Neste primeiro post, falaremos
um pouco sobre o que é matéria, como surgiu a ideia de átomo e sua evolução
ao longo da história.
1. Matéria
A matéria é tudo o que ocupa lugar no espaço e tem massa. Basicamente tudo o que vemos e tocamos é matéria como, celular, caderno, lápis, caneta, etc. Mas a matéria nem sempre é visível aos nosso olhos, por exemplo, o ar que preenche o volume de um pneu, mesmo que não enxergue, ele é constituído de várias partículas ou moléculas.
1.1.
Composição da matéria e estado de agregação
Basicamente a matéria e constituída por
átomos, que por sua vez são formados por partículas atômicas conhecidas por
elétrons, prótons e neutros.
Podemos encontrar a matéria em três estados
de agregação na natureza, solido, liquido e gasoso, na quais tem uma pequena
diferença:
· Solido: Retém sua forma e não flui, pois sua moléculas
estão presas entre si, ou seja, maior estado de agregação, assim podendo
oscilar só na superfícies.
· Liquido: Tem uma forma fluida e uma superfície bem definida.
Toma forma do recipiente/local que o contem, pois em um liquido as moléculas
estão empacotadas, mas conseguem se mover rapidamente permitindo-lhes desviar
se umas das outras.
· Gasoso: É uma forma fluida da matéria e ocupa todo o
recipiente/local que o contem, pois sua moléculas são bastantes agitadas e
livres, assim, estando em constante movimento.
A matéria
também pode variar de estado físico na natureza, essas transformações são
bastantes presentes no nosso cotidiano e acontecem pelo consumo ou liberação de
energia. A seguir uma imagem das transformações físicas da agua.
Fonte: https://cursoenemgratuito.com.br/transformacoes-quimicas/
O ganho de
energia acontece da esquerda para direita, logo a perda de energia acontece da
direita para esquerda.
1.2.
A história da matéria
e sua evolução
Desde a antiguidade o
conceito de matéria vem sendo discutido, sempre nos perguntamos do que ela é
composta, como se forma, desta maneira em 500a.C a 460a.C Leucipo de Mileto e
seu discípulo Demócrito de Abdera, formaram a primeira teoria em que a matéria
não pode ser divisível, pois ao dividir uma pedra pela metade e assim por
diante, chegara uma hora na qual a partícula é tão minúscula que não poderia
ser dividi-la, assim, ganhando o nome de átomo (do grego; a= não, tomo= parte).
Porem esses pensamentos foram
esquecidos ao longo da história com a evolução da filosofia e assim a ideia de
átomo ficou estagnada.
1.2.1. Surgimento da química
Ainda ficaram muitas dúvidas de como a
matéria/átomo se comportavam, assim no final século XVIII dois grandes
cientista Antoine Lavoisier e Joseph Louis Proust com seus experimentos,
descobriram duas grandes leis que mudaram o pensamento sobre o que é átomo,
essas leis são conhecidas como leis ponderais.
1.2.1.1. Lei de Lavoisier
Com uma
série de experimentos em recipiente fechado, Antoine Lavoisier conseguiu com a
ajuda de balanças de precisão da época, concluir que em uma determina reação a
massa do reagente é igual a massa do produto.
Por exemplo, na reação de combustão a seguir vemos que, ao queimar o 16g
metano junto a 64g oxigênio é formado 44g dióxido de carbono e 36g agua, logo temos
80g de reagente e 80g de produto.
1 CH4(g) + 2 O2(g) →1 CO2(g) + 2H2O(?)
Assim, Lavoisier consegui reger umas das mais
importantes leis da química:
A soma das massas antes da reação é igual a
soma das massas após a reação, ou seja, na natureza nada se perde, nada se
cria; a matéria apenas se transforma.
1.2.1.2. Lei de Proust
Já Proust,
também realizando uma grande serie de experimento conseguiu concluir que:
Uma determinada
substância composta é formada por substâncias mais simples, unidas sempre na
mesma proporção em massa.
