conceituação de tabela periódica.


Trechos selecionados

LD12 Não identificado.

LD13 “A tabela periódica [...] é uma importante fonte de informações para o químico, pois sintetiza uma série de propriedades dos elementos” (MORTIMER; MACHADO, 2016, p. 154).

LD14 “[...] o sistema periódico é resultado de um processo histórico iniciado com a suposição de que a classificação dos elementos químicos devia obedecer a critérios relacionados às semelhanças entre eles” (LISBOA, 2016, p. 104).

LD15 “[...] o principal objetivo dessa classificação é facilitar o estudo e compreensão de uma série de regularidades relativa ao comportamento dos elementos químicos que constituem os materiais” (NOVAIS; ANTUNES, 2016, p. 101).

LD16

“Uma das ferramentas mais importantes da Química: a tabela periódica” (CISCATO et al., 2016, p. 98) “Os químicos organizam os elementos químicos em uma tabela conhecida como tabela periódica. A forma como ela é construída permite encontrar com facilidade elementos químicos cujas propriedades são semelhantes” (CISCATO et al., 2016, p. 98).

LD17

“A tabela periódica é uma ferramenta imprescindível para o químico ou estudante de Química, pois ela agrupa uma quantidade enorme de informações úteis no estudo da Química, mas para isso é preciso saber usá-la” (SANTOS et al., 2016, p. 190).

LD18

“A tabela periódica, que apresenta o título Classificação Periódica dos Elementos, baseia-se na lei da periodicidade de Moseley, o que significa que os elementos estão dispostos em ordem crescente de seus números atômicos” (MARQUES; VEIGA, 2016, p. 128).

LD19 “A tabela periódica é um instrumento de consulta” (CANTO, 2016, p. 85).

334

LD20 “A tabela periódica ou classificação periódica dos elementos é um arranjo que permite não só verificar as características dos elementos e suas repetições, mas também fazer previsões” (USBERCO; KAUFMANN, 2016, p. 162).

Fonte: As fontes estão indicadas em cada excerto.

Podemos observar que as diferentes formas de definir o que é tabela periódica

é uma característica da complexidade inerente a esse constructo científico. Em três

dos livros didáticos avaliados - Canto (2016), Ciscato et al. (2016) e Santos et al.

(2016) - percebemos que a tabela periódica é definida como uma

ferramenta/instrumento que sintetiza informações sobre os elementos químicos. As

ações “facilitar o estudo e compreensão” (NOVAIS; ANTUNES, 2016), “permite

encontrar com facilidade” (CISCATO et al., 2026) e “permite verificar as características

e fazer previsões” (USBERCO; KAUFMANN, 2016) presentes nos fragmentos textuais

indicados no Quadro 45 reforçam a concepção da tabela periódica como uma

ferramenta/instrumento.

Para Marques e Veiga (2016), Usberco e Kaufmann (2016), Novais e Antunes

(2016), a tabela periódica é entendida como uma classificação, sendo os dois termos

(tabela periódica e classificação periódica) considerados sinônimos para os dois

primeiros autores. Já Lisboa et al. (2016) são os únicos autores que fazem uso do

termo sistema periódico para se referir ao constructo científico em análise, mas faz

isso paralelamente ao uso do termo tabela periódica e apenas na seção que apresenta

aspectos históricos relacionado ao tema. Vale ressaltar que o uso das duas

terminologias não é justificado pelos autores o que pode provocar dúvidas por parte

dos leitores.

Quanto à forma como a organização da tabela periódica é abordada,

observamos que todos os livros avaliados abordam a organização da tabela periódica

e dois tipos de explicação são observadas. Alguns autores utilizam os critérios número

atômico para ordenamento dos elementos químicos e semelhanças das propriedades

para agrupá-los, tal como pode ser observado em Santos et al. (2016):

Na tabela periódica, os elementos estão organizados em ordem crescente de número atômico. Ela é organizada por colunas, denominadas grupos, e linhas horizontais, denominadas períodos. Os grupos correspondem a conjuntos de elementos, cujos átomos formam substâncias com propriedades físicas e/ou químicas semelhantes (SANTOS et al., 2016, p. 190).

335

Há autores, como Fonseca (2016), que utilizam as informações obtidas do

diagrama de energia para explicar o posicionamento dos elementos químicos na

tabela periódica:

A primeira relação entre a tabela periódica e o diagrama de energia é a seguinte: O número n de níveis de energia preenchido com os elétrons do átomo no estado fundamental indica o período da tabela periódica (linha) ocupado pelo elemento. A segunda relação entre a tabela periódica e o diagrama de energia é: O elétron mais energético do átomo no estado fundamental indica a família ou grupo (coluna) do elemento (FONSECA, 2016, p. 180).

Entre os livros didáticos avaliados foi possível identificar três formas de

classificação dos elementos químicos: (i) os elementos são classificados em metais e

não metais (CANTO, 2016; LISBOA et al., 2016); os elementos são classificados em

metais, não metais e gases nobres (MORTIMER; MACHADO, 2016; SANTOS et al.,

2016; USBERCO; KAUFMANN, 2016); (iii) os elementos são classificados em metais,

não metais, gases nobres e hidrogênio (CISCATO et al., 2016; NOVAIS; ANTUNES,

2016; MARQUES; VEIGA, 2016; REIS, 2016). Alguns exemplos de tabelas periódicas

com indicativo de classificação dos elementos químicos são apresentados no Quadro

46.

Quadro 46: Tabelas periódicas, presentes em livros didáticos de Química utilizados no Ensino Médio,

com indicativo de classificação dos elementos químicos.

Novais; Antunes (2016, p. 113)

Ciscato et al. (2016, p. 104)

Santos et al. (2016, p. 193)

Usberco; Kaufmann (2016, p. 171)


336

Apesar de nenhum dos autores utilizarem a classificação semimetais

(metaloides), em alguns livros há informações a respeito dessa classificação.

Segundo Lisboa et al. (2016, p. 106), por exemplo, “[...] algumas classificações ainda

apresentam os semimetais, que são elementos com propriedades intermediárias entre

as dos metais e as dos não metais. No entanto, desde 1986 a Iupac não reconhece

essa classificação”. Santos et al. (2016, p. 193) vai além e justifica o porquê de a

IUPAC não adotar mais essa classificação:

Algumas tabelas apresentam uma terceira classificação: os semimetais, na qual se encaixariam os elementos B, Si, Ge, As, Sb, Te e Po. A Iupac, porém, não adota mais essa classificação, porque as substâncias formadas por átomos desses elementos apresentam propriedades intermediárias entre os metais e os não metais e podem, dependendo dos critérios utilizados, ser classificadas em qualquer um dos dois grupos.

É interessante observar que, apesar de a classificação semimetais não ser

adotada pelos autores dos livros didáticos avaliados a mesma parece ter influenciado

alguns dos autores na classificação do elemento 117 como um metal, pela

continuação da linha diagonal divisória entre metais e não metais. Esse fato,

aparentemente, aconteceu nas tabelas periódicas apresentadas por Novais e Antunes

(2016) e Santos et al. (2016), Quadro 46.

Três dos livros didáticos avaliados - Fonseca (2016), Canto (2016) e Novais e

Antunes (2016) - apresentam as duas formas (curta e longa) da tabela periódica

recomendada pela IUPAC (Quadro 47).

Quadro 47: Tabelas periódicas em forma longa presentes em livros didáticos de Química em uso no Ensino Médio.

Reis (2016, p. 179)

Canto (2016, p. 128)

337

Canto (2016, p. 116)

Novais e Antunes (2016, p. 107)


Podemos observar que, para Fonseca (2016), Canto (2016) e Novais e Antunes

(2016), os elementos Lutécio (Lu) e Laurêncio (Lr) são indicados como pertencentes

ao grupo 3, o que gera uma representação gráfica sem interrupção dos elementos do

bloco d. Podemos observar que, em comparação com os livros didáticos de Química

utilizados no Ensino Superior, os autores de livros didáticos de Química já estão

apresentando a constituição do grupo 3 defendida em pesquisas publicadas

recentemente (JENSEN, 2015; LABARCA; GONZÁLEZ, 2019).

Quanto às informações que são apresentadas na tabela periódica,

observamos que na maioria dos livros avaliados não há uma indicação clara de que a

tabela periódica adotada é uma recomendação da IUPAC, assim como não é

mencionado a existência de duas formas de representação da tabela periódica

recomendada pela IUPAC (forma curta com 18 colunas e forma longa com 32

colunas). No Quadro 48 podemos observar as tabelas periódicas presentes nos livros

avaliados.

Quadro 48: Tabelas periódicas presentes em livros didáticos de Química utilizados no Ensino Médio.

Fonseca (2016, p. 178)

Mortimer; Machado (2016, p. 155)

338

Lisboa et al. (2016, p. 105)

Novais; Antunes (2016, p. 106)

Ciscato et al. (2016, p. 102)

Santos et al. (2016, p. 287)

Marques; Veiga (2016, p. 130)

Canto (2016, p. 117)

Usberco; Kaufmann (2016, p. 164)


Podemos observar que as informações comuns para todas as tabelas

periódicas são números atômicos, símbolos dos elementos químicos, massa atômica,

numeração dos períodos e dos grupos. Quanto à numeração dos grupos percebemos

que: (i) cinco dos livros avaliados - Fonseca (2016), Mortimer e Machado (2016),

Ciscato et al. (2016), Marques e Veiga (2016), Usberco e Kaufmann (2016) -

apresentam apenas o sistema de numeração recomendado pela IUPAC; (ii) quatro

dos livros avaliados - Lisboa et al. (2016), Novais e Antunes (2016), Santos et al.

339

(2016) e Canto (2016) - apresentam os dois sistemas de numeração (o recomendado

pela IUPAC e o de Mendeleev).

Como informações menos frequente nas tabelas periódicas avaliadas podemos

observar a indicação do estado físico, de um sistema de classificação, assim como os

nomes de alguns dos grupos de elementos químicos.

Quanto à possibilidade de uso de outras representações gráficas de

tabela periódica, observamos que os livros didáticos de Química utilizados no Ensino

Médio, avaliados no presente trabalho, não apresentam outras possibilidades de

representação gráfica de tabela periódica.

Quanto à presença de imagens de diferentes tabelas periódicas e seu

objetivo de uso, observamos que um dos livros avaliados58 apresentam uma

representação de sistema periódico denominado de “distribuição planetária dos

elementos” (Figura 46).

Figura 46: “Distribuição planetária dos elementos”. Fonte: Ciscato; Pereira; Chemello (2016, p. 112).

Os autores utilizaram essa imagem para fazer o leitor refletir se a tabela

periódica “está terminada”, tal abordagem contribui para evidenciar que os constructos

58 Nos referimos ao livro de autoria de Ciscato et al. (2016). Essa informação está presente no livro do aluno, no qual é indicado três autores, mas não está presente no livro do professor, que é indicado uma quarta autoria.

340

científicos possuem caráter mutável. Os autores solicitam que os estudantes

pesquisem sobre essa representação do sistema periódico e façam comparações com

a tabela “tradicional” - a recomendada pela IUPAC.

Quanto à presença de vantagens e limitações a respeito da tabela

periódica recomendada pela IUPAC, observamos que os livros didáticos avaliados

não exploram as vantagens e limitações da tabela periódica recomendada pela

IUPAC. Ao compararmos os livros didáticos ora avaliados com os livros didáticos de

Química avaliados na seção 4.2.3, observamos que se diferenciam no uso de

argumentos explicativos acerca da tabela periódica. Para o primeiro conjunto de livros

não são cogitados os principais questionamentos relacionados à tabela periódica

recomenda pela IUPAC, tais como: posicionamento do Hidrogênio e Hélio e a

constituição do grupo 3.

Quanto à presença de enunciados para a lei periódica, observamos que

quatro dos nove livros didáticos avaliados apresentam informações sobre a lei

periódica dos elementos químicos, Quadro 49.

Quadro 49: Fragmentos textuais sobre a lei periódica presentes em livros didáticos de Química

utilizados no Ensino Médio.


Fragmentos textuais sobre a lei periódica

LD12

“Mendeleyev foi o único que procurou relacionar todos os elementos em uma única classificação, e em 1869 formulou a chamada lei periódica: As propriedades dos elementos, assim como as fórmulas e propriedades das substâncias simples e compostas que eles formam, são funções periódicas de suas massas atômicas” (FONSECA, 2016, p. 177, grifos nossos).

“A lei periódica atual foi formulada em 1913 por Moseley, que provou que as propriedades dos elementos variavam periodicamente em função do número de prótons: Muitas propriedades químicas e físicas dos elementos e das substâncias simples que eles formam variam periodicamente em função de seus números atômicos” (FONSECA, 2016, p. 177, grifos nossos).

LD18

“Tal regularidade é explicada pela lei periódica de Mendeleev-Meyer. Para entender essa lei, é preciso conhecer bem o significado de periodicidade” (SANTOS et al., 2016, p. 188). Mendeleev propôs uma lei que ficou conhecida como Lei Periódica dos Elementos Químicos, que afirma: “As propriedades das substâncias dos elementos se apresentam em função de seus pesos atômicos” (SANTOS et al., 2016, p. 188,

grifos nossos) “Com base na Lei Periódica e nos demais estudos que desenvolvera, Mendeleev propôs, em 1869, uma classificação dos elementos químicos, que resultaria na conhecida tabela periódica” (SANTOS et al., 2016, p. 188). “Moseley demonstrou que as propriedades dos átomos é função de seu número atômico e não da massa atômica, alterando, assim, a lei periódica de Mendeleev” (SANTOS et al., 2016, p. 189).

341

LD19

“Hoje se sabe que, quando os elementos químicos são organizados em ordem crescente de número atômico, ocorre uma periodicidade nas suas propriedades, ou seja, repetem-se regularmente elementos com propriedades semelhantes. Essa regularidade da natureza é conhecida como Lei Periódica dos Elementos” (CANTO, 2016, p. 126, grifos do autor). “Quando os elementos químicos são organizados em ordem crescente de número atômico, ocorre uma periodicidade em algumas de suas propriedades, ou seja, repetem-se regularmente elementos com propriedades semelhantes. Essa regularidade da natureza é conhecida como Lei Periódica dos Elementos” (CANTO, 2016, p. 131, grifos do autor).

LD20

“[...] segundo a Lei periódica atual (Moseley), quando os elementos químicos são agrupados em ordem crescente de número atômico (Z), observa-se a repetição periódica de várias de suas propriedades” (USBERCO; KAUFMANN, 2016, p. 163,

grifos do autor).


Em Fonseca (2016) temos dois enunciados para a lei periódica, a primeira

atribuída à Mendeleev, que foi enunciada em 1869 e leva em consideração a massa

atômica [na realidade peso atômico], e a segunda atribuída à Moseley, que foi

enunciada em 1913 e leva em consideração o número atômico. Dois enunciados

atribuídos a Mendeleev e Moseley também estão presentes em Santos et al. (2016).

No entanto, ao compararmos os enunciados presentes nos dois livros, observamos

diferenças em termos de abrangência da lei periódica. Desconsiderando o erro do uso

do conceito massa atômica no contexto de elaboração da lei periódica de Mendeleev,

podemos observar que o enunciado apresentado por Fonseca (2016) é mais amplo e

considera que “[...] as propriedades dos elementos, assim como as fórmulas e

propriedades das substâncias simples e compostas que eles formam, são funções

periódicas de suas massas atômicas” (FONSECA, 2016, p. 177). O enunciado

apresentado por (SANTOS et al., 2016, p. 188), por sua vez, restringe a periodicidade

para as propriedades das substâncias dos elementos, uma vez que considera que

“[...] as propriedades das substâncias dos elementos se apresentam em função de

seus pesos atômicos”.

Para o enunciado da lei periódica atribuída à Moseley, observamos que os dois

livros avaliados também se diferenciam. Fonseca (2016, p. 117) considera que “[...]

muitas propriedades químicas e físicas dos elementos e das substâncias simples que

eles formam variam periodicamente em função de seus números atômicos”, cuja lei

abrange os elementos e as substâncias simples formadas por eles. Santos et al.

(2016), por sua vez, ao considerar que “Moseley demonstrou que as propriedades dos

átomos é função de seu número atômico e não da massa atômica”, apresenta um

enunciado para a lei periódica que abrange apenas as propriedades dos átomos.

342

Em canto (2016) e Usberco e Kaufmann (2016) há a presença de apenas um

enunciado para a lei periódica, que relaciona o número atômico com a periodicidade

observada ao organizar os elementos químicos. Os dois autores se diferenciam pela

autoria da lei periódica, que para os segundos autores é atribuída à Moseley. No

entanto, Usberco e Kaufmann (2016), ao considerar que os elementos químicos são

agrupados em ordem crescente de número atômico, explicam de forma inadequada a

lei periódica, uma vez que o número atômico dos elementos é utilizado para o

ordenamento dos mesmos, já o agrupamento é feito utilizando outro critério - a

semelhança das propriedades dos elementos químicos.

Quanto à forma como as propriedades periódicas e aperiódicas são

abordadas, observamos que todos os livros ora avaliados abordam e explicam, de

diferentes formas, propriedades periódicas (Quadro 50).

Quadro 50: Propriedades periódicas e formas de explicação presentes em livros de Química utilizados no Ensino Médio.

Livro Propriedades periódicas

abordadas Explicação/considerações

LD12

Raio atômico, raio iônico, energia de ionização, afinidade eletrônica e eletronegatividade.

“As propriedades químicas dos elementos podem ser previstas com base na distribuição eletrônica do átomo no estado fundamental” (REIS, 2016, p. 178).

A autora utiliza o conceito de níveis de energia e carga nuclear efetiva para explicar a tendência nos raios atômicos e iônicos. As demais propriedades são explicadas a partir do raio atômico.

LD13 Raio atômico e energia de ionização.

“Ao mostrar a existência de níveis de energia discretos para os elétrons, e que os átomos dos elementos de um mesmo período da tabela periódica possuem seus elétrons mais energéticos ocupando o mesmo nível de energia, o modelo de Bohr possibilitou explicar a periodicidade de várias propriedades atômicas, associando o comportamento físico e químico das substâncias à distribuição dos seus elétrons por níveis ou camadas” (MORTIMER; MACHADO, 2016, p. 172).

LD14

Raio atômico, raio iônico, energia de ionização, afinidade eletrônica, eletronegatividade.

“As propriedades dos elementos do sistema periódico estão relacionadas aos elétrons na camada de valência e ao número atômico” (LISBOA et al, 2016, p. 108).

“Em espécies isoeletrônicas de elementos diferentes, os núcleos apresentam diferentes números atômicos. Nessas espécies, o núcleo que contiver maior número de prótons atrairá mais fortemente os elétrons da camada de valência do que o núcleo que apresentar menor número atômico. Assim, espécies isoeletrônicas apresentam propriedades físicas e químicas diferentes” (LISBOA et al, 2016, p. 108).

“As propriedades periódicas dos elementos químicos são as que apresentam valores que crescem ou decrescem em determinados intervalos de números atômicos. Se não há regularidade nessas variações e os valores de uma propriedade só aumentam ou só diminuem com o

343

aumento do número atômico, temos então uma propriedade aperiódica” (LISBOA et al., 2016, p. 110).

LD15 Raio atômico, raio iônico e energia de ionização.

“[...] o comportamento químico de uma substância depende do número de elétrons existentes no último nível energético de seus átomos. Por isso, elementos de um mesmo grupo têm comportamento químico semelhante” (NOVAIS; ANTUNES, 2016, p. 105)

“Na Classificação ou Tabela Periódica, os grupos reúnem elementos com semelhanças no comportamento químico. Quanto às propriedades físicas, há uma tendência a que variem de forma gradativa” (NOVAIS; ANTUNES, 2016, p. 110).

“Nos grupos (verticais), o valor do raio atômico aumenta de cima para baixo e, nos períodos (horizontais), grosso modo, ele diminui da esquerda para a direita” (NOVAIS; ANTUNES, 2016, p. 110).

LD16 Raio atômico, energia de ionização e afinidade eletrônica.

“[...] em um mesmo grupo, os raios atômicos crescem com o aumento do número atômico. Uma possível explicação para esse efeito considera que uma diminuição da atração eletrostática entre prótons e elétrons leva ao aumento do raio atômico e vice-versa. [...] Já em átomos de elementos químicos de um mesmo período, o número de camadas eletrônicas é o mesmo. [...] apesar do mesmo número de camadas na eletrosfera, os átomos com mais prótons apresentam maior atração entre o núcleo e a eletrosfera, gerando a contração do raio atômico” (CISCATO et al., 2016, p. 108).

O conceito de raio atômico é utilizado para explicar a propriedade periódica energia de ionização.

LD17 Raio atômico, energia de ionização, eletronegatividade.

“As propriedades químicas estão relacionadas à possibilidade de os átomos de um elemento interagirem com os de outros elementos, causando modificações em suas eletrosferas. Dessa forma, podemos dizer que a eletrosfera do átomo define o comportamento químico. [...] Essa configuração é responsável pela repetição das propriedades dos átomos e das substâncias dos elementos” (SANTOS et al., 2016, p. 200).

