O estudo da estrutura atômica e da distribuição eletrônica é fundamental para o entendimento das propriedades químicas dos elementos. A estrutura atômica se refere à organização dos componentes básicos de um átomo: prótons, nêutrons e elétrons. Os prótons e nêutrons formam o núcleo, enquanto os elétrons orbitam ao redor desse núcleo em regiões chamadas camadas ou níveis de energia. Essa disposição eletrônica é crucial para determinar como os átomos interagem e se ligam com outros átomos para formar moléculas e compostos.

A distribuição eletrônica envolve a representação dos elétrons em orbitais em diferentes camadas ao redor do núcleo atômico. Cada camada de energia comporta um número máximo de elétrons que pode ser determinado pela regra 2n², onde n é o número da camada. Por exemplo, a primeira camada (n=1) comporta até 2 elétrons, enquanto a segunda camada (n=2) acomoda até 8. No ensino médio, os alunos são introduzidos a esses conceitos básicos para entenderem como essas distribuições afetam a reatividade e formação de compostos químicos. O uso de modelos didáticos, como o diagrama de Linus Pauling, complementa o aprendizado, pois ajuda a visualizar a sequência de preenchimento dos subníveis s, p, d e f, conforme o aumento da energia, o que é essencial para consolidar o entendimento sobre como os elementos químicos se organizam de maneira previsível e regular na tabela periódica.

O uso do diagrama de Linus Pauling é fundamental para ensinar os alunos a representarem a distribuição eletrônica de maneira organizada e visualmente compreensível. Esse diagrama é uma ferramenta que orienta como preencher os orbitais de um átomo com elétrons, seguindo a ordem energética dos subníveis. Para os estudantes do 1º ano do Ensino Médio, compreender essa estrutura se torna mais fácil quando podem visualizá-la e experimentá-la de maneira prática. A abordagem através de cartolinas e adesivos permite que os alunos não apenas vejam, mas também manipulem fisicamente cada linha do diagrama, facilitando a compreensão dos conceitos de camadas de energia e dos subníveis s, p, d e f.

Na atividade, cada grupo de alunos será responsável por criar uma parte do diagrama, como linhas de subníveis específicos, utilizando cores distintas para cada tipo de subnível, o que ajuda a diferenciar visualmente a sequência correta dos preenchimentos. Por exemplo, pode-se usar cartolinas azuis para subníveis 's', amarelas para 'p', verdes para 'd' e vermelhas para 'f', acompanhadas de adesivos que representam os elétrons. Dessa forma, o aluno consegue realocar os adesivos de maneira prática ao reorganizar os subníveis conforme instruído, o que reforça seu entendimento acerca da ordem dos níveis de energia de acordo com o diagrama de Linus Pauling. Assim, ao final da atividade, os estudantes terão não apenas memorizado a ordem de preenchimento, mas também apreciado a lógica por trás da distribuição eletrônica.

A distribuição eletrônica de um átomo influência diretamente a sua reatividade química, o que é a capacidade de um elemento de se combinar ou reagir com outros elementos para formar compostos químicos. Os elétrons localizados nos níveis de energia mais externos, chamados de elétrons de valência, são os principais responsáveis por essa reatividade. Por exemplo, átomos com camadas de valência completas, como os gases nobres, são tipicamente inertes, enquanto aqueles com camadas de valência incompletas tendem a ser mais reativos, buscando completar suas camadas por meio de ligações químicas. Isso explica por que elementos como o sódio e o cloro, com um elétron além ou aquém da estabilidade, são altamente reativos e, juntos, formam o composto estável de cloreto de sódio.

Ademais, a disposição eletrônica modela o tipo de ligações que os átomos podem formar – sejam iônicas, covalentes ou metálicas. A formação de ligações iônicas, por exemplo, ilustrada na combinação de átomos de metais com não-metais, decorre de transferências de elétrons que ocorrem devido à diferença de eletronegatividade, além da disponibilidade de elétrons na camada de valência dos átomos envolvidos. Por outro lado, ligações covalentes envolvem o compartilhamento de elétrons entre não-metais, diretamente impactado pelo arranjo eletrônico dos átomos. Dessa forma, entender a distribuição eletrônica é vital para prever e explicar comportamentos reativos em diversos contextos químicos.

O uso de ferramentas visuais e táteis no ensino de química é uma abordagem pedagógica eficaz para facilitar a compreensão dos conceitos abstratos que essa disciplina frequentemente envolve. Ao associar o conteúdo teórico com representações visuais e materiais que podem ser manipulados, os alunos conseguem visualizar as estruturas atômicas e moleculares de forma clara e concreta. As cartolinas coloridas e adesivos empregados na atividade do diagrama de Linus Pauling são exemplos de como materiais simples podem incrementar o aprendizado. As cores diferentes para os subníveis eletrônicos, por exemplo, ajudam os alunos a distingui-los rapidamente, enquanto os adesivos que representam elétrons permitem a visualização e a manipulação direta da quantidade e distribuição eletrônica, tornando a aprendizagem mais interativa e menos abstrata.

Essa abordagem é particularmente benéfica para estudantes que possuem estilos de aprendizagem variados, como os visuais e os cinestésicos, que se beneficiam enormemente de ambientes de aprendizado ricos em estímulos visuais e táteis. Quando os alunos têm a oportunidade de montar e desmontar esses modelos, estão engajando vários sentidos no processo de aprendizado, o que tem demonstrado aumentar a retenção de informações. Além disso, essas ferramentas facilitam a inclusão no aprendizado de alunos com necessidades especiais, já que o ensino torna-se menos dependente de habilidades estritamente verbais ou textuais. Esse tipo de recurso sensorial promove não apenas o entendimento mais profundo dos conceitos, mas também incentiva a criatividade e a curiosidade, características essenciais para o aprendizado contínuo.