Teoria atômica Wikipédia, a enciclopédia livre

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Teoria atômica
teoria atômica de max Planck
Em química e física, teoria atômica (português brasileiro) ou teoria atómica (português europeu) é uma
teoria científica sobre a natureza da matéria, que afirma que a matéria é composta de unidades
discretas chamadas de átomos. A teoria originou-se como um conceito filosófico na Grécia
Antiga e tornou-se uma das principais correntes científicas no início do século XIX, quando
descobertas no campo da química mostraram que a matéria se comportava como se, de fato,
fosse composta por átomos.
O modelo teórico atual do átomo
envolve um núcleo denso cercado
por uma "nuvem" probabilística de
elétrons.
A palavra átomo vem do adjetivo atomos, do grego antigo, significando "indivisível".[1] Os
químicos do século XIX começaram a utilizar o termo em conexão com o crescente número de
elementos químicos irredutíveis. No início do século XX, a partir de vários experimentos sobre
eletromagnetismo e radioatividade, os físicos descobriram que o então denominado "átomo
indivisível" era, na realidade, um conglomerado de várias partículas subatômicas (em especial,
de elétrons, prótons e nêutrons) que podem existir separadas umas das outras. Atualmente,
sabe-se que em certos ambientes extremos, como em estrelas de nêutrons, as altas
temperaturas e pressões impedem que átomos possam existir.
Como os átomos mostraram-se ser divisíveis, os físicos posteriormente cunharam o termo
"partícula elementar" para descrever as partes indivisíveis, porém não indestrutíveis, de um
átomo. O ramo científico que estuda as partículas elementares é a física de partículas, e é nele
que os físicos esperam encontrar a verdadeira natureza fundamental da matéria.
https://pt.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica
https://pt.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Portugu%C3%AAs_brasileiro
https://pt.wikipedia.org/wiki/Portugu%C3%AAs_europeu
https://pt.wikipedia.org/wiki/Teoria_cient%C3%ADfica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9ria
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo
https://pt.wikipedia.org/wiki/Gr%C3%A9cia_Antiga
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https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Helium_atom_QM.svg
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https://pt.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADngua_grega_antiga
https://pt.wikipedia.org/wiki/Eletromagnetismo
https://pt.wikipedia.org/wiki/Radioatividade
https://pt.wikipedia.org/wiki/Part%C3%ADcula_subat%C3%B4mica
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https://pt.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%B3ton
https://pt.wikipedia.org/wiki/N%C3%AAutron
https://pt.wikipedia.org/wiki/Estrela_de_n%C3%AAutrons
https://pt.wikipedia.org/wiki/Part%C3%ADcula_elementar
https://pt.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica_de_part%C3%ADculas
[2]A Teoria atômica havia sido proposta por filósofos, como Descartes, antes dela ter uma base
experimental. Havia, desde os tempos antigos, duas hipóteses sobre a composição da matéria:
ou ela seria formada por partículas que não poderiam ser mais divididas, ou não haveria nenhum
limite à divisibilidade da matéria. A primeira ideia costuma ser atribuída aos epicuristas, porém
suas origens podem ser ainda mais antigas. A cosmogenia de Demócrito se baseia nesta ideia,
que ele derivou de Leucipo. Segundo Daubeny, Mosco, um fenício que floresceu antes da Guerra
de Troia, teria estas ideias, assim como as mônadas de Pitágoras, cuja origem seria egípcia.
Segundo Mr. Colebrooke, citado por Daubeny, os hindus também tinham, no passado, uma teoria
atômica.
Pela teoria atômica de Epicuro, não havia nada além de matéria e espaço, sendo a matéria
formada por formas geométricas inquebráveis, de várias formas, como redondas, quadradas,
com raios, etc, porém em uma quantidade finita de formas distintas. Estes átomos possuíam
duas propriedades intrínsecas de movimento, uma tendência natural para descer e o movimento
causado pelas suas colisões, que faria os átomos se afastarem. Além destes dois movimentos,
segundo Epicuro, alguns átomos possuiriam um terceiro movimento, que os faria descer em
trajetórias oblíquas ou curvas. Os sólidos seriam produzidos por estes átomos quando eles
estivessem em forma compacta, porém líquidos, ceras, madeira ou vapor quando eles
estivessem menos compactos.
