História da Química: Empédocles (Séc. V a.c.)

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1 Prof.: Manzi

2 História da Química: Empédocles (Séc. V a.c.) Teoria sobre os 4 elementos: Terra, Fogo, água e ar

3 Aristóteles ( 350 a.c.) Quando a matéria recebe a forma ela se organiza nos quatro elementos perceptíveis: quente, seco, frio e úmido, ou seja, a matéria dos seres físicos é aquela que recebeu a forma dos quatro elementos: fogo, terra, ar e água. Todas as substâncias naturais seriam assim combinações desses elementos em proporções variadas.

4 Demócrito e Leucipo ( 400a.C.) Ideia sobre ÁTOMO Á TOMO Não Divisível

5 Alquimia ( séc. I à XV) Alquimia é uma prática antiga que combina elementos da Química, Antropologia, Astrologia, Magia, Filosofia, Metalurgia, Matemática, Misticismo e Religião. Existem quatro objetivos principais na sua prática. Um deles seria a transmutação dos metais inferiores ao ouro, o outro a obtenção do Elixir da Longa Vida, um remédio que curaria todas as coisas e daria vida longa àqueles que o ingerissem. Ambos os objetivos poderiam ser notas ao obter a pedra filosofal, uma substância mística. O terceiro objetivo era criar vida humana artificial, os homunculus. O quarto objetivo era fazer com que a realeza conseguisse enriquecer mais rapidamente.

6 Robert Boyle ( 1661) Fundamenta a química como ciência, introduzindo o método científico

7 Lavoisier (Séc. XVIII) Introduziu o uso da balança nas pesquisas químicas

8 Modelos atômicos Dalton (1803- bola de bilhar) 1. Toda matéria é composta por minúsculas partículas chamadas átomos. 2. Os átomos de um determinado elemento são idênticos em massa e apresentam as mesmas propriedades químicas. 3. Átomos de elementos diferentes apresentam massa e propriedades diferentes.

9 4. Átomos são permanentes e indivisíveis e não podem ser criados, nem destruídos. 5. As reações químicas comuns não passam de uma reorganização dos átomos. 6. Os compostos são formados pela combinação de átomos de elementos diferentes em proporções fixas.

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11 Geissler e Crookes (década de 1850) Descobriram que, em ampolas de vidro contendo gases muito rarefeitos (em pressões baixíssimas), quando estes são submetidos a potenciais elétricos elevadíssimos, aparecem emissões denominadas RAIOS CATÓDICOS.

12 Ampola de Crookes

13 Goldstein(1886) Utilizando-se de uma ampola semelhante à de Crookes, Goldstein observou uma luminosidade na parede que estava atrás do cátodo. Tais raios foram denominados de raios canais.

14 Características dos raios canais: Apresentavam carga positiva, pois eram atraídas para uma placa negativa quando submetidos a um campo elétrico à ampola; Gases diferentes apresentavam diferentes desvios no campo elétrico; O hidrogênio era o que apresentava o maior desvio no campo elétrico e formava os raios canais de menor massa, sendo que essa parte elementar dos raios canais foi chamada de próton.

15 Thomson(1897-pudim de passas) O átomo é formado por uma pasta positiva recheada pelos elétrons de carga negativa, o que garantia neutralidade elétrica do modelo atômico. Com isso, começava-se a admitir a divisibilidade do átomo e a reconhecer a natureza elétrica da matéria.

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17 Rutherford (1911-Sistema solar) Experimento de Rutherford

18 Observações 1) A maior parte das partículas α atravessaram a lâmina de ouro 2) Poucas partículas não atravessaram a lâmina de ouro 3) Algumas partículas sofreram desvios ao atravessarem a lâmina de ouro Conclusões 1) A maior parte do átomo é vazia 2) Existe uma pequena região central no átomo (núcleo) que contém praticamente toda a massa do átomo 3) O núcleo tem carga positiva

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20 Chadwick ( 1932) Descoberta dos nêutrons Por esta descoberta, foi-lhe atribuído o Nobel de Física em 1935.

