Este trabalho apresenta uma proposta de desenvolvimento de competências argumentativas de estudantes do nono ano do Ensino Fundamental durante as aulas do componente curricular de Ciências, com foco na Química, tendo como estratégia didática uma Unidade de Ensino Potencialmente Significativa (UEPS). A UEPS foi desenvolvida utilizando ferramentas que promovam um ambiente propício para a argumentação usando a temática de elementos químicos radioativos. A construção do conhecimento químico foi analisada por meio da negociação de significados via aplicação da UEPS. Na análise do desenvolvimento argumentativo promovido pelo debate crítico em uma das etapas da UEPS foram observadas questões controversas relacionadas à temática. As análises dos dados mostraram que as estratégias escolhidas para a UEPS foram promotoras do pensamento crítico dos estudantes, o que indica uma aprendizagem significativa e crítica em curso.