Este documento fornece uma introdução à química geral, abordando:
1) A história do conceito atômico desde a Grécia Antiga até os modelos atômicos modernos;
2) A distribuição do tempo de aula entre história, aplicações e atividades;
3) Os requisitos de avaliação, incluindo um trabalho e questionário.
2. VISÃO GERAL E FINALIDADE
• Descobrir como surgiu o conceito Atômico;
• Conhecer os modelos Atômicos propostos durante a história;
• Entender qual é a base da matéria;
• Compreender o avanço cientifico ;
• Entender porque a Química é uma das bases da humanidade.
3. DISTRIBUIÇÃO DA CARGA HORÁRIA
12
10
8
6
4
2
0
História Aplicação Atividade
Átomo Tabela Períodica Ligações Químicas
4. AVALIAÇÃO E EXERCÍCIOS
Valor Trabalho Exercícios
• Trabalho – Redação sobre a História
do Átomo (para casa) 100% 2 2
Entrega 0,5 0,5
• Questionário (em sala) Total 2,5 2,5
5. CONTEÚDOS
• História do Átomo Linus
Pauling
Antoine
• Antoine Laurent de Lavoisier Laurent de
Lavoisier
• Joseph Louis Proust
Joseph
David
Louis
• John Dalton; Bohr
Proust
• Joseph John Thomson Átomo
(Demócrito)
• Ernest Rutherford;
Ernest John
• David Bohr; Rutherford Dalton
• Linus Pauling Joseph
John
Thomson
7. QUÍMICA
―Na Natureza nada se perde, nada se cria; a matéria apenas se transforma‖.
Antoine Laurent de Lavoisier
POR EXEMPLO:
Observando a queima de um pedaço de carvão, temos a impressão de que ele desaparece. Essa impressão, porém, está errada —
estamos nos esquecendo da matéria que escapa nas chamas, durante a combustão.
Quando uma esponja de aço se enferruja, sua massa aumenta. Será que houve ―criação‖ de matéria? Não. Ocorre que o oxigênio do ar
reage com o ferro da esponja, durante o enferrujamento, produzindo aumento na massa total da esponja de aço.
Isso nos ensina que a Química faz parte do nosso cotidiano. Química é o que
nos cerca, o que respiramos, comemos, bebemos, vemos e tocamos.
9. ÁTOMO
DEMÓCRITO
O filósofo grego Demócrito (460-370 a.C.) imaginou a matéria
formada por pequenas partículas indivisíveis denominadas átomos
(do grego, a, não; tómos, pedaços). Mas, foram as idéias de outro
filósofo que prevaleceram por séculos:
ARISTÓTELES
Para Aristóteles (384-322 a.C.) tudo o que existia no
Universo era formado a partir de quatro elementos
fundamentais: terra, água, fogo e ar. De acordo com essa
idéia e com o esquema ao lado, estavam associadas ao
fogo, por exemplo, as qualidades seco e quente, e à
água, as qualidades frio e úmido.
10. ANTOINE LAURENT DE LAVOISIER
SINTESE BIOGRAFICA
Nasceu em Paris, em 1743. Filho de família rica, recebeu educação esmerada e exerceu vários cargos
públicos. Foi membro da Academia de Ciências da França e é considerado um dos fundadores da
Química Moderna. Devido às suas ligações com o regime político anterior, Lavoisier foi condenado pela
Revolução Francesa e executado na guilhotina em 1794, aos 51 anos de idade.
CONTRIBUIÇÃO CIENTÍFICA
No final do século XVIII, o cientista Antoine Lavoisier realizou uma série de experiências em recipientes fechados (para que não entrasse
nem escapasse nada do sistema em estudo) e, efetuando pesagens com balanças mais precisas do que as dos cientistas anteriores,
concluiu que:
No interior de um recipiente fechado, a massa total não varia, quaisquer que sejam as transformações que venham a ocorrer. Tal afirmativa
é uma lei da Natureza, descoberta por Lavoisier e que, por esse motivo, ficou conhecida como lei de Lavoisier (ou lei da conservação da
massa, ou lei da conservação da matéria).