21 Bohr (1912) 1) Em um átomo são permitidas somente algumas órbitas circulares ao elétron, sendo que em cada uma dessas órbitas o elétron apresenta energia constante. 2) Um elétron não pode assumir qualquer valor de energia mas somente determinados valores que correspondem às órbitas permitidas, tendo, assim, determinados níveis de energia. 3) Um elétron, quando localizado em uma dessas órbitas, não perde nem ganha energia espontaneamente. Por isso, disse que, nesse caso, ele assume um estado estacionário.

22 4) Um elétron pode absorver energia de uma fonte externa somente em unidades pequenas, chamadas quanta ( forma singular: quantum). 5) Quando um elétron absorve um quantum de energia, ele salta para uma órbita mais energética, ligeiramente mais afastada do núcleo. Dizemos que o elétron realizou um salto quântico e atingiu um estado excitado 6) Quando o elétron retorna a órbita menos energética, ele perde, na forma de onda eletromagnética, uma quantidade de energia que corresponde a diferença de energia existente entre as órbitas envolvidas no movimento do elétron.

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24 Sommerfeld (1916) Órbitas elípticas, obtendo assim o modelo Sommerfeld que dividia os níveis em subníveis(regiões menores)

25 de Broglie(1924), Heisenberg(1926) e Schrödinger (1927) de Broglie: Princípio da dualidade do elétron Heisenberg: Princípio da incerteza Schrodinger: Cada elétron é determinado pela sua energia (números quânticos)

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27 O atual modelo atômico Se sabe que os elétrons possuem carga negativa, massa muito pequena e que se movem em órbitas ao redor do núcleo atômico. O núcleo atômico é situado no centro do átomo e constituído por prótons que são partículas de carga elétrica positiva, cuja massa é aproximadamente vezes superior a massa do elétron, e por nêutrons, partículas sem carga e com massa ligeiramente superior a dos prótons. O átomo é eletricamente neutro, por possuir números iguais de elétrons e prótons.

28 O número de prótons no átomo se chama número atômico, este valor é utilizado para estabelecer o lugar de um determinado elemento na tabela periódica. A tabela periódica é uma ordenação sistemática dos elementos químicos conhecidos. Cada elemento se caracteriza por possuir um número de elétrons que se distribuem nos diferentes níveis de energia do átomo correspondente

29 Os níveis energéticos ou camadas, são denominados pelos símbolos K, L, M, N, O, P e Q. Cada camada possui uma quantidade máxima de elétrons. Os elétrons da última camada (mais afastados do núcleo) são responsáveis pelo comportamento químico do elemento, por isso são denominados elétrons de valência.

30 O número de massa é equivalente à soma do número de prótons e nêutrons presentes no núcleo. O átomo pode perder elétrons, carregando-se positivamente, é chamado de íon positivo (cátion). Ao receber elétrons, o átomo se torna negativo, sendo chamado íon negativo (ânion).

31 O deslocamento dos elétrons provoca uma corrente elétrica, que dá origem a todos os fenômenos relacionados à Eletricidade e ao magnetismo. No núcleo do átomo existem duas forças de interação a chamada interação nuclear forte, responsável pela coesão do núcleo, e a interação nuclear fraca, ou força forte e força fraca respectivamente. As forças de interação nuclear são responsáveis pelo comportamento do átomo quase em sua totalidade.

32 As propriedades físico-químicas de um determinado elemento são predominantemente dadas pela sua configuração eletrônica, principalmente pela estrutura da última camada, ou camada de valência. As propriedades que são atribuídas aos elementos na tabela, se repetem ciclicamente, por isso se denominou como tabela periódica dos elementos. Os isótopos são átomos de um mesmo elemento com mesmo número de prótons (podem ter quantidade diferente de nêutrons).

33 Os isótonos são átomos que possuem o mesmo número de nêutrons Os isóbaros são átomos que possuem o mesmo número de massa Através da radioatividade alguns átomos atuam como emissores de radiação nuclear, esta constitui a base do uso da energia atômica. Erwin Schrödinger, Louis Victor de Broglie e Werner Heisenberg, reunindo os conhecimentos de seus prodecedores e contemporâneos, acabaram por desenvolver uma nova teoria do modelo atômico, além de postular uma nova visão, chamada de Mecânica ondulatória.