A teoria atômica teve, como oposição, a teoria dos quatro elementos de Empédocles, segundo a
qual toda matéria é formada por terra, ar, fogo e água, misturados em diferentes proporções.
Leibnitz se opôs à teoria atômica, porque ela contrariava dois de seus dogmas, a teoria da
continuidade e a doutrina da razão suficiente.
Os átomos deveriam ser infinitamente duros e inelásticos, então, quando houvesse a colisão de
dois átomos vindos em direção oposta, eles deveriam imediatamente interromper seu
movimento, ou seja, passariam de um estado de movimento rápido para um estado de repouso,
contrariando a lei da continuidade, pela qual nenhuma mudança pode se dar de forma abrupta,
sem passar pelos estágios intermediários.
Os argumentos dos cartesianos contra a teoria atômica tem por base a matemática, pois
nenhum corpo, do ponto de vista matemático, pode ser considerado indivisível.
Abbé Boscovich, um discípulo de Leibnitz, propôs que toda matéria era formada de pontos (no
sentido matemático), que se repeliriam quando estivessem muito próximos, mas que se
História
Oposição à Teoria
https://pt.wikipedia.org/wiki/Descartes
https://pt.wikipedia.org/wiki/Epicurista
https://pt.wikipedia.org/wiki/Dem%C3%B3crito
https://pt.wikipedia.org/wiki/Leucipo
https://pt.wikipedia.org/wiki/Mosco
https://pt.wikipedia.org/wiki/Guerra_de_Troia
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https://pt.wikipedia.org/wiki/M%C3%B4nadas
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https://pt.wikipedia.org/wiki/Hindus
https://pt.wikipedia.org/wiki/Epicuro
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https://pt.wikipedia.org/wiki/Emp%C3%A9docles
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https://pt.wikipedia.org/wiki/Fogo_(elemento)
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81gua_(elemento)
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https://pt.wikipedia.org/wiki/Cartesiano
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Abb%C3%A9_Boscovich&action=edit&redlink=1
atrairiam se muito distantes. Para explicar as propriedades da água (em seus três estados),
Boscovich supôs que duas partículas de água se repeliriam quando muito próximas, e haveria,
de acordo com a distância as separando, regiões onde haveria atração e regiões onde haveria
repulsão.
A base experimental da teoria atômica é uma lei simples que, surpreendentemente, passou
despercebida para os cientistas durante muito tempo. É o fato de que as combinações entre
corpos é muito bem regulada.[3]
O primeiro passo na descoberta desta lei foi dado pelo químico alemão Wenzel que, no trabalho
Lehre von den Verwandschaften, publicado em 1777 em Dresden, mostrou que sempre que dois
sais neutros reagem entre si, o resultado são outros dois sais neutros, em que as proporções
dos constituintes são mantidas.[3]
Exemplo, na reação de 19,75 gramas [Nota 1] de sulfato anidro de prata (formado por 5 gramas de
ácido sulfúrico com 14,75 gramas de óxido de prata) com 16,5 gramas de nitrato de bário
formado por 6,75 gramas de ácido nítrico com 9,75 gramas de óxido de bário[Nota 2] produz-se
21,5 gramas de nitrato de prata e 14,75 gramas de sulfato de bário. Desta forma, observa-se que
existe uma simetria na reação, ou seja, os 21,5 gramas de nitrato de prata são resultado da
neutralização dos 6,75 gramas de ácido nítrico com os 14,75 gramas de óxido de prata, e os
14,75 gramas de sulfato de bário são resultado da neutralização dos 5 gramas de ácido
sulfúrico com os 9,75 gramas de óxido de bário.[4][Nota 3]
Com isto, fica demonstrado que 5 gramas de ácido sulfúrico são equivalentes a 6,75 gramas de
ácido nítrico, assim como 14,75 gramas de óxido de prata a 9,75 de óxido de bário.[Nota4]
Analogamente, o mesmo esquema pode ser usado para analisar a reação de 21,5 gramas de
nitrato de prata com 7,5 gramas de fosfato anidro de sódio, resultando em 10,75 gramas de
nitrato de sódio e 18,25 gramas de fosfato de prata. A conclusão é que 5 gramas de ácido
sulfúrico, 6,75 de ácido nítrico e 3,5 de ácido fosfórico são equivalentes, assim como 4 gramas