11. ANTOINE LAURENT DE LAVOISIER
Lei de Lavoisier ou
Lei da Conservação da Massa ou
Lei da Conservação da Matéria
Por exemplo:
verifica-se que 3 gramas de carbono reagem com 8 gramas de oxigênio, produzindo 11 gramas de gás carbônico. Como 3 g "
8 g % 11 g, conclui-se que nada se perdeu.
3g C 4g O 4g O 4g O + 3g C + 4g O = 11 g
8g O
12. ANTOINE LAURENT DE LAVOISIER
Lei de Lavoisier ou
Lei da Conservação da Massa ou
Lei da Conservação da Matéria
A lei de Lavoisier, portanto, pode ser enunciada também da seguinte maneira:
A soma das massas antes da reação é igual à soma das massas após a reação.
Ou ainda:
Na natureza, nada se perde, nada se cria; a matéria apenas se transforma.
13. JOSEPH LOUIS PROUST
SINTESE BIOGRAFICA
Nasceu em Angers, França, em 1754. Estudou Química e Farmácia e foi chefe da farmácia do Hospital de
Salpetrière, em Paris. Em 1789, fugindo da Revolução Francesa, mudou-se para a Espanha. Em 1801
formulou a lei das proporções constantes, que foi combatida por cientistas da época — só em 1808
reconheceu-se que a razão estava em Proust. Sua lei ajudou a fortalecer, na Química, a ideia do átomo.
Morreu em sua cidade natal, em 1826.
CONTRIBUIÇÃO CIENTÍFICA
Os trabalhos desenvolvidos pelo químico francês Joseph Louis Proust (1754-1826) nessa área, o levaram a formular, em 1797,
a lei das proporções fixas ou definidas, a qual traduz o fato de sempre se encontrar a mesma proporção numérica entre as
massas dos constituintes de determinada substância composta, independente de qualquer modo de preparação da substância.
Ou seja, agora era possível medir a proporção entre as massas dos componentes da substância e essa medida resultava sempre
na comparação de números inteiros, nunca fracionários. Isso significou que a lei de Proust estabeleceu uma maneira experimental
para comprovar razoavelmente a hipótese atômica, tanto para admitir a existência do átomo como para garantir a sua
indivisibilidade, tal qual imaginara Democritus.
14. JOSEPH LOUIS PROUST
Lei de Proust
Quase na mesma época de Lavoisier, Joseph Louis Proust, efetuando também
uma grande série de pesagens em inúmeras experiências, chegou à seguinte
conclusão:
Uma determinada substância composta é formada por substâncias mais simples, unidas sempre
na mesma proporção em massa.
15. JOSEPH LOUIS PROUST
Lei de Proust
Por exemplo:
Observa-se que o gás carbônico é sempre formado por carbono e oxigênio, e verifica-se também que:
11 g de CO2
Gás Carbônico
3g C 4g O 4g O 4g O + 3g C + 4g O = 11 g
8g O
22 g de CO2
Gás Carbônico
8g O 8g O
6g C 8g O + 6g C + 8g O = 22 g
16g O
16. JOSEPH LOUIS PROUST
O que podemos Concluir da Lei de Proust?
Veja que:
Na 1ª experiência, a proporção entre as massas é de 3 : 8 : 11.
Na 2ª experiência, é de 6 : 16 : 22.
No último experimento, os números mudaram, mas obedeceram à relação: 6 é o dobro de 3; 16 é o dobro de
8; e 22 é o dobro de 11.
Enfim, os números mudaram, mas a proporção é a mesma, como se diz em Matemática.
Essa conclusão é chamada de Lei de Proust ou Lei das Proporções Constantes (Fixas ou Definidas).
As duas leis enunciadas – a de Lavoisier e a de Proust – são denominadas leis ponderais, porque
falam em massa das substâncias envolvidas.
São Leis importantíssimas, pois marcam o nascimento da Química com ciência.
17. JOHN DALTON
SINTESE BIOGRAFICA
Nasceu em Eaglesfield, Inglaterra, em 1766. Filho de família pobre, dedicou toda a sua
vida ao ensino e à pesquisa. Foi professor de Matemática, Física e Química em Manchester.
