Os “terras-raras” como proposta de ensino dos elementos “desconhecidos” da tabela periódica

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Ensino de Química

Autores

Regis Campos Silva, R. (CEFET-MG) ; da Costa Lima, A. (CEFET-MG) ; Souki Santos, I. (CEFET-MG) ; Gomes da Silva Alvarez, L. (CEFET-MG) ; dos Santos Fernandes, M.V. (CEFET-MG)

Resumo

O conteúdo sobre a tabela periódica, ministrado no ensino médio e até mesmo no ensino superior, aborda de forma superficial sobre os elementos terras- raras. A maioria dos estudantes desconhecem a maior parte dos elementos que constituem este grupo, bem como suas propriedades e aplicações. Apesar de parecerem exóticos, com nomes pouco difundidos, estão muito presentes no nosso cotidiano, como por exemplo, na catálise automotiva, em ímãs permanentes e em luminóforos. Diante de diversas aplicações e notáveis propriedades, foi proposto um trabalho sobre os elementos terras-raras para os estudantes dos primeiros anos dos cursos técnicos do CEFET-MG Campus Curvelo, a fim de que estes elementos antes desconhecidos, se tornassem mais familiares, auxiliando assim, o ensino da tabela periódica.

Palavras chaves

Terras Raras; Tabela Periódica; Proposta de Ensino

Introdução

O grupo de elementos conhecidos como “terras-raras” inclui os elementos lantanídeos (elementos de número atômico entre 57 e 71, além do elemento escândio (Z=21) e ítrio (Z=39). O termo “raras” não é apropriado para designar estes elementos, visto que sua abundância na crosta terrestre é consideravelmente alta. Os elementos cério (Ce), lantânio (La) e neodímio (Nd), são mais abundantes que o níquel e o chumbo, por exemplo. As amplas aplicações dos elementos terras-raras consistem, de maneira geral, na exploração de suas propriedades magnéticas, ópticas e redox. Podemos citar algumas importantes aplicações destes elementos, como na produção de pedras para isqueiro, no tratamento de emissões automotivas atuando como catalisadores, na estabilização de zeólitas utilizadas no craqueamento de frações do petróleo, na produção de ímãs permanentes, como agente de contraste em exames de ressonância magnética e nos mais diversos materiais luminescentes com aplicações em LEDs, lâmpadas fluorescentes, aparelhos de televisão, tintas, etc. Diante das diversas aplicações destes elementos, foi proposto um trabalho sobre os elementos terras-raras para os estudantes dos primeiros anos do ensino profissionalizante técnico de ensino médio do CEFET-MG Campus Curvelo, a fim de que estes elementos antes desconhecidos, se tornassem mais familiares, auxiliando assim, o ensino do conteúdo da tabela periódica.

Material e métodos

Os estudantes dos cursos técnicos em Meio Ambiente, Eletrotécnica e Edificações, foram divididos em grupos, com um média de cinco estudantes. Os grupos tiveram vinte minutos para a apresentação. Cada grupo ficou responsável pela pesquisa dos seguintes temas: Grupo 1: História dos terras-raras. Etimologia dos nomes dos elementos. Grupo 2: Ocorrência no mundo. Principais minérios e métodos de obtenção. Os terras-raras no Brasil. Grupo 3: Os terras-raras e sua localização na tabela. Configuração eletrônica. Grupo 4: Aplicações explorando suas propriedades magnéticas. Grupo 5: Aplicações explorando suas propriedades ópticas. Grupo 6: Aplicações explorando suas propriedades redox. Aplicações diversas.

Resultado e discussão

Após a pesquisa dos estudantes, os grupos apresentaram para o restante da turma, utilizando material multimídia. Além disso, os grupos levaram nas apresentações exemplos de uso dos elementos, como camisas de lampião, pedras de isqueiro, materiais luminescentes, agentes de contraste em exames de ressonância magnética, além de amostras de alguns minérios que contém os metais, como a monazita. Durante as apresentações dos grupos, foi possível a exposição de várias aplicações dos terras-raras, como a utilização do elemento cério (Ce) em camisas de lampião, nos catalisadores automotivos e na constituição do mischmetal, utilizado nas pedras de isqueiro. As aplicações em materiais luminescentes despertaram bastante interesse nos estudantes, principalmente o íon Eu3+, utilizado em leds e em notas de euro para o controle de falsificações. Sobre este tema, foi possível a explicação do conceito de luminescência e a diferenciação entre a fosforescência e a fluorescência.

Algumas aplicações dos terras-raras em materiais luminescentes, citadas nas apresentações.


Algumas aplicações diversas dos terras-raras, citadas nas apresentações.

Conclusões

Com a realização deste trabalho, elementos e seus respetivos nomes, antes quase desconhecidos, longe do cotidiano dos estudantes, passam a ter significado, tornando-os efetivamente como parte integrante da tabela periódica. Outro fator importante, foi a fonte de pesquisa dos estudantes ter sido em livros de nível superior e em artigos científicos, pois a maioria dos livros de nível médio existentes no Brasil, mencionam de forma superficial tal conteúdo, tornando a linguagem utilizada pelos estudantes nas apresentações mais rica em conceitos científicos.

Agradecimentos

Ao CEFET-MG e a FAPEMIG por todo o apoio.

Referências

FILHO, P. C. S.; SERRA, O. A.; Terras raras no Brasil: Histórico, produção e perspectivas; Química Nova, vol. 37, n. 4, p. 753-760, 2014.

MARTINS, T. S.; ISOLANI, P. C.; Terras Raras: Aplicações Industriais e Biológicas; Química Nova, vol. 28, n. 1, p. 111-117, 2005.