Estrutura Atômica da Matéria - Introdução - Slide Aula

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ESTRUTURA ATÔMICA DA MATÉRIA 
1a PARTE: LEIS DAS REAÇÕES QUÍMICAS e 
TEORIA ATÔMICA CLÁSSICA 
Daniel Moreira de Faria 
3a série - C.O.L.E.G.U.I.U.M. 
2a SEMANA - FEVEREIRO de 2013 
1. LEIS DAS REAÇÕES QUÍMICAS (ESTEQUIOMÉTRICAS) 
• LEIS PONDERAIS DAS REAÇÕES QUÍMICAS 
 
– Lei da Conservação da Massa – LAVOISIER – século XVIII 
 
– Lei das Proporções Fixas e Definidas – PROUST – 1801 
 
– Lei das Proporções Múltiplas – JOHN DALTON – 1804 
1.1. Lei da Conservação da Massa – LAVOISIER – século XVIII 
HgO (s) → Hg (l) + ½ O2 (g) 
• A soma das massas dos reagentes é igual à soma das 
massas dos produtos. 
• Conservação da massa em uma reação química: 
– Primeira evidência experimental: 
• Da existência de átomos. 
• De que reações químicas são simplesmente processos de rearranjo 
de átomos. 
1.1. Lei da Conservação da Massa – LAVOISIER – século XVIII 
• Só há conservação da massa em reações químicas. 
• Em transformações radioativas e nucleares: 
– Não há conservação da massa. 
• Reação química em que há a participação de gases: 
– Lei da conservação da massa só poderá ser demonstrada 
em sistemas fechados. 
 
EXERCÍCIO 1 (UFMG 2001): 
 
EXERCÍCIO 1 (UFMG 2001): 
 
1.2. Lei das Proporções Fixas e Definidas – PROUST – 
1801 
• Há uma proporção fixa e definida entre as 
massas das substâncias participantes de uma 
reação química. 
 
carbono + oxigênio → gás carbônico 
12 g 32 g 44 g 
6 g 16 g 22 g 
3 g 8 g 11 g 
1.2. Lei das Proporções Fixas e Definidas – PROUST – 
1801 
cálcio + carbono + oxigênio → carbonato de cálcio 
40 g 12 g 48 g 100 g 
Ca 40% C 12% O 48% - fórmula centesimal ou percentual 
1.2. Lei das Proporções Fixas e Definidas – PROUST – 
1801 
 Segundo Proust, uma substância química apresenta 
composição constante em termos das massas dos 
elementos que as constituem. 
 Segundo Proust, átomos podem ter massas diferentes 
quando pertencem a elementos químicos diferentes. 
 OBSERVAÇÃO: A partir de 1801, as substâncias químicas 
puderam ser representadas através de fórmulas 
centesimais ou percentuais. 
1.3. Lei das Proporções Múltiplas – JOHN DALTON – 
1804 
• Uma mesma massa de um reagente 
(elemento) pode se combinar com massas 
diferentes de um segundo elemento para 
formar substâncias diferentes. Então, deve 
haver uma proporção de números inteiros e 
pequenos entre as massas do 2º elemento. 
 
Para Dalton foi a grande evidência da existência do átomo. 
1.3. Lei das Proporções Múltiplas – JOHN DALTON – 
1804 
nitrogênio + oxigênio → óxido A 
28 g 16 g N2O (óxido nitroso – gás hilariante) 
nitrogênio + oxigênio → óxido B 
28 g 32 g N2O2 : NO (óxido nítrico) 
nitrogênio + oxigênio → óxido C 
28 g 64 g N2O4 : NO2 (dióxido de nitrogênio) 
Proporção entre as massas do 2º elemento: 16 g : 32 g : 64 g 
ou 1 : 2 : 4 (evidencia “pacotes” de massa). 
1.3. Lei das Proporções Múltiplas – JOHN DALTON – 
1804 
OBSERVAÇÃO: Essa lei para Dalton representou uma grande 
evidência experimental de que a matéria é constituída por 
unidades características de massa, os átomos. 
Essa lei permitiu a elaboração de fórmulas moleculares 
(conceito de fórmula molecular surge em 1811) 
representativas das substâncias químicas. 
EXERCÍCIO 2 
 (UNIFESP): Iodo e flúor formam uma série de 
compostos binários que apresentam em suas 
análises as seguintes composições: 
 Composto % massa de iodo % massa de flúor 
A 87,0 13,0 
B 69,0 31,0 
C 57,0 43,0 
EXERCÍCIO 2 
A) Qual a conclusão que pode ser extraída 
desses resultados com relação às massas de 
flúor que se combinam com uma certa massa 
fixa de iodo? Iodo + Flúor → Composto A 
87 g 13 g 
Iodo + Flúor → Composto B 
69 g 31 g 
Iodo + Flúor Composto C 
57 g 43 g → 
EXERCÍCIO 2 
13 g : 39,1 g : 65,6 g 
1 : 3 : 5 
IF : IF3 : IF5 
Composto A Composto B Composto C 
Composto B: 
 69 g de iodo – 31 g flúor 
 87 g de iodo – mF ∴ mF = 39,1 g de flúor 
Composto C: 
 57 g de iodo – 43 g de flúor 
 87 g de iodo – mF ∴ mF = 65,6 g de flúor 
 
2. TEORIA ATÔMICA DA MATÉRIA – 
1807/1808 – JOHN DALTON 
a) Bases Teóricas 
– Leis Ponderais; 
– Estudos sobre o comportamento dos gases. 
• Paixão da época: BALONISMO. 
b) Bases Experimentais 
– Reações químicas (sobretudo com gases). 
– Transformações gasosas 
• Expansão, contração, misturas. 
 