“[...] as propriedades químicas das substâncias dos elementos representativos estão diretamente relacionadas ao número de elétrons no último nível energético de seus átomos. Muitas dessas propriedades seguem a lei periódica, ou seja, variam periodicamente, conforme a posição do elemento químico na tabela periódica” (SANTOS et al., 2016, p. 201).

“Além das propriedades químicas das substâncias, temos também propriedades dos átomos dos elementos que variam periodicamente ao longo da tabela. Todas essas propriedades são denominadas propriedades periódicas. Essas são tanto as propriedades macroscópicas de suas substâncias quanto as propriedades microscópicas dos átomos” (SANTOS et al., 2016, p. 201).

LD18

Raio atômico, eletropositividade, eletronegatividade, energia de ionização e afinidade eletrônica.

“[...] a variação dos valores de diversas propriedades físicas e químicas segue certa regularidade. Já os elementos de uma mesma família apresentam propriedades químicas semelhantes e propriedades físicas que variam gradualmente” (MARQUES; VEIGA, 2016, p. 131).

344

“As propriedades físicas dos elementos químicos, na maior parte das vezes, tendem a depender de suas massas e de seus raios atômicos. Quanto às propriedades químicas, elas tendem a depender do número de elétrons da última camada (camada de valência) do átomo em seu estado fundamental” (MARQUES; VEIGA, 2016, p. 131).

“[...] propriedades periódicas são aquelas cujos valores crescem e decrescem, voltando a se repetir, em função do aumento (ou diminuição) do número atômico” (MARQUES; VEIGA, 2016, p. 131).

“[...] propriedades aperiódicas, os valores variam à medida que há variação dos números atômicos, mas não tendem a se repetir em períodos mais ou menos regulares. A massa atômica e o calor específico são exemplos de propriedades aperiódicas” (MARQUES; VEIGA, 2016, p. 137).

LD19

Raio atômico, energia (ou potencial) de ionização, afinidade eletrônica (eletroafinidade), eletronegatividade, eletropositividade (caráter metálico), densidade, ponto de fusão e ponto de ebulição.

“Quando os elementos químicos são organizados em ordem crescente de número atômico, ocorre uma periodicidade em algumas de suas propriedades, ou seja, repetem-se regularmente elementos com propriedades semelhantes. Essa regularidade da natureza é conhecida como Lei Periódica dos Elementos. E essas propriedades que exibem comportamento periódico são denominadas propriedades periódicas” (CANTO, 2016, p. 131, grifos do autor).

O autor utiliza o conceito de camada eletrônica e carga nuclear para explica a propriedade periódica raio atômico. O raio atômico, por sua vez, é utilizado para explicar algumas das tendências periódicas abordadas no livro. Para a maioria das propriedades periódicas abordadas são apresentados gráficos relacionados a propriedade em questão e seu número atômico.

LD20 Raio atômico, energia de ionização e eletronegatividade.

“A tabela periódica permite relacionar a distribuição eletrônica dos elementos com suas propriedades físicas e comportamento químico. De acordo com a localização dos elementos, suas propriedades podem ser classificadas em periódicas ou aperiódicas” (USBERCO; KAUFMANN, 2016, p. 174).

“As propriedades periódicas são aquelas que, à medida que o número atômico aumenta, assumem valores semelhantes para intervalos regulares, isto é, repetem-se periodicamente” (USBERCO; KAUFMANN, 2016, p. 174).

“As propriedades aperiódicas são aquelas cujos valores variam à medida que o número atômico aumenta, não se repetindo em períodos regulares ou determinados” (USBERCO; KAUFMANN, 2016, p. 174).

Os autores utilizam os conceitos de atração núcleo-elétrons, carga nuclear efetiva e número de níveis para explicar as três propriedades periódicas abordadas.


Os três dos livros avaliados - Lisboa et al. (2016), Marques e Veiga (2016) e

Usberco e Kaufmann (2016) - diferenciam propriedades periódicas e de propriedades

aperiódicas. Outros autores, tal como Ciscato et al. (2016), utilizam de tabelas ou

345

gráficos com dados de uma propriedade física e, a partir da análise desse recurso,

chegam à conclusão de que se trata de uma propriedade periódica.

Os autores, tal como Mortimer e Machado (2016, p. 169), estimulam os

estudantes a construirem gráficos para avaliar a “[...] variação da energia de ionização

e do raio atômico ao longo de uma coluna e de um período da tabela periódica e

explicar essas variações em termos do modelo de Bohr”. Nos dois casos, os

estudantes precisam produzir gráficos dos valores de raio atômico (ou energia de

ionização) em função do número atômico para os vinte primeiros elementos, usando

o eixo das abscissas para o número atômico e o eixo das ordenadas para os valores

de raio atômico (ou energia de ionização). A partir dos dois gráficos produzidos, os

autores solicitam que os estudantes observem os gráficos, descrevam o

comportamento observado e expliquem utilizando o modelo atômico de Bohr.

Abordagem semelhante foi utilizada por Novais e Tissoni (Figura 47), que se

diferencia de Mortimer e Machado (2016) por solicitar aos estudantes uma explicação

livre sobre o que é uma propriedade periódica.

346

Figura 47: Atividades propostas por Novais e Tissoni (2016) para abordar o conceito de propriedade

periódica. Fonte: Novais; Tissoni (2016, p. 111).

Essa abordagem, que orienta o estudante a refletir sobre o fenômeno da

periodicidade, se diferencia da abordagem de Fonseca (2016) e Canto (2016), por

exemplo, que apresentam uma definição do conceito de propriedade periódica e na

sequência aborda, separadamente, alguns tipos de propriedades periódicas.

A Figura 48 apresenta um mapa conceitual relacionado ao conceito de

propriedade periódica elaborada a partir das informações presentes no Quadro 50.

347

Figura 48: Relações para o conceito de propriedades periódicas observadas em livros didáticos de

Química utilizados no Ensino Médio. Fonte: Autoria própria (2021).

A partir das informações presentes no Quadro 50, podemos entender que o

fenômeno da periodicidade pode se manifestar tanto nas propriedades físicas, quanto

nas propriedades químicas. O livro didático de Santos et al. (2016), diferente dos

demais livros avaliados, possui uma definição clara de propriedades físicas e

químicas, apresentada no capítulo 1 (Substâncias e suas transformações):

As propriedades químicas são aquelas relacionadas às transformações

químicas das substâncias, ou seja, que são observadas e medidas quando comparadas com outras substâncias. [...] Já as propriedades físicas dizem

respeito às características inerentes às substâncias, ou seja, características particulares que independem de transformação em outra substância (SANTOS et al., 2016, p. 21).

Apesar dessas definições estarem relacionadas às substâncias químicas,

posteriormente no capítulo específico para o conteúdo de tabela periódica, os autores

alteram a relação para as propriedades dos átomos (propriedades físicas) e das

substâncias dos elementos (propriedades químicas). Sendo assim, segundo os

autores, as propriedades físicas estão relacionadas aos átomos dos elementos e se

manifestam de forma microscópica, enquanto as propriedades químicas estão

relacionadas às substâncias dos elementos e se manisfestam de forma macroscópica.

Tanto a IUPAC quanto o Handbook de Química da Oxford não apresentam essas

definições, já Helmenstine (2020), escritora do site ThoughtCo, considerada que:

348

[...] as propriedades físicas são aquelas que você pode observar e medir

sem alterar a identidade química de sua amostra. As propriedades físicas são usadas para descrever a matéria e fazer observações sobre ela. [...] As propriedades químicas, por outro lado, só se revelam quando a amostra é alterada por uma reação química (HELMENSTINE, 2020, on-line, tradução nossa).

As definições apresentadas por Helmenstine (2020) são mais genéricas, ao

relacionar as propriedades químicas e físicas com alteração ou não da identidade da

amostra, podendo ser aplicadas em diferentes contextos. Quanto à forma de explicar

as propriedades periódicas, a maioria dos livros avaliados indicam uma dependência

das propriedades físicas com a massa atômica e raio atômico, tal como indicado por

Marques e Veiga (2016), e das propriedades químicas com os elétrons de valência.

Mortimer e Machado (2016), por outro lado, abordam que as propriedades periódicas

são explicadas pelo modelo atômico de Bohr. Segundo Mortimer e Machado (2016, p.

169) “[...] um dos grandes feitos do modelo proposto por Niels Bohr foi o de explicar a

variação de propriedades dos elementos químicos ao longo das colunas e períodos

da tabela periódica”.

Observamos, por fim, que os livros avaliados abordam diferentes propriedades

físicas (sendo raio atômico, energia de ionização e afinidade eletrônica as mais

comuns) e não exploram as propriedades químicas dos elementos químicos.

Diferente do que foi observado para os livros didáticos do Ensino Superior, para

os livros ora avaliados observamos que o uso da tabela periódica como mnemônicos

para as propriedades periódicas foi um recurso recorrente. O

Quadro 51 apresenta, como exemplo, os cinco mnemônicos utilizados por Marques

e Veiga (2016) ao abordarem as propriedades periódicas raio atômico,

eletropositividade, eletronegatividade, energia de ionização e eletroafinidade.

Quadro 51: Mnemônicos utilizados, por Marques e Veiga (2016), para explicar propriedades

periódicas.

(p. 139)

(p. 141)

349

(p. 142)

(p. 143)

(p. 144)

Fonte: Marques; Veiga (2016).

Quanto à presença de aspectos de História da Ciência, observamos que

todos os livros avaliados possuem, em menor ou maior extensão, fragmentos da

história do desenvolvimento da tabela periódica. No Quadro 52 indicamos o resultado

da avaliação realizada nos livros didáticos de Química quanto à forma de organização

do material histórico, presença de distorções da história da ciência e presença de

contextualização do conhecimento científico.

Quadro 52: Aspectos relacionados à História da Ciência presentes em livros didáticos de Química utilizados no Ensino Médio.

Subcategorias

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1.1 Informações em forma de box - - x - - x - - -

1.2 Informações diluídas ao longo do conteúdo x x x x x x x x x

1.3 Conteúdo em forma de imagem x x x x x x x x x


2.1 Presença de anacronismos x x x - x - x x x

2.2 Presença de whiggismo - - - - - - - - -

2.3 Presença de hagiografia - - x - - - - - x

2.4 Reconstrução linear x x x x x x x x x


- - - - - - - - x


3.1 Ciência como uma atividade humana x x x x x x x x x


- - - - - x - - -

3.3 Visão histórica e problemática da ciência x x x x x x x x x


Quanto à organização do material histórico, destacamos que todos os livros

avaliados apresentam informações diluídas ao longo do texto, assim como fazem uso

350

de imagens, geralmente arranjos (ou representações destes) de elementos químicos

elaborados por agentes históricos. O uso de box para apresentar informações

históricas foi observado em:

Lisboa et al. (2016), que apresenta um box (denominado de Química tem

história), cujo conteúdo foi divido em “o pai da tabela periódica”, no qual os

autores apresentam informações a respeito da tabela periódica elaborada por

Mendeleev, e “[...] a descoberta de dois elementos da tabela periódica”, em que

os autores relatam a contribuição dos cientistas Ida Eva Noddack e Walter no

Noddack para o isolamento e identificação dos elementos químicos tecnécio e

rênio;

Santos et al. (2016) apresentam um box denominado de “Mendeleev: o

professor que facilitou o estudo da Química”, cuja ênfase é dada a biografia de

Mendeleev.

Quanto às distorções da história da ciência, observamos que todos os livros

avaliados apresentam, ainda que de forma fragmentada e incompleta, uma

reconstrução linear do desenvolvimento da tabela periódica. Segundos os autores,

essa história se iniciou em 1829 (ou 1817, dependendo do autor) com Döbereiner e

finalizou em 1913 com os trabalhos de Moseley, que permitiu determinar o número

atômico dos elementos químicos. Todos os autores consideram, portanto, que a

tabela periódica se tornou um constructo científico acabado a partir das

consequências do trabalho de Moseley. Tal fato desconsidera que, apesar de o

trabalho de Moseley ter sido útil para o desenvolvimento da tabela periódica, por

estabelecer um novo critério para o ordenamento dos elementos químicos, o mesmo

não alterou o formato da tabela periódica idealizada por Mendeleev, tampouco foi o

critério definitivo para mudanças nas (ou criação de novas) formas de representação

do sistema periódico.

A presença de anacronismos foi a segunda distorção da história da ciência mais

frequente entre os livros avaliados. Os anacronismos foram observados: (i) ao

descrever os estudos, realizados no século XIX, de alguns dos agentes históricos

relacionados ao desenvolvimento da tabela periódica, os autores utilizam o conceito

massa atômica ao invés de peso atômico, tal como observado em Canto (2016),

351

Ciscato et al. (2016), Fonseca (2016), Lisboa et al. (2016), Marques e Veiga (2016),

Usberco e Kaufmann (2016); (ii) ao abordar a primeira versão da tabela periódica

elaborada em 1869 por Mendeleev, a descrição da forma de organização dos

elementos químicos é referente a versão da tabela periódica publicada em 1871, tal

como observado em Fonseca (2016), Marques e Veiga (2016), Mortimer e Machado

(2016), Usberco e Kaufmann (2016); (iii) uso de conceitos e dados que não existiam

na época do estudo relatado, tal como observado em Fonseca (2016).

Para não cometer o anacronismo relacionado ao uso do conceito massa

atômica, Novais e Antunes (2016), por exemplo, explicam que o conceito peso

atômico, introduzido por Dalton em 1808, é atualmente denominado de massa

atômica, e que esse termo será empregado a partir daquele momento no restante do

livro. Santos et al. (2016, p. 187) também explicam sobre a substituição do conceito

peso atômico por massa atômica:

Modernamente, o peso atômico foi substituído pelo conceito de massa atômica, uma vez que peso corresponde à grandeza física força, que equivale ao produto da massa do corpo pela aceleração da gravidade. Os valores atuais de massa atômica correspondem a uma média ponderada das massas dos diferentes tipos de átomos do elemento químico.

No entanto, diferente de Novais e Antunes (2016), ao descrever as

contribuições dos agentes históricos relacionados ao desenvolvimento da tabela

periódica, Santos et al. (2016) utilizam, de forma correta, o termo peso atômico.

O segundo tipo de anacronismo, relacionado à descrição da forma de

organização da primeira versão da tabela de periódica de Mendeleev, foi observado

em Fonseca (2016), Mortimer e Machado (2016). Como exemplo podemos observar

que Fonseca (2016, p. 177) descreveu a organização da tabela periódica de

Mendeleev da seguinte forma “[...] na tabela de Mendeleyev os elementos eram

distribuídos em linhas, de tal modo que elementos quimicamente semelhantes eram

encontrados em uma mesma coluna vertical”. De forma semelhante, Mortimer e

Machado (2016, p. 153) afirmaram que Mendeleev “[...] agrupou os elementos que

tinham propriedades semelhantes uns debaixo dos outros”. Vale relembrar, como

apresentado no capítulo 3, que na primeira versão da tabela periódica de Mendeleev

os elementos com propriedades semelhantes são apresentados nas linhas da tabela

e posteriormente, a partir da segunda versão, a disposição dos elementos foi alterada

e os grupos de elementos semelhantes passaram a ser apresentados em colunas.

352

Desta forma, as descrições apresentadas por Fonseca (2016) e Mortimer e Machado

(2016) são da segunda versão da tabela periódica de Mendeleev e não da primeira

versão publicada em 1869. Ressaltamos que nenhum dos livros avaliados indicam a

existência de outras versões da tabela periódica de Mendeleev, o que pode induzir o

leitor a entender que Mendeleev elaborou apenas uma única tabela periódica - a

tabela periódica publicada em 1869.

Em Marques e Veiga (2016), além do uso incorreto do conceito massa atômica,

podemos observar alguns elementos anacrônicos quando os autores descrevem a

tabela periódica de Mendeleev. Os autores relatam sobre a primeira versão da tabela

periódica de Mendeleev, ou seja, a publicada em 1869, e utilizam de recurso visual

para ilustrar a discussão feita (Figura 49).

Figura 49: Tabela periódica utilizada por Marques e Veiga (2016) durante relato da proposta

elaborada por Mendeleev em 1869. Fonte: Marques; Veiga (2016, p. 128, destaques nossos).

Ao avaliar essa associação de recurso visual, legenda e informações

adicionais, podemos observar que:

(i) A tabela periódica apresentada é uma versão modernizada da última

versão da tabela periódica de Mendeleev, que não contribui para ilustrar

o relato realizado pelos autores;

(ii) A legenda informa que a imagem apresentada é a “tabela periódica dos

elementos tal como proposta por Mendeleev em 1947” (MARQUES;

VEIGA, 2016, p. 128), no entanto, se trata de uma impossibilidade uma

vez que Mendeleev faleceu em 1907. Ao se avaliar os elementos

353

químicos que estão presentes nessa tabela periódica podemos observar

que o de número atômico 43 possui símbolo Ma, é o elemento Masúrio,

cuja identificação foi reportada em 1925 por Walter Noddack, Otto Berg

e Ida Tacke. Em 1937 esse elemento foi (re)identificado por Carlo Perrier

e Emilio Segré, a partir de uma amostra de Molibdênio, que lhe

atribuíram o nome Tecnécio, que posteriormente foi adotado pelos

praticantes da química. O próximo elemento a ser identificado foi o

Frâncio (número atômico 87) em 1939. As datas associadas a tais

eventos permitem inferir que a tabela periódica utilizada por Marques e

Veiga (2016) foi elaborada no período de 1925 a 1937;

(iii) A legenda solicita que o leitor “[...] note que ela [a tabela periódica]

apresentava espaços vagos para a inclusão de novos elementos”, no

entanto, os espaços vazios são referentes aos elementos de número

atômico 61, 85 e 87 e não aos elementos tradicionalmente previstos por

Mendeleev em sua publicação de 1871.

O terceiro tipo de anacronismo foi observado em Fonseca (2016). No fragmento

textual abaixo, selecionado de Fonseca (2016, p. 161, grifos nossos), podemos

observar vários elementos anacrônicos (massa atômica, números de ordem, números

atômicos e o número de elementos químicos conhecidos).

Mendeleyev percebeu que essas exceções desapareciam quando certos pares de elementos deixavam de ficar dispostos pela ordem crescente de suas massas atômicas. Aos elementos assim dispostos na tabela foram atribuídos números de ordem, ou de posição, de 1 até 92. Esses números - que não cresciam necessariamente com as massas atômicas - foram chamados números atômicos e simbolizados por Z, porém não tinham

nenhum outro significado que não fosse um simples número de ordem na tabela.

Nesse fragemento textual, Fonseca (2016) estava se referindo a tabela

periódica elaborada, em 1869, por Mendeleev, única versão apresentada no livro. O

conceito número de ordem não é observado em nenhuma das versões da tabela

periódica de Mendeleev, ao contrário da proposta elaborada por Newlands que

utilizava desse conceito para ordenar os elementos químicos. A autora informa que

haviam, naquela época, 92 elementos para Mendeleev dispor na tabela periódica. Na

realidade como exposto em outros momentos, no período que Mendeleev elaborou

354

sua primeira versão da tabela periódica eram conhecidos apenas 63 elementos

químicos, incluído aí o Urânio (U, que atualmente sabemos que possui número

atômico 92). Vale ressaltar ainda que, entre os 92 primeiros elementos químicos

atualmente conhecidos, naquela época não se conhecia nenhum dos elementos do

grupo que atualmente classificamos como gases nobres. Desta forma seria

impossível, ainda que Mendeleev utilizasse o conceito número de ordem, fazer o

ordenamento de 92 elementos químicos. Número atômico é outro elemento

anacrônico, uma vez que esse conceito passou a ser utilizado pelos praticantes da

química, em 1913, a partir dos trabalhos de Moseley.

A presença de hagiografia foi observada em dois livros, Lisboa et al. (2016) e

Usberco e Kaufmann (2016), ambos relacionados ao agente histórico Mendeleev. O

primeiro conjunto de autores consideram Mendeleev o “pai da tabela periódica” e o

segundo conjunto de autores afirmam que “Mendeleev é considerado um gênio pela

comunidade científica” (USBERCO; KAUFMANN, 2016, p. 163).

Usberco e Kaufmann (2016) apresentam, ainda, uma nota biográfica sobre

Mendeleev, indicando o local de seu nascimento, o local onde obteve seu doutorado

e atuou como professor. Os autores indicam, como forma de ampliar o conhecimento,

o livro O sonho de Mendeleev e fazem um breve relato do suposto sonho que

Mendeleev teve com a organização dos elementos químicos em forma de tabela.

Apesar desse relato, de certa forma humanizar o agente histórico Mendeleev, uma

vez que sonhar é um ato comum entre as pessoas, pode levar a interpretação errada,

por parte do leitor, sobre a proposta de tabela periódica elaborada por Mendeleev -

que como vimos no capítulo 3 foi (re)elaborada por esse agente histórico no período

de 1869 a 1905. Dois outros autores - Ciscato et al. (2016) e Santos et al. (2016) -

fazem menção ao sonho que Mendeleev teve com a tabela periódica, no entanto, o

primeiro conjunto de autores consideram que esse sonho é “folclore”.