de óxido de sódio, 9,75 de óxido de bário e 14,75 de óxido de prata.[4]
Richter, um químico prussiano, expandiu o trabalho de Wenzel, e colocou todas as substâncias
químicas em uma única escala, medindo suas capacidades relativas de saturação de ácidos e
bases, fazendo a química, que até então havia apenas sido uma ciência qualitativa, se tornar
uma ciência quantitativa. O texto de Richer, publicado em 1792, se chamava Anfangsgrunde der
Stoichiometrie.[4]
O próximo passo foi dado por Mr. Higgins, que, em 1789, no trabalho intitulado A Comparative
View of the Phlogistic and Anti-Phlogistic Theories, propôs que que a diferença entre o ácido
Evidências da teoria
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https://pt.wikipedia.org/wiki/1777
https://pt.wikipedia.org/wiki/Dresden
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https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_sulf%C3%BArico
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido_de_prata
https://pt.wikipedia.org/wiki/Nitrato_de_b%C3%A1rio
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_n%C3%ADtrico
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido_de_b%C3%A1rio
https://pt.wikipedia.org/wiki/Nitrato_de_prata
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https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Fosfato_de_s%C3%B3dio&action=edit&redlink=1
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https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido_de_s%C3%B3dio
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_sulfuroso
sulfuroso e o ácido sulfúrico é que, no primeiro, uma partícula de enxofre se combina com uma
partícula de oxigênio, enquanto que no segundo, uma partícula de enxofre se combina com duas
de oxigênio. Além disto, nos compostos de azoto e oxigênio, estes se combinam nas proporções
de 1 para 1,2,3,4 e 5.[5]
Mr. Higgins abandonou esta ideia, que foi retomada por Dalton.[6]
A forma atual da teoria começou com Dalton, que estabeleceu seus princípios, e recebeu
contribuições nos anos seguintes.[7]
Dalton publicou sua teoria em 1808, em 'New System of Chemical Philosophy. Neste trabalho,
está a ideia de que, quando duas substâncias se combinam, a união se faz por suas partículas
componentes, inicialmente na proporção de um para um, ou de um para dois, um para três, etc.[6]
O fundamento da teoria foram as experiências realizadas pelos químicos, a partir de Lavoisier,
que indicaram que toda substância é formada por pequenas partículas de matéria elementar.
Estas partículas podiam ser unidas ou separadas, mas não podiam ser quebradas em partes
menores. Por causa disto, estas partículas foram chamadas de átomos. A teoria é a
generalização destes experimentos: assim como todas substâncias que foram testadas
experimentalmente foram demonstradas de serem compostas de átomos, supôs-se que todas
as substâncias seriam igualmente compostas por átomos.[8]
Segundo Dalton, como os pesos relativos de todos elementos podem ser determinados
experimentalmente, seria possível, a princípio, determinar o peso de cada átomo.[9] Inicialmente,
o peso destes átomos não foi determinado, porém conseguiu-se provar que o hidrogênio era o
átomo de menor peso, e foi possível determinar o peso relativo de cada átomo em relação ao
hidrogênio. Por exemplo, o carbono tinha peso doze vezes maior que o hidrogênio. Ou seja, cada
átomo tem um peso atômico, que é quantas vezes este átomo é mais pesado que o átomo de
hidrogênio.[2] O texto de Dalton trazia, no final, uma tabela com os trinta e sete supostos
elementos então conhecidos, com seus símbolos apropriados, e com seus pesos relativos
calculados.[9] Em 1810, Dalton publicou outro volume, em que confirma suas ideias pela análise
de compostos de oxigênio com hidrogênio, azoto, carbono, enxofre e fósforo. Os trabalhos de
Berzelius e Thompson confirmaram estes resultados para todos os compostos.[10]
A teoria de Dalton tem dois pontos fundamentais: a primeira é que a reação entre substâncias
segue proporções bem definidas, e a segunda é que a matéria é formada de átomos.[10]
A teoria atômica de Dalton
