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ATOMÍSTICA Transformações Químicas
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DA ALQUIMIA À QUÍMICA
Para manter suas descobertas em segredo, os
alquimistas utilizavam símbolos, conhecidos
apenas por eles mesmos e por seus discípulos.
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DA ALQUIMIA À QUÍMICA
O ser humano realiza transformações desde
quando descobriu o fogo, passando, mais tarde, a
usar o calor para forjar os metais e, assim, obter
utensílios e armas, utilizados para sua defesa.
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DA ALQUIMIA À QUÍMICA
Depois, passou a criar novos produtos, como a
cerâmica e os corantes por meio de pigmentos
extraídos de plantas e do tronco das árvores.
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RAÍZES HISTÓRICAS
Tales de Mileto (624-548 a.C.)
Água: “Tudo é água.”
Anaxímenes de Mileto (585-528/5 a.C.)
Ar: “Tudo provém do ar e retorna
ao ar.”
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RAÍZES HISTÓRICAS
Xenofon de Colofon (570-480 a.C.)
Água + terra: “Todas as
coisas, inclusive o homem, são
formadas de terra e água.”
Empédocles (484-424 a.C.)
“Os quatro elementos, terra,
água, ar e fogo, tudo
formam.”
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RAÍZES HISTÓRICAS
O ser humano, desde a Antiguidade,
questionou- se sobre
.
o filósofo
Empédocles imaginou que toda
matéria era formada por quatro
elementos: , , fogo e .
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RAÍZES HISTÓRICAS
filósofos gregos e ,
propuseram que toda matéria era constituída por
pequenas partículas indivisíveis denominadas
átomo.
Leuciopo
(500-440 a.C.)
Demócrito
(460-370 a.C.)
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RAÍZES HISTÓRICAS
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RAÍZES HISTÓRICAS
Ele atribuiu aos átomos a qualidade de serem
eternos, imutáveis e indivisíveis.
No entanto, as idéias de sobre a
matéria não foram aceitas pelos filósofos de seu
tempo e foram esquecidas.
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RAÍZES HISTÓRICAS
Em virtude do seu caráter materialista, a Teoria
Atômica não obteve apoio nos meios científicos e
culturais e também não teve muitos adeptos,
sendo logo esquecida e abandonada.
A Teoria dos de
Empédocles, adotada por Aristóteles (384-322
a.C.), prevaleceu ao longo dos séculos, vindo a
servir, por interpretação errônea, de base teórica
para a .
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RAÍZES HISTÓRICAS
Além de adicionar o éter como
, Aristóteles
aprimorou a idéia dos quatro
elementos associando a cada
um deles duas “ ”
opostas.
Cada um deles podia
transformar-se em outro, pela
adição ou remoção da
“ ” que possuem.
Segundo Aristóteles, o estava presente no
mundo supralunar e não se confundia com o ar.
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RAÍZES HISTÓRICAS
Foram necessários 2.200 anos para que as idéias dos
, apesar da lógica que apresentavam,
fossem apreciadas outra vez por Galileu, em meados do
século XVII.
Leuciopo
(500-440 a.C.)
Demócrito
(460-370 a.C.)
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A QUÍMICA COMO CIÊNCIA
Entre os séculos III a.C. e o XVI d.C a química
estava dominada pela .
O objetivo de investigação mais conhecido da
alquimia era a procura da , um
método capaz de transformar os metais em e
produzir o elixir da longa vida.
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A QUÍMICA COMO CIÊNCIA
Nicolau Flamel
Após a morte de seus pais, Flamel foi trabalhar em
Paris como escrivão.
E em 1364 casou-se com Perrenelle, que era viúva.
Conseguiu algum dinheiro e passou a dedicar-se ao
estudo da alquimia.
Nicolau e sua esposa eram católicos devotos.
E, com o passar do tempo se tornaram conhecidos
pela riqueza e pela filantropia que realizavam,
assim como as múltiplas interpretações que davam
à alquimia da época.
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A QUÍMICA COMO CIÊNCIA
Na investigação alquímica desenvolveram-se
novos produtos e métodos para a separação de
elementos químicos.
A química, como é concebida atualmente, começa
a desenvolver-se entre os séculos XVI e XVII.
Por volta do século XVIII desenvolvem-se
métodos de medição cuidadosos que permitem um
melhor conhecimento de alguns ,
como o da combustão da matéria.
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SURGIMENTO DA QUÍMICA
Extração do , fabricação do , Os egípcios
conhecem a fermentação que permite-lhes
produzir .