Podemos observar que a reconstrução histórica apresentada nos livros ora

avaliados desconsidera o caráter provisório do conhecimento científico que, no caso

da tabela periódica, continua sendo (re)elaborado até os dias de hoje. Como exemplo

de discussões a respeito de problemas na tabela periódica recomendada pela IUPAC,

podemos citar o projeto (em andamento) iniciado em 2015 pela IUPAC para estudar

quais elementos químicos fazem parte do grupo 3. Outros problemas relacionados à

tabela periódica recomendada pela IUPAC continuam sendo estudados, assim como

355

estudos para se determinar a melhor forma de representar o sistema periódico,

considerando inclusive sua finalidade didática.

No Quadro 53 apresentamos os agentes históricos indicados nos livros

didáticos avaliados. Podemos observar que 11 personagens foram relacionados ao

desenvolvimento do sistema periódico, cinco deles são mencionados em apenas um

dos livros avaliados (Boisbaudran, Ida Eva Noddack, Walter Noddack, Cannizzaro,

Gmelin e Odling), os outros seis são mencionados com maior frequência: Mendeleev59

(n = 9), Meyer (n = 7), Döbereiner (n = 6), Chancourtois (n = 6), Newlands (n = 6) e

Moseley (n = 5).

Quadro 53: Agentes históricos relacionados ao desenvolvimento da tabela periódica presentes em

livros didáticos de Química utilizados no Ensino Médio.

Autor Agente histórico abordado, data e contribuição

Fonseca (2016)

Mendeleyev (1869) “[...] havia organizado uma tabela de elementos químicos (uma precursora da tabela periódica atual) na qual os elementos estavam dispostos em ordem crescente de massa atômica” (p. 161).

Boisbaudran (1875) “[...] isolou um novo elemento a partir de um mineral encontrado nos Pireneus, que foi chamado de gálio, em homenagem a sua pátria, a França, cujo antigo nome era Gália” (p. 175).

Moseley (1913) “[...] estava trabalhando com espectros de raios X dos elementos quando verificou que a raiz quadrada da frequência dos raios X produzidos pela emissão do núcleo atômico de um elemento era diretamente proporcional ao número atômico (Z) desse elemento” (p. 161).

Mortimer; Machado (2016)

Mendeleev (em meados do século XIX) “[...] tinha um grande conhecimento das propriedades físicas e químicas desses elementos e organizou a tabela colocando-os em ordem crescente de seus pesos atômicos” (p. 153).

Lisboa et al. (2016)

Döbereiner () seu maior mérito “[...] foi tentar agrupar os elementos seguindo um critério lógico”.

Chancourtois () “[...] foi quem primeiro percebeu que as propriedades eram comuns a cada sete elementos. Por meio de seu parafuso telúrico, ele foi capaz de prever as fórmulas de diversas substâncias”.

Newlands (1864) “[...] notou que existiam muitas propriedades similares em pares de elementos que diferiam em oito unidades de massa atômica. Essa observação resultou na Lei das Oitavas” (p. 101).

Mendeleiev (1869) “[...] ele apresentou à comunidade científica correlações mais detalhadas entre a massa atômica dos elementos e suas propriedades, permitindo um melhor entendimento da periodicidade dos elementos químicos” (p. 102).

Meyer (sem data informada) “[...] também organizou os elementos conforme as similaridades das propriedades físico-químicas” (p. 102).

Moseley (1913) “[...] determinou o número atômico de diversos elementos por meio de experimentos feitos com raios X” (p. 102).

Ida Eva Noddack e Walter Noddack (sem data informada) “[...] se empenharam em descobrir dois elementos previstos por Mendeleiev: os de número 43 e 75. Eles descobriram o elemento Rênio (o de número 75), assim chamado por fazer referência à região na qual Ida nasceu, perto do rio Reno” (p. 103).

59 Observamos três grafias (Mendeleev, Mendeleiev e Mendeleyev) para o nome desse agente histórico nos livros didáticos avaliados.

356

Novais; Antunes (2016)

Entre as inúmeras tentativas de organização dos elementos químicos que antecederam a atual, podemos destacar: as tríades de Döbereiner [...] o parafuso telúrico de Chancourtois [...] a lei das oitavas de Newlands [...] (p. 103).

Meyer e Mendeleev “[...] foram fortemente estimulados pelo químico italiano Stanislao Cannizzaro (1826-1910) a organizar propostas de classificação periódica dos elementos” (p. 103).

Ciscato et al. (2016)

Mendeleev (1869) “[...] propôs uma tabela contendo os elementos químicos conhecidos na época, organizados em ordem crescente das suas massas atômicas, agrupando na mesma linha os elementos químicos que tinham características químicas semelhantes” (p. 99).

O trabalho de Mendeleev “[...] foi publicado quase simultaneamente ao do químico alemão Julius Lothar Meyer (1830-1895), sem que aparentemente um soubesse do outro” (p. 101).

Moseley (sem data informada) “[...] sobre a emissão de raios X por diferentes substâncias simples, tornou-se possível adotar como critério para diferenciar um elemento químico de outro não mais suas massas atômicas, mas o número de prótons no núcleo de seus átomos” (p. 102).

Santos et al. (2016)

Döbereiner (1829) propôs “[...] a classificação dos elementos com base nas propriedades das substâncias relacionadas ao peso atômico dos elementos. [...] A esses grupos de três elementos, Döbereiner deu o nome de tríade” (p. 185).

Gmelin (1842) “[...] publicou um sistema de classificação dos elementos baseado nas tríades de Döbereiner, de acordo com as semelhanças das propriedades físicas e químicas das substâncias simples dos elementos químicos” (p. 185).

Odling (entre 1864 e 1868) “[...] propôs uma classificação baseada em treze grupos que, para alguns historiadores, também englobava as tríades de Döbereiner e considerava as substâncias formadas pelos átomos de cada elemento” (p. 185 e 186).

Chancourtois (1862) “[...] propôs uma classificação na forma de cilindro, na qual os elementos ficavam dispostos em uma linha como o fio de um parafuso, em ordem crescente de peso atômico” (p. 186).

Newlands (1864) “[...] observou que ao dispor os elementos em ordem crescente de peso atômico, suas substâncias simples, excetuando o hidrogênio, apresentavam comportamento semelhante de oito em oito. Essa repetição de propriedades ficou conhecida como “lei das oitavas”.

Mendeleev (sem data informada) “[...] conseguiu propor uma nova organização que fundamentou a forma de apresentação das tabelas periódicas atuais” (p. 186).

Meyer (sem data informada) propôs uma classificação na mesma época, de forma independente, que Mendeleev propôs sua tabela periódica.

Marques; Veiga (2016)

Döbereiner (1829) “[...] observou que muitos elementos podem ser agrupados três a três (tríades) de acordo com as semelhanças de suas massas atômicas” (p. 126).

Chancourtois (1862) “[...] propôs organizar os elementos químicos da seguinte maneira” [...] “a aceitação do parafuso telúrico de Chancoutois foi pequena, pois os valores das massas atômicas eram, em grande parte, errôneos e imprecisos”

Newlands (1864) “[...] idealizou a classificação dos elementos químicos [...] pela ordem crescente de massa atômica, em sete colunas (grupos) dispostas lados a lado. [...] É por essa razão que temos a lei das oitavas de Newlands” (p. 127).

Meyer (1866) “montou uma tabela em que os elementos se distribuíam em grupos, de acordo com suas valências [...] ele tentou mostrar que havia relação de periodicidade dos elementos em função de suas massas atômicas” (p. 127).

Mendeleev (1869) “[...] mostrou uma relação de periodicidade de várias propriedades dos elementos em função da ordem crescente de suas

357

massas atômicas. [...] A partir de suas observações, Mendeleiev formulou uma lei periódica” (p. 128).

Moseley (sem data informada) “[...] foi quem formulou a lei periódica atual” (p. 128).

Canto (2016)

Döbereiner (sem data informada) “[...] seu mérito foi ter sido, aparentemente, o primeiro a mostrar relações entre elementos conhecidos” utilizando o conceito de tríades (p. 124).

Chancourtois () “as propriedades dos elementos estavam relacionadas ao número que o elemento ocupava na sequência” de seu arranjo - o parafuso telúrico (p. 124).

Newlands () “o grande mérito [...] foi introduzir a ideia da periodicidade das propriedades dos elementos em função das massas atômicas” (p. 124).

Mendeleev (1869) “[...] pôde organizar os elementos em uma tabela, na qual aqueles com propriedades semelhantes apareciam numa mesma coluna” (p. 125).

Meyer (sem data informada) “[...] propôs uma classificação periódica para os elementos similar à de Mendeleev, baseada nos padrões de semelhança entre os elementos químicos” (p. 125).

Usberco; Kaufmann (2016)

Döbereiner (1829) “[...] percebeu que vários elementos podiam ser classificados em grupos de três, denominados tríades” (p. 162).

Chancourtois (1862) “[...] pretendendo fazer uma ordenação mais prática dos elementos para aplicação em mineralogia, propôs um arranjo tridimensional a qual denominou parafuso telúrico” (p. 162).

Newlands (1865) “[...] dispôs os 61 elementos então conhecidos em ordem crescente de suas massas atômicas em colunas verticais de 7 elementos e notou que os elementos de uma mesma linha horizontal apresentavam propriedades químicas semelhantes. Esse arranjo foi denominado Lei das oitavas” (p. 162).

Mendeleev e Meyer “[...] criaram - independentemente e praticamente ao mesmo tempo - tabelas periódicas muito parecidas” (p. 163).

Moseley (1913) “[...] verificou que as propriedades dos elementos eram dadas pela sua carga nuclear, denominada número atômico (Z). Com a descoberta de Moseley, foi possível corrigir algumas anomalias observadas por Mendeleev” (p. 163).


Ao comparar os livros didáticos de Química utilizados no Ensino Superior com

os ora avaliados, podemos observar que os livros destinados ao Ensino Médio

apresentam uma maior variedade de agentes históricos relacionados ao

desenvolvimento da tabela periódica, assim como um maior espaço dedicado a

conteúdo histórico.

A partir dos dados disponíveis no Quadro 53, observamos que Mendeleev é o

único agente histórico que é abordado em todos os livros ora avaliados. Para Fonseca

(2016, p. 177) Mendeleev “[...] foi o único que procurou relacionar todos os elementos

em uma única classificação”, desconsiderando, portanto, todas as contribuições

anteriores e contemporâneas a ele. Nesta perspectiva, não há conflito de prioridade,

uma vez que ele foi considerado, pela autora, como o único agente histórico

relacionado à criação da tabela periódica. Ainda assim, podemos observar a presença

de um fragmento histórico - relacionado ao comunicado feito por Mendeleev à Lecoq

358

sobre o erro no valor da densidade do então descoberto gálio - que é utilizado,

geralmente por autores de livros didáticos, como reforço para validar a prioridade do

constructo elaborado por Mendeleev. Nos demais livros podemos observar

fragmentos textuais, indicados no Quadro 54, relacionados à prioridade de

Mendeleev sobre a criação da tabela periódica.

Quadro 54: Fragmentos de texto, presentes nos livros didáticos avaliados, relacionados à prioridade

de Mendeleev sobre a criação da tabela periódica.

Autor Fragmentos de textos

Fonseca (2016)

“Mendeleyev foi o único que procurou relacionar todos os elementos em uma única classificação, e em 1869 formulou a chamada lei periódica:

As propriedades dos elementos, assim como as fórmulas e propriedades das substâncias simples e compostas que eles formam, são funções periódicas de suas massas atômicas” (p. 177, grifos nossos).

“Pouco tempo depois de comunicar sua descoberta à Academia de Ciências de Paris, Lecoq recebeu uma carta de Mendeleyev dizendo que todas as propriedades do gálio estavam corretas, exceto sua densidade. O cientista francês resolveu então verificar novamente a densidade do seu elemento, observando que havia se enganado e que Mendeleyev, mesmo sem nunca ter visto o metal, estava correto” (p. 177, grifos nossos).

Mortimer; Machado (2016)

“O número de elementos conhecidos não era suficiente para que Mendeleev preenchesse todos os espaços da tabela, obrigando-o a deixar alguns deles em branco. Da forma como estava organizado, o quadro de Mendeleev permitiu prever as propriedades dos elementos ainda não conhecidos e forneceu um verdadeiro ‘mapa da mina’ para suas descobertas” (p. 153, grifos nossos).

“[...] Mendeleev organizou os elementos no arranjo que hoje conhecemos como tabela periódica” (p. 153).

Lisboa et al. (2016)

“O químico russo Dmitri Ivanovich Mendeleiev (1834-1907) é considerado “o pai da Tabela Periódica”. Em 1869, ele apresentou à comunidade científica correlações mais detalhadas entre a massa atômica dos elementos e suas propriedades, permitindo um melhor entendimento da periodicidade dos elementos químicos” (p. 102, grifos nossos).

“Julius Lothar Meyer (1830-1895), cientista alemão, também organizou os elementos conforme as similaridades das propriedades físico-químicas. Porém, Mendeleiev leva os créditos por ter tido a grande ousadia de utilizar sua tabela para prever as propriedades de elementos que ainda não haviam sido descobertos” (p. 102, grifos nossos).

Novais; Antunes (2016)

“[...] apesar de o trabalho de Meyer a tendência de repetição periódica de algumas propriedades dos elementos em relação às suas massa atômicas, o de Mendeleev foi mais completo, entre outras razões, por aprofundar o estudo com propriedades químicas e por prever as propriedades de elementos não descobertos” (p. 104, grifos nossos).

Mendeleev “[...] é considerado o principal criador da primeira Tabela Periódica semelhante à que conhecemos hoje” (p. 104, grifos nossos).

Ciscato et al. (2016)

“Em 1869, o químico russo Dimitri Mendeleev (1834-1907), como resultado de anos de estudo e de uma boa dose de criatividade e inspiração advinda do conhecimento das ideias de outros cientistas, propôs uma tabela contendo os elementos químicos conhecidos na época, organizados em ordem crescente das suas massas atômicas, agrupando na mesma linha os elementos químicos que tinham características químicas semelhantes” (p. 99).

“Mendeleev, sem dúvida, teve importância fundamental para o desenvolvimento da tabela periódica atual, mas ele não foi o único.

359

Inúmeros cientistas antepassados e contemporâneos colaboraram nesse sentido” (p. 100).

“Mendeleev observou que certas características dos elementos químicos se repetiam em determinados intervalos ao se considerarem aumentos progressivos de massa atômica. Ele elaborou, então, a proposta de que as propriedades dos elementos químicos seriam uma função periódica das suas massas atômicas crescentes” (p. 100).

“Seu trabalho foi publicado quase simultaneamente ao do químico alemão Julius Lothar Meyer (1830-1895), sem que aparentemente um soubesse do outro. Um ponto em especial chamou a atenção da comunidade científica na tabela proposta pelo cientista russo: Mendeleev deixou espaços a serem preenchidos por elementos químicos que, segundo ele, ainda viriam a ser descobertos. Ou seja, quando necessário, ele deixava espaços vazios, de tal forma que as linhas só contivessem elementos químicos com propriedades químicas semelhantes. Mais do que isso, ele previu algumas propriedades desses elementos químicos até então desconhecidos. Mendeleev nomeou os elementos químicos que deveriam apresentar massas atômicas relativas em torno de 45, 68 e 70 como eka-boro, eka-alumínio e eka-silício, respectivamente” (p. 101).

“Muitas razões foram apontadas pelos historiadores da ciência para explicar a primazia do trabalho de Mendeleev em relação, por exemplo, ao trabalho de Meyer. Além das previsões sobre a existência de elementos químicos posteriormente confirmadas, destaca-se o fato de Mendeleev ter baseado sua proposta de organização não só nas propriedades físicas, como fez Meyer, mas também na reatividade e nos tipos de compostos formados pelos elementos químicos” (p. 101).

Santos et al. (2016)

“Percebe-se, então, que todos esses fatos históricos contribuíram para a aceitação da tabela periódica de Mendeleev, a qual foi desenvolvida na mesma época, de forma independente, que a classificação proposta pelo químico alemão Julius Lothar Meyer [1830-1895]. A genialidade dessas tabelas está na descoberta da Lei Periódica” (p. 186, grifos nossos).

“Essas foram as bases para o estabelecimento da lei periódica de Mendeleev, que conseguiu propor uma nova organização que fundamentou a forma de apresentação das tabelas periódicas atuais. Mendeleev participou do congresso de Karlshruhe, no qual também esteve Newlands, mas Mendeleev não conheceu os seus trabalhos. Por sua vez, Mendeleev conheceu os estudos de classificação dos elementos químicos de Willian Odling. A classificação de Odling, publicada em 1865, se assemelha bastante à primeira tabela de Mendeleev; no entanto, os estudos de Odling, por serem mais baseados em argumentos teóricos do que em dados empíricos, acabaram não tendo aceitação como o de Mendeleev” (p. 186).

Marques; Veiga (2016)

“Em 1869, o químico russo Dmitri Ivanovotch Mendeleiev (1834-1907) mostrou uma relação de periodicidade de várias propriedades dos elementos em função da ordem crescente de suas massas atômicas. [...] A partir de suas observações, Mendeleiev formulou uma lei periódica” (p. 128).

“Paralelamente, praticamente na mesma época, Meyer previu que havia periodicidade dos elementos em função de suas massas atômicas. Entretanto, o trabalho de Mendeleiev mereceu mais destaque que o de Meyer por ser mais ousado, chegando ao ponto de prever a existência de

elementos químicos desconhecidos na época, reservando-lhes até mesmo lugar em posição determinada na tabela periódica. Como exemplo citamos Gálio e Germânio, até então desconhecidos” (p. 128, grifos nossos).

Canto (2016)

“Em 1869, Mendeleev pôde organizar os elementos em uma tabela, na qual aqueles com propriedades semelhantes apareciam numa mesma coluna. Entre essas propriedades, estava a valência na combinação com elementos de referência, tais como hidrogênio, oxigênio e cloro” (p. 125).

“O alemão Julius Lothar Meyer (1830-1895) propôs uma classificação periódica para os elementos similar à de Mendeleev, baseada nos padrões de semelhança entre os elementos químicos. Contudo, não fez previsões

360

sobre a existência de elementos ainda não descobertos nem sobre suas propriedades. Por isso, embora também seja considerado descobridor da Lei Periódica dos Elementos, o mérito maior costuma ser atribuído ao russo Mendeleev” (p. 125, grifos nossos).

Usberco; Kaufmann (2016)

“Dimitri Ivanocich Mendeleev (1834-1907), na Rússia, e Lothar Meyer (1830-1895), na Alemanha, criaram - independentemente e praticamente ao mesmo tempo - tabelas periódicas muito parecidas” (p. 163).

“Costuma-se atribuir maior importância ao trabalho de Mendeleev por ter sido publicado antes e pelo fato de ele ter sido mais bem-sucedido em demonstrar o valor da tabela à comunidade científica” (p. 163, grifos nossos).

“Um dos aspectos mais brilhantes do seu trabalho é que ele [Mendeleev] deixou em sua tabela espaços vazios que correspondiam a elementos desconhecidos na época. Mendeleev previu a existência desses elementos, assim como algumas de suas características, que foram confirmadas posteriormente” (p. 163, grifos nossos).


Em dois dos livros avaliados Mendeleev é considerado “pai” (LISBOA et al.,

2016) ou “principal criador” (NOVAIS, 2016) da tabela periódica. Canto (2016)

considera Mendeleev o “descobridor da lei periódica”. Tais rótulos reforçam a ideia de

que Mendeleev foi o primeiro (ou o único) agente histórico relacionado à criação da

tabela periódica, o que pode comprometer o entendimento do leitor a respeito da ideia

de desenvolvimento da tabela periódica enquanto um constructo científico.

A partir da análise dos fragmentos textuais apresentados no Quadro 54 é

possível observar que: (i) o conflito de prioridade, entre dois agentes históricos, se dá

por questão de data de publicação e semelhança dos constructos elaborados, sendo

assim podemos vislumbrar conflitos de prioridade entre Mendeleev-Meyer [tal como

observado em Lisboa et al. (2016), Novais e Antunes (2016), Ciscato et al. (2016),

Marques e Veiga (2016), Canto (2016) e Usberco e Kaufmann (2016)] e Mendeleev-

Odling [tal como observado em Santos et al. (2016)]; (ii) apesar de os autores

indicarem as tabelas periódicas de Mendeleev e Meyer como semelhantes, o principal

argumento utilizado para justificar a prioridade de Mendeleev está relacionada ao fato

de a proposta elaborada por Mendeleev permitir prever a existência de elementos

químicos desconhecidos.

Entre os livros didáticos avaliados, apenas os livros de Reis (2016) e Canto

(2016) não apresentaram formas de organização dos elementos químicos

relacionados ao desenvolvimento da tabela periódica (Quadro 55). Em seis dos livros

avaliados podemos observar três diferentes versões da tabela periódica atribuída à

Mendeleev: (i) a versão elaborada em 1869, o esboço é indicado por Santos et al.

(2016) e Canto (2016), já a versão publicada é indicada por Novais e Antunes (2016)

361

e Ciscato et al. (2016); a versão publicada em 1871 [indicada por Lisboa et al. (2016)];

(iii) a versão publicada em 1947 [indicada por Marques e Veiga (2016)], ou seja, após

a morte do químico russo.

