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Descobertas sobre a constituição da matéria: a descoberta do elétron 3o bimestre – Aula 11 Ensino Médio Química ● Estrutura da matéria: modelos atômicos. ● Retomar o modelo atômico de John Dalton e sua importância para a Ciência. ● Retomar a descoberta do elétron e o modelo atômico de Thomson. ● Compreender a construção do conhecimento por meio de hipóteses, teorias, modelos e leis. ● O que vocês acham que John Dalton fez para convencer o mundo de que os átomos realmente existem? ● Como será que as ideias dele diferiam das de Demócrito? ● Apesar de algumas partes da teoria atômica de Dalton terem sido refutadas ou modificadas ao longo dos anos, por que suas ideias ainda são consideradas fundamentais para o estudo da Química? Biografia do Dalton 10 MINUTOS O GANCHO John Dalton, o pai da Teoria Atômica, a base da Química Moderna. Fonte: Verve Científica. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=wo8EGfkhqEA. Link para vídeo https://www.youtube.com/watch?v=wo8EGfkhqEA Leucipo e Demócrito Os filósofos gregos Leucipo e Demócrito foram os primeiros a conceber a existência de átomos, por volta de 450 a.C., mas não puderam comprovar suas ideias, que permaneceram como meras hipóteses. Esse cenário persistiu por quase 2.000 anos. Os primeiros passos da teoria atômica John Dalton O inglês John Dalton propôs que cada substância simples era constituída por átomos idênticos entre si, desenvolvendo, assim, sua teoria atômica. Dalton fundamentou sua teoria em duas leis fundamentais: a Lei de Conservação da Massa de Lavoisier e a Lei das Proporções Definidas de Proust. Dalton no estilo chibi. Lei de Conservação da Massa e a Lei das Proporções Definidas Lei de Lavoisier "Em um sistema fechado, a massa total dos reagentes é igual à massa total dos produtos". Esta lei sustenta o princípio de que os átomos são indivisíveis e não podem ser criados nem destruídos, um postulado do modelo atômico de Dalton. Lei de Proust "As massas dos reagentes e produtos participantes de uma reação mantêm uma proporção constante". De acordo com os postulados de Dalton, os compostos são formados por um número fixo de átomos de seus elementos constituintes, ideia que está de acordo com a Lei de Proust. Lavoisier no estilo chibi. Avanços significativos na Química do século XIX 1. Contexto histórico Distinção entre as teorias atômicas (especulativas) e avanço a partir da filosofia clássica. 2. Contribuição de Dalton Utilização de métodos científicos para estudo de gases e cálculos baseados em dados experimentais. 3. Fundamentos da teoria Combinação da intuição teórica com observações de laboratório (experimentos práticos). 4. Impacto Base para a compreensão da matéria e possibilidade de aprofundar as pesquisas para desenvolver ainda mais a Química. Ilustração de Sainte-Claire Deville, pintura de Léon Augustin L'Hermitte, século 19. Conheça mais esse assunto. Disponível em: https://youtu.be/TnRURY8bGps?si=9-L9tyuiSR8nWNdh. Acesso em: 19 jun 2024 1. Todos átomos de um dado elemento são idênticos. 2. Átomos de diferentes elementos têm massas diferentes. 3. Um composto utiliza uma combinação específica de átomos de mais de um elemento. 4. Em uma reação química, os átomos não são criados nem destruídos, porém trocam de parceiros para produzir novas substâncias. Postulados de DaltonLink para vídeo Link para vídeo Animação do modelo atômico de Dalton. Fonte: Quimilunatico. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=yZ9lpkr0S-c. Saiba mais https://youtu.be/TnRURY8bGps?si=9-L9tyuiSR8nWNdh https://www.youtube.com/watch?v=yZ9lpkr0S-c B C D E A 1. De acordo com o modelo atômico de Dalton, os átomos são considerados: 5 MINUTOS Partículas indivisíveis. Pequenas esferas carregadas positivamente. Um núcleo denso rodeado por elétrons. Um núcleo formado por elétrons e prótons. Um núcleo formado por prótons e nêutrons. SEM ESCAPATÓRIA B C D E A 1. De acordo com o modelo atômico de Dalton, os átomos são considerados: Partículas indivisíveis. Pequenas esferas carregadas positivamente. Um núcleo denso rodeado por elétrons. Um núcleo formado por elétrons e prótons. Um núcleo formado por prótons e nêutrons. A teoria atômica de Dalton Limitações Embora a teoria atômica de Dalton tenha sido amplamente aceita pela comunidade científica em seu tempo, o avanço do conhecimento científico revelou algumas limitações significativas: 1. Divisibilidade do átomo: os átomos podem ser subdivididos em partículas menores, como prótons, nêutrons e elétrons. 