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28/09/2022 20:29 UNIDADE 1 https://app.studysmarter.de/studyset/10219363/summary/68174412/edit 1/24 Cria as melhores anotações com StudySmarter.de UNIDADE 1 PERÍODO PRÉ-HISTÓRICO A Pré‑História é dividida em Idade da Pedra e dos Metais. No período Paleolítico (Idade da Pedra Lascada), o homem usava madeiras, rochas e ossos de animais para fabricar seus instrumentos agrícolas e armas, vivia em grupos nômades, locomovendo‑se para lugares que tinham água e alimentação para a sua sobrevivência. Às vezes, ficava em cavernas para a sua proteção. tem início a arte, com as famosas pinturas rupestres, As cavernas mais famosas estãoem Altamira (Espanha) e Lascaux (França). Os materiais usados nas pinturas eram o carvão e os pigmentos de planta e da terra, os quais eram misturados ao sangue de animais. Para saber mais sobre as pinturas, acesse o link a seguir: PIVETTA, M. Pré‑história ilustrada: pinturas e gravuras revelam a diversidade de formas e estilos da arte rupestre nacional. Pesquisa Fapesp, n. 105, nov. 2004. Disponível em: <https://revistapesquisa.fapesp.br/ wp‑content/uploads/2004/11/080‑085‑arqueologia.pdf>. Acesso em: 29 jul. 2019. . Já no Neolítico (Idade da Pedra Polida), o homem inicia o aperfeiçoamento dos seus utensílios, polindo‑os, fixa sua residência (entrando em processo de sedentarização) e desenvolve a agricultura. . Com a criação de novas técnicas de polimento da pedra, alguns objetos artísticos de cerâmica e pele de animais são produzidos. A Idade dos Metais marca o início da dominação dos metais, e o homem aprende a fabricar suas ferramentas e armas nesse material. Um dos primeiros metais a ser utilizado foi o cobre e depois o estanho. 28/09/2022 20:29 UNIDADE 1 https://app.studysmarter.de/studyset/10219363/summary/68174412/edit 2/24 Cria as melhores anotações com StudySmarter.de Metalurgia é um conjunto de procedimentos e técnicas para extração, fabricação, fundição e tratamento dos metais e de suas ligas. No final do período Neolítico, o cobre foi um dos primeiros metais a ser utilizado. Essa época foi chamada de período Calcolítico (Idade do Cobre) Descobre-se as ligas metálicas como o cobre com o estanho (chamada de bronze) O cobre era um metal de fácil manuseio, podia ser martelado e laminado, e, juntamente com o bronze e o latão, resistia à corrosão surge a Idade dos Metais, dividida em: Idade do Bronze e Idade do Ferro. Outros metais surgem, como o latão, que é uma liga de cobre e zinco, usado em Roma para fabricação de moedas. EXTRA Em 1831, Michel Faraday utiliza um disco de cobre preso a um cabo e um imã, e, entre os polos do ímã, fez girar um disco (indução eletromagnética). A indução eletromagnética é o princípio fundamental sobre o qual operam transformadores, geradores e motores elétricos. Experimento de Faraday Na Idade dos Metais, tem‑se a Idade do Cobre, do Bronze e a do Ferro, que começou a ser utilizado por ser muito resistente em qualquer função de uso e também pelo domínio das técnicas de metalurgia 28/09/2022 20:29 UNIDADE 1 https://app.studysmarter.de/studyset/10219363/summary/68174412/edit 3/24 Cria as melhores anotações com StudySmarter.de em fornos de altas temperaturas. Essa transição ocorre por conta da escassez de estanho. O ferro foi obtido a partir dos seus minerais, ou seja, não aparece livre na natureza. Seu processo de preparação utiliza altas temperaturas (altos‑fornos); assim, a lentidão do seu aparecimento se deve à dificuldade de sua preparação. O período dos Metais é marcado pelo desenvolvimento da metalurgia, pelas trocas comerciais e pelo aparecimento das primeiras cidades. Assim, iniciam-se as desavenças entre os povos e as desigualdades sociais. GÉCIA ANTIGA Na história da Filosofia, na antiga Grécia, Empédocles é apresentado como um precursor do materialismo e da identificação pluralista da matéria a partir dos elementos terra, água, ar e fogo. Os pensamentos de Empédocles influenciaram importantes filósofos gregos como Aristóteles e Platão. Aristóteles era um filósofo grego, aluno de Platão e professor de Alexandre, o Grande, e complementou a teoria de Empédocles dizendo que qualquer um dos quatro elementos poderiam ser transformados um no outro e que eles eram constituídos de algo em comum. Démocrito de Abdera juntamente com seu mestre Leucipo, ele idealizou o conceito de átomo. (em grego a = negação; tomo = divisível/átomo = indivisível Para Demócrito, tudo seria composto por diferentes partículas indivisíveis que apresentariam formas, tamanhos, cheiros e sabores distintos. Essas partículas, denominadas átomos, estariam 28/09/2022 20:29 UNIDADE 1 https://app.studysmarter.de/studyset/10219363/summary/68174412/edit 4/24 Cria as melhores anotações com StudySmarter.de em constante movimento e, ao