Cabe mencionar que a versão indicada por Marques e Veiga (2016), apesar de

indicação de autoria ao químico russo, não foi elaborada por Mendeleev, sendo

produzida 40 anos após a morte deste. Provavelmente, deve ter sido um erro de

escolha da imagem, em banco de dados, para ilustrar a tabela periódica de

Mendeleev, uma vez que para as outras ilustrações os autores apresentaram

representações dos arranjos elaborados por outros agentes históricos.

Quadro 55: Imagens de arranjos de elementos químicos presentes nos livros didáticos avaliados.

MORTIMER; MACHADO (2016, p. 153)

LISBOA et al. (2016, p. 101 e 102)

NOVAIS; ANTUNES (2016, p. 102 e 103)

CISCATO et al. (2016, p. 100)

362

SANTOS et al. (2016, p. 187)

MARQUES; VEIGA (2016, p. 126-128)

USBERCO; KAUFMANN (2016, p. 162 e 163)

Fonte: As fontes são indicadas abaixo de cada uma das imagens.

Mortimer e Machado (2016) e Usberco e Kaufmann (2016) reforçam a

associação dos arranjos produzidos por Chancourtois e Newlands, respectivamente,

às analogias de parafuso e escala musical. Trata-se na realidade de recursos,

utilizados pelos autores, para facilitar o entendimento dos constructos elaborados

pelos agentes históricos mencionados.

Na maioria dos livros didáticos avaliados, os fragmentos históricos estão

diluídos ao longo do texto. Em Ciscato et al. (2016) observamos o uso de um quadro

com informações de três pospostas de organização dos elementos químicos: as

tríades de Döbereiner, o parafuso telúrico de Chancourtois e a lei das oitavas de

Newlands (Figura 50).

363

Figura 50: Quadro com descrição de três propostas de organização dos elementos químicos

presente em Ciscato et al. (2016). Fonte: Ciscato et al. (2016, p. 100).

Observamos a presença de conteúdos históricos em alguns dos exercícios

propostos nos livros didáticos avaliados. No Quadro 56, apresentamos enunciados

de exercícios de três dos livros avaliados, que de forma semelhante apresentam

informação a respeito do agente histórico Moseley.

Quadro 56: Exercícios com conteúdo histórico, relacionado ao agente histórico Moseley, presente em livros didáticos de Química utilizados no Ensino Médio.

(LD16-Q1) Cite a principal semelhança e a principal diferença entre a tabela elaborada por

Mendeleev e a tabela periódica de Moseley (atual). Qual justificativa pode ser apresentada para a principal diferença apontada por você?

(LD17-Q2) Qual foi a contribuição dada por Moseley à Lei Periódica, que fundamenta o princípio de

organização da atual tabela periódica?

(LD18-Q2) Moseley organizou a tabela periódica em ordem crescente de número atômico, dividindo sua estrutura em 7 linhas e 18 colunas. (a) Quais os nomes dados, respectivamente, para linhas e colunas da tabela periódica? (b) O que ocorre com os valores das propriedades dos elementos químicos que estão em uma mesma linha da tabela periódica? Que semelhanças apresentam?

Fonte: Ciscato et al. (2016), Veiga (2016) e Santos et al. (2016).

Os exercícios presentes em LD16, Ciscato et al. (2016), e LD18, Marques e

Veiga (2016), indicam, de forma inadequada, que o agente histórico Moseley elaborou

“[...] a tabela periódica” [a tabela periódica recomendada pela IUPAC]. Já em Santos

et al. (2016) podemos observar, ao avaliar o enunciado do exercício, que o agente

histórico Moseley fez uma contribuição ao entendimento da lei periódica, cuja

contribuição “[...] fundamenta o princípio de organização da atual tabela periódica”.

Pontuamos que enunciados de exercícios podem contribuir para que

estudantes entendam a Química como uma ciência construída historicamente e

coletivamente. No entanto, chamamos a atenção para o fato de que distorções acerca

364

da história da ciência podem estar presentes, como indicado anteriormente, também

em enunciados de exercícios propostos por autores de livros didáticos.

Quanto aos motivos que levaram os praticantes da química do século XIX

a buscarem formas de classificação dos elementos químicos, de modo geral

observamos que em todos os livros didáticos avaliados é contextualizado os motivos

que levaram pesquisadores a considerar a classificação dos elementos químicos

conhecidos como um objeto de estudo dos praticantes da química do século XIX.

De forma semelhante, todos os autores dos livros didáticos avaliados

apresentam que havia um certo volume de conhecimento produzido sobre os

elementos químicos que precisava de organização, Quadro 57.

Quadro 57: Fragmentos de textos, presentes nos livros didáticos avaliados, relacionados ao contexto de desenvolvimento de formas de classificação dos elementos químicos.


Fragmentos de textos

LD12

“O conhecimento acumulado no século XVIII sobre o comportamento dos elementos químicos fez os cientistas notarem que as propriedades de certos grupos de elementos variavam periodicamente. Essa constatação gerou várias tentativas de agrupar ou classificar os elementos em função da semelhança de propriedades” (REIS, 2016, p. 177).

LD13

“Apesar do número relativamente grande de elementos, muitos deles apresentam propriedades semelhantes. Durante o século XIX, ocorreram várias tentativas de agrupar os elementos de acordo com essas propriedades em comum” (MORTIMER; MACHADO, 2016, p. 133).

LD14 “Esse ritmo acentuado de descoberta de elementos químicos levou à necessidade de buscar meios de agrupá-los de acordo com suas propriedades” (LISBOA, 2016, p. 101).

LD15 “Por volta de 1830, pouco mais de 50 elementos químicos já haviam sido identificados, o que demandava dos pesquisadores alguma forma de organizá-los” (NOVAIS; ANTUNES, 2016, p. 102).

LD16

“Por volta de 1868 já eram conhecidos 63 elementos químicos. Dessa forma, tornou-se fundamental para o estudo da Química o desenvolvimento de alguma forma de classificação dos elementos químicos. E uma possível organização seria levar em conta as semelhanças que átomos e substâncias simples de alguns elementos químicos têm entre si” (CISCATO et al., 2016, p. 98).

LD17 “Em 1850, eram conhecidos cerca de 60 elementos químicos e estudá-los sem uma forma eficiente de organização tornava-se cada vez mais difícil. A necessidade de classificá-los, eficientemente, era crescente” (SANTOS et al., 2016, p. 185).

LD18

“Na segunda metade do século XIX não se sabia ao certo quantos elementos químicos eram conhecidos, mas acreditava-se que eram em torno de 60. No entanto, não havia qualquer tipo de organização entre eles. [...] os cientistas sentiram que havia necessidade de organizar os elementos químicos afim de facilitar a compreensão de suas propriedades” (MARQUES; VEIGA, 2016, p. 125).

LD19

“Por volta de 1800, os cientistas conheciam cerca de trinta elementos químicos. Com o tempo, novos elementos foram sendo descobertos. Na metade do século XIX, esse número já havia duplicado. [...] Os cientistas do século XIX rapidamente perceberam como os elementos químicos apresentam propriedades muito variadas. Um dos grandes desafios dos cientistas daquela época foi explorar a grande diversidade de características dos elementos químicos e tentar enxergar certa ordem nela” (CANTO, 2016, p. 116).

365

LD20

“No início do século XIX, vários elementos químicos já eram conhecidos, porém os químicos não haviam conseguido estabelecer critérios para organizá-los em função de suas propriedades e características. No início do século XIX, os químicos conheciam cerca de 30 elementos e já dispunham de técnicas de laboratório que lhes permitiam determinar uma série de características desses elementos, como densidade, massa atômica, reatividade etc.” (USBERCO; KAUFMANN, 2016, p. 162).

Fonte: As fontes estão indicadas em cada excerto.

Observamos que a maioria dos livros em uso no Ensino Médio faz uso de

analogias para explicar a necessidade de organização dos elementos, ao pedir, por

exemplo, que o leitor:

[...] imagine o seu guarda-roupa bagunçado, com calças misturadas com camisetas, camisas, meias e roupas íntimas. [...] com esse exemplo, podemos concluir que quanto mais roupas possuímos, maior é a necessidade de organizá-las (MARQUES; VEIGA, 2016, p. 125).

Observamos que em cinco dos livros avaliados há o uso de analogias para

contextualizar a necessidade de formas de organização dos elementos químicos,

assim como os critérios utilizados no processo de organização (Quadro 58).

Quadro 58: Analogias, presentes nos livros didáticos avaliados, utilizadas para contextualizar a necessidade de organização dos elementos químicos.

Livro Uso de analogia visual Uso de analogia Verbal

LD14 (p. 100)

Faz analogia com a organização de livros em bibliotecas, livrarias ou sebos.

LD18 (p. 125)

Faz analogia com os critérios de organização de roupas, calçados e acessórios de um guarda-roupa.

366

LD15 (p. 100)

Faz analogia com os critérios de organização de uma coleção de selos.

LD19 (p. 115) Não faz uso. Faz analogia com os critérios utilizados para organizar as mercadorias comercializadas em um supermercado.

LD20 (p. 161)

Faz analogia com as diferentes formas de organização das cartas de um baralho.


Utilizando a concepção de mediação didática da Ciência, apresentada por

Lopes (1997) no contexto do ensino de Química, que considera, entre outras coisas,

que:

[...] existe uma tendência didática, melhor dizendo, um didatismo, que considera necessário chegar ao abstrato a partir do concreto, a fim de se tornar um conceito assimilável, o que só reforça a continuidade com o senso comum. Desta forma, ao invés de construirmos modelos de compreensão da racionalidade científica, tentamos aproximar os conceitos científicos da racionalidade do senso comum, incorporando-os em uma matriz eminentemente realista e empirista (LOPES, 1997, p. 564).

Podemos entender, portanto, que esses “[...] processos de mediação didática

voltados para a aproximação com o senso comum se fazem normalmente pelo uso de

metáforas realistas” (LOPES, 1997, p. 564). Esse processo pode ser observado em

cinco dos nove livros didáticos de Química avaliados, que se utilizaram de analogias

para fazer com que os estudantes entendessem o contexto que levaram os praticantes

da química, no século XIX, a buscarem formas de classificação dos elementos


Há vários estudos a respeito do uso analogias, principalmente em livros

didáticos, que são mapeadas e analisadas de acordo com algumas categorias de

registro (SILVA; PIMENTEL; TERRAZZAN, 2011):

367

a) Tipo de relação analógica (estrutural, funcional e estrutural-funcional)

que avalia “[...] se o análogo e o alvo compartilham atributos estruturais

e funcionais ou ambos” (p. 165);

b) Formato da apresentação (verbal e pictórica-verbal) que avalia se a

apresentação é expressa somente em palavras (verbal) ou se é

expressa por palavras e reforçada por figuras do análogo (pictórica-

verbal);

c) Nível de enriquecimento (simples, enriquecidas e estendidas)

dependendo do número de atributos compartilhados que são

explicitados, assim como da presença de limitações da relação

analógica;

d) Nível de abstração (concreta-concreta, abstrata-abstrata e concreta-

abstrata), cuja classificação considera que “[...] o conteúdo do análogo

e do alvo pode ser categorizado como concreto ou como abstrato” (p.

166);

e) Posição do análogo em relação ao alvo (antes, durante e depois), que

considera que “[...] o análogo pode ser apresentado no início, durante ou

no final da instrução” (p. 166);

f) Orientações ao usar analogias, que avalia se os estudantes eram

informados “[...] que uma comparação entre algo não familiar e algo

familiar iria ocorrer no intuito de ajudá-los a entender o conceito não

familiar” (p. 166).

Com base nas classificações indicadas, podemos observar que as analogias

observadas nos livros didáticos avaliados (Quadro 58) possuem: (i) relação analógica

do tipo funcional, uma vez que o “[...] análogo e alvo apresentam funções similares”,

no caso avaliado tanto o análogo quanto os elementos químicos (alvo) precisam ser

organizados; (ii) quatro possuem formato de apresentação do tipo pictórica-verbal e

uma do tipo verbal [observada em Canto (2016)]; (iii) nível de enriquecimento, uma

vez que os atributos compartilhados são discutidos, tais como as características

observáveis (do análogo e do alvo) que podem ser utilizadas como critério de

organização/classificação; (iv) nível de abstração do tipo concreta-abstrata; (v) o

análogo é apresentado antes do alvo, geralmente na introdução do capítulo dedicado

368

ao estudo da tabela periódica e; (vi) nenhum dos autores apresentam orientações

quanto ao uso da analogia.

Quanto a presença de imagens de cientistas relacionados ao

desenvolvimento da tabela periódica, podemos observar que todos os livros

avaliados possui pelo menos uma imagem de agente histórico relacionado ao

desenvolvimento da tabela periódica (Quadro 59 e Quadro 60).

Quadro 59: Imagens de cientistas, relacionados ao desenvolvimento da tabela periódica, presentes nos livros didáticos avaliados.

REIS (2016, p. 161)

MORTIMER; MACHADO (2017, p. 153)

LISBOA et al. (2016, p. 103)

NOVAIS; TISSONI

(2016, p. 104)

USBERCO; KAUFMANN (2016, p. 163)

CISCATO et al. (2016, p. 99)

MARQUES; VEIGA (2016, p. 126 e 127)

369

CANTO (2016, p. 124 e 125)

CANTO (2016, p. 125)

Fonte: As fontes são indicadas abaixo de cada uma das imagens.

Entre os livros avaliados, o de autoria de Santos et al. (2016) possui o maior

número de imagens relacionadas ao conteúdo histórica da tabela periódica (Quadro

60). De seis das imagens utilizadas pelos autores, cinco são relacionadas ao agente

histórico Mendeleev.

Quadro 60: Imagens relacionadas ao desenvolvimento da tabela periódica presente em Santos et al. (2016).

(p. 184)

(p. 184)

(p. 187)

370

(p. 189)

(p. 189)

Fonte: Abaixo de cada imagem é indicado o número da página onde a imagem está localizada.

A imagem de Mendeleev é apresentada em todos os livros avaliados, e as

legendas utilizadas, por si só, podem ser alvo de análise:

(i) Em Reis (2016) a legenda informa que atrás da ilustração de Mendeleev

está representada a primeira versão da tabela periódica;

(ii) Em Usberco e Kaufmann (2016) podemos ver a afirmação que

“Mendeleev é considerado um gênio pela comunidade científica”;

(iii) Em Ciscato et al. (2016) é mencionado sobre o suposto sonho,

considerado folclore pelos autores, no qual Mendeleev teria tido a ideia

da organização dos elementos químicos;

(iv) Em Santos et al. (2016) também é contado a respeito do suposto sonho

de Mendeleev, indicado como autêntico pelos autores, que foi

posteriormente materializado em um rascunho pelo químico russo;

(v) Em Lisboa et al. (2016) podemos observar a indicação da contribuição

de uma mulher, uma cientista alemã Ida Eva Noddack (1896-1978), na

história do desenvolvimento da tabela periódica por ter contribuído para

a identificação de dois elementos químicos desconhecidos.

Neste último ponto chamamos a atenção para o fato de Lisboa et al. (2016)

trazer para o conteúdo histórico sobre a tabela periódica as contribuições de Ida Eva

Noddack - uma cientístia alemã que foi indicada três vezes para o Nobel de Química:

371

em 1933 com Walther Nernst e K. L. Wagner; em 1935 com seu marido e; em 1937

com A. Skrabal (CRAWFORD, 2002) - cujas contribuições principais foram em relação

ao isolamento e identificação de elementos químicos. Trata-se, ao nosso ver, de uma

intenção dos autores de seguir os critérios avaliativos do edital do PNLD 2018, uma

vez que um dos critérios indicam a necessidade do livro “[...] promover positivamente

a imagem da mulher, considerando sua participação na produção do conhecimento

químico, reforçando sua visibilidade e seu protagonismo social” (BRASIL, 2017, p. 32,

grifo do autor). Tal fato reforça nossa constatação, indicada no início do capítulo, de

que o PNLD tem modificado a forma e os conteúdos apresentados nos livros didáticos.

No que tange a contribuição de mulheres em temas relacionados ao sistema

periódico, há alguns artigos publicados nos últimos, resgatando as contribuições de

mulheres pesquisadoras como a russa Julia Lermontova (1847-1919), a polonesa

Marie Skłodowska Curie (1867-1934), a austríaca Lise Meitner (1878-1968), a alemã

Ida Eva Noddack (1896-1978), a austríaca Berta Karlik (1904-1990), a francesa

Marguerite Perey (1909-1975) e a norueguesa Ellen Gleditsch (1879-1968) (GÓMEZ;

SEGURA; TREJO, 2019; van TIGGELEN; LYKKNES, 2019; LYKKNES, A.; van

TIGGELEN, 2019).

Quanto aos conteúdos apresentados anteriormente e posteriormente aos

conteúdos relacionados à tabela periódica, observamos que, de modo geral, os

conteúdos anteriores estão relacionados ao modelo atômico (estrutura atômica) e os

posteriores às ligações químicas. Situações diferentes são observadas apenas

quando o capítulo em questão possui juntos os conteúdos sobre estrutura atômica e

tabela periódica, tal como observado em Mortimer e Machado (2016) e Fonseca

(2016). Para os primeiros autores, os conteúdos abordados anteriormente ao de

tabela periódica estão relacionados aos estados físicos dos materiais e os posteriores

às transformações químicas. Fonseca (2016), por sua vez, se diferencia apenas com

os conteúdos apresentados anteriormente, que estão relacionados à eletricidade e

radioatividade.

Quanto aos domínios cognitivos dos exercícios relacionados aos

conteúdos de tabela periódica, observamos que todos os livros avaliados

apresentam exercícios relacionados à tabela periódica, boa parte desses oriundos de

vestibulares e do ENEM. Para esse critério avaliativo, avaliamos de cada livro

didáticos (com exceção do LD15 que apresentava apenas cinco exercícios, e desses

372

selecionamos quatro) cinco exercícios que possuem tipos de enunciados diferentes,

totalizando 44 exercícios, que foram categorizados segundo a Taxionomia Revisada

de Bloom (Quadro 61).

Quadro 61: Categorização, segundo a Taxionomia revisada de Bloom, de exercícios relacionados à

tabela periódica presentes em livros de Química utilizados no Ensino Médio.




Lembrar LD13-Q2 LD19-Q2 LD20-Q5

LD13-Q1 LD18-Q1

Entender LD15-Q1 LD19-Q1

LD12-Q1 LD12-Q3 LD13-Q3 LD13-Q4 LD13-Q5 LD14-Q1 LD14-Q3 LD14-Q4 LD14-Q5 LD15-Q2 LD16-Q1 LD16-Q5 LD17-Q1 LD17-Q2 LD17-Q3 LD17-Q4 LD17-Q5 LD18-Q2 LD18-Q5 LD19-Q4 LD20-Q1 LD20-Q2 LD20-Q4

Aplicar

LD12-Q2 LD12-Q4 LD12-Q5 LD14-Q2 LD15-Q3 LD15-Q4 LD16-Q2 LD16-Q3 LD18-Q3 LD18-Q4 LD19-Q3 LD20-Q3

Analisar LD19-Q5

Avaliar LD16-Q4

Criar


Podemos observar que dos 44 exercícios avaliados, a maior parte dos

exercícios avaliados apresentam domínio cognitivo Entender (n = 25), seguido de

Aplicar (n = 12), Lembrar (n = 5), Analisar (n = 1) e valiar (n = 1), Quadro 61. Esta

373

análise indica que, a maior parte dos exercícios avaliados possuem baixa ou

intermediária complexidade cognitiva, apenas dois dos exercícios avaliados possuem

alta complexidade cognitiva.

Em relação às dimensões do conhecimento mobilizados para resolução dos

exercícios, observamos que 25 dos exercícios demandam de conhecimentos do tipo

conceitual, 14 demandam de conhecimentos do tipo procedural e 5 demandam de

conhecimentos do tipo efetivo/factual. Nenhum dos exercícios avaliados demandam

da dimensão do conhecimento do tipo metacognitivo para serem resolvidos.

No Quadro 62, a título de comparação, apresentamos três exercícios que

possuem conteúdo histórico em seus enunciados, que possuem diferentes diferentes

complexidades cognitivas e de conhecimento para serem resolvidos.

Quadro 62: Comparação de exercícios, que possuem conteúdo histórico, com diferentes

complexidades cognitivas e de conhecimento para serem resolvidos.


(LD14-Q2) Observe esta versão simplificada da Tabela de Newlands, já com os símbolos atuais, e responda às questões.

a) Sabendo que os elementos nas diferentes colunas da Tabela de Newlands apresentam uma diferença de massa de 16 unidades, verifique se os elementos Be, Ca e Mg, da coluna vertical da Tabela de Mendeleiev, se encaixam no padrão. b) Nos dias atuais, como é chamada uma coluna de elementos? c) Qual é a característica que faz com que os elementos sejam

colocados na mesma coluna? d) Qual elemento tem massa atômica 16 unidades superior à massa atômica do cálcio?

Esse exercício contem um errro, o enunciado do exercício afirma que o arranjo apresentado é atribuído à Newlands, mas na realidade está relacionado ao arranjo proposto por Chancourtois. Desconsiderando esse erro de representação do arranjo gráfico, podemos observar que o exercício está relacionado ao domínio cognitivo Aplicar, uma vez que explora a ação de resolver. O conhecimento mobilizado é do tipo procedural, uma vez que se utiliza de “técnicas e métodos relacionados ao tema” para resolver o exercício.