34 Exercícios 01) Os modelos atômicos são elaborados no intuito de explicar a constituição da matéria e têm evoluído ao longo do desenvolvimento da ciência, desde o modelo filosófico dos gregos, passando pelos modelos de Dalton, Thomson, Rutherford e Bohr, até o modelo atual. O modelo mais recente caracteriza-se pela (A) quantização dos níveis de energia dos elétrons. (B) indivisibilidade do átomo em partículas menores. (C) forma esférica de tamanho microscópico. (D) distribuição dos elétrons em órbitas circulares em torno do núcleo. (E) distribuição dos elétrons de maneira uniforme na superfície do átomo.

35 Leia o poema apresentado a seguir. Pudim de passas Campo de futebol Bolinhas se chocando Os planetas do sistema solar Átomos Às vezes São essas coisas Em química escolar LEAL, Murilo Cruz. Soneto de hidrogênio. São João del Rei: Editora UFSJ, O poema faz parte de um livro publicado em homenagem ao Ano Internacional da Química. A composição metafórica presente nesse poema remete (A) aos modelos atômicos propostos por Thomson, Dalton e Rutherford. (B) às teorias explicativas para as leis ponderais de Dalton, Proust e Lavoisier. (C) aos aspectos dos conteúdos de cinética química no contexto escolar. (D) às relações de comparação entre núcleo/eletrosfera e bolinha/campo de futebol. (E) às diferentes dimensões representacionais do sistema solar.

36 03) O movimento de um elétron entre dois núcleos atômicos pode ser representado por uma onda, conforme o gráfico abaixo. A função que representa esse gráfico é: (A) sen 2 (x) (B) cos 2 (x) + sen(x) (C) cos(x) + sen 2 (x) (D) sen(x) (E) cos(x)

37 04) Há exatos 100 anos, J. J. Thomson determinou, pela primeira vez, a relação entre a massa e a carga do elétron, o que pode ser considerado como a descoberta do elétron. É reconhecida como uma contribuição de Thomson ao modelo atômico: a) o átomo ser indivisível. b) a existência de partículas subatômicas. c) os elétrons ocuparem níveis discretos de energia. d) os elétrons girarem em órbitas circulares ao redor do núcleo. e) o átomo possuir um núcleo com carga positiva e uma eletrosfera

38 05) Luz fornecida por uma lâmpada de vapor de sódio utilizada em iluminação pública é resultado de: a) transição de elétrons de um dado nível de energia para um outro de maior energia. b) remoção de elétrons de um átomo para formar cátions. c) transição de elétrons de um nível de energia mais alto para um mais baixo. d) adição de elétrons e átomos para formação de ânions. e) combinação de átomos para formar moléculas

39 06) Relacione os nomes dos cientistas às alternativas a seguir: Demócrito Thamson Rutherford Dalton Chadwick a) É o descobridor do nêutron b) Seu modelo atômico era semelhante a uma bola de bilhar. c) Seu modelo atômico era semelhante a um pudim de passas. d) Foi o primeiro a utilizar a palavra átomo. e) Criou um modelo para o átomo semelhante ao sistema solar.

40 07) (ESPM-SP) O átomo de Rutherford (1911) foi comparado ao sistema planetário: Eletrosfera é a região do átomo que: a) Contém as partículas de carga elétrica negativa b) Contém as partículas de carga elétrica positiva c) Contém nêutrons d) Concentra praticamente toda a massa do átomo e) Contém prótons e nêutrons

41 08) (ITA-SP) Em 1803, John Dalton propôs um modelo de teoria atômica. Considere que sobre a base conceitual desse modelo sejam feitas as seguintes afirmações: l. O átomo apresenta a configuração de uma esfera rígida. ll. Os átomos caracterizam os elementos químicos e somente em todos os aspectos. lll. As transformações químicas consistem de combinação, separação e/ou rearranjo de átomos. lv. Composto químico são formados de átomos de dois ou mais elementos unidos em uma razão fixa. Qual das opções abaixo se refere a todas as afirmações correta? a) l e lv d) ll, lll, e iv b) ll e lll e) l, ll, lll e lv c) ll e lv

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