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_sulfuroso
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_sulf%C3%BArico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Enxofre
https://pt.wikipedia.org/wiki/Oxig%C3%AAnio
https://pt.wikipedia.org/wiki/Azoto
https://pt.wikipedia.org/wiki/Dalton
https://pt.wikipedia.org/wiki/Lavoisier
https://pt.wikipedia.org/wiki/Hidrog%C3%AAnio
https://pt.wikipedia.org/wiki/Carbono
https://pt.wikipedia.org/wiki/Doze
https://pt.wikipedia.org/wiki/Peso_at%C3%B4mico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Trinta_e_sete
A observação da formação de diversas substâncias, como água, água oxigenada, monóxido de
carbono, gás carbônico, etc,[10] mostrou que era possível definir pesos atômicos considerando-
se que todos átomos tinham um peso atômico múltiplo do peso do hidrogênio. De acordo com
Daubeny, os pesos atômicos dos átomos seriam:[11][Nota 5]
Hidrogênio ... 1
Carbono ... 6
Oxigênio ... 8
Fósforo ... 12
Azoto ... 14
Enxofre ... 16
Sódio ... 24
Potássio ... 40
A exatidão destas proporções havia sido demonstrada, na época de Daubeny, até em uma parte
em 300 a uma parte em 400. Um dos problemas não resolvidos por esta teoria era o peso
atômico do cloro, cujas medições indicavam o valor 35,43, bem distante do número inteiro 36
proposto por Thompson, e o peso do bromo, de 78,26.[12]
A teoria, porém, tinha algumas falhas. Por exemplo, como existia uma combinação de 1:1 entre
hidrogênio e oxigênio (formando água)[Nota 6] e uma coombinação de 1:1 entre oxigênio e azoto
(formando dióxido de nitrogênio), é suposto que haveria uma combinação de 1:1 entre
hidrogênio e azoto, porém a única combinação observada era na proporção 3:1 (formando
amônia). Em outros casos, em vez das combinações serem nas proporções 1 - 2 - 3 - etc, elas
ocorriam nas proporções 1 - 1 1/2 - 2 - etc.[13]
Daubeny propôs que estes compostos não existiam porque ainda não haviam sido descobertos;
ele cita o caso das combinações entre enxofre e oxigênio, que só ocorriam nas proporções 1:2 e
1:3, respectivamente, no anidrido sulfuroso e no anidrido sulfúrico [Nota 7] até a descoberta do
ácido hipossulfuroso, com proporção 1:1.[14]
Para os químicos, a constituição dos átomos era desconhecida. Não se sabia se os átomos
eram constituídos de partículas ainda menores, ou se eles eram realmente indivisíveis, pois o
químico, da época, não podia quebrar o átomo. Mesmo assim, Alexander William Williamson não
descartava a possibilidade de que os átomos pudessem, algum dia, serem divididos por
processos desconhecidos na sua época.[7]
Pesos relativos
Problemas para a teoria
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81gua
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81gua_oxigenada
https://pt.wikipedia.org/wiki/Mon%C3%B3xido_de_carbono
https://pt.wikipedia.org/wiki/Mon%C3%B3xido_de_carbono
https://pt.wikipedia.org/wiki/G%C3%A1s_carb%C3%B4nico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Cloro
https://pt.wikipedia.org/wiki/Bromo
https://pt.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_nitrog%C3%AAnio
https://pt.wikipedia.org/wiki/Am%C3%B4nia
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Anidrido_sulfuroso&action=edit&redlink=1
https://pt.wikipedia.org/wiki/Anidrido_sulf%C3%BArico
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_hipossulfuroso
https://pt.wikipedia.org/wiki/Alexander_William_Williamson
Notas
1. No texto de Daubeny, a unidade utilizada é o grão. Não foi feita a conversão, pois o que
importa é a proporção.
2. No texto de Daubeny, em vez de óxido de bário está barita, que é o sulfato de bário.
3. Utilizando-sea notação moderna, esta reação corresponde à reação de aproximadamente
1/8 equivalente-gramas de cada uma destas substâncias, ou, mais especificamente, 0,125
moles do nitrato de prata com 0,0625 moles das outras substâncias:
 1/2 Ag2 S O4 + 1/2 Ba (N O3)2 -> Ag N O3 + 1/2 Ba S O4
Ag2 S O4: 1 mol = 311,8 g, 0,0625 moles = 19,5 g
Ba (N O3)2: 1 mol = 261,3 g, 0,0625 moles = 16,3 g
Ag N O3: 1 mol = 170 g, 0,125 moles = 21,25 g
Ba S O4: 1 mol = 233,43 g, 0,0625 moles = 14,6 g.