(LD16-Q4) O alemão Lothar Meyer observou

periodicidade nas propriedades físicas dos elementos químicos aproximadamente ao mesmo tempo que Mendeleev observou a periodicidade nas propriedades químicas. Duas propriedades físicas em que a periodicidade pode ser observada são a densidade e a temperatura de fusão. a) Esboce um desenho da tabela periódica e indique

nele, por meio de setas, a variação da densidade ao longo dos períodos e dos grupos, localizando a posição do ósmio, o elemento mais denso.

b) Com base nos dados da tabela ao lado [omitida no presente trabalho] de temperaturas de fusão (TF) dos elementos químicos hélio (He), carbono (C), neônio (Ne), silício (Si), argônio (Ar), germânio (Ge) e

Relacionado ao domínio cognitivo Avaliar, uma vez que explora a ação de ponderar. O conhecimento mobilizado é do tipo procedural, uma vez que se utiliza de “técnicas e métodos relacionados ao tema” para resolver o exercício.

374

criptônio (Kr), medidas a pressão ambiente, esboce um gráfico de temperatura de fusão em função do número atômico. O que você pode concluir?

(LD19-Q1) Mendeleev foi o primeiro a propor maneiras de organizar os elementos químicos de acordo com suas propriedades? Justifiquem.

Relacionado ao domínio cognitivo Entender, uma vez que explora a ação de explicar. O conhecimento mobilizado é do tipo efetivo/factual, uma vez que se utiliza de “elementos específicos e detalhes” para resolver o exercício.


Vale ressaltar que as classificações atribuídas no Quadro 61 leva em

consideração o conteúdo apresentado pelo autor no livro didático. Isso significa que,

para avaliar o nível cognitivo demandado para resolução de um exercício é necesário

levar em consideração o contexto para o qual o exercício foi proposto. O exercício

LD19-Q1, por exemplo, dependendo do contexto em que ele é proposto pode

demandar um nível congnitivo do tipo Avaliar, uma vez que para resolvê-lo pode ser

necessário julgar outras propostas de organização propostas no período histórico

próximo à Mendeleev. A resolução desse exercício demanda da mobilização de

conhecimentos do tipo metacognitivo, uma vez que é necessário o uso estratégico e

de conhecimento condicional e contextual por parte dos estudantes. No entanto, no

contexto do livro didático LD19, esse exercício possui baixo nível cognitivo e de

conhecimento para ser resolvido: demanda o nível cognitivo Entender, pois necessita

que uma explicação seja fornecida ao exercício, cuja resposta demanda o tipo de

conhecimento efetivo/factual. Podemos observar que, nesse livro didático, a resposta

a essa pergunta é colocada como um fato, ou seja não se questiona.

Embora vários cientistas tenham contribuído para atingir esse objetivo [organização dos elementos químicos], considerável destaque é normalmente creditado ao russo Dmitri Mendeleev, que elaborou uma maneira de organizar os elementos químicos de acordo com suas propriedades e que é usada ainda hoje (CANTO, 2016, p. 116).

O exercício LD14-Q2, deconsiderando o erro presente no enunciado, envolve

um nível cognitivo e de tipo de conhecimento intermediário, uma vez que envolve a

resolução de diferentes perguntas por meio do uso de “técnicas e métodos

relacionados ao tema”, tais como uso de métodos relativos para se determinar a

massa atômica de elementos químicos.

O exercício LD16-Q4 apresenta a maior complexidade cognitiva entre os três

exercícios comparados, que envolve a confecção de dois gráficos para,

375

posteriormente, avaliar o que se pede. O conhecimento mobilizado, por sua vez, é do

tipo procedural, uma vez que os estudantes devem utilizar de “técnicas e métodos

relacionados ao tema” para resolver o exercício.

Entre os nove livros avaliados, Canto (2016) se diferencia dos demais por

utilizar, ao final dos capítulos, mapas conceituais como forma de revisão dos conceitos

apresentados. O autor sugere que os estudantes, organizados em grupos, troquem

ideias sobre como podem ser completados os locais em que aparecem os números e

registrem suas conclusões. Consideramos que o uso desse tipo de recurso é

interessante, uma vez que:

Mapas conceituais são ferramentas gráficas para a organização e representação do conhecimento. [...] os conceitos são representados de maneira hierárquica, com os conceitos mais inclusivos e gerais no topo e os mais específicos e menos gerais dispostos hierarquicamente abaixo. [...] Há duas características dos mapas conceituais importantes na facilitação do pensamento criativo: a estrutura hierárquica que é representada num bom mapa conceitual e a capacidade de buscar e caracterizar novas ligações cruzadas (NOVAK; CAÑAS, 2010, p. 10).

No entanto, os mapas conceituais utilizados por Canto (2016) são apenas

completados pelos estudantes, não são criações dos estudantes, desta forma nem

todos os elementos característicos aos mapas conceituais são trabalhados pelo autor.

Na Figura 51 é apresentado o mapa conceitual relacionado ao conteúdo tabela

periódica presente em Canto (2016).

Figura 51: Mapa conceitual utilizado por Canto (2016) como ferramenta de aprendizagem.

Fonte: CANTO (2016, p. 139).

376

Quanto à indicação de recursos externos que contribuam para o processo

de ensinagem/aprendizagem do conteúdo escolar tabela periódica, diferente do

que relatamos sobre os livros didáticos de Química utilizados no Ensino Superior,

observamos que quatro dos livros didáticos ora avaliados apresentam indicações de

recursos externos, geralmente sites da Internet.

Mortimer e Machado (2016) indicam, no final do capítulo, o site Periodic Videos,

acessível em www.periodicvideos.com, da Universidade de Nottingham (Inglaterra) na

qual são disponibilizados vídeos sobre cada um dos elementos químicos da tabela

periódica. Os autores alertam para o fato de os vídeos estarem em inglês e que alguns

deles possuem legendas em português.

Novais e Antunes (2016) indicam a página na Internet La classification

périodique, de Lavoisier à Mendeleïev60, na qual os autores retiraram uma imagem

referente ao arranjo proposto por Chancourtois para a organização dos elementos

químicos.

Lisboa et al. (2016) indicam, no final do capítulo, dois sites: Tabela

Periódica.org, acessível em: https://www.tabelaperiodica.org/, que fornece uma tabela

periódica interativa, de fácil consulta, com informações relevantes sobre os elementos

químicos; invivo da Fundação Oswaldo Cruz (Fiocruz), que mantem uma tabela

periódica interativa acessível em: http://www.invivo.fiocruz.br/tabela/, que segundo os

autores apresentam “[...] de maneira descontraída, informações sobre os elementos

em uma tabela periódica interativa, repleta de recursos visuais, como fotos e vídeos”

(LISBOA et al., 2016, p. 119).

Ciscato et al. (2016) indicam, no final do capítulo, uma página na Internet que

permite simular a montagem, utilizando diferentes combinações de partículas

subatômicas, átomos e íons. A ferramenta sugerida é PhET Interactive Simulations:

Build an Atom61 [Monte um átomo] que permite simular “[...] como a variação do

número de prótons, elétrons e nêutrons altera características como tipo de elemento

químico, massa e carga” (CISCATO et al., 2016, p. 257).

Quanto à contextualização do conteúdo escolar tabela periódica,

entendida aqui, na perspectiva apresentada por Finger e Bedin (2019), como um

60 A página faz parte do site francês CultureSciences-Chimie, que foi criado em 2002, é financiado pela Direção Geral da Educação Escolar do Ministério da Educação Nacional e hospedado pela École Normale Supérieure de Paris. O site é acessível em: https://culturesciences.chimie.ens.fr. 61 Simulação em inglês acessível em: http://phet.colorado.edu/sims/html/build-an-atom/latest/build-an-atom_en.html.

http://www.periodicvideos.com/

https://www.tabelaperiodica.org/

http://www.invivo.fiocruz.br/tabela/

https://culturesciences.chimie.ens.fr/

http://phet.colorado.edu/sims/html/build-an-atom/latest/build-an-atom_en.html

http://phet.colorado.edu/sims/html/build-an-atom/latest/build-an-atom_en.html

377

recurso para “[...] promover inter-relações entre conhecimentos escolares e

fatos/situações presentes no dia-a-dia dos alunos, contextualizar é imprimir

significados aos conteúdos escolares [...]” (OLIVEIRA, 2005, p. 13 apud FINGER;

BEDIN, 2019, p. 11). Wartha, Silva e Bejarano (2013) pontuam ainda que a

contextualização possui diferentes significações e perspectivas, que se diferenciam a

partir dos referenciais teóricos adotados pelos diferentes autores que utilizam esse

termo. Essa diversidade pode ser percebida em três perspectivas “[...] a

contextualização não redutiva, a partir do cotidiano; a contextualização a partir da

abordagem CTS; e a contextualização a partir de aportes da história e da filosofia das

ciências” (WARTHA; SILVA; BEJARANO, 2013, p. 90). No Quadro 63 apresentamos

uma síntese acerca de recursos utilizados nos livros didáticos avaliados para

contextualização (desconsiderando os relacionados ao conteúdo histórico) do

conteúdo escolar tabela periódica.

Quadro 63: Evidências de contextualização do conteúdo escolar tabela periódica presente nos livros

didáticos avaliados.


Evidências de contextualização

LD12

A autora apresenta ao longo do livro uma seção denominada de De onde vem? Para onde vai? Nesta seção a autora “discute as matérias-primas utilizadas, o processo de extração, a obtenção e as aplicações principais de alguns produtos economicamente importantes e estratégicos” (p. 292). Essa abordagem foi utilizada no capítulo 7, Modelo básico do átomo e a lei periódica, para o elemento químico ferro (p. 184-185).

LD13

Os recursos que promovem a contetualização do conteúdo estão diluídos ao longo do capítulo, de forma integrada ao texto. Como exemplo podemos citar a exemplificação, feita na página 190, feita pelos autores sobre as propriedades de óxidos de elementos não metálicos, como os de nitrogênio e de enxofre, que são produzidos como subprodutos na queima de combustíveis fósseis e ao regiar com a água presente na atmosfera ocasionam o fenômeno conhecido como chuva ácida. Há também o uso de imagens, tal como a figura 6.25 e sua legenda, presentes na página 152, que exemplificam o uso de isótopos radioativos na medicina.

LD14

Os autores utilizam de vários recursos que contribuem para a contextualização do tema: (i) na seção Química tem história é apresentado aspectos históricos da eletronegatividade, principalmente as contribuições de Linus Pauling (p. 112); (ii) um texto de divulgação científica intitulado Tabela periódica ganha mais quatro novos elementos químicos (p. 117). Além disso, os autores indicam a leitura de dois livros de divulgação científica: A colher que desaparece: e outras histórias reais de loucura, amor e morte a partir dos elementos químicos, de Sam Kean. Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 2011. O sonho de Mendeleiev: a verdadeira história da Química, de Paul Strathern. Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 2002.

LD15

Para contextualização do conteúdo os autores fazem uso de alguns textos de divulgação científica: (i) Terras-raras: importância na economia local (presente na página 108, seção Química e economia); (ii) Terras-raras fazem Araxá ser cobiçada pelas mineradoras (p. 108); (iii) Mapa indicando a localização das reservas brasileiras de terras-raras (p. 109); (iv) Chumbo e a saúde humana (p. 116).

LD16 Os autores apresentam um texto denominado de Elementos em tempos de

guerra (p. 105-106), que consiste em recortes do livro A colher que desaparece

378

(KEAN, 2011). Nesse texto, os autores indicam “[...] as aplicações dos conhecimentos químicos, particularmente os relacionados às propriedades periódicas dos elementos, às iniciativas bélicas da Alemanha e, principalmente, à Segunda Guerra Mundial” (p. 319).

Os autores indicam cinco livros de divulgação científica relacionados ao tema tabela periódica.

CANTO, E. L. Minerais, minérios, metais: de onde vêm? Para onde vão? São Paulo: Moderna,2004. Esse livro, segundo os autores, “aborda desde aspectos químicos a questões econômicas e ambientais, bem como as aplicações práticas mais comuns desses materiais” (p. 257).

KEAN, S. A colher que desaparece: e outras histórias reais de loucura, amor e morte a partir dos elementos químicos. Rio de Janeiro: Zahar, 2010. Esse livro, segundo os autores, “[...] procura mostrar como as propriedades dos elementos químicos influíram na vida humana ao longo da história” (p. 257).

LEVI, P. A tabela periódica. Rio de Janeiro: Relume Dumará, 2001. Esse livro, segundo os autores, “trata-se de uma espécie de autobiografia escrita por um químico que viveu na época da Segunda Guerra Mundial. Cada um dos 21 capítulos do livro recebe o nome de um elemento químico” (p. 257).

STRATHERN, P. O sonho de Mendeleiev: a verdadeira história da Química. Rio de Janeiro: Zahar, 2002. Esse livro, segundo os autores, é desenvolvido “a partir da lenda do sonho tido por Mendeleiev, [...] conta a história da busca dos elementos químicos, desde os gregos na Antiguidade até a fissão do átomo” (p. 257).

LD17

Os recursos que promovem a contetualização do conteúdo estão diluídos ao longo do capítulo, de forma integrada ao texto. Na seção denominada Átomos de elementos sintetizados artificialmente (p. 198-199), os autores indicam que “[...] a síntese artificial de átomos, de alguns elementos químicos, trouxe contribuições significativas para a sociedade. Substâncias formadas por átomos de tecnécio são muito utilizadas na medicina nuclear” (p. 198). As disputas entre diversos institutos de pesquisa envolvidos na síntese e identificação de elementos artificiais é indicado como uma característica da atividade científica. Na seção denominada Produtos químicos e seus rótulos (p. 207-210), os autores fazem uma ampla reflexão acerca desse “tema sociocultural/sociocientífico” discutindo como a presença dos elementos/produtos químicos em embalagens mudou ao longo do tempo, como a “plasticomania cresceu com o consumismo da sociedade moderna” (p. 208), assim como a necessidade de alternativas para preservação do planeta.

LD18

Como forma de contextualizar a presença dos elementos químicos em nosso cotidiano os autores apresentam alguns textos: (i) Elementos da tabela periódica no dia a dia de alguns profissionais (p. 145); (ii) Gases nobres e suas aplicações (p. 147-148); (iii) Infográfico e texto indicando, no Brasil, onde se extrai minerais e os impactos causados no ambiente (p. 152); (iv) um recorte da matéria. É oficial: o Rio Doce está completamente morto publicado na Revista Galileu em 2015 (p. 153).

LD19

O autor apresenta uma seção denominada de Os elementos químicos no cotidiano (p. 118-119). O autor orienta que “os textos e as ilustrações destas duas páginas mostram um breve resumo da importância dos elementos. Cada item relacionado no texto apresenta uma aplicação, utilidade, ocorrência ou característica de: (1) substância simples formada pelo elemento; (2) substância composta ou íon em cuja composição ele tome parte; (3) mistura ou material em que um ou mais componentes tenham o elemento como constituinte” (p. 118).

LD20

Os autores, em alguns momentos do capítulo, exemplificam, por meio de imagens e textos os usos de alguns elementos químicos, tal como o hidrogênio como combustível de foguetes e o argônio utilizado em lâmpadas de filamento (p. 172). Há ainda, algumas seções no qual o conteúdo é contextualizado: (i) Elementos essenciais para a saúde (p. 166); Os riscos dos metais pesados (p. 167-169); (iii) Mundo do trabalho: Engenharia ambiental (p. 170).


Podemos observar que em todos os livros didáticos avaliados há presença de

recursos que contribuem para a contextualização do conteúdo escolar tabela

379

periódica. O uso de imagens e de textos explicativos relacionados à “[...] aplicação,

utilidade, ocorrência ou característica de: (1) substância simples formada pelo

elemento; (2) substância composta ou íon em cuja composição ele tome parte; (3)

mistura ou material em que um ou mais componentes tenham o elemento como

constituinte” (CANTO, 2016, p. 118) foi um recurso recorrente nos livros avaliados.

A contextualização a partir da abordagem Ciência, Tecnologia e Sociedade foi

outro recurso utilizado com frequência nos livros didáticos avaliados. Para isso,

geralmente, os autores utilizaram textos de divulgação científica previamente

publicados, tal como o LD18 que utilizou fragmentos do texto É oficial: o Rio Doce

está completamente morto publicado na Revista Galileu em 2015, que explora o

desastre ambiental provocado pelo rompimento de barragens em Mariana-MG

(MARQUES, VEIGA, 2016, p. 153). O texto, cujo recorte não contempla a

responsabilidade da mineradora Samarco, relata que após o desastre, a água do Rio

Doce passou a conter “partículas de metais pesados como chumbo, alumínio, ferro,

bário, cobre, boro e mercúrio”. Tal constatação indica que essa “[...] água não tem

mais utilidade nenhuma, sendo imprópria para irrigação e consumo animal e humano”

(MARQUES, VEIGA, 2016, p. 153). Diferentemente do que relatamos para LD18, no

livro LD17 o texto utilizado como recurso para contextualização é de autoria própria,

o que contribuiu para que o conteúdo deste estivesse numa harmonia maior com o

restante do texto.

Vale ressaltar que a contextualização envolveu vários indicadores para seleção

dos livros didáticos que compuseram o PNLD 2018 (BRASIL, 2017), cuja importância

pode ser percebida nos excertos abaixo:

[...] a contextualização pode motivar os/as estudantes a se envolverem mais nas aulas e a desenvolver melhor compreensão da Química, conhecendo e reconhecendo seus mecanismos de produção. A Química é uma ciência presente em diversos contextos: a indústria, o ambiente, o cotidiano doméstico, o laboratório, entre outros. Por isso, explorar a construção dos conceitos químicos é, igualmente, identificar o contexto de sua produção. [...] a contextualização pode se dar por meio de situações que extrapolam o cotidiano, tais como: a Química na busca da resolução de problemas relacionados à produção industrial, ao tratamento da água e do esgoto, à poluição ambiental e ao desenvolvimento tecnológico. Essa maneira de contextualizar nas aulas de Química exige que os materiais de apoio tragam textos para leitura, propostas de discussão e debates, atividades dialogadas, metodologias de projetos, pesquisas, entre outros (BRASIL, 2017, p. 11).

380

No contexto do ensino de Química, a importância da contextualização pode ser

entendida ao considerar que “o estabelecimento da relação entre o nível

macroscópico - [se dá] a partir da contextualização dos conceitos - e o nível

submicroscópico, explorando a linguagem química” (BRASIL, 2017, p. 21). Nessa

perspectiva, se observa a importância de que a problematização dos temas químicos

seja realizada a partir da sugestão de leituras introdutórias sobre temáticas que

possam contextualizar o estudo dos conceitos científicos (BRASIL, 2017).

De modo geral, observamos que a contextualização aparece com frequência

diferente entre os livros avaliados e de modo semelhante, esse recurso é utilizado,

geralmente, no decorrer ou ao final do capítulo.


Observamos uma forte influência de orientação do PNLD sobre o conteúdo

apresentado nos livros didáticos de Química ora avaliados, principalmente no que se

refere a contextualização do conteúdo escolar, entendida, como pontua Wartha, Silva

e Bejarano (2013, p. 90), em suas três perspectivas “[...] a contextualização não

redutiva, a partir do cotidiano; a contextualização a partir da abordagem CTS; e a

contextualização a partir de aportes da história e da filosofia das ciências”.

As três formas de contextualização são percebidas, em maior ou menor

extensão, nos livros didáticos avaliados. Em relação a contextualização a partir de

aportes da história e da filosofia das ciências, observamos que todos os livros

avaliados, sejam os selecionados ou não para compor o PNLD 2018, apresentam

conteúdos históricos, na forma de texto e imagens, sobre a tabela periódica, cuja

história é constituída por fragmentos históricos apresentados cronologicamente.

Quando comparados aos livros utilizados no Ensino Superior avaliados no

capítulo 4, os livros didáticos de Química em uso do Ensino Médio apresentam,

geralmente, um espaço maior para o conteúdo histórico, um número maior de imagens

e de agentes históricos relacionados ao desenvolvimento do sistema periódico. As

distorções sobre a história da ciência mais comuns foram a reconstrução linear da

história da tabela periódica e a presença de anacronismos.

Em relação aos aspectos conceituais relacionados ao conteúdo escolar tabela

periódica, observamos que os livros didáticos de Química em uso do Ensino Médio se

381

diferem dos livros utilizados no Ensino Superior por apresentarem de forma mais

simplificada os conceitos apresentados e por evitar discutir as limitações e

questionamentos relacionados à tabela periódica recomenda pela IUPAC, tais como

a constituição do grupo 3 e a disposição dos elementos químicos hidrogênio e hélio.

No que se refere a forma de representação da tabela periódica, observamos

que três dos livros avaliados (LD12, LD19 e LD15) apresentam os dois formatos

(médio e o longo) da tabela periódica. Em relação ao formato longo observamos que

os três livros utilizam a variante 2 da tabela periódica (discutida no capítulo 3, Quadro

8). No entanto, apenas o LD12 mantêm essa variante ao apresentar o formato médio

da tabela periódica. Nos livros LD15 e LD19, assim como para os demais livros

avaliados, o formato médio da tabela periódica está de acordo com a variante 4 da

tabela periódica, na qual todos os lantanídeos e actnídeos constituem o grupo 3

(discutida no capítulo 3, Quadro 8).