Estudou a deficiência de visão, de que ele próprio sofria, chamada atualmente de daltonismo. Seu
principal trabalho deu origem à primeira teoria atômica moderna.
CONTRIBUIÇÃO CIENTÍFICA
Para explicar os fatos experimentais observados nas Leis de Proust e Lavoisier, o cientista inglês John Dalton imaginou a
hipótese de que ―Todo e qualquer tipo de matéria é formado por partículas indivisíveis, chamadas átomos‖. Podemos também
dizer que Dalton criou um modelo para o átomo, hoje chamado de modelo atômico de Dalton, ou seja, para Dalton, cada
átomo seria uma partícula extremamente pequena, maciça, indivisível e eletricamente neutra.
18. JOHN DALTON
Modelo Atômico de Dalton
Todo e qualquer tipo de matéria é formado por partículas indivisíveis, chamadas átomos.
Por exemplo:
Representação esquemática de
Grão de Ferro átomos de ferro
19. JOHN DALTON
Hoje
O que Sabemos?
Hoje, sabemos que os átomos podem ser divididos. Mas esse fato só começou a ser
observado, experimentado, medido e explicado praticamente um século depois de
enunciada a hipótese de Dalton.
Na natureza encontramos isoladamente cerca de 90 elementos químicos (átomos) diferentes.
Mas, por que temos então uma variedade enorme de matéria?
Porque esses átomos, além de permanecerem isolados, podem se reunir das mais variadas
maneiras, formando uma infinidade de agrupamentos diferentes, que podem ser moléculas ou
aglomerados de íons.
21. JOSEPH JOHN THOMSON
SINTESE BIOGRAFICA
Filho de um livreiro, nasceu em 1856, em Manchester (Inglaterra). Pretendia ser engenheiro, mas
dificuldades financeiras devidas à morte de seu pai o levaram a estudar Matemática, Física e
Química. Tornou-se professor em Cambridge, onde organizou o laboratório Cavendish de grande
importância nas pesquisas sobre estrutura atômica. Em 1906, recebeu o prêmio Nobel por seus
trabalhos envolvendo as propriedades dos elétrons. Faleceu em 1940.
CONTRIBUIÇÃO CIENTÍFICA
Em 1903, Thomson propôs um novo modelo de átomo, formado por uma ―pasta‖ positiva ―recheada‖ pelos elétrons de carga
negativa, o que garantia a neutralidade elétrica do modelo atômico (esse modelo ficou conhecido como ―pudim de passas‖).
Começava-se, então, a admitir oficialmente a divisibilidade do átomo e a reconhecer a natureza elétrica da matéria.
23. JOSEPH JOHN THOMSON
O modelo atômico de Thomson explicava satisfatoriamente os seguintes fenômenos:
1. Eletrização por atrito, entendendo-se que o atrito separava cargas elétricas (parte das positivas em um
corpo e igual parte das negativas em outro, como no caso do bastão atritado com tecido);
2. Corrente elétrica, vista como um fluxo de elétrons;
3. Formação de íons negativos ou positivos, conforme tivessem, respectivamente, excesso ou falta de elétrons;
4. Descargas elétricas em gases, quando os elétrons são arrancados de seus átomos (como na ampola de
Crookes).
24. ERNEST RUTHERFORD
SINTESE BIOGRAFICA
Nasceu em Nelson (Nova Zelândia),em 1871. Foi professor no Canadá e na Inglaterra — nas
universidades de Manchester e Cambridge. Trabalhou com ondas eletromagnéticas, raios
X,radioatividade e teoria nuclear, e realizou a primeira transmutação artificial.Recebeu o Prêmio
Nobel de Química em 1908. Faleceu em 1937. Em sua homenagem,o elemento químico 104 foi
chamado de rutherfórdio (Rf).
CONTRIBUIÇÃO CIENTÍFICA
Em 1911, Rutherford fez uma experiência muito importante, que veio alterar e melhorar profundamente a compreensão do
modelo atômico. Ele percebeu que um pedaço do metal polônio emite um feixe de partículas α, que atravessa uma lâmina
finíssima de ouro. Rutherford observou, então, que a maior parte das partículas α atravessava a lâmina de ouro como se esta
fosse uma peneira; apenas algumas partículas desviavam ou até mesmo retrocediam. Como explicar esse fato?