Usando a
agua como exemplo, vemos que a partir da lei de Proust, a massa necessária de
hidrogênio e oxigênio para sua formação cresce sempre em proporção.
2H2 +
O2 → 2H2O/4g de hidrogênio
+ 32 de oxigênio = 36g agua.
4H2 +
2O2 → 4H2O/8g de hidrogênio
+ 64 de oxigênio = 72g agua.
8H2 +
4O2 → 8H2O/16g de
hidrogênio + 128 de oxigênio = 144g agua.
1.2.2. Teoria atômica de Dalton
Em 1808, o professor e químico inglês John
Dalton deu o primeiro argumento cientifico convincente sobre átomo, desde a
hipótese de Demócrito e Leucipo. Ele propôs os seguintes enunciados com base
nas leis ponderais:
·
Toda
a matéria é formada por partículas fundamentais, esféricas, maciças e
indivisíveis; os átomos.
·
Os
átomos não são criados nem destruídos, são simplesmente rearranjados,
originando novas substâncias.
·
Todos
os átomos de um dado elemento são idênticos.
·
Átomos
de diferentes elementos possuem diferentes características químicas.
· Uma substância tem uma combinação específica, numa proporção de números inteiros, de átomos de um ou mais elementos.
Fonte: https://conhecimentocientifico.r7.com/modelo-atomico-de-dalton/
1.2.3. Modelo de Thomson
Hoje em dia sabemos que o átomo não é
somente uma esfera dura e maciça, pois ela contém partículas subatômicas. Só em
1897 que Joseph John Thomson, um físico britânico, conseguiu as primeiras
evidencias experimentais dessas partículas.
Seus experimentos eram baseados na ampola
de crookes, na qual raios com grande diferença de potencial é aplicada a dois
eletrodos sobre um tubo de vidro a vácuo. Esse luz emitida era conhecida como
raios catódico.
Fonte: https://www.manualdaquimica.com/quimica-geral/modelo-atomico-thomson.htm
A partir desse raios, Thomson conseguiu
provar que independente do que fizesse, esses raios se desviavam para a placa
com carga positiva, assim concluindo que esse fenômeno era causado por
partículas negativas no átomo, logo chamando-as de elétrons.
J.J Thomson sabia que mesmo com a
existência das partículas negativas, o átomo tinha carga neutra, ou seja, em
alguns lugar no átomo deve conter uma carga positiva para neutralizar esse
elétrons. Então seu modelo atômico era baseado em um bola de material gelatinoso
com carga positiva e elétrons suspensos nela, como passas em um pudim ou se
preferir um panetone.
Fonte: https://pt-static.z-dn.net/files/d3b/cb63497922ddbbc275ccedefd6aad1e2.jpg
1.2.4. Modelo
nuclear
O
modelo de Thomson não durou muito, pois em 1908, Ernest Rutherford e seus
alunos Hans
Geiger e Ernest Marsden, iniciaram experimentos usando raios alfas (carga positiva).
O ensaio consistia em um raio de radônio
que tinha carga positiva bombardear uma folha bem fina de platina ou ouro. Se a
teoria de Thomson estivesse correta, os raio passariam reto ou sofreria pouca
refração, porem esse não foi o caso, pois alguns raios passavam retos enquanto
outros tinha uma desvio de 90 graus ou voltavam na direção do raio, isso chocou
Rutherford e seus alunos.
Fonte:
https://www.coladaweb.com/quimica/quimica-geral/modelo-atomico-rutherford
Ao observar que 1 em cada 20000 sofria
deflexão de 90 graus, Rutherford sugeriu um nosso modelo atômico, no qual o
átomo tinha um núcleo positivo e denso e a sua volta estariam os elétrons orbitando.
esse núcleo continha partículas que ele chamou de prótons.
Fonte:
https://br.pinterest.com/pin/126523070760650420/
Esse núcleo continha partículas que ele
chamou de prótons. Em sua teoria, os prótons representavam o peso do átomo,
pois sua massa é de 2.000 vezes mais
pesado do que um elétron, assim tornando a massa do elétrons nula.