Consideramos que a forma de representação da tabela periódica utilizada

pelos diferentes autores explicita seu entendimento a respeito desse conteúdo

escolar. Para essa discussão, trazemos uma tabela periódica amplamente utilizada

no Brasil, que é editada pelo professor J. C. Gonçalves desde 1981 e comercializada

como suplemento para uso em provas (Figura 52).

Essa tabela periódica, como pode ser observado, possui algumas diferenças

em relação as representações gráficas presentes nos livros didáticos avaliadas, cujas

características merecem ser pontuadas: (i) Esse arranjo foi denominado de “tabela

atômica dos elementos”, ao invés de “tabela periódica dos elementos”; (ii) os

“elementos químicos são representações abstratas de suas respectivas substâncias

simples”; (iii) “os elementos são classificados por ordem crescente de seus números

atômicos obedecendo uma periodicidade de propriedades químicas e físicas”; (iv) O

hidrogênio é posicionado no grupo 17, embora não seja classificado com um

halogênio, e possui classificação isolada dos demais elementos químicos; (v) Há

indicação do posicionamento para elementos ainda não sintetizados, os de número

atômico 119, 120 e 121; (vi) O par lutécio (Lu) - laurêncio (Lr) constituem o grupo 3, o

que gera uma variante 2 da tabela periódica, ainda que apresentada em seu formato

médio.

382

Figura 52: Tabela periódica comercializada no Brasil como suplemento para uso em provas.

Fonte: Gonçalves (2019).

No contexto educacional, “[...] decidir e definir os objetivos de aprendizagem

significa estruturar, de forma consciente, o processo educacional de modo a

oportunizar mudanças de pensamentos, ações e condutas” (FERRAZ; BELHOT,

2010, p. 421). Para Anderson et al. (2001, p. 3) os objetivos indicam o que queremos

que os estudantes aprendam, tratam-se de “formulações explícitas das maneiras

pelas quais se espera que os alunos sejam mudados pelo processo educativo". No

entanto, esses autores pontuam que os objetivos dos professores podem ser

explícitos ou implícitos, concebidos de forma clara ou confusa, facilmente

mensuráveis ou não. Existem muitos instrumentos utilizar o docente nesse propósito,

“a Taxonomia de Bloom é um desses instrumentos cuja finalidade é auxiliar a

identificação e a declaração dos objetivos ligados ao desenvolvimento cognitivo [...]

visando facilitar o planejamento do processo de ensino e aprendizagem” (FERRAZ;

BELHOT, 2010, p. 421).

Considerando a importância de se trabalhar o conteúdo escolar tabela

periódica nos diferentes níveis, compilamos exemplos de atividades que podem ser

realizadas em diferentes situações de ensino que demandam diferentes processos

cognitivos (Quadro 64).

383

Quadro 64: Exemplos de Atividades relacionadas ao conteúdo escolar tabela periódica.

Processos Categorias

Processos cognitivos e exemplos

1. LEMBRAR - Recuperar conhecimento relevante da memória de longa data.

1.1 Reconhecendo Reconhecer os nomes dos elementos químicos a partir de seus respectivos símbolos; reconhecer o posicionamento de grupos e períodos em um esboço da tabela periódica.

1.2 Recordando Recordar os nomes dos agentes históricos relacionados ao desenvolvimento da tabela periódica e suas contribuições; recordar definições, tais como de lei periódica, período, grupo.

2. ENTENDER - Construir significado a partir de mensagens instrucionais, incluindo comunicação oral, escrita e gráfica.

2.1 Interpretando Interpretar afirmações em exercícios de múltipla escolha; indicar um elemento químico, em um rol de opções, com base em características físicas e químicas; interpretar gráficos relacionados à propriedades físicas.

2.2 Exemplificando Exemplificar propriedades (físicas e/ou químicas) e aplicações de um elemento com base no conhecimento das propriedades da família.

2.3 Classificando Classificar elementos químicos com base em critérios distintos.

2.4 Sumarizando Sumarizar um determinado conteúdo estudado, por exemplo, organização da tabela periódica, formas de classificação dos elementos químicos, propriedades periódicas.

2.5 Inferindo Utilizar de informações/dados disponíveis - por exemplo, em textos, tabelas ou gráficos - para inferir uma conclusão.

2.6 Comparando Comparar sistemas de classificação para escolher o melhor posicionamento para um determinado elemento químico; comparar diferentes formas de representação da tabela periódica.

2.7 Explicando Explicar tendências periódicas; explicar o posicionamento ou a classificação de elementos químicos com base em critérios definidos.

3. APLICAR - Executar ou usar um procedimento em uma determinada situação.

3.1 Executando Executar distribuições eletrônicas de elementos químicos a partir de seu número atômico ou localização na tabela periódica. (*Aplicar um procedimento a uma tarefa familiar).

3.2 Implementando Usar dados de configuração eletrônica para justificar se os elementos do grupo 12 podem ser ou não classificados como metais de transição (Aplicar um procedimento a uma tarefa desconhecida).

4. ANALISAR - Dividir o material em partes constituintes e determinar como relaciona um ao outro e a uma estrutura ou propósito geral.

4.1 Diferenciando Diferenciar dois ou mais elementos químicos utilizando critérios definidos. Diferenciar grupos de elementos químicos com base em suas propriedades químicas e configuração eletrônica.

4.2 Organizando Organizar um grupo de elementos químicos a partir de critérios definidos.

4.3 Atribuindo Atribuir uma tendência à uma propriedade química ou propriedade física com base na configuração eletrônica de um grupo de elementos químicos.

5. AVALIAR - Fazer julgamentos baseados em critérios e padrões.

5.1 Checando Checar se a proposta elaborada por um agente histórico é coerente com o conhecimento da época que foi criado, utilizando critérios e padrões definidos pelo estudante.

5.2 Criticando Criticar uma proposta de tabela periódica ou ainda uma forma de classificação dos elementos químicos utilizando critérios e padrões definidos pelo estudante.

6. CRIAR – Juntar elementos para formar um todo atual ou funcional; organizar elementos em um novo padrão ou estrutura.

6.1 Gerando Gerar um relatório expondo um estudo realizado, tal como um estudo comparativos de duas ou mais tabelas periódicas.

6.2 Planejando Planejar um estudo comparativo de duas ou mais tabelas periódicas, definindo critérios de análise.

6.3 Produzindo Produzir uma proposta de organização dos elementos químicos ou uma nova forma de classificação a partir do estabelecimento de critérios.


384

As atividade indicadas no Quadro 64 ilustram possibilidades que podem ser

utilizadas ao se ensinar o conteúdo escolar tabela periódica. Entendemos que esse

instrumento pode ser utilizado pelo professor, para qualquer conteúdo escolar, ao

realizar seu planejamento didático-pedagógico, uma vez que contribui para a

estruturação, a organização, a definição de objetivos instrucionais e a escolha de

instrumentos de avaliação. A partir desse instrumento, por exemplo, o professor pode

selecionar ou elaborar atividades que demandem diferentes níveis cognitivos para

serem resolvidos. Desta forma, não se corre o risco de apresentar um grande número

de atividades que demandem o mesmo tipo de nível cognitivo, tal como observado

para os exercícios sobre o conteúdo escolar tabela periódica presente nos livros

didáticos avaliados.


ANDERSON, L. W. et al. A taxonomy for learning, teaching and assessing: a revison of Bloom’s Taxonomy of Educational Objectives. Nova York: Addison Wesley Longman, 2001. ARAÚJO, D. L. D. Enunciado de atividades e tarefas escolares: Modos de fazer. ed. 1. ed. São Paulo: Parábola Editorial, 2017. AURELIANO, M. et al. Os semimetais na origem e evolução da vida. Química Nova, v. 35, n. 5, p. 1062-1068, 2012. BENFEY, T. The biography of a periodic spiral: from chemistry magazine, via industry, to a Foucault Pendulum. Bulletin for the History of Chemistry, v. 34, n. 2, p. 14 - 145, 2009. BRASIL. Ministério da Educação. PNLD 2018: Química - guia de livros didáticos - Ensino Médio. Brasília, DF: Ministério da Educação, Secretária de Educação Básica, 2017. 56 p. _______. 5.3. A Área de Ciências da Natureza e suas Tecnologias. Disponível: <http://basenacionalcomum.mec.gov.br/abase/#medio/a-area-de-ciencias-da-natureza-e-suas-tecnologias>. Acesso em: 07 abr. 2021. _______. Decreto nº 7.084, de 27 de janeiro de 2010. Dispõe sobre os programas de material didático e dá outras providências. Disponível em: <http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_Ato2007-2010/2010/Decreto/D7084.htm>. Acesso em: 07 abr. 2021.

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41, n. 4, p. 212-218, 2002. LABARCA, M.; BEJARANO, N.; EICHLER, M. L. Química e filosofia: rumo a uma frutífera colaboração. Química Nova, v. 36, n. 8, p. 1256-1266, 2013. LABARCA, M.; GONZÁLEZ, J. C. M. Acerca de los elementos pertenecientes al grupo 3 de la tabla periódica: un nuevo enfoque. Theoria, v. 34, n. 2, p. 297-310, 2019. LIMA FILHO, R. N.; JESUS, D. A. N. Nível de aprendizagem do estudante de Contabilidade: Um modelo de diagnóstico a partir da Taxonomia Revisada de Bloom. Revista de Contabilidade da UFBA, v. 7, n. 3, p. 38-58, 2014. LOPES, A. R. C. Livros didáticos: obstáculos ao aprendizado da ciência química. Dissertação (Mestrado em Educação) - Fundação Getúlio Vargas, Rio de Janeiro, 1990. LOPES, A. R. C. Conhecimento escolar em química: processo de mediação didática da ciência. Química Nova, v. 20, n. 5, p. 563-568, 1997. LORENZ, K. M. Os livros didáticos e o ensino de Ciências na escola secundária brasileira no século XIX. Ciência e Cultura, v. 38, n 3, p. 426-435, 1986. LYKKNES, A.; van TIGGELEN, B. (Ed.). Women in their element: Selected women's contributions to the periodic system. Singapore: World Scientific, 2019. MARTINS, L. A. P. Do whiggismo ao priggismo. Boletim de História e Filosofia da Biologia, v. 4, n. 4, p. 2-4, 2010. MARTINS, R. A. Seria possível uma história da ciência totalmente neutra, sem qualquer aspecto whig? Boletim de História e Filosofia da Biologia, v. 4, n. 3, p. 4-7, 2010b. MORI, R. C.; CURVELO, A. A. S. O que sabemos sobre os primeiros livros didáticos brasileiros para o ensino de Química. Química Nova, v. 37, n. 5, p. 919-926, 2014. MORTIMER, E. F.; SANTOS, W. L. P. Políticas e práticas de livros didáticos de química: o processo de constituição da inovação x redundância nos livros didáticos de Química de 1833 a 198. Rosa, M. I. P.; Rossi, A. V. (eds.) Campinas: Editora Átomo, 2008.

387

NOVAK, J. D.; CAÑAS, A. J. A teoria subjacente aos mapas conceituais e como elaborá-los e usá-los. Práxis Educativa, v. 5, n. 1, p. 9-29, 2010.

PARANÁ. Referencial Curricular do Paraná: Princípios, Direitos e Orientações. Disponível em: <http://www.educadores.diaadia.pr.gov.br/arquivos/File/bncc/2018/referencial_curricular_parana_cee.pdf>. Acesso em: 07 abr. 2021. SÃO PAULO (Estado). Currículo Paulista - Etapa Ensino Médio. São Paulo: Secretaria da Educação do Estado de São Paulo, 2020. Acesso em: 07 abr. 2021. SILVA, L. L.; PIMENTEL, N. L.; TERRAZZAN, E. As analogias na revista de divulgação científica Ciência hoje das crianças. Ciência & Educação, v. 17, n. 1, p. 163-181, 2011. TARGINO; A. R. L.; BALDINATO, J. O. Abordagem histórica da lei periódica nas coleções do PNLD 2012. Química Nova na Escola, v. 38, n. 4, p. 324-333, 2016.

van TIGGELEN, B.; LYKKNES, A. Celebrate the women behind the periodic table. Nature, 2019. Disponível em: <https://www.nature.com/articles/d41586-019-00287-7?sf208470017=1>. Acesso: 07 abr. 2021. TREVISAN, A. L.; AMARAL, R. G. A Taxionomia revisada de Bloom aplicada à avaliação: um estudo de provas escritas de Matemática. Ciência & Educação, v. 22, n. 2, p. 451-464, 2016. WARTHA, E. J.; SILVA, E. L.; BEJARANO, N. R. R. Cotidiano e Contextualização no Ensino de Química. Química Nova na Escola, v. 35, n. 2, p. 84-91, 2013. ZAMBON, L. B.; TERRAZZAN, E. A. Políticas de material didático no Brasil: organização dos processos de escolha de livros didáticos em escolas públicas de educação básica. Revista Brasileira de Estudos Pedagógicos, v. 94, n. 237, p. 585-602, 2013. ZANON, L. B. et al. Química. In: Departamento de Políticas de Ensino Médio. (Org.). Orientações Curriculares do Ensino Médio. Brasília: Ministério da Educação - Secretaria de Educação Básica, 2004. p. 207-257.

388

5.6. Anexos

Quadro 65: Informações sobre Química de autoria de Fonseca (2016).

Quem é e onde atua a autora?

Martha Reis Marques da Fonseca é bacharela e licenciada em Química pela Faculdade de Ciências Exatas, Filosóficas e Experimentais da Universidade Presbiteriana Mackenzie. Foi professora dos colégios Mackenzie e Objetivo e do curso preparatório para vestibulares Universitário, tendo atuado também como editora de livros didáticos.


Capítulo 7 (Modelo básico do átomo e a lei periódica), p. 160-196.


Os exercícios indicados são, em sua maioria, de múltipla escolha de vestibulares. (LD12-Q1) (Vunesp-SP) Considerando-se as propriedades dos elementos químicos e a tabela

periódica, é incorreto afirmar: (a) um metal é uma substância que conduz a corrente elétrica, é dúctil e maleável. (b) um não metal é uma substância que não conduz a corrente elétrica, não é dúctil nem maleável. (c) um semimetal tem aparência física de um metal, mas tem comportamento químico semelhante ao de um não metal. (d) a maioria dos elementos químicos é constituída de ametais. (e) os gases nobres são monoatômicos.

Relacionado ao domínio cognitivo Entender, uma vez que explora a ação de interpretar. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de “classificações e cateogrias” para resolver o exercício.

(LD12-Q2) Forneça o número da família e do período ocupado pelos elementos cujos números

atômicos são fornecidos abaixo. Indique se o elemento é representativo, de transição ou de transição interna. a) Z = 14; b) Z = 37; c) Z = 42

Relacionado ao domínio cognitivo Aplicar, uma vez que explora a ação de resolver. O conhecimento mobilizado é do tipo procedural, uma vez que se utiliza de “técnicas e métodos relacionados ao tema” para resolver o exercício.

(LD12-Q3) (UFPI) Assinale a alternativa em que o elemento químico cuja configuração eletrônica, na ordem crescente de energia, finda em 4s2 3d3. (a) Grupo 3 e 2º período. (b) Grupo 14 e 2º período. (c) Grupo 14 e 5º período. (d) Grupo 5 e 4º período. (e) Grupo 15 e 3º período.

Relacionado ao domínio cognitivo Entender, uma vez que explora a ação de interpretar. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de “teoremas, modelos e estruturas” para resolver o exercício.

(LD12-Q4) (Uece) A tabela periódica já era objeto das preocupações dos antigos químicos a partir

de Robert Boyle (1627-1691), pela necessidade de se organizar preciosas informações sobre os elementos químicos. Pesquisando a tabela periódica e fazendo a distribuição eletrônica dos elementos, pode-se constatar que: (a) o íon brometo é muito menor do que o átomo de bromo. (b) íons formados a partir do manganês e do ferro apresentam a configuração de gás nobre. (c) quando o átomo do rubídio perde um elétron, libera energia. (d) a carga nuclear efetiva do cádmio é maior que a do zircônio.


(LD12-Q5) (PUCC-SP) O elemento que deve ter maior diferença entre o primeiro e o segundo potencial de ionização é o: (a) 3Li. (b) 12Mg. (c) 30Zn. (d) 26Fe. (e) 24Cr


Fonte: Elaborado com dados disponíveis em Fonseca (2016).

389

Quadro 66: Informações sobre Química de autoria de Mortimer e Machado (2016).

Quem são e onde atuam os autores?

Eduardo Fleury Mortimer é professor titular da Faculdade de Educação da Universidade Federal

de Minas Gerais. Bacharel e licenciado em Química pela Universidade Federal de Minas Gerais. Mestre em Educação pela Universidade Federal de Minas Gerais. Doutor em Educação pela Universidade de São Paulo. Pós-doutorado na Washington University, em St. Louis, EUA. Andréa Horta Machado é professora Associada do Colégio Técnico da Universidade Federal de

Minas Gerais. Bacharela e licenciada em Química pela Universidade Federal de Minas Gerais. Mestre e Doutora em Educação - Metodologia de Ensino de Química, pela Faculdade de Educação da Universidade Estadual de Campinas.


Capítulo 6 (Modelos para o átomo e uma introdução à tabela periódica), p. 134-199.


Consulte a tabela periódica sempre que for preciso e resolva as questões a seguir. (LD13-Q1) Que elementos têm propriedades semelhantes às do cloro?

Relacionado ao domínio cognitivo Lembrar, uma vez que explora a ação de reconhecer. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de “classificações e cateogrias” para resolver o exercício.

(LD13-Q2) Indique o nome e o número atômico (Z) dos elementos Ca, F, Fe, K, Na, O, N, Mg, Mn,

S, Co, Cu, C, Cl. Relacionado ao domínio cognitivo Lembrar, uma vez que explora a ação de reconhecer. O conhecimento mobilizado é do tipo efetivo/factual, uma vez que se utiliza de “terminologia” para resolver o exercício.

(LD13-Q3) Como varia o caráter metálico na tabela periódica? Como você pode relacionar essa

variação com a variação do raio atômico e da energia de ionização? Relacionado ao domínio cognitivo Entender, uma vez que explora a ação de explicar. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de “princípios e generalizações” para resolver o exercício.

(LD13-Q4)

Relacionado ao domínio cognitivo Entender, uma vez que explora a ação de interpretar. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de “princípios e generalizações” para resolver o exercício.

(LD13-Q5) Por que sódio e potássio elementares têm que ser guardados em querosene?

Relacionado ao domínio cognitivo Entender, uma vez que explora a ação de explicar. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de “princípios e generalizações” para resolver o exercício.

Fonte: Elaborado com dados disponíveis em Mortimer e Machado (2016).

390

Quadro 67: Informações sobre Ser protagonista: Química de autoria de Lisboa (2016).


Julio Cezar Foschini Lisboa é licenciado em Química pela USP, mestre em Ensino de Ciências -

Química pela USP, atua como professor no Ensino Superior. Aline Thaís Bruni é bacharela em Química pela UFSCar, mestre em Química e doutora em Ciências

pela Unicamp, atua como professora no Ensino Superior. Ana Luiza Petillo Nery é bacharela e licenciada em Química pela USP, doutora em Ciências pela

USP, atua como professora no Ensino Médio. Rodrigo Marchiori Liegel é bacharel e licenciado em Química pela USP, mestre e doutor em

Química Inorgânica pela USP, atua como professor no Ensino Médio. Vera Lúcia Mitiko Aoki é bacharela e licenciada em Química pela USP, atua como professora no

Ensino Médio.


Capítulo 6 (Classificação dos elementos e tabela periódica), p. 100-119.


(LD14-Q1) Explique a importância do uso da Tabela Periódica pelos cientistas. Que informações eles podem obter ao consultá-la?


(LD14-Q2) Observe esta versão simplificada da Tabela de Newlands, já com os símbolos atuais, e responda às questões.

a) Sabendo que os elementos nas diferentes colunas da Tabela de Newlands apresentam uma diferença de massa de 16 unidades, verifique se os elementos Be, Ca e Mg, da coluna vertical da Tabela de Mendeleiev, se encaixam no padrão. b) Nos dias atuais, como é chamada uma coluna de elementos? c) Qual é a característica que faz com que os elementos sejam colocados na mesma coluna? d) Qual elemento tem massa atômica 16 unidades superior à massa atômica do cálcio? Relacionado ao domínio cognitivo Aplicar, uma vez que explora a ação de resolver. Obs.: O enunciado do exercício afirma que o arranjo apresentado é atribuído à Newlands, mas na realidade está relacionado ao arranjo proposto por Chancourtois. O conhecimento mobilizado é do tipo procedural, uma vez que se utiliza de “técnicas e métodos relacionados ao tema” para resolver o exercício.

(LD14-Q3) Observe a Tabela Periódica atual e verifique se a organização dela está de acordo com

o critério estabelecido por Mendeleiev. Relacionado ao domínio cognitivo Entender, uma vez que explora a ação de explicar. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de “classificações e categorias” para resolver o exercício.

(LD14-Q4) Explique as tendências de aumento de raio atômico nos grupos e nos períodos da Tabela

Periódica. Relacionado ao domínio cognitivo Entender, uma vez que explora a ação de explicar. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de “princípios e generalizações” para resolver o exercício.