25. ERNEST RUTHERFORD
A EXPERIÊNCIA
FEIXE DE PARTICULAS ALFA
POLÔNIO
CAIXA DE CHUMBO
PAPEL FOTOGRAFICO
PLACA FINISSÍMA
DE OURO
26. ERNEST RUTHERFORD
ENTENDENDO A EXPERIÊNCIA
Rutherford viu-se obrigado a admitir que a lâmina de ouro não era constituída de átomos maciços e justapostos, como
pensaram Dalton e Thomson. Ao contrário, ela seria formada por núcleos pequenos, densos e positivos, dispersos em grandes
espaços vazios. Veja o esquema abaixo: Partícula Desviada
Partícula que retrocedeu
FEIXE DE
PARTICULAS ALFA
Partícula que retrocedeu Partícula Desviada
27. ERNEST RUTHERFORD
MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD
Com base no experimento feito Rutherford chegou a algumas conclusões:
1) Os grandes espaços vazios explicam por que a grande maioria das partículas α não sofre desvios.
2) Entretanto, lembrando que as partículas α são positivas, é fácil entender que: no caso de uma partícula α passar próximo de
um núcleo (também positivo), ela será fortemente desviada; no caso extremo deu ma partícula α chocar diretamente com um
núcleo, ela será repelida para trás.
Surge, porém, uma pergunta:
Se o ouro apresenta núcleos positivos, como explicar o fato de a lâmina de ouro ser eletricamente neutra?
Para completar seu modelo, Rutherford imaginou que ao redor do núcleo estavam girando os elétrons. Sendo negativos, os
elétrons iriam contrabalançara carga positiva do núcleo e garantir a neutralidade elétrica do átomo. Sendo muito pequenos e
estando muito afastados entre si, os elétrons não iriam interferir na trajetória das partículas α.
28. ERNEST RUTHERFORD
MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD
Em resumo, o átomo seria semelhante ao sistema solar:
O núcleo representaria o Sol; e os elétrons seriam os planetas, girando em órbitas circulares e formando a chamada eletrosfera.
- -
-
+ -
+ -
-
-
29. ERNEST RUTHERFORD
MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD
Surge uma pergunta:
Se o núcleo atômico é formado por partículas positivas, por que essas partículas não se repelem e o núcleo não desmorona?
Por causa dos nêutrons.
- Os nêutrons ―isolam‖ os prótons, evitando suas repulsões e o conseqüente
―desmoronamento‖ do núcleo
+N
+ +
N NN NN - Foi assim até se descobrir a força forte. Uma força eletromagnética, invisível que
+N N +
+ mantém os prótons unidos.
Descobriu-se que até certo ponto (distância) os prótons se repelem, no entanto,
quando bem próximos, existe uma força de atração entre eles maior que a força
da própria gravidade, fazendo com que fiquem unidos no núcleo.
30. ERNEST RUTHERFORD
FORÇA FORTE ÁTOMO (~10-10 m)
EXEMPLO: QUARKS (<10-18 m)
D
U
- D
+N U
+ +
N NN NN - GLÚON
+N N + D
+ D
31. DAVID BOHR
SINTESE BIOGRAFICA
Nasceu em Copenhague, Dinamarca, em 1885. Estudou na Dinamarca e na Inglaterra. Foi
professor da Universidade e diretor do Instituto de Física Teórica de Copenhague. Por seus
trabalhos sobre estrutura atômica, recebeu o Prêmio Nobel de Física de 1922. Estudou a fissão
nuclear, contribuindo assim para o desenvolvimento da energia atômica. Faleceu em 1962. Em sua
homenagem, o elemento químico 107 recebeu o nome bóhrio (Bh).
