Leis da Quimica

Prévia do material em texto

Química Geral – Licenciatura em Química
Leis Ponderais
Leis Volumétricas
A hipótese de Avogadro
Estrutura Atômica
Sistematização da notação Química 
Lei da conservação das massas (Antoine L. Lavoisier, 1774)
-Em sistemas fechados, a soma da massa dos reagentes é igual a soma das massas dos produtos
1C2H6O + 3O2  2CO2 + 3H2O
46g 96g 88g 54g
-Quando dois ou mais elementos se combinam para produzir um determinado composto, sempre o fazem nas mesmas porcentagem.
Lei das Proporções Definidas (Joseph L. Proust, 1797)
1C2H6O + 3O2  2CO2 + 3H2O
23 g 48g 44g 27g
138g 288g 264g 162g
m1/m2 = 23/48=1138/288 = 0,5
Leis Ponderais
Leis da proporções múltiplas (John Dalton, 1803)
-“Sempre que dois elementos combinarem-se para formar mais de um composto, as massas de um dos elementos que combinam com dada massa do outro (mantida fixa) são múltiplos simples”.
	Fórmula do composto	Massa (g) de oxigênio combinado com 1g de nitrogênio	Razão em relação a 0,57
	N2O	0,57	0,57/0,57 = 1,00 
	NO	1,14	1,14/0,57 = 2,00
	N2O3	1,71	1,71/0,57 = 3,00
	NO2	2,28	2,28/0,57 = 4,00
Leis Volumétricas
Lei dos volumes de combinação (Joseph L. Gay-Lussac)
“Os volumes de gases participantes de uma reação, medidos à mesma temperatura e pressão, guardam entre si uma relação constante e de números inteiros pequenos.”
1N2 + 3H2 → 2NH3
1 : 3 : 2
Princípio de Avogadro (Lorenzo Romano Amedeo Avogadro)
-“Volumes iguais de gases quaisquer, quando medidos nas mesmas condições de temperatura e pressão, encerram o mesmo n. de moléculas.”
22,4 L/mol
6,02 x 1023 moléculas 
IQ – UNESP
Estrutura Atômica
IQ- UNESP
2015
Início
Primeiros experimentos de eletrólise
William Nicholson e Anthony Carlisle
Demonstraram a decomposição da agua nos gases H2 e O2 por eletrólise.
Michael Faraday
Demonstrou que a quantidade de um produto formado em uma eletrolise depende da quantidade de eletricidade usada.
“ A massa da substância eletrolisada em qualquer dos elementos é diretamente proporcional à quantidade de carga elétrica que atravessa a solução.”
Primeira Lei de Faraday:
m = K1.Q
m = massa da substancia
K = constante de proporcionalidade
Q = carga Elétrica (Coulomb)
Segunda Lei de Faraday:
“ Empregando-se a mesma quantidade de carga elétrica (Q), em diversos eletrólitos, a massa da substância eletrolisada, em qualquer dos eletrodos, é diretamente proporcional ao equivalente-grama da substância. “
m = K2.E
m = massa da substancia (g)
K2 = constante
E = equivalente-grama 
Q =i.t
8
Constante de Faraday
1,60 . 10-19 C X 
 6,02 . 1023 = 9,65x104 C
96500C
Michael Faraday
“Estou convencido de que a forca que rege a decomposição eletrolítica é a mesma das atrações químicas comuns.”
G. J. Stoney foi o primeiro a sugerir o nome elétron para a partícula elétrica fundamental.
Descoberta da primeira partícula subatômica : 
o elétron (1897)
Raios catódicos – Thomson estudou a passagem de corrente eléctrica por um gás no interior de um tubo de vidro, que continha duas peças metálicas, uma positiva e outra negativa.
Joseph John Thomson 
(1856-1940) 
Dalton representou os átomos como se fossem esferas do tipo de uma bola de bilhar. Hj sabemos q têm uma estrutura interna: partículas subatômicas menores. 
1ª evidência experimental: descoberta da primeira partícula subatômica, o elétron, 1897.