2. Isótopos: átomos do mesmo elemento químico podem ter massas diferentes, conhecidos como isótopos. 3. Transformação de átomos: técnicas de fissão e fusão nuclear demonstraram que é possível transformar átomos de um elemento em átomos de outro, alterando assim sua identidade química. O modelo atômico de Dalton também não era capaz de explicar a natureza elétrica da matéria. Se o átomo é considerado neutro, como explicar o fato de alguns materiais conduzirem eletricidade? 2. Experimento – Eletricidade estática Materiais necessários: - Um balão. - Pequenos pedaços de papel (pode usar papel de caderno picado ou papel toalha). - Um pedaço de lã ou uma camiseta de algodão (para gerar fricção). Procedimento: 1. Preparação: - Corte o papel em pequenos pedaços e espalhe-os em uma superfície plana como uma mesa ou o chão. 2. Carregando o balão: - Inflar o balão. - Segure o balão pela parte do nó e esfregue-o vigorosamente com a lã ou a camiseta de algodão por cerca de 30 segundos. Isso deve ser feito em um ambiente seco, pois a umidade pode afetar o resultado do experimento. 10 MINUTOS PERGUNTE AO MODELO Experimento – Eletricidade estática 3. Observação da atração eletrostática: lentamente, aproxime o balão carregado dos pedaços de papel. Eletricidade estática. Reflita sobre o que observou e registre suas conclusões! Correção O papel é atraído pelo balão devido à eletricidade estática gerada pela fricção. Quando o balão é esfregado com lã ou um tecido, ele adquire uma carga negativa devido ao acúmulo de elétrons extras. Isso o torna capaz de atrair objetos que têm uma carga neutra ou positiva, como os pedaços de papel. Os elétrons extra no balão criam um desequilíbrio de carga, e como os pedaços de papel têm uma carga positiva (ou neutra, mas menos negativa que o balão), eles são atraídos para o balão devido à força de atração entre cargas opostas. A umidade pode afetar significativamente o resultado desse experimento de eletricidade estática. A água é um condutor de eletricidade, e a presença de umidade no ar ou nos materiais usados pode permitir que os elétrons se movam mais facilmente entre superfícies. Quando o ar está úmido, as moléculas de água no ar podem captar e transferir elétrons, o que reduz a quantidade de carga estática que pode ser acumulada no balão durante o processo de fricção. Isso significa que o balão não ficará tão carregado negativamente e, portanto, terá menos capacidade de atrair o papel. Em condições de alta umidade, você pode notar que o papel não salta para o balão ou o faz com muito menos intensidade do que em um ambiente seco. O cientista inglês Joseph John Thomson, após inúmeros experimentos realizados por ele e outros cientistas, descobriu a existência de partículas bem menores que o átomo, presentes em todos os átomos e que tinham carga elétrica negativa. Essas partículas foram chamadas de elétrons. Descoberta do elétron Link para vídeo Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=nDyYtgeD3D0. Acesso em: 19 jun. 2024. https://www.youtube.com/watch?v=nDyYtgeD3D0 “Modelo do pudim de passas”. O átomo é visto como uma esfera de carga positiva "recheada" com elétrons de carga negativaincrustados, distribuídos de forma semelhante às passas em um pudim. Foi uma das primeiras tentativas de descrever a distribuição interna das cargas dentro do átomo, sugerindo que os átomos não eram indivisíveis, mas compostos por partículas subatômicas menores. Modelo atômico de Thomson (1904) Modelo do átomo de Thomson. Pesquise mais desse assunto neste vídeo. Disponível em: https://youtu.be/eo2GAy- KYMo?si=4fPVyYOy9RXdhBhF. Acesso em: 20 jun. 2024. Link para vídeo Saiba mais https://youtu.be/eo2GAy-KYMo?si=4fPVyYOy9RXdhBhF https://youtu.be/eo2GAy-KYMo?si=4fPVyYOy9RXdhBhF 3. Descobrindo o mistério da caixa fechada Objetivo Esta atividade visa demonstrar como podemos usar observações indiretas e conhecimento prévio para criar modelos e fazer inferências sobre objetos que não podemos ver diretamente. Material necessário Uma pequena caixa de remédios fechada contendo alguns pregos (ou outro objeto pequeno e metálico). Procedimento Observe a caixa fechada sem abri-la. Manipule a caixa cuidadosamente, observando características como o peso, o som ao agitar e qualquer outro detalhe sensorial que possa perceber. 