CONTRIBUIÇÃO CIENTÍFICA
Niels Bohr aprimorou, em 1913, o modelo atômico de Rutherford, utilizando a teoria de Max Planck. Em 1900, Planck já havia
admitido a hipótese de que a energia não seria emitida de modo contínuo, mas em ―pacotes‖. A cada ―pacote de energia‖ foi
dado o nome de quantum. Assim, Bohr concluiu:
32. DAVID BOHR
CONTRIBUIÇÃO CIENTÍFICA
Os chamados postulados de Bohr: os elétrons se movem ao redor do núcleo em um número limitado de órbitas bem
definidas, que são denominadas órbitas estacionárias; movendo-se em uma órbita estacionária, o elétron não emite nem
absorve energia; ao saltar de uma órbita estacionária para outra, o elétron emite ou absorve uma quantidade bem definida de
energia, chamada quantum de energia (em latim, o plural de quantum é quanta).
Ao ―voltar‖ de uma órbita mais externa para outra mais interna, o elétron emite um quantum de energia, na forma de luz de cor
bem definida ou outra radiação eletromagnética, como ultravioleta ou raios X (daí o nome de fóton, que é dado para esse
quantum de energia).
Esses saltos se repetem milhões de vezes por segundo, produzindo assim uma onda eletromagnética, que nada mais é do
que uma sucessão de fótons (ou quanta) de energia.
Assim, ao modelo atômico de Rutherford, corrigido pelas ponderações de Bohr, foi dado o nome de modelo atômico de
Rutherford-Bohr.
33. DESCOBERTAS POSTERIORES
ESTUDOS POSTERIORES
Estudos posteriores mostraram que as órbitas eletrônicas de todos os átomos conhecidos se agrupam em sete camadas
eletrônicas, denominadas K, L, M, N, O, P, Q. Em cada camada, os elétrons possuem uma quantidade fixa de energia; por
esse motivo, as camadas são também denominadas estados estacionários ou níveis de energia. Além disso, cada camada
comporta um número máximo de elétrons, conforme é mostrado no esquema a seguir:
CAMADA --- Nº MÁXIMO DE ELÉTRONS
K ---------------------------------------- 2
L ----------------------------------------- 8
M ---------------------------------------- 18
N ----------------------------------------- 32
O ----------------------------------------- 32
P ------------------------------------------ 18
K Q ------------------------------------------ 2
L M N O P Q ORDEM CRESCENTE DE ENERGIA
34. DESCOBERTAS POSTERIORES
ESTUDOS POSTERIORES
Devido à dificuldade de se prever a posição exata de um elétron na eletrosfera, o cientista Erwin Schrödinger (1926) foi levado
a calcular a região onde haveria maior probabilidade de se encontrar o elétron. Essa região do espaço foi denominada orbital:
Orbital é a região do espaço ao redor do núcleo onde é máxima a probabilidade de encontrar um determinado elétron.
O elétron fica dentro do orbital (desta nuvem
eletrônica).
Átomo do Hidrogênio
35. LINUS PAULING
SINTESE BIOGRAFICA
Nasceu nos Estados Unidos em1901. Formou-se em Engenharia Química. Doutorou-se no Instituto de
Tecnologia da Califórnia e estagiou em várias universidades européias. Em 1927, tornou-se professor do
Instituto de Tecnologia da Califórnia e, em 1968, da Universidade Stanford.Seus trabalhos mais
importantes versam sobre a estrutura atômica, a natureza das ligações químicas e a estrutura das
proteínas. Divulgou o uso da vitamina C no combate ao resfriado e a certos tipos de câncer. Foi um
ardoroso pacifista. Recebeu o Prêmio Nobel de Química em 1954 e o Prêmio Nobel da Paz em 1962.
Faleceu em 1994 nos Estados Unidos.
CONTRIBUIÇÃO CIENTÍFICA
O cientista Linus Pauling imaginou um diagrama para realizar a distribuição eletrônica dos elétrons. Esse diagrama ficou
conhecido como: Diagrama de Pauling.