Em vez de ácido sulfúrico e ácido nítrico deve-se entender seus anidridos,
respectivamente>
Anidrido sulfúrico: 1 mol = 80 g, 0,0625 moles = 5 g
Anidrido nítrico: 1 mol = 108 g, 0,0625 moles = 6,75 g
4. Ver nota anterior. Estas medidas correspondem, aproximadamente, a 1/8 equivalente-
gramas de, respectivamente, anidrido sulfúrico, anidrido nítrico, óxido de prata e óxido de
bário.
5. Daubeny cita, na p.59, Gay-Lussac que, com base na medida da densidade do oxigênio,
propôs que seu peso atômico seria 16, e não 8.
6. Pela tabela, o que se considera como um "átomo" de oxigênio, carbono ou enxofre é, na
verdade, "meio átomo", ou seja, a proporção 1:1 entre H e O corresponde à H + 1/2 O, ou
seja, H2O.
7. Na notação moderna, Daubeny chama de ácido sulfuroso e ácido sulfúrico.
Referências
1. Berryman, Sylvia, "Ancient Atomism", Stanford Encyclopedia of Philosophy (Fall 2008
Edition), Edward N. Zalta (ed.) [1] (http://plato.stanford.edu/archives/fall2008/entries/atomi
sm-ancient/)
Notas e referências
https://pt.wikipedia.org/wiki/Gr%C3%A3o_(massa)
https://pt.wikipedia.org/wiki/Barita
https://pt.wikipedia.org/wiki/Sulfato_de_b%C3%A1rio
https://pt.wikipedia.org/wiki/Equivalente
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Moles&action=edit&redlink=1
https://pt.wikipedia.org/wiki/Anidrido_sulf%C3%BArico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Anidrido_n%C3%ADtrico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Gay-Lussac
https://pt.wikipedia.org/wiki/Stanford_Encyclopedia_of_Philosophy
http://plato.stanford.edu/archives/fall2008/entries/atomism-ancient/
http://plato.stanford.edu/archives/fall2008/entries/atomism-ancient/
2. Erro de citação: Etiqueta inválida; não foi fornecido texto para as "refs" nomeadas
williamson.p3
3. Charles Giles B. Daubeny, Introduction to the atomic theory (1831), Chapter II, p.30 [em linha]
(http://books.google.com.br/books?id=6vlMHfisQGgC&pg=PA30)
4. Charles Giles B. Daubeny, Introduction to the atomic theory (1831), Chapter II, p.31 [em linha]
(http://books.google.com.br/books?id=6vlMHfisQGgC&pg=PA31)
5. Charles Giles B. Daubeny, Introduction to the atomic theory (1831), Chapter II, p.33 [em linha]
(http://books.google.com.br/books?id=6vlMHfisQGgC&pg=PA33)
6. Charles Giles B. Daubeny, Introduction to the atomic theory (1831), Chapter II, p.34 [em linha]
(http://books.google.com.br/books?id=6vlMHfisQGgC&pg=PA34)
7. Alexander William Williamson; Chemistry, for students; Clarendon Press, 1868, Introduction,
p.4
8. Alexander William Williamson; Chemistry, for students; Clarendon Press, 1868, Introduction,
p.2
9. Charles Giles B. Daubeny, Introduction to the atomic theory (1831), Chapter II, p.35 [em linha]
(http://books.google.com.br/books?id=6vlMHfisQGgC&pg=PA35)
10. Charles Giles B. Daubeny, Introduction to the atomic theory (1831), Chapter II, p.36 [em linha]
(http://books.google.com.br/books?id=6vlMHfisQGgC&pg=PA36)
11. Charles Giles B. Daubeny, Introduction to the atomic theory (1831), Chapter II, p.38 [em linha]
(http://books.google.com.br/books?id=6vlMHfisQGgC&pg=PA38)
12. Charles Giles B. Daubeny, Introduction to the atomic theory (1831), Chapter II, p.39 [em linha]
(http://books.google.com.br/books?id=6vlMHfisQGgC&pg=PA39)
13. Charles Giles B. Daubeny, Introduction to the atomic theory (1831), Chapter II, p.42 [em linha]
(http://books.google.com.br/books?id=6vlMHfisQGgC&pg=PA42)
14. Charles Giles B. Daubeny, Introduction to the atomic theory (1831), Chapter II, p.43 [em linha]
(http://books.google.com.br/books?id=6vlMHfisQGgC&pg=PA43)
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