Wikipédia
A partir de uma experiência utilizando tubos de Crookes, Joseph John Thomson demonstrou que os raios catódicos podiam ser interpretados como um feixe de partículas carregadas negativamente e que possuíam massa. Concluiu que essas partículas negativas deviam fazer parte de quaisquer átomos, recebendo assim o nome de elétron.
11
Raios catódicos e elétrons
A voltagem faz com que partículas negativas se desloquem do eletrodo negativo para o eletrodo positivo.
A trajetória dos elétrons pode ser alterada pela presença de um campo magnético. 
Considere os raios catódicos saindo do eletrodo positivo através de um pequeno orifício.
Se eles interagirem com um campo magnético perpendicular a um campo elétrico aplicado, os raios catódicos podem sofrer diferentes desvios.
a quantidade do desvio depende da proporção carga-massa do elétron.
Raios catódicos e elétrons
Conclusões dos experimentos de 1897
 1. Raios catódicos são partículas carregadas (chamou de “corpúsculos”)
 2. Estas partículas são constituintes do átomo (controvertida)
 3. Estas partículas são as únicas constituintes dos átomos (Errado!)
e/m = 1,8 x 1011 C/kg 
Thomson observou partículas negativas muito menores que os átomos, os elétrons, provando assim que os átomos não eram indivisíveis.
Formulou a teoria de que os átomos seriam uma esfera com carga elétrica positiva onde estariam dispersos os elétrons suficientes para que a carga total do átomo fosse nula.
Thomson foi capaz de medir o valor de e/m a razão entre a carga do eletron e sua massa
Wikipédia- O modelo atômico de Thompson é uma teoria sobre a estrutura atômica proposta por Joseph John Thomson, descobridor do elétron e da relaçāo entre a carga e a massa do elétron, antes do descobrimento do próton ou do neutron.
15
Gotas de óleo são borrifadas sobre uma chapa carregada positivamente contendo um pequeno orifício
À medida que as gotas de óleo passam através do orifício, elas são carregadas negativamente.
A gravidade força as gotas para baixo. O campo elétrico aplicado força as gotas para cima.
Quando uma gota está perfeitamente equilibrada, seu peso é igual à força de atração eletrostática entre a gota e a chapa positiva.
v = mg = força da gravidade
 6πnr resistência viscosa
 
g= aceleração da gravidade;
m e r = massa e raio da gota; 
n = viscosidade do ar.
Forca elétrica que causa um movimento da gota para cima é qE
v’ = qE-mg 
 6πnr 
 
Devido a ação da gravidade a resultante das forças agindo sobre a gota é qE
Robert A. Milikan
(1868-1963)
Millikan determinou a carga do elétron: 1.60  10-19 C.
Conhecendo a razão massa/carga, 1.76  108 C/g, Millikan calculou a massa do elétron: 9.10  10-28 g.
Robert A. Millikan
Atkins
Wikipédia
O propósito de Robert Millikan no experimento do óleo-gota foi medir a carga elétrica do elétron. Ele conseguiu isso balanciando cuidadosamente as forças elétricas e gravitacionais em minúsculas gotas de óleo carregadas e suspensas entre dois eletrodos de metal. Conhecendo o campo elétrico, a carga da gota poderia ser determinada Repetindo o experimento em várias gotas, descobriu-se que os valores medidos eram sempre múltiplos do mesmo número. Eles interpretaram esse número como sendo a carga de um único elétron: 1,602 x 10-19 Coulomb’s (no SI de cargas elétricas).
18
Joseph J. Thomson (1856-1940)
- Modelo atômico de Thomson (Modelo do pudim de passas).
Modelo de Thomson
Joseph J. Thompson
Um alto desvio no sentido da chapa positiva ocorre quando a radiação é negativamente carregada e tem massa pequena- radiação β (elétrons).
Nenhum desvio ocorre quando a radiação é neutra - radiação g
Um pequeno desvio no sentido da chapa carregada negativamente ocorre quando a radiação é carregada positivamente e apresenta massa grande - radiação a.