36. LINUS PAULING
Número máximo de
2 6 10 14 Número total de
elétrons por Subnível
elétrons por camada
DIAGRAMA DE PAULING
s p d f
Átomo de ferro
(Z = 26)
K 1s² 2
L 2s² 2p6 6
M 3s² 3p6 3d6 10
N 4s² 14
O 26
37. LINUS PAULING
ENTENDENDO O DIAGRAMA
Como vimos no slide anterior foi percorrido as diagonais, no sentido indicado, colocando o número máximo de elétrons
permitido em cada subnível, até inteirar os 26 elétrons que o ferro possui. De fato, veja que, no último orbital atingido (3d), nós
colocamos apenas seis elétrons, com os quais completamos a soma 26 elétrons, e não 10 elétrons, que é o máximo que um
subnível d pode comportar. Essa é a distribuição dos elétrons num átomo de ferro considerado em seu estado normal ou estado
fundamental. Para indicar, de modo abreviado, essa distribuição eletrônica, escrevemos:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6
Reparem que escrevemos os subníveis 1s, 2s, 2p ... em ordem crescente de energia e colocamos um ―expoente‖ para indicar o
número total de elétrons existente em cada subnível considerado. Evidentemente, a soma dos ―expoentes‖ é igual a 26, que é o
número total de elétrons do átomo de ferro. Veja também que, somando os ―expoentes‖ em cada linha horizontal, obtemos o
número total de elétrons existentes em cada camada ou nível eletrônico do ferro. Podemos, então, concluir que a distribuição
eletrônica do átomo de ferro, por camadas, é:
K = 2; L = 8; M = 14; N = 2
38. LINUS PAULING
DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA
A distribuição eletrônica nos íons é semelhante à dos átomos neutros. No entanto, é importante salientar que os elétrons que o
átomo irá ganhar ou perder (para se transformar num íon) serão recebidos ou retirados da última camada eletrônica, e não do
subnível mais energético. Assim, por exemplo, o átomo de ferro (número atômico = 26) tem a seguinte distribuição eletrônica:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 K = 2; L = 8; M = 14; N = 2
Última camada
Última camada
Subnível mais energético
39. LINUS PAULING
DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA
Quando o átomo de ferro perde 2 elétrons e se transforma no íon Fe2+, este terá a seguinte distribuição eletrônica:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 K = 2; L = 8; M = 14
Consideremos agora o caso de formação de um íon negativo, digamos, por exemplo, S2-. O enxofre (número atômico = 16) tem
a seguinte distribuição eletrônica:
1s2 2s2 3p2 3s2 3p4 K = 2; L = 8; M = 6
Quando o átomo de enxofre ganha 2 elétrons e se transforma no íon S2-, este terá a seguinte distribuição eletrônica:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 K = 2; L = 8; M = 8
40. REDAÇÃO
• DEVE SER MANUSCRITO;
• ESCREVER EM LETRA DE FORMA, Á CANETA;
• TÍTULOS DE CANETA PRETA;
TEMA:
• TEXTO DE CANETA AZUL;
POR QUE A QUÍMICA É A BASE DA • DEVE ESTAR ESTRUTURADO COM
NOSSA SOCIEDADE? INTRODUÇÃO, DESENVOLVIMETO E
CONCLUSÃO;
• ENTREGA NO DIA 30 DE NOVEMBRO DE 2012.
41. 1) ONDE TEVE INICIO A HISTÓRIA DO ÁTOMO E COMO?
QUESTIONÁRIO
2) QUEM FOI ANTOINE LAURENT DE LAVOISIER E QUAL FOI SUA
CONTRIBUIÇÃO PARA QUÍMICA?
3) QUEM FOI JOSEPH LOUIS PROUST E QUAL FOI SUA CONTRIBUIÇÃO
PARA QUÍMICA?
4) QUEM FOI JOHN DALTON E QUAL FOI SUA CONTRIBUIÇÃO PARA
PERGUNTAS QUÍMICA?
RESPONDA A CANETA AS NOVE
QUESTÕES AO LADO: 5) QUEM FOI JOSEPH JOHN THOMSON E QUAL FOI SUA CONTRIBUIÇÃO
PARA QUÍMICA?
6) QUEM FOI ERNEST RUTHERFORD E QUAL FOI SUA CONTRIBUIÇÃO
PARA Q
7) QUEM FOI DAVID BOHR E QUAL FOI SUA CONTRIBUIÇÃO PARA
QUÍMICA?
8) QUEM FOI LINUS PAULING E QUAL FOI SUA CONTRIBUIÇÃO PARA
QUÍMICA?
9) POR QUE PODEMOS AFIRMAR QUE A QUÍMICA FAZ PARTE DO NOSSO
COTIDIANO?