(LD14-Q5) Qual energia de ionização é maior: a do sódio ou a do seu cátion? Por quê?


Fonte: Elaborado com dados disponíveis em Lisboa (2016).

391

Quadro 68: Informações sobre Vivá: Química de autoria de Novais e Antunes (2016).


Vera Lúcia Duarte de Novais é mestre Em Educação pela PUC-SP, bacharel e licenciada em

Química pela USP. Atuou como professora na Educação Básica e no Ensino Superior, pesquisadora da área de Ensino de Química e de Ensino a Distância. Murilo Tissoni Antunes é licenciado em Química pela USP, foi professor da Educação Básica e editor de livros didáticos.


Capítulo 5 (Classificação periódica dos elementos químicos), p. 100-139.


Dos cinco exercícios indicados, quatro são relacionadas à tabela periódica de Mendeleev. (LD15-Q1) Qual é a ordem dos elementos na classificação de Mendeleev? E na atual?


(LD15-Q2) Havia pontos comuns entre o trabalho de Meyer e o de Mendeleev. Cite dois exemplos que mostrem por que o trabalho de Mendeleev acabou por ofuscar o trabalho de Meyer.

Relacionado ao domínio cognitivo Entender, uma vez que explora a ação de explicar. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de “classificações e categorias” para resolver o exercício.

(LD15-Q3) A exploração da jazida que aparece na foto da página ao lado mostra alguns danos que a mineração pode causar ao ambiente. Pesquise, em livros e sites, os impactos ambientais e sociais relacionados à exploração dos minérios.

Relacionado ao domínio cognitivo Aplicar, uma vez que explora a ação de demonstrar. O conhecimento mobilizado é do tipo procedural, uma vez que se utiliza de “técnicas e métodos relacionados ao tema” para resolver o exercício.

(LD15-Q4) Faça a distribuição eletrônica dos elementos abaixo indicando o grupo e o período a que

pertence cada um deles. (a) 10Ne (usados em anúncios luminosos); (b) 20Ca (constituinte dos ossos); (c) 34Se (importante no combate ao envelhecimento); (d) 3Li (usado nas baterias de celulares e computadores); (e) 6C (principal constituinte dos seres vivos).


Fonte: Elaborado com dados disponíveis em Noavais e Antunes (2016).

Quadro 69: Informações sobre Química de autoria de CISCATO et al. (2016).


Carlos Alberto Mattoso Ciscato é bacharel em Filosofia pela Universidade de São Paulo (USP).

Professor em escolas particulares e cursos pré-vestibulares em São Paulo. Luis Fernando Pereira é bacharel e licenciado em Química pela Universidade de São Paulo (USP).

Professor em escolas particulares e cursos pré-vestibulares. Emiliano Chemello é licenciado em Química e Mestre em Engenharia e Ciência dos Materiais pela

Universidade de Caxias do Sul (UCS). Professor em escolas particulares e cursos pré-vestibulares. Patrícia Barrientos Proti é bacharel e licenciada em Química pela Universidade de São Paulo

(USP). Doutora em Ciências (área de concentração: Bioquímica) pela Universidade de São Paulo (USP). Professora universitária e do Ensino Médio em escolas particulares e cursos pré-vestibulares. Observação: O nome da última autora aparece no manual do professor, no entanto, não aparece no livro destinado ao estudante.


Capítulo 3 (Elementos químicos e tecnologia: modelos sobre a constituição da matéria), p. 78-139. Tema 2 (Uma das ferramentas mais importantes da Química: a tabela periódica), p. 98-112.


(LD16-Q1) Cite a principal semelhança e a principal diferença entre a tabela elaborada por

Mendeleev e a tabela periódica de Moseley (atual). Qual justificativa pode ser apresentada para a principal diferença apontada por você?

392


(LD16-Q2) Qual átomo tem maior raio: o de magnésio ou o de cálcio? Por quê? Como isso reflete em suas primeiras energias de ionização?

Relacionado ao domínio cognitivo Aplicar, uma vez que explora a ação de explicar. O conhecimento mobilizado é do tipo procedural, uma vez que se utiliza de “técnicas e métodos relacionados ao tema” para resolver o exercício.

(LD16-Q3) Sabendo que, em determinada temperatura, a densidade do cálcio é 1,5 g/cm3 e a do titânio é 4,5 g/cm3, faça uma estimativa para a densidade do eka-boro (atual escândio). Explique seu raciocínio (consulte a tabela periódica).


(LD16-Q4) O alemão Lothar Meyer observou periodicidade nas propriedades físicas dos elementos

químicos aproximadamente ao mesmo tempo que Mendeleev observou a periodicidade nas propriedades químicas. Duas propriedades físicas em que a periodicidade pode ser observada são a densidade e a temperatura de fusão. c) Esboce um desenho da tabela periódica e indique nele, por meio de setas, a variação da

densidade ao longo dos períodos e dos grupos, localizando a posição do ósmio, o elemento mais denso.

d) Com base nos dados da tabela ao lado [omitida no presente trabalho] de temperaturas de fusão (TF) dos elementos químicos hélio (He), carbono (C), neônio (Ne), silício (Si), argônio (Ar), germânio (Ge) e criptônio (Kr), medidas a pressão ambiente, esboce um gráfico de temperatura de fusão em função do número atômico. O que você pode concluir?

Relacionado ao domínio cognitivo Avaliar, uma vez que explora a ação de ponderar. O conhecimento mobilizado é do tipo procedural, uma vez que se utiliza de “técnicas e métodos relacionados ao tema” para resolver o exercício.

(LD16-Q5) A quarta energia de ionização do alumínio (energia necessária para extrair um quarto elétron da espécie química) é igual a 11.575 kJ/mol, enquanto a terceira é de apenas 2.745 kJ/mol. Considerando a distribuição eletrônica do alumínio (K-2; L-8; M-3), procure explicar por que a quarta energia de ionização é muito maior que a terceira.


Fonte: Elaborado com dados disponíveis em Ciscato et al. (2016).

Quadro 70: Informações sobre Química cidadã de autoria de Santos et al. (2016).


Wildson Luiz Pereira dos Santos é professor Associado do Instituto de Química da Universidade de Brasília (UnB). Licenciado em Química pela Universidade de Brasília, Mestre em Educação em Ensino de Química pela Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e Doutor em Educação em Ensino de Ciências pela Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG).

Gerson de Souza Mól é professor Associado do Instituto de Química da Universidade de Brasília (UnB). Bacharel e Licenciado em Química pela Universidade Federal de Viçosa, Mestre em Química Analítica pela Universidade Federal de Minas Gerais e Doutor em Ensino de Química pela UnB.

Siland Meiry França Dib é Professora do Ensino Médio da Secretaria de Estado de Educação do Distrito Federal. Licenciada em Química pela Universidade Católica de Brasília (UCB) e Mestre em Educação pela UCB.

Roseli Takako Matsunaga é professora do Ensino Médio da Secretaria de Educação do Distrito

Federal. Licenciada em Química pela Universidade Católica de Brasília (UCB) e Mestre em Ensino de Ciências pela Universidade de Brasília (UnB).

Sandra Maria de Oliveira Santos é professora do Ensino Médio da Secretaria de Estado de Educação do Distrito Federal. Licenciada em Química pela Universidade Católica de Brasília (UCB) e Mestre em Ensino de Ciências pela UnB.

393

Eliane Nilvana F. de Castro é professora do Ensino Médio da Secretaria de Estado de Educação do Distrito Federal. Licenciada em Química pela Universidade Católica de Brasília (UCB).

Gentil de Souza Silva é professor do Ensino Médio da Secretaria de Estado de Educação do Distrito Federal e Químico industrial. Licenciado em Química pela Universidade Estadual da Paraíba e Especialista em Química pela Universidade Federal de Lavras.

Salvia Barbosa Farias é professora do Ensino Médio da Secretaria de Educação do Distrito

Federal. Licenciada em Química pela Universidade Católica de Brasília (UCB).


Capítulo 5 (Classificação dos elementos químicos), p. 183-214.


(LD17-Q1) Quais foram os dois princípios básicos de organização das tabelas de Mendeleev e Meyer?

Relacionado ao domínio cognitivo Entender, uma vez que explora a ação de relembrar. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de “classificações e categorias” para resolver o exercício.

(LD17-Q2) Qual foi a contribuição dada por Moseley à Lei Periódica, que fundamenta o princípio de organização da atual tabela periódica?


(LD17-Q3) (ITA-SP-adaptado) Assinale a afirmativa falsa relativa à Lei Periódica dos Elementos: as propriedades dos elementos são funções periódicas dos seus pesos atômicos.

a) Trata-se de uma observação feita principalmente por Mendeleev no século passado, ao ordenar os elementos segundo os pesos atômicos crescentes, que lhe permitiu estabelecer a classificação periódica dos elementos.

b) Teve como precursoras, entre outras, as observações de Döbereiner sobre as tríades e de Newlands sobre as oitavas.

c) Em decorrência da lei, constata que o primeiro elemento de cada família, na classificação periódica, é o mais representativo dessa família.

d) Com base na lei, Mendeleev foi capaz de apontar pesos atômicos errados de elementos conhecidos na época e de prever as propriedades de elementos ainda a serem descobertos.

e) Foi muito útil como hipótese de trabalho, mas, na realidade, não constitui o melhor enunciado da lei periódica dos elementos. Relacionado ao domínio cognitivo Entender, uma vez que explora a ação de interpretar. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de “princípios e generalizações” para resolver o exercício.

(LD17-Q4) Na tabela periódica, os elementos estão classificados em metais, não metais e gases

nobres. Apresente as principais características das substâncias simples desses grupos de elementos.

Relacionado ao domínio cognitivo Entender, uma vez que explora a ação de exemplificar. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de “classificações e categorias” para resolver o exercício.

(LD17-Q5) Consultando a tabela periódica, indique, para os elementos químicos cálcio, nitrogênio, fósforo, ferro, manganês e boro, o período e o grupo a que pertencem, a classificação em metais, não metais, gases nobres, elementos representativos ou de transição, o número atômico e o estado de agregação da substância simples em temperatura ambiente.

Relacionado ao domínio cognitivo Entender, uma vez que explora a ação de interpretar. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de “classificações e categorias” para resolver o exercício.

Fonte: Elaborado com dados disponíveis em Santos et al. (2016).

394

Quadro 71: Informações sobre #Contato Química de autoria de Marques e Veiga (2016).


Julio Alves Marques é licenciado em Química pela Faculade de Filosofia, Ciências e Letras de

Arapongas, atuou como professor no Ensino Médio e como autor de materiais didáticos para o Ensino Fundamental. Priscila Fialho Pesarini da Veiga é bacharela e licenciada em Química pela UEL, mestre e doutora em Ciências pela UFRJ, atuou como professora no Ensino Médio.


Capítulo 5 (Tabela periódica dos elementos químicos), p. 125-153.


Uso de uma variedade de tipos de exercícios. Quatro dos exercícios utilizam dados relativos aos agentes históricos trabalhados no capítulo (Döbereiner, Newlands, Meyer, Mendeleev e Moseley). (LD18-Q1) A lei periódica formulada em 1913, pelo físico Henry Gwyn Jeffreys Moseley, é utilizada até os dias atuais. Cite a principal diferença ente o critério de organização dos elementos segundo Mendeleiev e Moseley.

Relacionado ao domínio cognitivo Lembrar, uma vez que explora a ação de reconhcer. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de “classificações e categorias” para resolver o exercício.

(LD18-Q2) Moseley organizou a tabela periódica em ordem crescente de número atômico, dividindo

sua estrutura em 7 linhas e 18 colunas. (a) Quais os nomes dados, respectivamente, para linhas e colunas da tabela periódica? (b) O que ocorre com os valores das propriedades dos elementos químicos que estão em uma mesma linha da tabela periódica? Que semelhanças apresentam?


(LD18-Q3) De acordo com seus conhecimentos, sem utilizar a tabela periódica, suponha que um

elemento esteja localizado na coluna 17 (família 7A), no quarto período. Faça a distribuição eletrônica para esse elemento e escreva seu número atômico.

Relacionado ao domínio cognitivo Aplicar, uma vez que explora as ações de resolver e utilizar. O conhecimento mobilizado é do tipo procedural, uma vez que se utiliza de “técnicas e métodos relacionados ao tema” para resolver o exercício.

(LD18-Q4) “Em geral, quanto maior o número de níveis energéticos, maior tenderá a ser o tamanho do átomo.” (a) Essa afirmação está relacionada a qual propriedade periódica? (b) Em uma mesma família, essa propriedades tende a aumentar em qual sentido (de cima para baixo ou de baixo para cima)?


(LD18-Q5) Certo átomo de um elemento químico é menos eletronegativo que o átomo do elemento nitrogênio, e tende a apresentar as seguintes características: possui raio atômico menor que o raio atômico do elemento lítio e o valor de sua afinidade eletrônica é maior que a do elemento boro. Escreva em seu caderno qual deve ser esse elemento: (a) Carbono; (b) Enxofre; (c) Flúor; (d) Magnésio; (e) Alumínio.


Fonte: Elaborado com dados disponíveis em Marques e Veiga (2016).

Quadro 72: Informações sobre Química na abordagem do cotidiano de autoria de Canto (2016).

Quem é e onde atua o autor?

Eduardo Leite do Canto é licenciado em Química e doutor em Ciências (na área de Físico-Química Orgânica) pela Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). É Professor de Química em escolas de Ensino Médio.


395

Capítulo 7 (A tabela periódica dos elementos), p. 115-141.


(LD19-Q1) Mendeleev foi o primeiro a propor maneiras de organizar os elementos químicos de acordo com suas propriedades? Justifiquem.


(LD19-Q2) O que se entende por Lei Periódica dos Elementos?

Relacionado ao domínio cognitivo Lembrar, uma vez que explora a ação de definir. O conhecimento mobilizado é do tipo efetivo/factual, uma vez que se utiliza de terminologias para resolver o exercício.

(LD19-Q3) (UFPr) Escreva a configuração eletrônica da camada de valência do átomo de antimônio.

Dado: O antimônio (Sb) pertence ao grupo XV, 5o período (Z = 51). Relacionado ao domínio cognitivo Aplicar, uma vez que explora a ação de resolver. O conhecimento mobilizado é do tipo procedural, uma vez que se utiliza de “técnicas e métodos relacionados ao tema” para resolver o exercício.

(LD19-Q4) (UFPr) Com base nas propriedades periódicas, discuta, justificando, a veracidade ou

falsidade da seguinte afirmativa: Dentro de um mesmo período, a energia de ionização tende a diminuir da esquerda para a direita da tabela periódica.


(LD19-Q5) Observem atentamente a tabela a seguir para realizar esta atividade.

Uma das características do modo científico de realizar investigações é organizar os objetos estudados de acordo com suas propriedades. Utilizem os dados mostrados na tabela acima para organizar esses elementos químicos em grupos, de acordo com suas propriedades. a) Quantos grupos vocês escolheram para organizar os elementos? Quais são os grupos escolhidos? b) Qual critério (ou quais critérios) vocês usaram para fazer essa classificação? Expliquem.

Relacionado ao domínio cognitivo Analisar, uma vez que explora a ação de categorizar. O conhecimento mobilizado é do tipo procedural, uma vez que se utiliza de “técnicas e métodos relacionados ao tema” para resolver o exercício.

Fonte: Elaborado com dados disponíveis em Canto (2016).

396

Quadro 73: Informações sobre Química de autoria de Usberco e Kaufmann (2016).


João Usberco é bacharel em Ciências Farmacêuticas pela USP, professor de Química da rede

privada de ensino de São Paulo. Philippe Spitaleri Kaufmann é bacharel em Química pela USP, professor de Química da rede

privada de ensino de São Paulo.


Capítulo 13 (Organização dos elementos), p. 161-173 Capítulo 14 (Propriedades periódicas), p. 174-184.


(LD20-Q1) Indique o calcogênio de maior número atômico.

Relacionado ao domínio cognitivo Entender, uma vez que explora a ação de interpretar. O conhecimento mobilizado é do tipo conceitual, uma vez que se utiliza de “classificações e categorias” para resolver o exercício.

(LD20-Q2) Qual elemento apresenta a configuração 2s2 2p3 na camada de valência?


(LD20-Q3) Escreva a configuração eletrônica, em subníveis, da camada de valência do elemento E.


(LD20-Q4) (UFC-CE) O raio atômico (ou iônico) é uma propriedade periódica que exerce grande

influência na reatividade dos átomos (ou dos íons). (a) Explique a variação apresentada pelo raio atômico (ou iônico) dentro de um mesmo período da tabela periódica. (b) Considere os seguintes pares de espécies: I. Al+ e Al2+; II. F e F-; III. Li e Li+. Em cada par indique o de maior raio.


(LD20-Q5) (Uespi) Os clorato são agentes oxidante úteis. O clorato de potássio, KClO3, por exemplo,

é usado como fonte de oxigênio em fogos de artifício e em fósforos. Os elementos que o constituem, na ordem indicada na fórmula anterior, pertencem às famílias do: (a) alcalinoterrosos, halogênios e calcogênios; (b) alcalinos, calcogênios e halogênios; (c) calcogênios, halogênios e alcalinoterrosos; (d) alcalinos, halogênios e calcogênios; (e) alcalinos, gases nobres e calcogênios.

Relacionado ao domínio cognitivo Lembrar, uma vez que explora a ação de reconhecer. O conhecimento mobilizado é do tipo efetivo/factual, uma vez que se utiliza de “terminologias” para resolver o exercício.

Fonte: Elaborado com dados disponíveis em Usberco e Kaufmann (2016).

397

IMPLICAÇÕES PARA O ENSINO DE QUÍMICA E FECHAMENTO DA TESE

A tabela periódica dos elementos químicos é ao mesmo tempo o ícone da

Química, ciência e disciplina escolar, quanto o terror de estudantes em diferentes

níveis de ensino. Tomada coma uma ferramenta, a tabela periódica sintetiza uma

grande quantidade de informações sobre os elementos químicos, assim como permite

fazer previsões acerca de substâncias formadas a partir desses, o que justifica sua

presença tanto em contextos de pesquisa quanto educacionais. Tomada como uma

construção científica, a tabela periódica é um produto construído coletivamente a partir

de contruibuições de vários agentes históricos, que se tornou um fato científico,

passando por um processo de naturalização que fez com que muitos desses agentes

sofressem um (quase) apagamento histórico. Tomada como um objeto de estudo, a

partir de uma perspectiva filosófica, a tabela periódica pode ser entendida como uma

representação de um sistema que organiza os elementos químicos utilizando critérios

para ordenamento e organização dessas entidades. Esse sistema, por sua vez, é

constituído por uma rede lógica de enunciados pautados em conceitos pré-definidos,

que levam em conta a pluralidade das propriedades dos elementos químicos e a

necessidade de redução dessa pluralidade. Nessa perspectiva ainda, a tabela

periódica é apenas uma das várias representações possíveis desse sistema, que

existe antes mesmo de sua criação. Apesar dessa afirmação ser realidade, tanto no

contexto educacional quanto em parte no de pesquisa, não se discute sua existência,

suas potenciais incertezas e fragilidades, e a tabela periódica torna-se uma caixa-

preta.

A abertura de algumas caixas-pretas foi inevitável ao longo do presente estudo,

cujos conteúdos foram avaliados utilizandos diferentes lentes: históricas, filosóficas,

sociológicas e educacionais. Para isso, fizemos um movimento próximo ao que

Bachelard descreveu como “oscilar entre o pluralismo e a redução da pluralidade”.

Durante esse processo, percebemos que para entender o sistema periódico,

precisaríamos primeiro entender sobre o sistema periódico. Observamos, por

exemplo, que conceitos relacionados ao nosso tema de estudo, desde os mais gerais,

como classificação e sistema, até os mais específicos como lei periódica, sistema

periódico e tabela periódica possuem divergências quanto suas definições e

entendimentos. A partir das reflexões feitas a partir desses conceitos, propusemos

398

uma definição alternativa de sistema periódico, que reconhece a existência da lei

periódica e permite abarcar diferentes arranjos gráficos como representação do

sistema. A proposição de uma definição alternativa de sistema periódico não consiste

no fechamento de uma caixa-preta, mas sim uma provocação sobre a necessidade

de ser pensar sobre o que de fato é um sistema periódico e o que devemos ensinar

sobre ele.

Quanto a sua história, observamos que a maior parte da rica e intensa história

do sistema periódico está dissipada em variados livros e artigos ou ainda não foram

utilizadas como evidências por historiadores da ciência, logo não foram incorporadas

em narrativas históricas. Percebemos que há diferentes narrativas para uma mesma

história e ter a consciência disso, assim como torná-la consciente para licenciandos

em Química, é uma das funções do professor de História da Química, assim como de

todos os professores que trabalham esse tipo de conteúdo em curso de formação de

professores. Essas variadas narrativas históricas, por sua vez, podem se tornar um

importante recurso de ensino, passando a ter um status de objeto de estudo, na qual

licenciandos em Química podem analisar as narrativas ou fragmentos dessa história

utilizando diferentes perspectivas. Nesse tipo de proposta, ao se estudar fragmentos

históricos novas evidências serão encontradas, deverão ser processadas, avaliadas,

interpretadas no contexto daquela história e, posteriormente, incorporadas a um novo

discurso.