colidirem, poderiam se encaixar, formando novas substâncias, mas um vazio permearia o espaço entre os átomos. Demócrito sistematizou o pensamento e a teoria atomista, e avançou no conceito de um universo infinito, em que existiriam muitos outros mundos como o nosso. No atomismo de Demócrito, os átomos movimentavam‑se em um universo infinito, sem qualquer direcionamento. O filósofo grego Epicuro formulou uma teoria atomística diferente da proposta por Leucipo e Demócrito, que se baseava em unidades com forma e tamanho, mas, para Epicuro, tinha o elemento peso. O elemento peso explicava o movimento para “baixo” a que estavam submetidos os átomos de Epicuro. (idealização da gravidade?) Platão nasceu em Atenas e seu mestre foi o filósofo Sócrates, Platão fundou a Escola de Atenas alguns anos após a morte de seu mestre. Para ele, a educação era a mais nobre das ciências, evidenciando a sua preocupação com a formação de um cidadão. A Morte de Sócrates - 1787 Jacques-Louis David 28/09/2022 20:29 UNIDADE 1 https://app.studysmarter.de/studyset/10219363/summary/68174412/edit 5/24 Cria as melhores anotações com StudySmarter.de Platão propôs uma versão geométrica para a teoria de Demócrito, em que o triângulo era o elemento básico de partículas elementares e a partir dele construiu os sólidos geométricos. Tales é considerado o responsável por tirar a civilização helênica das trevas intelectuais. Na filosofia, ele acreditava na existência de uma matéria-prima básica responsável pela origem do Universo: a água. O pensador Pitágoras de Samos defendia que os números eram o motivo e o princípio de tudo. Até o cosmos poderia ser quantificado de acordo com a teoria pitagórica. Mas os números de Pitágoras eram diferentes dos nossos algarismos. Não eram abstratos e ocupavam uma dimensão espacial, em formas de quadrados e triângulos. ALQUIMIA Alexandria, cidade fundada por Alexandre, o Grande, no século IV a.C., localizada na foz do rio Nilo, foi um grande centro de conhecimento, onde a alquimia tinha como principal objetivo compreender a natureza e reproduzir seus fenômenos para conseguir uma 28/09/2022 20:29 UNIDADE 1 https://app.studysmarter.de/studyset/10219363/summary/68174412/edit 6/24 Cria as melhores anotações com StudySmarter.de ascensão a um estado superior de consciência, o encontro da pedra filosofal, que transformaria os metais em ouro, e o elixir da vida, que permitiria a vida eterna. A alquimia se baseava na crença de Aristóteles, e isso explicava como cada elemento poderia se transformar em outro (ou seja, a transmutação), justificando a ideia de se poder obter ouro, com grande repercussão na Idade Média e Renascença. É denominada como uma ciência oculta, mas parte das técnicas e equipamentos empregados pelos químicos foram descobertos e desenvolvidos pelos alquimistas. Van Helmont foi um filósofo, médico e químico belga do século XVII. Seu objetivo era reformular a medicina, mas também desenvolveu ideias na meteorologia, na química e na geologia, também partiu dele a introdução da palavra gás. O conceito helmontiano de gás era bastante amplo, visando explicar não apenasfenômenos meteorológicos e de transformações da matéria em geral, mas também uma variedade de fenômenos fisiológicos e patológicos Segundo Van Helmont, as doenças estavam associadas à falta ou excesso dos elementos que constituíam a matéria. Ele duvidou que os três princípios – enxofre, mercúrio e sal – fossem o princípio da matéria. Por conta de sua crença, Van Helmont foi condenado várias vezes pela igreja, acusado de práticas satânicas. Outro importante alquimista, o médico Philippus Paracelsus (1493‑1541), utilizava a visão dos quatro elementos. O enxofre representava o princípio fixo, a ação corrosiva, o poder de atacar metais; o mercúrio (princípio volátil) era a maleabilidade, o brilho; o sal era conhecido por ser o meio de união entre as propriedades do mercúrio e do enxofre. Paracelso era médico, e, em sua opinião, a alquimia deveria ser usada não para transformar os metais em ouro, mas como um instrumento para o restabelecimento da saúde, sendo um grande combatente da medicina vigente. 