Eles fabricam utilizados sobretudo para
maquiagens.
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SURGIMENTO DA QUÍMICA
Fabricação das , utilização da .
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SURGIMENTO DA QUÍMICA
A alquimia nasce em por volta do
.
Os alquimistas tentam conseguir a partir de
diversos metais.
Seu objetivo é a fabricação da , que
transmuta os metais em ouro e permite a
preparação do elixir da ou remédio
universal.
Os corpos classificam-se em sólidos, líquidos e vapores e
segundo a sua cor. Eles interagem segundo leis de simpatia
e de antipatia.
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SURGIMENTO DA QUÍMICA
A conta alquimistas brilhantes.
Procurando ouro, trabalham sobre outras matérias
como por exemplo o e aperfeiçoam a
destilação.
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SURGIMENTO DA QUÍMICA
A alquimia aparece no com raiz em traduções
de textos árabes.
Além disso, adotam-se os numerosos termos árabes
(por exemplo, álcali) que ainda hoje se usam.
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SURGIMENTO DA QUÍMICA
Paracelsus, através da sua
prática da e suas investigações sobre os
medicamentos, é considerado como o
precursor da química moderna.
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SURGIMENTO DA QUÍMICA
, que é alquimista além de físico, acha que
existem entre as partículas, comparáveis às
forças de gravitação.
Descoberta do oxigênio por e .
Síntese da água por .
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SURGIMENTO DA QUÍMICA
: Síntese da uréia por Wöhler, demonstrando a
unidade da química mineral e da química orgânica,
anteriormente consideradas dois campos
independentes.
: publica a sua classificação periódica
dos elementos.
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SURGIMENTO DA QUÍMICA
: publica o seu modelo da estrutura do
átomo.
: Schrôdinger publica o seu modelo da estrutura
do átomo, modelo que se utiliza hoje.
: Descoberta da estrutura do DNA por Watson e
Crick.
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ATOMÍSTICA
Modelos Atômicos
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MODELOS ATÔMICOS
As discussões embasadas em temas filosóficos
originaram explicações fundamentadas em
experimentos científicos – as .
Entretanto, com a formação da Ciência com base
em argumentos lógicos e dados experimentais
foram propostas novas sobre a
constituição da matéria.
Assim, a elaboração dessas é reconhecida
até os dias atuais pela comunidade científica.
Para ilustrar as teorias químicas, os cientistas
criam .
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MODELOS ATÔMICOS
Para ilustrar as teorias químicas, os cientistas
criam .
Entre os diversos modelos atômicos existentes,
será apresentado o modelo de átomo para:
Dalton, Thomson, Rutherford e Bohr.
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JOHN DALTON
Em 1803 John Dalton, professor e
cientista inglês, formulou uma série de
hipóteses sobre as propriedades do
átomo.
Lei da conservação da massa.
Então, baseado nas leis de conservação da massa, ele concluiu que
.
Hidrogênio
Oxigênio
32 g 4 g 36 g
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JOHN DALTON
Toda matéria é formada pela
associação de átomos;
Os átomos seriam como pequenas
esferas que
(não podiam ser
quebradas em partes menores)
.
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MODELO DE DALTON: O ÁTOMO ESFÉRICO
pequenas partículas e
chamadas de (1808);
Bola de gude
átomos de elementos químicos:
Iguais: tamanho, forma e massa =
Diferentes: tamanho, forma e massa ≠
Oxigênio
Carbono
Hidrogênio
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TEORIA ATÔMICA DE DALTON
Representação dos elementos químicos:
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TEORIA ATÔMICA DE DALTON
Representação dos elementos químicos:
Alquimistas
Elemento
Ouro
Prata
Ferro
Cobre
Símbolo
☽
♂
♀
Dalton
Nome em inglês
Gold
Silver
Iron
Copper
Símbolo
Ⓖ
Ⓢ
Ⓘ
Ⓒ
Berzélius
Nome em latim
Aurum
Argentum
Ferrum
Cuprum
Símbolo
Au
Ag
Fe
Cu
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REPRESENTAÇÃO DOS ELEMENTOS
Os átomos podem se unir numa
proporção de números inteiros;
Numa reação química,
.
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CLASSIFICAÇÃO DA MATÉRIA
Simples:
Compostas:
É formada por duas ou mais substâncias.
Oxigênio
Nitrogênio
Carbono
Hidrogênio
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MODELO DE THOMSON: O ÁTOMO
DESCONTÍNUO
Sucessivos avanços nas investigações
experimentais conduziram a novas interpretações
sobre a e a
que explicassem a
relação entre a e a .