Quanto aos livros didáticos de Química, observamos que a tabela periódica

recomendada pela IUPAC é adotada nos 20 livros didáticos avaliados. Apesar disso,

o conteúdo histórico, quando apresentado, é relativo ao desenvolvimento inicial do

sistema periódico, composto por fragmentos históricos que narram alguns dos estudos

realizados por diferentes agentes históricos na década de 1860. Fragmentos

históricos de períodos mais recentes são raros, quando existentes são relativos aos

(ou consequência dos) trabalhos de Moseley no segundo decênio do século XX. Tal

constatação caracteriza um século de história sem registro nos livros didáticos, o que

pode induzir os leitores a entenderem que a tabela periódica como a conhecemos é

um produto do início do século XX. Fato que desconsidera, por exemplo, as

contribuições da mecânica quântica que permitem explicar propriedades dos

elementos, assim como os debates acerca da melhor representação gráfica do

sistema periódico. Essa busca de uma visão geral e abreviada da história, cada vez

399

mais comum em livros didáticos, tem causado visões distorciadas acerca da história

da ciência, fazendo com que essa se converta em história whig, pautada em uma

reconstrução linear de alguns poucos fragmentos históricos, repleta de anacronismos

e hagiografias que comprometem o trabalho de se apresentar um conteúdo histórico.

No que se refere a tabela periódica, enquanto conteúdo escolar, constatamos

diferentes abordagens e finalidades desse conteúdo. A falta de consenso em

conceituações utilizadas, a ausência de explicações/reflexões sobre as limitações da

tabela periódica enquanto representação do sistema periódico, e ênfase em

processos cognitivos do tipo lembrar e entender é uma realidade nos livros destinados

ao Ensino Superior, assim como nos livros didáticos em uso no Ensino Médio.

Chamamos a atenção para o fato de exercícios propostos em livros didáticos também

contribuírem para a apresentação de conteúdos históricos, que assim como as

narrativas históricas apresentadas ao longo do livro, estão suscetíveis a distorções da

história da ciência.

As reflexões feitas, principalmente nos capítulos 4 e 5, nos permitiram entender

como o conteúdo escolar tabela periódica tem sido trabalho na formação inicial de

professores, assim como na disciplina de Química na Educação Básica. As pesquisas

que deram origem a esses capítulos foram pautadas na importância de se ensinar e

aprender conteúdos relacionados à tabela periódica. Apesar das várias discussões

realizadas nos dois referidos capítulos, uma (última) reflexão é necessária: É

necessário trabalhar aspectos históricos da tabela periódica?

Para responder a essa pergunta, devemos considerar que a tabela periódica é

um constructo científico, um fato científico naturalizado, mas ainda assim repleto de

história, marcada por debates e contribuições de vários agentes históricos e

estabelecimentos de consensos entre praticantes da química. Mas também que a

tabela periódica é uma ferramenta, um recurso de ensino importante no ensino de

Química. O uso da tabela periódica, enquanto ferramenta/recurso de ensino,

independe da consciência histórica associada a esse constructo, uma vez que

estamos trabalhando com um fato científico, que, como nos orienta a Sociologia da

Ciência, perde sua história, autoria, não é mais questionado. Esse fato, por si só,

justificaria que não é necessário trabalhar aspectos da história da tabela periódica.

No entanto, ao se trabalhar como a tabela periódica é constituída, as formas de

representação (formato médio ou longo), as classificações que habitualmente

400

acompanham as representações gráficas apresentadas em livros didáticos,

inevitavelmente se recorre à aspectos históricos, ainda que esses não sejam situados

historicamente e não se faça menção a autoria. Para exemplificar essa abordagem, a

seguir apresentamos dois excertos que descrevem, de forma semelhante, a mudança

de designação dos grupos da tabela periódica:

[...] Mendeleev atribui-lhes numerais e adicionou a letra A para algumas colunas e B para outras. Esse padrão de numeração continua sendo usado até hoje nos Estados Unidos. Em 1985, um padrão alternativo foi recomendado pela União Internacional de Química Pura e Aplicada. Nesse sistema, os grupos são numerados de 1 a 18, sem letras adicionais, começando pela esquerda (BENTELHEIM et al., 2012, p. 39).

[...] os elementos dos grupos principal e de transição são numerados de 1 a 18. Esse sistema substitui o antigo, de utilizar uma mistura de algarismos romanos e letras, notação que causava confusão por conta das diferenças de numeração entre os Estados Unidos e o resto do mundo (RAYNER-CANHAM; OVERTON, 2015, p. 17).

Apesar dos dois excertos relatarem, de forma adequada, a questão da

mudança de designação dos grupos da tabela periódica, Bentelheim et al. (2012)

relatam essa mudança considerando o período histórico e a instituição responsável

pela ação. No entanto, se o objetivo de ensino for trabalhar a tabela periódica apenas

como uma ferramenta, Rayner-Canham e Overton (2015) apresentam um relato mais

conciso e mais pertinente para esse fim, uma vez que Bentelheim et al. (2012)

apresentam informações desnecessárias.

Dessa forma, a reposta à pergunta feita acima está condicionada ao objetivo

de ensino do professor, se o objetivo for diferente do que pensado anteriormente, a

resposta será completamente diferente. Temos então, nessa outra perspectiva, que o

objetivo de ensino do professor é trabalhar a história da tabela periódica, influenciado

por sua formação inicial/continuada ou pela presença do conteúdo histórico no livro

didático adotado ou ainda por discursos presentes em documentos curriculares

oficiais, tais como aqueles que consideram que o uso de abordagem histórica

contribuem para:

[...] melhor compreensão da natureza da ciência, da relação dos cientistas com a produção do conhecimento químico, das influências políticas para o desenvolvimento da Química e para o entendimento da construção coletiva da ciência e de sua provisoriedade (BRASIL, 2017, p. 12).

401

Independente de qual seja a influência, trabalhar a história da tabela periódica

é uma forma de contribuir para se cumprir objetivos educacionais mais amplos, que

são tão importantes quanto o próprio conhecimento químico. Na perspectiva

apresentada, não se questiona a validade de se trabalhar a história da ciência, ou no

caso, um fragmento da história. Mas cabe questionar se: os materiais didáticos, que

apresentam conteúdos históricos, que têm sido utilizados no contexto escolar dão

conta de atender a esses objetivos? À essa pergunta, por sua vez, encontramos

resposta nas reflexões apresentadas nos capítulos 4 e 5. De forma breve, entendemos

que os livros didáticos sozinhos, apesar de apresentarem conteúdos históricos

relacionados à tabela periódica, não dão conta de atingir os objetivos indicados em

documentos curriculares oficiais. O não atendimento aos objetivos idealizados estão,

ao nosso ver, relacionados às diferentes abordagens historiográficas utilizadas. Isso

acontece porque os conteúdos históricos presentes em livros didáticos de Química

são produzidos por uma abordagem historiográfica tradicional, comum entre os

historiadores da ciência do incício do século XX, já os objetivos idealizados nos

documentos curriculares oficiais são alcançados rompendo com essa historiografia

tradicional. O conteúdo histórico que se idealiza a partir dos documentos curriculares

oficiais é dotado de reflexões sobre as evidências utilizadas para se produzir a história,

não se trata de narrar as criações de diferentes agentes históricos de acordo com uma

ordem cronológica, mas sobretudo de entender os contextos de produção e

socialização desses conhecimentos, assim como de sua apropriação (ou não) pelos

praticantes da química.

Outros gêneros textuais, em relação aos livros didáticos, têm sido indicados62

para se trabalhar história da ciência em situações de ensino, tais como textos de

62 Nossa percepção é que há vários artigos relacionados à indicação e potencialidades de uso desses

gêneros textuais, ainda assim não há evidências de que estes recursos têm sido incorporados na

prática pedagógica de professores da Educação Básica. Campos e Campos (2017, p. 258) pontuam

“[...] a formação inicial do professor de Ciências como momento decisivo na possível elaboração de

saberes relacionados ao selecionar e usar adequadamente” diferentes gêneros textuais. A partir de um

estudo amplo, envolvendo professores e licenciandos da Universidade Estadual Paulista Júlio de

Mesquita Filho (UNESP), Campos e Campos (2017, p. 258) concluíram que “[...] embora os docentes

reconheçam a importância dos gêneros textuais e afirmem trabalhar o seu uso durante suas aulas, as

condições oferecidas aos futuros professores de Ciências e de Biologia não favorecem a construção

de saberes iniciais sobre o uso de textos, visto que não são percebidas pelos discentes”.

Recentemente, Fortuna, Vasconcelos e Rotta (2020, p. 1), evidenciaram que “[…] estudantes [de

cursos de formação de professores de Ciências] tem pouco conhecimento sobre o potencialpedagógico

402

divulgação científica, jornalísticos, originais de cientistas, históricos, filosóficos e

literários (STRACK; LOGUERCIO; DEL PINO, 2009; FERREIRA; QUEIROZ, 2012;

DINIZ; REZENDE JUNIOR, 2018; ROMERO, CUNHA, 2018). Entre esses gêneros,

os textos de divulgação científica, seja pela quantidade em que tem sido produzidos

ou pela facilidade com que são divulgados e socializados, inclusive por meio de redes

sociais, têm sido muito estudado para sua inclusão em situações de ensino.

De modo geral, diferentes autores têm pontuado aspectos positivos quanto ao

uso de textos de divulgação científica em situações de ensino. Diniz e Rezende Junior

(2018, p. 571), por exemplo, verificaram que, apesar de também apresentarem

percepções sobre a Natureza da Ciência que possam reforçar imagens deformadas

da ciência, os textos de divulgação científica “[...] podem ser utilizados como recurso

didático que auxilia na discussão e possível desmistificação de estereótipos, ao

apresentar concepções que se aproximam de uma imagem mais adequada em

relação à construção do conhecimento científico”.

No que tange aos aspectos históricos da tabela periódica, recentemente

olhamos “[...] para os aspectos históricos da tabela periódica presentes em textos de

divulgação científica publicados na revista Galileu” (ROMERO; CUNHA, 2018). Nessa

revista identificamos 21 textos de divulgação científica a respeito da tabela periódica

e, desse total, sete continham conteúdo histórico. Ao olhar para esses textos,

observamos:

[...] que compartilham as características de serem leituras rápidas, de fácil entendimento e que apresentam informações (conceituais e históricas) que os tornam um recurso potencial para serem utilizados em situações de ensino. [...] que há muitas informações, que vão além do existente em livros didáticos de Química, relevantes para serem problematizadas pelo/a professor/a de Química, tal como a contribuição de várias mulheres para construir o conhecimento acerca dos elementos químicos, que foi de suma importância para as mudanças que a TP sofreu ao longo de sua história (ROMERO; CUNHA, 2018, p. 11).

Quanto ao conteúdo histórico, aspectos formais e conceituais relacionados à

tabela periódica, alertamos para o fato de que os textos de divulgação científica

avaliados podem reforçar alguns erros que têm sido apontados por historiadores e

filósofos da Química, tais como a atribuição de prioridade na “descoberta” da tabela

das revistas de divulgação cientifica para o ensino de Ciências, além de confundirem estas revistas

com as de comunicação científicas”.

403

periódica e a genialidade de agentes históricos envolvidos no processo (ROMERO;

CUNHA, 2018). Apesar dessas ressalvas, consideramos que os textos de divulgação

científica sobre a tabela periódica avaliados podem:

[...] ser trabalhados tanto no ensino de Química na Educação Básica, quanto na formação inicial e continuada de professores/as de Química, pois podem contribuir de forma significativa para explorar aspectos que geralmente não são explorados em livros didáticos de Química (ROMERO; CUNHA, 2018, p. 1).

Considerando os aspectos positivos indicados acerca do uso de textos de

divulgação científica em situações de ensino, há indícios de que o uso de gêneros

textuais diferentes do livro didático têm ainda seu uso limitado em aulas de Ciências,

um dos fatores investigado está relacionado à deficiências na formação inicial de

professores, que não são formados quanto a elaboração de saberes relacionados ao

selecionar e usar adequadamente diferentes gêneros textuais (CAMPOS; CAMPOS,

2017; FORTUNA; VASCONCELOS; ROTTA, 2020). À essa limitação se soma o fato

de que “[...] a formação inicial de professores dá acesso insuficiente a estudos sobre

História e Filosofia da Ciência” (BASTOS et al., 2016, p. 167), uma vez que “[...] não

se trata da inclusão isolada da História, da Filosofia e da Sociologia das Ciências,

apenas como um item a mais a ser estudado. É preciso fazer uma contextualização

da Ciência com estes fundamentos [...] (ALABARRACÍN; NARDI, 2016, p. 201). Tais

motivos podem fazer com que o professor não considere o uso de genêros textuais

diferentes do livro didático para se trabalhar conteúdos históricos em aulas de

Ciências.

Nesse cenário, quais seriam as mudanças necessárias para se trabalhar uma

história da tabela periódica de acordo com os objetivos idealizados em documentos

curriculares oficiais?

A resposta a essa pergunta é complexa e, ao nosso ver, há algumas

alternativas possíveis para se alcançar um ensino contextual da Ciência (não apenas

o da tabela periódica) que atendam aos objetivos idealizados em documentos

curriculares oficiais.

1. Necessidade de mudanças na formação inicial de professores de química.

Durante nossas reflexões percebemos a importância de se olhar para a Ciência

(produto) utilizando diferentes lentes para buscar entender a produção, socialização e

apropriação do conhecimento científico. Além disso, ao se pensar no ensino de

404

Ciências esse processo de olhar para a Ciência envolve ainda uma lente didática, na

qual o professor deve utilizar para transpor esse “conhecimento acadêmico”,

produzido na esfera acadêmica, reconhecido nesse processo como “conhecimento

ensinável”, para a esfera do ensino, no qual ele passa a ser reconhecido como

“conhecimento a ser ensinado” (CHEVALLARD, 2013). Não se trata apenas de uma

tradução ou simplificação da linguagem, mas de toda uma estrutura conceitual

pensada para a disciplina escolar, que envolve, em um primeiro momento, reconhecer

que há diferença entre os dois conhecimentos. Ao se utilizar livro didático, como

recurso para se ensinar conteúdo histórico, esse processo de transposição didática

foi realizado pelo autor do livro. No entanto, ao se utilizar um gênero textual diferente,

por exemplo, um texto de divulgação científica, um produto externo à esfera do ensino,

a transposição didática fica a cargo do professor.

Todo esse processo que tentamos descrever envolve uma ampla variedade de

conhecimentos que são apreendidos em diferentes disciplinas, tais como História da

Ciência, Filosofia da Ciência, Sociologia da Ciência e Didática do ensino de Química.

Além disso, envolvem reflexões filosóficas acerca do conhecimento químico, seja

aquele produzido na esfera acadêmica ou aquele trabalhado na esfera do ensino63.

Para isso, Labarca, Bejarano e Eichler (2013, p. 1263) pontuam que a Filosofia da

Química pode (e deve) converter-se em um novo recurso para os docentes de

Química, uma vez que:

[...] a história e a filosofia da ciência se encontram implícitas na própria química, os educadores deveriam contar com os meios para comunicar em suas aulas explícitos argumentos filosóficos, além dos usuais recursos matemáticos e físicos. Como foi demonstrado empiricamente com outras disciplinas científicas, a reflexão filosófica acerca da natureza do campo de estudo facilita a aprendizagem conceitual da química. [...] Desse modo, os docentes poderão incorporar não somente uma nova ferramenta pedagógica, mas também, uma concepção mais ampla e profunda de sua própria disciplina.

Todos os apontamentos feitos exigem mais do que mudanças nas matrizes

curriculares dos cursos de Licenciatura em Química, uma vez que não se trata apenas

63 Para Chevallard (2013, p. 9) “corpos de conhecimento, com poucas exceções, não são concebidos para serem ensinados, mas para serem usados. Ensinar um corpo de conhecimento é portanto, uma tarefa altamente artificial”. O sistema periódico dos elementos químicos é uma dessas exceções, em seu desenvolvimento inicial diferentes agentes históricos se envolveram com esse tema motivados pela necessidade de se ensinar a pluralidade do conhecimento químico.

405

de inclusão de disciplinas, mas de mudanças na atuação e comprometimento da

equipe de professores-formadores.

2. Os apontamentos apresentados no item 1, pertinentes para os diferentes

contextos formativos de cursos de Licenciatura em Química, podem ser discutidos

também na (pela) área de Educação em Química por meio da Sociedade Brasileira

de Ensino de Química (SBEnQ), que tem por finalidade:

[...] promover, incentivar, divulgar e socializar a pesquisa na área de Ensino de Química, por meio de encontros de pesquisas no/sobre o ensino, de formação para a pesquisa e de publicações e divulgação de pesquisas e experiências, envolvendo o Ensino de Química; discutir propostas, legislações e políticas referentes à Educação em Química e a formação de profissionais que atuam nesse campo. [...] Colaborar na definição de políticas públicas para a formação de pessoal docente ligado ao Ensino de Química, opinando junto às autoridades educacionais em todos os assuntos de interesse do ensino, da formação de professores, da pesquisa e da pós-graduação nesta área (SBEnQ, 2018, on-line).

Para isso a SBEnQ pode estimular a realização de eventos, a produção de

dossiês em livros e periódicos da área, assim como incentivar os programas de pós-

graduação e grupos de pesquisa a criarem linhas de pesquisa, nas quais a “formação

de professores de química” se torne um objeto de estudo.

3. Apesar dos apontamentos feitos nos itens 1 e 2 tratar da formação inicial de

professores de química, são pertinentes e necessários também para os professores

em exercício, e aqui incluímos os atuantes nos diferentes níveis de ensino. No entanto,

diferente do idealizado no item 1, há diferentes formas possíveis de superar essas

deficiências apontadas na formação inicial, que envolvem o desenvolvimento de

ações de formação continuada, criação de grupos de estudo colaborativos,

participação em eventos que promovam discussões acerca do tema em discussão.

Reconhecer essa necessidade formativa é essencial para que professores-

formadores promovam uma mudança efetiva na formação inicial de professores de

química. Essa mudança idealizada no item 1, como mencionado anteriormente, não

depende de um pequeno grupo de professores atuantes em disciplinas da área de

Educação/Ensino de Química e Educação, mas depende, principalmente, do

engajamento dos professores que não atuam diretamente nessas áreas. É nas

disciplinas específicas do curso de Licenciatura em Química que a maior parte do

conhecimento químico é trabalhado, logo as críticas feitas aos professores da

406

Educação Básica acerca da necessidade de se trabalhar o conhecimento contextual

do conhecimento químico, ou seja, entender o complexo processo que envolve a

criação, socialização e apropriação do conhecimento pelos praticantes da química,

devem ser as mesmas para os professores-formadores. Trata-se, portanto, da

necessidade de aproximação das quatro áreas (Química, História da Química,

Filosofia da Química e Sociologia da Química) que, apesar de diferir muito em cultura,

perspectiva, estilo e linguagem, possuem “[…] muito em comum - os cientistas, os

átomos e as moléculas e suas reações, a tabela periódica, a literatura científica, as

instituições, o impacto educacional e social, os fatores industriais e comerciais”

(SEEMAN, 2018, p. 76, tradução nossa). Para os professores atuantes na Educação

Básica, essa aproximação poderia ser feita a partir da formação de grupos

colaborativos formados preferencialmente por professores de diferentes disciplinas,

tais como Sociologia, Filosofia e História.

4. Para que os apontamentos feitos nos itens anteriores sejam factíveis, há

necessidade de produção de materiais didáticos com conteúdos históricos específicos

para as diferentes disciplinas que possam ser utilizados em situações de ensino. Tal

necessidade tem sido apontada por diferente autores, tal como Boss et al. (2016, p.

173) que têm reportado que:

[...] os conteúdos históricos disponíveis para os professores, em livros didáticos ou paradidáticos, materiais de divulgação ou outro material que não seja proveniente de estudos acadêmicos, é caricata e distorcida. Os aspectos históricos, que deveriam subsidiar o ensino contextual, acaba levando a visões equivocadas sobre a natureza da Ciência, geram e sedimental concepções empírico-indutivistas da Ciência, reforçam os mitos e anedotas populares [...], criam uma Ciência constituída de verdades irrefutáveis e por “grandes gênios”, além de apresentarem anacronismos quie não contribuem para a análise contextual.

Nesse sentido, há necessidade de engajamento de autores profissionais de

materiais didático e de interesse das editoras na produção desse tipo de material, mas

também de professores atuantes nos diferentes níveis de ensino que, na ausência de

materiais didáticos adequados para se trabalhar aspectos contextuais de sua

disciplina, devem elaborar seus próprios materiais considerando o conteúdo histórico

encontrado nos diferentes gêneros textuais disponíveis.

Concluímos, considerando que um ensino contextual da Química (para além

do ensino de aspectos históricos da tabela periódica) que atenda aos objetivos

407

idealizados em documentos curriculares oficiais demanda, a nossa ver, de um esforço

individual do professor que está atuante no ensino de Química na Educação Básica,

de um esforço coletivo dos professores-formadores atuantes em cursos de

Licenciatura em Química e de um esforço coletivo da área de Educação em Química.

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408

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