28/09/2022 20:29 UNIDADE 1 https://app.studysmarter.de/studyset/10219363/summary/68174412/edit 7/24 Cria as melhores anotações com StudySmarter.de O médico utilizava um grande número de extratos vegetais e minerais, e fundiu seu conhecimento alquímico com a medicina, surge a iatroquímica, ciência que seria a preparação de medicamentos e a consolidação da primeira autêntica ciência sucessora da alquimia. Essa síntese paracelsista tinha, entre seus objetivos principais, a derrubada da tradicional medicina de origem grega ensinada nas universidades. Diversos acontecimentos dessa época impulsionaram o clamor por uma nova medicina. Com as grandes navegações, os europeus conheceram novas plantas, ausentes dos herbários tradicionais, e também novas doenças (escorbuto, sífilis, tifo, por exemplo), desconhecidas pelos antigos. O fato é que a iatroquímica ficou conhecida como o ramo da química a serviço da medicina. CINÊNCIA QUÍMICA A alquimia foi muito importante para o desenvolvimento de procedimentos utilizados na química, que surgiu como ciência no século XVII. A obra The Sceptical Chymist (O Químico Cético), do cientista britânico Robert Boyle, livro que foi um marco para a separação da alquimia da química na qual confrontou a teoria dos elementos, além de afirmar que a matéria era formada por corpúsculos. Ele definiu como substância aquele elemento que não pode ser reduzido a outras substâncias simples e que não pode ser produzido por meio da combinação de duas ou mais substâncias simples. Boyle usou, pela primeira vez, um novo método químico, baseado nos princípios de que o conhecimento vem de uma generalização de dados experimentais e leis observadas na natureza, originando a química analítica. Boyle funda a Royal Society com outros cientistas e se debruça nos estudos da hidrostática, juntos, constroem uma máquina pneumática para o desenvolvimento de pesquisas com gases. 28/09/2022 20:29 UNIDADE 1 https://app.studysmarter.de/studyset/10219363/summary/68174412/edit 8/24 Cria as melhores anotações com StudySmarter.de Boyle mostra que a pressão e o volume de um gás confinado são inversamente proporcionais no momento em que são sujeitos a uma transformação com temperatura constante; disso, temos a relação: (Equação geral dos gases) PV = constante Boyle usou um tubo com uma quantidade de gás, o qual foi preso em um outro tubo atrás de uma coluna de mercúrio. Ele verificou que o volume do gás diminuía com o aumento da pressão. Gráficos baseados na lei de Boyle: (A) volume versus pressão; (B) volume versus 1/P Boyle foi convidado pelo rei Carlos IV, em 1789, para ir a Madri, na Espanha, onde tornou‑se diretor do laboratório real e lecionou na academia de artilharia. Dedicou‑se em estudar os minerais espanhóis e realizou pesquisas que deram origem à descoberta da extração de açúcar da uva. A lei de Boyle apresenta a transformação isotérmica dos gases ideais, de modo que a temperatura permanece constante, enquanto a pressão e o volume do gás são inversamente proporcionais. As propriedades dos gases estudadas por Robert Boyle analisavam o efeito da pressão num processo isotérmico. 28/09/2022 20:29 UNIDADE 1 https://app.studysmarter.de/studyset/10219363/summary/68174412/edit 9/24 Cria as melhores anotações com StudySmarter.de Para uma transformação isotérmica, pode‑se escrever a seguinte equação: P1 V1= P2 V2 Denis Papin trabalhou diretamente com Robert Boyle. Ele inventou máquinas movidas à pressão atmosférica e a vapor, além de construir a primeira máquina a vapor em 1679. Panela de Pressão A marmita era constituída por um cilindro de ferro apoiado em uma base circular e em seu interior havia outro cilindro, denominado digestor. Era usada para aquecer a água a temperaturas acima do ponto de sua temperatura de ebulição. Em 1697, baseado nas ideias de Papin, o engenheiro Thomas Savery construiu o primeiro motor a vapor, aperfeiçoado por Thomas Newcomen, que idealizou uma 28/09/2022 20:29 UNIDADE 1 https://app.studysmarter.de/studyset/10219363/summary/68174412/edit 10/24 Cria as melhores anotações com StudySmarter.de máquina térmica cujo objetivo era esvaziar a água das minas de carvão que ficavam inundadas. Em 1763, Watt construiu um protótipo com a introdução de aperfeiçoamentos fundamentais para a fabricação dessa máquina. Um dos grandes problemas era a eficiência, porque a máquina era lenta e consumia muito carvão. A invenção e aperfeiçoamento da máquina de vapor se destacam no período de 1760 a 1840, momento caracterizado pela transição para novos processos de fabricação, em que a produção artesanal passa para as máquinas e o carvão é utilizado como energia. É a Revolução Industrial. Nicolas Léonard Sadi Carnot, em sua tese, de 1824, fez reflexões sobre as máquinas a vapor, revolucionou as ideias das transformações cíclicas e demonstrou que o rendimento teórico máximo de qualquer máquina térmica não depende das propriedades dos fluidos, mas das temperaturas dos corpos. Ele também estabeleceu o ciclo ideal de uma máquina térmica (o qual foi importante para o desenvolvimento tecnológico, para os meios de transporte e a produção de energia), que ficou conhecido como ciclo de Carnot. Antoine Laurent Lavoisier (1743‑1794) é considerado o precursor da química moderna e é conhecido pelas suas contribuições: refutação da teoria do flogisto; descobertas em relação ao oxigênio; a lei da conservação da massa; e sistematização da nomenclatura