Com a finalidade de estudar a condução de
corrente elétrica em gases a baixas pressões, os
cientistas Heinrich Geissler (1815-1879) e
William Crookes (1832-1919) desenvolveram um
dispositivo denominado
.
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MODELO DE THOMSON: O ÁTOMO
DESCONTÍNUO
Em 1897, Joseph John Thomson, descobriu um
tipo de partícula negativa que devia fazer parte do
átomo:
O átomo seria maciço, esférico, formado por um
fluído com cargas positivas, no qual estavam os
elétrons.
Pudim de passas
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MODELO DE THOMSON: O ÁTOMO
DESCONTÍNUO
Aparelho de raios
catódicos
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MODELO DE THOMSON: O ÁTOMO
DESCONTÍNUO
O modelo proposto por Thomson foi publicado no
ano de 1904 e teve mais aceitação que o modelo
de Dalton, pois explorava a composição da
matéria com base em cargas elétricas.
Pelo fato de identificar uma partícula na
constituição do átomo, esse modelo apresentou
um grande avanço na ciência.
Com o tempo, novas evidências começaram a ser
descobertas e, consequentemente, o modelo
proposto por ele não era mais suficiente para
explicar tais fenômenos, como os
.
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ÁTOMO NUCLEAR
a presença de um núcleo
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MODELO DE RUTHERFORD: A PRESENÇA
DE UM NÚCLEO
As ideias de Thomson sobre a estrutura do átomo
fizeram com que muitos experimentos fossem
realizados por vários cientistas que buscavam
mais informações sobre a natureza elétrica da
matéria.
Naquela época, a radioatividade era objeto de
pesquisa e as radiações emitidas por
determinados elementos já eram conhecidas.
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MODELO DE RUTHERFORD: A PRESENÇA
DE UM NÚCLEO
Em seus estudos com materiais radioativos,
Rutherford (1871-1937) e seus colaboradores
Johannes Geiger (1882-1945) e Ernest Marsden
(1889-1970) contribuíram com a formulação de
um novo modelo para o átomo ao analisarem a
ação das partículas radioativas.
Os experimentos realizados por Rutherford e sua
equipe consistiram em bombardear partículas
portadoras de carga elétrica positiva – partículas
alfa (α) –, provenientes de um elemento
radioativo, em uma fina folha de ouro.
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MODELO DE RUTHERFORD: A PRESENÇA
DE UM NÚCLEO
Ernest Rutherford, cientista nascido na
Nova Zelândia, realizou, em 1911, um
experimento que conseguiu de
vez o modelo atômico de .
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EXPERIÊNCIA DE RUTHERFORD
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EXPERIÊNCIA DE RUTHERFORD
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EXPERIÊNCIA DE RUTHERFORD
A maior parte do
átomo deve ser
vazio.
A maior parte das
partículas
atravessa sem
sofrer desvio.
Deve existir no
átomo uma
pequena região
onde está
concentrada a
massa (núcleo).
Poucas partículas
não atravessam a
lâmina e volta.
O núcleo do átomo
deve ser positivo, o
que provoca uma
repulsão nas
partículas a
(positivas).
Algumas partículas
sofrem desvio de
trajetória ao
atravessar a lâmina.
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MODELO DE RUTHERFORD
O átomo seria vazio, esférico, formado por um núcleo
com carga positiva, no qual giravam os elétrons.
Uma região central que contem praticamente toda a massa do
átomo com carga positiva (núcleo);
Uma região praticamente sem massa envolvendo o núcleo com
carga negativa (eletrosfera).
Carga total positiva + Carga total negativa = Zero
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MODELO DE RUTHERFORD
Rutherford continuou com suas pesquisas sobre a
radioatividade, e outros cientistas prosseguiram
pesquisando a estrutura atômica para obter
melhorias nesse modelo.
Um dos motivos que fizeram com que o seu
modelo fosse recusado foi o fato de que, pela
, toda partícula
com carga elétrica submetida a uma aceleração
emite uma onda eletromagnética.
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MODELO DE RUTHERFORD
Ou seja, o elétron em movimento orbital está submetido a uma aceleração centrípeta e, dessa forma, emitirá energia na forma de onda eletromagnética.
Pelo , essa emissão faria com que o
gradualmente até cair no núcleo; o que de fato não era observado.
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MODELO DE RUTHERFORD
Para explicar os valores das massas dos átomos,
Rutherford sugeriu a existência de partículas
neutras no núcleo, com massa próxima à dos
prótons.