Descoberta da Estrutura Atômica – O núcleo
Radioatividade: Experimentos de H. Becherel e M. Curie 
Estrutura da Matéria - 2010
O átomo nuclear (1911)
	Experiência de Rutherford que permitiu postular o conceito do núcleo 
Ernest Rutherford (1871-1937)
Densa carga positiva central circundada por um grande volume de espaço vazio 
Núcleo atômico
Modelo nuclear do átomo de Rutherford: os elétrons estão espalhados em órbitas em torno do núcleo positivamente carregado, tendo este a maior parte da massa do átomo
Modelo planetário de Rutherford
Problema do modelo planetário : 
Visão moderna da estrutura atômica
Tamanho do átomo : tamanho de um estádio de futebol
Tamanho do núcleo : tamanho de uma mosca no centro deste estádio
O átomo é neutro
Cada carganegativa de um elétron é cancelada por uma carga positiva no núcleo
Para cada elétron fora do núcleo, deve haver uma partícula carregada positivamente dentro do núcleo
Estas partículas são chamadas prótons (p) 
1840 vezes mais pesado que um elétron
 tem uma unidade de carga positiva….. 
Número de prótons chamado de Número atômico (Z)
Partícula Símbolo Carga Massa, Kg
Elétron
Próton
Nêutron
e-
p
n
-1
+1
0
9,109.10-31
1,673.10-27
1,675.10-27
- Prótons e neutrons são chamados núcleons
- O número total de núcleons no núcleo é chamado de número de massa (A)
Símbolo do elemento : 
Exemplos : 
H
1
1
C
12
6
O
16
8
Propriedades das Partículas Subatômicas
Modelo Atômico – Linha do Tempo
Demócrito:
 (grego) 
 partícula
indivisível
 Dalton:
 experimentos
 bola de bilhar
 Thomson: 
 1º. Exp. 
 Estrutura Interna
 pudim de passas
 Rutherford: 
 Experimentos 
 comprovou 
exist. do núcleo;
 previu exist. 
 de nêutrons
 modelo nuclear
 a.C 1803 1897 1908 		1923 
Comprovou-se
 a existência 
 do nêutron
(James Chadwick)
Estrutura da Matéria - 2010
ZE
Número Atômico (Z) é o número de prótons do 
núcleo de um átomo. É o número que identifica
o átomo.
O átomo de magnésio (Mg) 
tem número atômico 12 
(Z = 12).
Exemplo
12Mg
A = Z + N
Número de Massa (A) é a soma do número de 
prótons (Z) e do número de nêutrons (N) 
existentes no núcleo de um átomo.
Elemento Químico é o conjunto de átomos que
apresentam o mesmo número atômico (Z).
Átomo eletricamente neutro
Número de prótons = número de elétrons
Z = 11
e = 11
+ 11
- 11
 0
Cátion
Na0 
Na+ + 1e- 
Z = 11
e = 11
Z = 11
e = 10
Ânion
Cl- 
Cl + 1e- 
Z = 17
e = 17
Z = 17
e = 18
Isótopos são átomos com o mesmo número atômico (mesmo elemento) mas com números de massa diferentes
Será que o modelo atômico de Rutherford é completo?
Modelo Atômico Atual
 Como explicar porque os elétrons não caem no núcleo?
Todos elétrons no átomo têm a mesma energia?
Qual é a órbita dos elétrons / Onde estão localizados no espaço?
Mecânica Quântica
Estrutura da Matéria - 2010
Lei das proporções recíprocas (Jeremias Benjamin Richter, 
1792)
Se m1 e m2 são as massas de duas substâncias S1 e S2 que reagem, separadamente, com a mesma massa m de uma terceira substância, então a reação entre S1 e S2, desde que possível, dar-se-á na proporção m1/m2 ou na proporção:
sendo a e b números inteiros e pequenos
m1 . a
m2 . b
image3.png
image4.png
image5.png
image6.png
image7.jpeg
image8.jpeg
image9.png
image10.png
image11.png
image12.png
image13.png
image14.gif
image15.png
image16.png
image17.png
image18.png
image19.png
image20.png
image21.png
image22.png
image23.jpeg
image24.png
image25.png
image26.png
image27.jpeg
image28.png
image29.png
image30.jpeg
image31.png
image32.wmf
X
A
Z
oleObject4.bin
image33.png
image34.png
image35.wmf
E
A
Z
oleObject5.bin
image36.wmf
0
23
11
Na
oleObject6.bin
image37.jpeg