química. “Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma”. A teoria do flogisto foi desenvolvida por Georg Ernst Stahl (1660‑1734) após a leitura do livro de Johann Joachim Becher, cientista que acreditava que as substâncias eram constituídas por ar, terra e água. Em 1669, ele publica um livro intitulado Physica Subterranea. Para Becher, a Terra era constituída de terra vitrificável (sal); terra mercurial (mercúrio) e terra combustível (enxofre – terra pinguis). Em 1703 Stahl promove o flogisto e salienta que qualquer material possuía a terra pinguis, a qual era liberada na combustão. (Terra pinguins - enxofre era a substância comum entre os materiais inflamáveis). A teoria afirmava que quando um material entra em combustão ele pode oxidar ou reduzir seu flogisto, ou seja, a oxidação era a perda do flogisto pelo corpo, enquanto que a redução era a absorção do flogisto expelido por outro corpo. Lavoisier questiona a teoria no momento em que os metais calcinados aumentavam o seu peso, ou seja, depois de realizar experimentos de combustão e calcinação, ele observou que a massa dos reagentes e dos produtos eram iguais. Ao calcinar (submeter 28/09/2022 20:29 UNIDADE 1 https://app.studysmarter.de/studyset/10219363/summary/68174412/edit 11/24 Cria as melhores anotações com StudySmarter.de a temperatura muito elevada) o mercúrio em uma retorta, ele observou que, enquanto a reação se desenvolvia, as paredes da retortaficavam vermelhas, e o volume de ar diminuía, ou seja, o mercúrio havia reagido com um constituinte do ar, refutando a teoria do flogisto. Para se aprofundar mais no assunto, leia o artigo disponível no link a seguir: VIDAL, P. H. O.; CHELONI, F. O.; PORTO, P. A. O Lavoisier que não está presente nos livros didáticos. Química Nova na Escola, n. 26, nov. 2007. Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc26/v26a08.pdf>. Acesso em: 29 jul. 2019. A linguagem química era muito vinculada à alquimia, e as substâncias eram identificadas por nomes de pessoas, de lugares, de termos astrológicos e de suas qualidades: “fígado de antimônio”, “manteiga de arsênio”, “safrão de Marte”, “flor de bismuto”. O primeiro sistema de nomenclatura química foi apresentado por Guyton de Morveau, em 1782, já havia a necessidade de criar um método de denominação para a comunicação entre os membros da comunidade científica e para as trocas comerciais. A sistematização inspira Lavoisier, e resulta na publicação do livro Méthode de Nomenclature Chimique, tratado científico da nomenclatura química. Em outro livro, Traité Élémentaire de Chimie (Tratado Elementar da Química), Lavoisier se referia aos elementos químicos como “princípio”, “elemento”, “substância simples” e “corpo simples”. É considerado o primeiro livro de química e apresenta um relatório contendo a lei da conservação de massa. Para chegar nessas conclusões, Lavoisier utilizou balanças precisas envolvendo diversos elementos em recipientes fechados. As massas totais dos elementos não variavam antes (reagentes) e depois da reação (produtos), permanecendo constantes. 28/09/2022 20:29 UNIDADE 1 https://app.studysmarter.de/studyset/10219363/summary/68174412/edit 12/24 Cria as melhores anotações com StudySmarter.de Note que se ele realizasse suas experiências num ambiente aberto haveria uma perda de massa, posto que a substância reagiria com o ar. Em 1766, Henry Cavendish fez experimentos com ácidos e metais, e observou a liberação de um determinado “ar” incolor, com a propriedade de pegar fogo, ser inflamável, o qual foi denominado “ar inflamável” (atualmente conhecido como hidrogênio). Joseph Priestley (1733‑1804) desenvolveu um experimento colocando óxido de mercúrio sob o foco de raios solares e verificou a existência de outros “ares”, o mais importante foi o ar deflogisticado (atualmente denominado oxigênio). Em 1766 o primeiro artigo de Priestley, sobre "ares fictícios" (artificiais) na pesquisa entre ácido e metal, observou o desprendimento de um gás que inflamava‑se quando em contato com uma chama, sendo denominado “ar inflamável”. Esse ar surge nos experimentos de Lavoisier e recebe o nome de hidrogênio, que significa gerador de água. Além de suas contribuições, Cavendish determinou a densidade da Terra igual a 5,45 g/cm3 balança de torção. Joseph Louis Proust era um químico francês, tornou‑se chefe da farmácia do hospital Salpêtrière, onde aprofundou seu conhecimento no laboratório e teve a oportunidade de dedicar parte de seu tempo às pesquisas e publicar trabalhos sobre a urina, o ácido fosfórico e o alúmen. No período de 1797 e 1804, Proust realizou uma série de experimentos quantitativos em 1806, a lei das proporções constantes ou lei de Proust: as massas dos reagentes e produtos participantes de uma reação mantêm uma proporção constante. 