Porém, seus trabalhos não conseguiram
comprovar a existência dessas partículas sem
carga.
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MODELO DE BOHR: ENTENDENDO A
ELETROSFERA
Embora o modelo proposto por Rutherford
explicasse vários fenômenos até então não
compreendidos, ele também não conseguia
justificar a e suas quando emitidas
pelos tubos de descarga em gases.
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MODELO DE BOHR: ENTENDENDO A
ELETROSFERA
Trabalhando com as informações até então
conhecidas, Niels Bohr (1885-1962), em 1913,
propôs um modelo para o átomo que ampliava o
modelo de Rutherford.
Por isso, esse modelo também pode ser chamado
de .
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MODELO DE BOHR: ENTENDENDO A
ELETROSFERA
Baseado em observações e muita pesquisa, Bohr
chegou a algumas conclusões e elaborou
.
Os Postulados correspondem a uma série de
afirmações ou proposições que não podem ser
comprovadas.
Porém, são admitidas como verdadeiras, servindo
de ponto de partida para a dedução ou conclusão
de outras afirmações.
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MODELO DE BOHR: ENTENDENDO A
ELETROSFERA
Postulados de Bohr
Os elétrons nos átomos descrevem sempre órbitas
circulares ao redor do núcleo, chamadas de camadas
ou níveis de energia.
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MODELO DE BOHR: ENTENDENDO A
ELETROSFERA
Postulados de Bohr
Cada um desses níveis possui um valor
determinado de energia.
Os elétrons só podem ocupar os níveis ou camadas
que tenham uma determinada quantidade de energia.
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MODELO DE BOHR: ENTENDENDO A
ELETROSFERA
Postulados de Bohr
Os elétrons podem
,
desde que absorva uma quantidade
bem definida de energia (quantum
de energia).
Ao voltar ao nível mais interno, o
elétron emite um
, uma forma de luz de cor
bem definida ou outra radiação
eletromagnética (fóton).
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MODELO DE BOHR: ENTENDENDO A
ELETROSFERA
O Modelo de Bohr consegue explicar a
diversidade das .
Cada cor corresponde a uma
que depende dos íons
existentes na composição das substâncias
utilizadas.
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MODELO DE BOHR: ENTENDENDO A
ELETROSFERA
Esse Modelo explicava satisfatoriamente o
e espécies atômicas que
apresentassem na
eletrosfera.
Porém, falhava ao explicar os átomos dos
elementos químicos que tivessem um número
maior de elétrons.
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MODELO DE RUTHERFORD-BÖHR
O modelo atômico de Rutherford-Böhr ainda
deixava uma dúvida:
Se o núcleo é formado de , que
foram chamadas de prótons,
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MODELO DE RUTHERFORD-BÖHR
Rutherford - Chadwick
Núcleo
Formado por prótons
e nêutrons
Eletrosfera
Formada por elétrons
distribuídos em várias
camadas
Em 1932, o físico inglês James Chadwick (1891-1974) propôs a existência de uma partícula sem carga no núcleo, que ele denominou de .
A função dessa partícula era atuar de forma equilibrada para manter o e
.
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MODELO DE RUTHERFORD-BÖHR
Outra evolução desse modelo ocorreu por meio
das pesquisas de Arnold Sommerfield (1868 -
1951), que propôs uma estrutura baseada em
no lugar das
de Bohr.
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MODELO ATUAL: UMA NOVA EXPLICAÇÃO
Em relação à quantidade de elétrons na
eletrosfera, um trabalho coletivo de cientistas
resolveu, em parte, essa questão. Entre eles:
Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger e Paul Dirac,
que consolidaram a , propondo
equações para explicar o comportamento das
partículas;
Wolfgang Pauli, com o chamado Princípio da
Exclusão;
Linus Pauling, que calculou a energia dos orbitais,
explicando o comportamento dos átomos ligados entre
si.
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MODELO ATUAL: UMA NOVA EXPLICAÇÃO
Até os dias atuais, os cientistas ainda não
esclareceram por completo a estrutura de um
átomo.
Com o auxílio dos aceleradores de partículas,
hoje, sabe-se que os prótons e os nêutrons não são
partículas elementares, pois se dividem e formam
outras partículas, como os , e
.
Porém, considera-se que as partículas básicas da
estrutura do átomo são os prótons, nêutrons e
elétrons.