1.2.5.
Descoberta do nêutrons
Logo após o surgimento do modelo de
Rutherford, algumas dúvidas surgiram como: por que o as partículas positivas do
núcleo não se repelem entre sim? Por que a eletrosfera negativa do átomo não se
anula com o núcleo positivo fazendo com os elétrons trombem no núcleo?
Rutherford até conseguiu escapar das
perguntas, porem com o avanço da tecnologia do século XX surgiu o espectrômetro
de massa.Com essa novo equipamento, pesar átomos era possível, assim os
cientista da época descobriram que a massa de um átomo não é proporcional a
quantidade de prótons, pois quando aumentava a quantidade de prótons, massa do
átomo aumenta mais rapidamente.
Com essa nova evidencia, os cientistas da
época estipularam que existia algo a mais no núcleo do átomo, assim em 1932
James Chadwick com seus experimentos com o elemento berílio, verificou que essa
substancia emitia partículas sem carga com o peso igual à do prótons, logo essa
partículas começaram a se chamar de nêutrons.
Fonte: https://www.todamateria.com.br/neutron/
Perante a descoberta de James, conseguimos
entender que pelo fato dos nêutrons ter carga zero, eles conseguem isolarem os
prótons evitando de se repelirem. Também por ter um peso parecido com o próton,
ele aumenta a massa do núcleo consideravelmente.
1.2.6 modelo de Bohr
Antes
de falarmos sobre o modelo atômico de Bohr, temos q ter algumas noções sobre
onda e a teoria de Max Planck:
·
Teoria de Planck: Ela
surgiu em 1900 e revolucionou a física; Planck dizia que os átomos e as
moléculas emitem energia apenas em determinadas quantidades discretas, ou
quanta.
·
Uma onda pode ser
entendida como uma perturbação vibracional pela qual é transmitida energia, mas
não matéria. Ela tem comprimento, frequência e amplitude:
O comprimento de onda é a distância entre pontos idênticos em ondas
sucessivas.
A frequência
é o número de ondas que passam por um determinado ponto durante 1 segundo.
A amplitude é a distância vertical entre o meio da onda e a crista ou
a depressão.
Fonte: https://medium.com/ubntbr/como-o-sinal-wifi-%C3%A9-propagado-na-natureza-d87daef39575
·
E por fim, as ondas eletromagnéticas
transportam energia e, quanto maior a frequência da onda, maior a energia de um
quantum dessa onda.
Ao surgir o
modelo de Rutherford, Bohr ainda tinha algumas dúvidas. Ele se perguntava de
como os elétrons em orbita, não eram atraído para o núcleo causando colisão com
prótons. Assim ele sugeriu que os elétrons só podem ocupar determinadas orbitas
com energias especificas. Após Bohr fazer experimentos com o hidrogênio, no
qual ele pegou um átomo desse elemento e excitou com energia, ele observou que à
transição do elétron de uma órbita de maior energia para uma de menor energia e
à emissão de um quantum de energia (um fóton) sob forma de luz, assim ele criou
o seu próprio modelo atômico, na qual o átomo tem sete camada de nível representadas
por K, L, M, N, O, P e Q.
Fonte: http://dr-kimio.blogspot.com/2017/01/quimica-geral-modelo-de-bohr.html
Essas
são as noções básicas sobre átomo que precisamos ter para discutirmos o próximo
assunto, que são número atômico, número de massa, elementos químicos, íons e semelhanças
atômicas. Espero que tenham gostado do conteúdo, até a próxima.
Fontes:
http://www.quimica.ufpr.br/nunesgg/CQ108/Estrutura%20atomica/SL_estrutura_atomica.pdf
http://www.nutes.ufrj.br/abrapec/viiienpec/resumos/R1348-1.pdf
https://www.if.ufrgs.br/public/tapf/v22_v6_pinheiro_costa_moreira.pdf
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