28/09/2022 20:29 UNIDADE 1 https://app.studysmarter.de/studyset/10219363/summary/68174412/edit 13/24 Cria as melhores anotações com StudySmarter.de A lei de Proust foi reformulada em 1808 por John Dalton. Observe na tabela anterior que, segundo a lei de Proust, a reação ocorre na mesma proporção de massas. Veja que, dos 10 gramas de hidrogênio usados, sobraram como excesso 6 g e só reagiu a massa definida pela proporção. Nos século XVIII e XIX, nota‑se que vários experimentos foram realizados utilizando as massas dos reagentes e produtos, como a lei de Lavoisier e de Proust, as quais são chamadas de leis ponderais. A importância dessas leis está pautada no fato de que Dalton, tentando explicá‑las, elaborou a teoria atômica. A relação entre o volume de um gás e a temperatura foi resolvida pelo cientista francês Jacques Charles (1746‑1823), que concluiu que o volume de uma quantidade fixa de gás à pressão constante aumenta linearmente com a temperatura. V/T = K Dessa forma, uma transformação isobárica (pressão constante) é uma transformação termodinâmica, na qual a pressão permanece constante em um sistema fechado. Tal ação denomina‑se lei de Charles e Gay‑Lussac. A lei de Charles diz respeito às transformações isobáricas, ou seja, à pressão constante. Isso quer dizer que à pressão constante, o volume de uma determinada massa de gás é diretamente proporcional a sua temperatura absoluta. 28/09/2022 20:29 UNIDADE 1 https://app.studysmarter.de/studyset/10219363/summary/68174412/edit 14/24 Cria as melhores anotações com StudySmarter.de Em 1802, o físico e químico Louis Joseph Gay‑Lussac mostrou que outros gases apresentavam o mesmo comportamento que os estudados por Charles. Assim, um gás, ao ser aquecido, mantendo a pressão constante, sofria aumento de volume. Em 1848, William Thomson, conhecido como lord Kelvin, propôs uma escala de temperatura absoluta (escala Kelvin), cujo 0 K (zero absoluto) é igual a ‑273,15 °C. A nova escala termométrica de Kelvin foi um marco no mundo científico pela relação que possuía com a quantidade de energia armazenada pelos átomos de um corpo e essa energia fluía em forma de calor entre corpos de diferentes temperaturas, em que o zero absoluto (0 K) significava não ser mais possível a retirada de energia. A termodinâmica é uma descrição fenomenológica das propriedades de equilíbrio de sistemas macroscópicos, ou seja, é um ramo da física que trata das propriedades da matéria, nas quais as noções de temperatura e calor não podem ser ignoradas. A termodinâmica é uma área da Física que estuda as transferências de energia. Busca compreender as relações entre calor, energia e trabalho, analisando quantidades de calor trocadas e os trabalhos realizados em um processo físico. A Primeira Lei da Termodinâmica se relaciona com o princípio da conservação da energia. Isso quer dizer que a energia em um sistema não pode ser destruída nem criada, somente transformada. A fórmula que representa a primeira lei da termodinâmica é a seguinte: Desse modo, pela Segunda Lei da Termodinâmica, não é possível que o calor se converta integralmente em outra forma de energia. Por esse motivo, o calor é considerado uma forma degradada de energia. As transferências de calor ocorrem https://www.todamateria.com.br/primeira-lei-da-termodinamica/ https://www.todamateria.com.br/segunda-lei-da-termodinamica/ 28/09/2022 20:29 UNIDADE 1 https://app.studysmarter.de/studyset/10219363/summary/68174412/edit 15/24 Cria as melhores anotações com StudySmarter.de sempre do corpo mais quente para o corpo mais frio, isso acontece de forma espontânea, mas o contrário não. A Lei Zero da Termodinâmica trata das condições para a obtenção do equilíbrio térmico. Quando dois corpos com temperaturas diferentes são colocados em contato, aquele que estiver mais quente irá transferir calor para aquele que estiver mais frio. Isso faz com que as temperaturas se igualem chegando ao equilíbrio térmico. É chamada de lei zero porque o seu entendimento mostrou-se necessário para as primeiras duas leis que já existiam, a primeira e a segunda leis da termodinâmica. A Terceira Lei da Termodinâmica surge como uma tentativa de estabelecer um ponto de referência absoluto que determine a entropia. A entropia é, na verdade, a base da Segunda Lei da Termodinâmica. Walther Nernst, o físico que a propôs, concluiu que não era possível que uma substância pura com temperatura zero apresentasse a entropia num valor aproximado a zero. Por esse motivo, trata-se de uma lei polêmica, considerada por muitos físicoscomo uma regra e não uma lei. Lorenzo Avogadro Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro era um advogado que, em 1811, publicou um artigo em um jornal científico solucionando a diferença entre moléculas e átomos que advém dos experimentos de Gay‑Lussac. Avogadro anunciou a