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MODELO ATUAL: UMA NOVA EXPLICAÇÃO
Pode-se dizer que o modelo
atômico atual está fundamentado
no
, sendo formado por duas
regiões:
(1) um pequeno que
compreende toda a carga positiva e
praticamente toda a massa do
átomo, e
(2) uma região ao redor do núcleo
que é principalmente um espaço
vazio, onde estão distribuídos os
elétrons.
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ESTUDO DO ÁTOMO
E suas partículas fundamentais
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PARTÍCULAS DO ÁTOMO
Núcleo
Eletrosfera
Prótons
Nêutrons
Elétrons
1
1
0
+1
0 -1 1
1836
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PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DOS ÁTOMO
quantidade de prótons no
núcleo do átomo.
3 prótons (+)
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PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DOS ÁTOMO
os elétrons
existentes na eletrosfera de um átomo
neutro são numericamente iguais aos
prótons do núcleo desse átomo.
Átomo Neutro: sem carga
=
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PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DOS ÁTOMO
soma de prótons e nêutrons
no núcleo do átomo.
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PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DOS ÁTOMO
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ELEMENTO QUÍMICO
Elemento químico é um conjunto
de átomos semelhantes com
mesmo número atômico (Z).
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ÍONS
A espécie química que apresenta o número de prótons diferente
do número de elétrons.
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FORMAÇÃO DE ÍONS CÁTIONS
Átomo de Sódio (Na)
p = 11
e- = 11
Cátion de Sódio (Na+)
p = 11
e- = 10
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Átomo de Cloro (Cl)
p = 17
e- = 17
FORMAÇÃO DE ÍONS ÂNIONS
Ânion de Cloro (Cl-)
p = 17
e- = 18
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ÁTOMOS EM ÍONS
Átomo de Sódio (Na) Átomo de Cloro (Cl) Cátion de Sódio (Na+) Ânion de Cloro (Cl-)
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A
Z
n
p
e-
ÍONS
Determine a massa e números atômico, de prótons, de
nêutrons e de elétrons:
= 27
= 13
= 14
= 13
= 10
A = 31
Z = 15
n = 16
p = 15
e- = 18
A = 19
Z = 9
n = 10
p = 9
e- = 9
Átomo Neutro:
=
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SEMELHANÇAS ATÔMICAS
Isótopo: igual número de .
Isóbaro: igual número de .
Isótono: igual número de .
Isoeletrônico: igual número de .
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SEMELHANÇAS ATÔMICAS
Dados os átomos abaixo, determine os isóbaros, isótopos e
isótonos.
Isótopos Isótonos
Isóbaros
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EXERCÍCIOS
1. Qual foi a concepção de Dalton sobre o átomo?
Resposta: O átomo seria uma bolinha (esférico)
maciça, indivisível e indestrutível.
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EXERCÍCIOS
2. Em 1802, John Dalton propôs um modelo de teoria atômica. Considere que sobre a base conceitual desse modelo sejam feitas as seguintes afirmações: I. O átomo apresenta a configuração de uma esfera rígida.
II. Os átomos caracterizam os elementos químicos e somente os átomos de um mesmo elemento são idênticos em todos os aspectos.
III.As transformações químicas consistem de combinação, separação e/ou rearranjo de átomos.
IV.Todo átomo é representado por um símbolo.
Qual das opções a seguir está correta?
a) I e IV
b) II e III
c) II e IV
d) II, III e IV
e) I, II, III e I
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EXERCÍCIOS
Veja a seguir o esquema
de um tubo de televisão
convencional.
3. O sonho de consumo de muitos brasileiros é uma televisão
de plasma ou LCD. Entretanto, até que esses aparelhos se
tornem acessíveis, como já aconteceu com outros
eletroeletrônicos, o líder no ranking do consumo ainda será
o televisor de tubo. Pensando nisso, responda ao que se
pede.
a) Qual é o modelo atômico capaz de explicar a formação de
imagem nos televisores de tubo?
b) Qual é a sua carga?
Resposta: a) Modelo atômico de Thomsom.
b) Como são feixes de elétrons, eles possuem carga elétrica negativa.
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EXERCÍCIOS
4. Há 100 anos, J.J. Thomson determinou, pela
primeira vez, a relação entre a massa e a carga do
elétron, o que pode ser considerada como a
descoberta do elétron. Reconhece-se como uma
contribuição de Thomson ao modelo atômico as
seguintes descobertas:.
a) O átomo é indivisível.
b) Existem partículas subatômicas.
c) Os elétrons ocupam níveis discretos de energia.
d) Os elétrons giram em órbitas circulares ao redor do
núcleo.
e) O átomo possui um núcleo com carga positiva e uma
eletrosfera.
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