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ATOMÍSTICA Transformações Químicas

DA ALQUIMIA À QUÍMICA

Para manter suas descobertas em segredo, os

alquimistas utilizavam símbolos, conhecidos

apenas por eles mesmos e por seus discípulos.


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.


Depois, passou a criar novos produtos, como a

cerâmica e os corantes por meio de pigmentos

extraídos de plantas e do tronco das árvores.

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.”

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.”

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 .

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.)

RAÍZES HISTÓRICAS

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.

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 .

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.

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.)

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.


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.


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.

SURGIMENTO DA QUÍMICA

Extração do , fabricação do , Os egípcios

conhecem a fermentação que permite-lhes

produzir .

Eles fabricam utilizados sobretudo para

maquiagens.


Fabricação das , utilização da .


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.


A conta alquimistas brilhantes.

Procurando ouro, trabalham sobre outras matérias

como por exemplo o e aperfeiçoam a

destilação.


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.


Paracelsus, através da sua

prática da e suas investigações sobre os

medicamentos, é considerado como o

precursor da química moderna.


, 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 .


: 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.


: 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.

ATOMÍSTICA

Modelos Atômicos

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 .

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.

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

JOHN DALTON

Toda matéria é formada pela

associação de átomos;

Os átomos seriam como pequenas

esferas que

(não podiam ser

quebradas em partes menores)

.

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

TEORIA ATÔMICA DE DALTON

Representação dos elementos químicos:

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

REPRESENTAÇÃO DOS ELEMENTOS

Os átomos podem se unir numa

proporção de números inteiros;

Numa reação química,

.

CLASSIFICAÇÃO DA MATÉRIA

Simples:

Compostas:

É formada por duas ou mais substâncias.

Oxigênio

Nitrogênio

Carbono

Hidrogênio

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

.


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


DESCONTÍNUO

Aparelho de raios

catódicos


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

.

ÁTOMO NUCLEAR

a presença de um núcleo

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.


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.


DE UM NÚCLEO

Ernest Rutherford, cientista nascido na

Nova Zelândia, realizou, em 1911, um

experimento que conseguiu de

vez o modelo atômico de .

EXPERIÊNCIA DE RUTHERFORD

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.

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


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.


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.


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.

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.


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 .


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.


ELETROSFERA

Postulados de Bohr

Os elétrons nos átomos descrevem sempre órbitas

circulares ao redor do núcleo, chamadas de camadas

ou níveis de energia.


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.


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).


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.


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.

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,


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

.


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.

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.


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.


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.

ESTUDO DO ÁTOMO

E suas partículas fundamentais

PARTÍCULAS DO ÁTOMO

Núcleo

Eletrosfera

Prótons

Nêutrons

Elétrons

1

1

0

+1

0 -1 1

1836

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DOS ÁTOMO

quantidade de prótons no

núcleo do átomo.

3 prótons (+)


os elétrons

existentes na eletrosfera de um átomo

neutro são numericamente iguais aos

prótons do núcleo desse átomo.

Átomo Neutro: sem carga

=


soma de prótons e nêutrons

no núcleo do átomo.

ELEMENTO QUÍMICO

Elemento químico é um conjunto

de átomos semelhantes com

mesmo número atômico (Z).

ÍONS

A espécie química que apresenta o número de prótons diferente

do número de elétrons.

FORMAÇÃO DE ÍONS CÁTIONS

Átomo de Sódio (Na)

p = 11

e- = 11

Cátion de Sódio (Na+)

p = 11

e- = 10

Átomo de Cloro (Cl)

p = 17

e- = 17

FORMAÇÃO DE ÍONS ÂNIONS

Ânion de Cloro (Cl-)

p = 17

e- = 18

ÁTOMOS EM ÍONS

Átomo de Sódio (Na) Átomo de Cloro (Cl) Cátion de Sódio (Na+) Ânion de Cloro (Cl-)

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:

=

SEMELHANÇAS ATÔMICAS

Isótopo: igual número de .

Isóbaro: igual número de .

Isótono: igual número de .

Isoeletrônico: igual número de .

SEMELHANÇAS ATÔMICAS

Dados os átomos abaixo, determine os isóbaros, isótopos e

isótonos.

Isótopos Isótonos

Isóbaros

EXERCÍCIOS

1. Qual foi a concepção de Dalton sobre o átomo?

Resposta: O átomo seria uma bolinha (esférico)

maciça, indivisível e indestrutível.

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

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.

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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