hipótese: volumes iguais de quaisquer dois gases na mesma temperatura e pressão contêm o mesmo número de partículas. Stanislao Cannizzaro, que desenvolveu trabalhos como a síntese de cianamidas e desprotonação de aldeídos (chamada de reação de Cannizaro), foi em um Congresso em 1860 e apresentou uma leitura sobre a hipótese de Avogadro, que permitia como determinar os pesos atômicos. Após muita discussão, a proposta de Avogadro foi aceita. A constante de Avogadro foi introduzida pelo físico francês Jean Baptiste Perrin, que trabalhava com o número de partículas coloidais por unidade de volume em uma suspensão, mediu suas massas e chegou a um valor entre 6,5 e 7,2.1023 entidades. O número de partículas de Avogadro também foi determinado pelo cientista Johann Joseph Loschmidt, o qual se baseou na teoria dos gases. https://www.todamateria.com.br/lei-zero-da-termodinamica/ https://www.todamateria.com.br/terceira-lei-da-termodinamica/ 28/09/2022 20:29 UNIDADE 1 https://app.studysmarter.de/studyset/10219363/summary/68174412/edit 16/24 Cria as melhores anotações com StudySmarter.de Louis Joseph Gay‑Lussac A lei de Gay‑Lussac: A observação de Gay‑Lussac foi estudada por Lorenzo Avogadro. Na sua hipótese, volumes iguais de gases diferentes, nas mesmas condições de pressão e temperatura, contêm o mesmo número de partículas. A pressão de certa massa constante de um gás é proporcional à temperatura absoluta na qual está submetida. p/T = K O primeiro cientista a fazer um cálculo aproximado para a constante de Avogadro foi Johann Josef Loschmidt; Jean Baptiste Perrin foi outro cientista que contou o número de partículas coloidais por unidade de volume em uma suspensão e mediu suas massas. Benoit Paul Émile Clapeyron Clapeyron reuniu as leis de Charles, Boyle e Gay‑Lussac e muito contribuiu para a termodinâmica. Ele formulou a equação dos gases perfeitos, que é a conhecida equação de Clapeyron: O volume constante, a pressão exercida por uma massa fixa de gás é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta. 28/09/2022 20:29 UNIDADE 1 https://app.studysmarter.de/studyset/10219363/summary/68174412/edit 17/24 Cria as melhores anotações com StudySmarter.de P.V = n.R.T Em que: P = pressão V = volume N = n° de mols R = constante universal dos gases T = temperatura A constante universal dos gases perfeitos (R) depende das unidades utilizadas para medir as variáveis de estado, a pressão, o volume, a temperatura e o número de mols. Clapeyron investigou os fenômenos que se relacionavam com as máquinas a vapor e escreveu sobre as possíveis regulagens de válvulas para uma máquina a vapor, tendo uma grande contribuição para a termodinâmica. Os trabalhos de Carnot não eram aceitos na época. Quando foi publicado o estudo de Clapeyron, que transformou a análise verbal feita por Carnot em um simbolismo de cálculo, a comunidade científica teve maior aceitação da teoria de Carnot. TEORIAS ATÔMICAS John Dalton John Dalton era químico, meteorologista e um grande pesquisador. Por ser de família Quaker sua educação não chegou ao nível universitário, mas, com apenas 12 anos, conseguiu substituir seu professor. (século XIX) relaciona a pressão e a temperatura de um gás ideal, mas com o volume constante, era muito interessado na pesquisa com balões mais leves que o ar para estudar as propriedades e o comportamento dos gases. Quaker são vários grupos religiosos, com origem comum num movimento protestante britânico do século XVII. Eles são conhecidos pela defesa do pacifismo e da simplicidade. Definition https://pt.wikipedia.org/wiki/Brit%C3%A2nico 28/09/2022 20:29 UNIDADE 1 https://app.studysmarter.de/studyset/10219363/summary/68174412/edit 18/24 Cria as melhores anotações com StudySmarter.de Para melhor controlar os balões mais leves que o ar, os volumes dos gases que reagem entre si estão na proporção dos menores números inteiros. Exemplo: dois volumes de gás hidrogênio reagem com um volume de gás oxigênio para formar dois volumes de vapor de água. Durante o período de 1784 a 1794, escreveu em jornais, estudou botânica e zoologia, e manteve observações meteorológicas que foram relatadas no Meteorological Observations and Essays (Observações e Ensaios Meteorológicos, em tradução livre), em 1787. Lecionou matemática e filosofia natural no New College, em Manchester, e o livro que ele adotou para suas aulas foi o Tratado Elementar de Química, de Lavoisier. Curiosidade: Dalton publicou um estudo sobre a incapacidade de distinguir cores e chamou a anomalia de daltonismo, doença compartilhada por ele e seu irmão. Em 1803, ele estabeleceu os princípios básicos da teoria atômica, ele publicou o livro System of Chemistry. Para Dalton, as partículas da teoria eram esferas de diferentes tipos, e a estrutura atômica representava uma esfera maciça; no