15 MINUTOS CONTINUA NÃO HÁ DESISTÊNCIA Descobrindo o mistério da caixa fechada Resultados Com base nas observações, escreva hipóteses sobre o que pode estar dentro da caixa. Justifique suas hipóteses com base nas características observadas (peso, som, tamanho etc.). Abra a caixa e revele o conteúdo. Comparem suas hipóteses com o conteúdo real e discutam por que algumas hipóteses eram mais precisas que outras. Correção ● O modelo atômico de John Dalton e sua importância para a Ciência. ● A descoberta do elétron e o modelo atômico de Thomson. ● Compreendemos a construção do conhecimento por meio de hipóteses, teorias, modelos e leis. ATKINS, P. W; JONES, L. Princípios de Química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. Porto Alegre: Bookman, 2018. LEMOV, D. Aula nota 10 3.0: 63 técnicas para melhorar a gestão da sala de aula. Porto Alegre: Penso, 2023. SÃO PAULO (Estado). Secretaria da Educação. Currículo em Ação, 2022. Caderno do Professor, Ciências da Natureza e suas tecnologias, 1ª série - Ensino Médio, v. 2. Disponível em: https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/2022/10/1serie- 2sem-Prof-CNT.pdf. Acesso em: 14 jun. 2024. SÃO PAULO (Estado). Secretaria da Educação. Currículo Paulista: etapa Ensino Médio, 2020. Disponível em: https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp- content/uploads/2023/02/CURR%C3%8DCULO-PAULISTA-etapa-Ensino- M%C3%A9dio_ISBN.pdf. Acesso em: 14 jun. 2024. https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/2022/10/1serie-2sem-Prof-CNT.pdf https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/2022/10/1serie-2sem-Prof-CNT.pdf https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/2023/02/CURR%C3%8DCULO-PAULISTA-etapa-Ensino-M%C3%A9dio_ISBN.pdf https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/2023/02/CURR%C3%8DCULO-PAULISTA-etapa-Ensino-M%C3%A9dio_ISBN.pdf https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/2023/02/CURR%C3%8DCULO-PAULISTA-etapa-Ensino-M%C3%A9dio_ISBN.pdf Lista de imagens e vídeos Slide 1 – Imagem da capa – SEDUC. Slide 3 – VERVE CIENTÍFICA. John Dalton, o pai da Teoria Atômica, a base da Química Moderna. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=wo8EGfkhqEA. Acesso em: 14 jun. 2024. Slides 4 e 5 – © SerketStalker/DeviantArt Slides 6 e 12 – © Getty Images Slide 7 - QUIMILUNATICO. Modelo Atômico de Dalton - Animação. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=yZ9lpkr0S-c. Acesso em: 14 jun. 2024. Slide 7 – CIÊNCIA MAPEADA. Modelo de Dalton (Mapa Mental). Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=TnRURY8bGps. Acesso em: 14 jun. 2024. Slides 8 e 9 – © Pixabay Slide 14 – GERSON OLIVEIRA. Experimento de J. J. THOMSON. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=nDyYtgeD3D0. Acesso em: 14 jun. 2024. Slide 15 – Ilustração de átomo nuclear de acordo com JJ Thomson, 2005. Mrmw/Fastfission~commonswiki (Domínio Público). Wikimedia Commons. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Plum_pudding_atom.svg. Acesso em: 14 jun. 2024. Slide 15 – CIÊNCIA MAPEADA. Modelo de Thomson I Mapa Mental I. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=eo2GAy-KYMo. Acesso em: 14 jun. 2024. Slide 18 – © KellerAC/DeviantArt. https://www.youtube.com/watch?v=wo8EGfkhqEA https://www.youtube.com/watch?v=yZ9lpkr0S-c https://www.youtube.com/watch?v=TnRURY8bGps https://www.youtube.com/watch?v=nDyYtgeD3D0 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Plum_pudding_atom.svg https://www.youtube.com/watch?v=eo2GAy-KYMo Slide 1 Slide 2 Slide 3: Biografia do Dalton Slide 4: Os primeiros passos da teoria atômica Slide 5: Lei de Conservação da Massa e a Lei das Proporções Definidas Slide 6: Avanços significativos na Química do século XIX Slide 7: Postulados de Dalton Slide 8 Slide 9 Slide 10: A teoria atômica de Dalton Slide 11: 2. Experimento – Eletricidade estática Slide 12: Experimento – Eletricidade estática Slide 13: Correção Slide 14: Descoberta do elétron Slide 15: Modelo atômico de Thomson (1904) Slide 16 Slide 17 Slide 18 Slide 19 Slide 20 Slide 21