entanto, ele não foi o primeiro a pensar na matéria constituída por átomos (não podemos nos esquecer do filósofo Demócrito de Abdera). A teoria expunha a palavra átomo e uma simbologia bastante confusa, ele também apresentou uma tabela com pesos relativos de substâncias simples e compostas, também introduziu o conceito de massa atômica. Ele tinha um grande interesse pelo estudo dos gases que constituíam o ar atmosférico e formulou a teoria da mistura dos gases. A simbologia de Dalton, era basicamente uma tabela periódica, cada átomo tinha um símbolo diferente. Lei de Dalton: a soma das pressões parciais de todos os gases constituintes é igual à pressão total. (desde que os gases não rejam entre si) Ptotal = P1 + P2 + P3 + ... + Pn William Henry, amigo de Dalton, propôs que a solubilidade dos gases em líquidos era proporcional à 28/09/2022 20:29 UNIDADE 1 https://app.studysmarter.de/studyset/10219363/summary/68174412/edit 19/24 Cria as melhores anotações com StudySmarter.de pressão parcial do gás, sendo denominada lei de Henry. William Crookes John Dalton, em 1803, acreditando nas leis de conservação de massa e proporção definida, propôs 28/09/2022 20:29 UNIDADE 1 https://app.studysmarter.de/studyset/10219363/summary/68174412/edit 20/24 Cria as melhores anotações com StudySmarter.de a teoria atômica. Assim, o físico britânico William Crookes construiu um tubo com eletrodos localizados em extremidades opostas, ligadas a uma fonte de voltagem. Esse é o primeiro experimento que deu indícios de que átomos poderiam ser constituídos de partes menores. O tubo era conectado a uma bomba de vácuo, e o gás residual no interior do tubo começava a emitir uma leve incandescência, a qual surgia na extremidade do ânodo do tubo de vidro. Esses raios foram denominados raios catódicos. Na ampola, o gás se ioniza no momento em que os elétrons saem do cátodo. É a partir desse experimento que J. J. Thomson observou que os raios eram um feixe de partículas carregadas negativamente e que possuíam massa. Robert Millikan e Gotthilf‑Eugen Goldstein O físico americano Robert Millikan realizou um experimento que determinou que a carga elétrica elementar mínima existente era de 1,6 . 10‑19 C, isto é, a carga de um elétron, e que a massa do elétron era de 9,1 . 10‑28 g. Millikan conduziu um experimento conhecido como a experiência da gota de óleo, utilizada para medir a carga elétrica do elétron. Ele empregou gotas de óleo ionizadas que eram confinadas num campo elétrico orientado, mediu o tempo de subida e descida, e calculou as velocidades, obtendo a carga do elétron. 28/09/2022 20:29 UNIDADE 1 https://app.studysmarter.de/studyset/10219363/summary/68174412/edit 21/24 Cria as melhores anotações com StudySmarter.de Para produzir um novo tipo de raio, carregado positivamente,chamado de raio canal, Eugen Goldstein utilizou um tubo de Crookes modificado com um catodo perfurado no meio do tubo e um anodo Pela deflexão em um campo elétrico ou magnético, provou que o raio consistia em partículas carregadas positivamente, e que a carga mínima era de +1,6 . 10‑19 C. Eles foram chamados de prótons por Rutherford. Joseph John Thomson J. J. Thomson sugeriu que um átomo poderia ser uma esfera carregada positivamente na qual alguns elétrons estavam incrustados. No período de 1903, Joseph John Thomson (1856‑1940), trabalhando com a ampola de Crookes, propôs que as partículas que eram geradas no cátodo eram desviadas pelo eletrodo positivo e independiam das outras variáveis do experimento. Ele concluiu que o desvio que o raio catódico sofria pelo campo magnético era formado por feixes de partículas idênticas, de carga negativa, de massa extremamente pequena e de menor carga elétrica, chamando‑a de elétron. Ele propôs uma nova teoria atômica, em que o átomo continuava esférico como o de Dalton, porém, explicava a natureza elétrica da matéria, mas esta era divisível, ao contrário da proposta de Dalton. Ernest Rutherford Pudim de Passas 28/09/2022 20:29 UNIDADE 1 https://app.studysmarter.de/studyset/10219363/summary/68174412/edit 22/24 Cria as melhores anotações com StudySmarter.de Ernest Rutherford; suas pesquisas eram baseadas no estudo do urânio e nas emissões dos raios alfa e beta. A partícula alfa é carregada positivamente e tem massa muito maior que a do elétron. Hans Geiger era assistente de Rutherford na Universidade de Manchester e juntamente com Ernest Marsden, em 1909, Rutherford fez uma câmera metálica fechada e nela colocou um pequeno recipiente de chumbo com fragmentos de polônio. Na frente desse recipiente que tinha uma abertura, ele posicionou uma lâmina de ouro bastante fina coberta por uma película de sulfeto de zinco. Tudo isso estava conectado a um microscópio que era capaz de girar 360º em torno da lâmina de ouro. O objetivo era analisar a incidência das partículas que penetravam através da folha e desintegravam-se espontaneamente de elementos radioativos naturais. A partir da sua análise, Rutherford verificou que o comportamento das partículas era padronizado. A maior parte delas conseguia atravessar a folha (embora com alguma dificuldade), outras ficavam bloqueadas, enquanto havia ainda algumas que nem sequer eram afetadas. Em 1914, Geiger, aluno de Rutherford, retornou à Alemanha. Em conjunto com seu aluno Walther Müller, eles apresentaram o contador Geiger‑Müller, um aparelho que poderia detectar vários tipos de radiação ionizante e que media os níveis de radiação em corpos e no ambiente. Modelo Sistema Solar 28/09/2022 20:29 UNIDADE 1 https://app.studysmarter.de/studyset/10219363/summary/68174412/edit 23/24 Cria as melhores anotações com StudySmarter.de Rutherford trabalhou no Laboratório Cavendish (Cambridge), sob a orientação de J. J. Thomson, com pesquisas sobre o movimento das partículas atômicas ou moleculares eletricamente carregadas e estudou também as radiações emitidas pelo elemento rádio, recém‑descoberto por Marie Curie e Pierre Curie. Em 1898, pesquisou o urânio na Universidade McGill, de Montreal, quando constatou que a radiação podia atravessar uma fina lâmina de metal. Ele inspirou a teoria atômica composta de um núcleo positivo com elétrons ao redor do núcleo. Segundo Rutherford, o átomo era constituído de um núcleo de carga elétrica positiva de tamanho muito pequeno em relação ao seu tamanho total, contendo toda a massa do átomo e rodeado por elétrons de carga elétrica negativa. Rutherford descobriu que as emissões radioativas são complexas, exibindo, tipos de radiação: a alfa, beta e gama. Ele elaborou a teoria que explicava o fenômeno da radioatividade, em Manchester, ele investigou a natureza das partículas alfa e sua interação com a matéria, juntamente com o químico inglês Frederick Soddy, estabeleceu as bases da “teoria da radioatividade”. Juntos estabeleceram as bases da radioatividade, fazendo grandes contribuições para o estudo do decaimento radioativo natural. As leis da radioatividade tratam da transformação que um átomo sofre em seu núcleo ao emitir radiação alfa ou beta. A primeira lei da radioatividade diz que quando um átomo emite uma partícula alpha (α), formando‑se um novo átomo. Esse novo átomo possui número de massa quatro unidades menor, e o número atômico passa a ser duas unidades menor com relação ao átomo de origem (Soddy elaborou a primeira lei da radioatividade) A segunda lei da radioatividade diz que um átomo, ao emitir uma partícula (β), aumenta uma unidade no seu número atômico e o número de massa permanece constante. (A segunda lei da radioatividade foi enunciada por Soddy, Fajans e Russel) 28/09/2022 20:29 UNIDADE 1 https://app.studysmarter.de/studyset/10219363/summary/68174412/edit 24/24 Cria as melhores anotações com StudySmarter.de As partículas são de importante aplicação, como, por exemplo, para o combate do câncer e a produção de energia elétrica. Niels Henrick David Bohr Bohr em 1911 viajou à Inglaterra para o desenvolvimento de sua tese sobre a teoria eletrônica dos metais. Ele fez parte da equipe de Rutherford e propôs o modelo atômico que se baseava no princípio de quantização de energia de Planck. Esse é o primeiro modelo atômico baseado na teoria quântica, em que o elétron gira ao redor do núcleo em órbitas circulares, com o momento angular orbital constante; dessa forma, os raios correspondem aos níveis de energia permitidos. O elétron pode mudar de um estado estacionário a outro mediante a emissão ou absorção de energia igual à diferença de energia entre estados. Bohr notou que os elementos, se aquecidos, emitiam energia em um conjunto de linhas distintas chamadas de espectro de linha. Desse modo, o elétron só passa de um nível de energia para outro quando ele absorve energia de uma fonte externa, em unidades discretas de energia, chamadas de quanta. A teoria de Bohr foi publicada em 1913 e por esse trabalho ele recebeu o prêmio Nobel de Física de 1922. Durante a Segunda Guerra Mundial, as forças alemãs ocuparam a Dinamarca, e Bohr, juntamente com sua esposa judia, se exilou na Suécia, onde começa a ajudar os judeus e a tomar medidas contra a tirania de Hitler. Ao se mudar para os Estados Unidos, tornou‑se consultor do laboratório de energia atômica de Los Alamos, local da construção da bomba atômica (projeto Manhattan). Tanto Bohr como Einstein eram defensores do desenvolvimento da bomba como um meio de conter a expansão nazista, mas Niels Bohr percebe a periculosidade da bomba atômica para o seres vivos e, em 1944, abandona o projeto, passando a defender a utilização da energia nuclear apenas para fins pacíficos.
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