 
2. TEORIA ATÔMICA DA MATÉRIA – 
1807/1808 – JOHN DALTON 
OBSERVAÇÃO: Dalton acreditava na descontinuidade 
da matéria, isto é, previa espaços vazios entre os 
átomos. No entanto, acreditava em um átomo 
contínuo e isento de espaços vazios. 
c) Postulados 
 OBSERVAÇÃO: ele não criou um modelo de 
átomo, mas pontuou coisas sobre a matéria) 
1º) A matéria é constituída de átomos. 
 (ACEITO ATÉ HOJE) 
2º) Elemento químico é um conjunto de átomos 
idênticos que possuem massas, tamanhos e 
propriedades semelhantes. (NÃO ACEITO, detonada 
no século XX a descoberta dos isótopos) 
 
c) Postulados 
OBSERVAÇÃO: A descoberta dos isótopos (átomos de um mesmo 
elemento de massas diferentes) em 1939 contestou esse postulado. 
1H
1 1H
2 1H
3 
99% Deutério Trítio 
1 p+ 1 p+ 1 p+ 
1 e– 1 e– 1 e– 
0 no 1 no 2 no 
H2O D2O 
(água deuterada ou 
água pesada) 
T2O 
(água tritiada) 
c) Postulados 
Os isótopos de um mesmo elemento químico têm: 
1. Propriedades físicas diferentes: PF, PE, densidade e calor 
específico. 
2. Propriedades químicas IGUAIS. 
3. Propriedades radioativas diferentes. 
OBSERVAÇÃO: As propriedades físicas dos isótopos de um 
mesmo elemento químico são diferentes, mas as 
propriedades químicas são semelhantes. 
c) Postulados 
3o) Átomos de elementos químicos diferentes possuem massas, 
tamanhos e propriedades diferentes. (QUASE COMPLETAMENTE 
ACEITO, exceto pelo fenômeno de isobaria). 
 
 
OBSERVAÇÃO: Em 1940, a descoberta dos isóbaros (átomos de elementos 
diferentes com o mesmo número de massa) contestou esse postulado. 
EXEMPLO: 40Ca20 e 
40Ar18 são isóbaros entre si. 
Os isóbaros possuem propriedades FÍSICAS e QUÍMICAS diferentes. 
c) Postulados 
4º) Reações químicas são processos de rearranjo 
de átomos. (ACEITO ATÉ HOJE) 
5º) Átomos de elementos diferentes, quando 
combinados através de proporções diferentes 
originam substâncias diferentes. (ACEITO ATÉ 
HOJE) 
 
EXEMPLO: N2O Fe2O3 CO 
NO FeO CO2 
c) Postulados 
6o) O átomo é indestrutível, isto é, o átomo de 
um elemento químico não pode ser 
transformado no átomo de outro elemento. 
(NÃO ACEITO) 
 
 
OBSERVAÇÃO: A descoberta da radioatividade em 1896 contestou 
esse postulado. 
CURIOSIDADES 
1. A bola de bilhar: Dalton nunca falou isso. Veio com Rudolf Clausius 
na metade do século XIX com estudos de gases. 
2. Dalton nunca falou que o átomo era esférico. 
3. INDIVÍSIVEL = átomo. 
4. Dalton descriminado por ser da seita dos QUARKS. 
5. Na 2ª metade do século XIX, os estudos sobre o comportamento de 
gases inseriram na ciência a concepção de um átomo dotado de 
MASSA (maciço), esférico e indivisível. 
d) O que a concepção atômica do século XIX 
permite explicar? 
 1ª explicação: MODELO CINÉTICO DOS GASES – 
Rudolf Clausius (1857) 
– O movimento das moléculas de um gás é caótico e 
desordenado. (CONCEPÇÃO DE ÁTOMO ESFÉRICO) 
– Colisões entre as moléculas de um gás são 
perfeitamente elástico. (CONCEPÇÃO DE ÁTOMO 
MACIÇO, RÍGIDO e INDIVÍSIVEL) 
 
d) O que a concepção atômica do século XIX 
permite explicar? 
– A dimensão da moléculade um gás é desprezível em 
relação aos espaços vazios existentes. Não considera 
interações entre moléculas de gás. (CONCEPÇÃO DE 
ÁTOMO INDIVISÍVEL) 
– A pressão é o resultado dos choques das moléculas de 
um gás contras as paredes de um recipiente. 
(CONCEPÇÃO DE ÁTOMO RÍGIDO, MACIÇO, 
INDIVISÍVEL, NÃO DEFORMÁVEL) 
d) O que a concepção atômica do século XIX 
permite explicar? 
 2ª explicação: TEORIA DAS COLISÕES 
MOLECULARES – Arrhenius (século XIX) 
• Para ocorrer reações químicas entre gases, é 
preciso que suas moléculas colidam com arranjo 
favorável e Ec mínima. (CONCEPÇÃO DE ÁTOMO 
MACIÇO, INDESTRUTÍVEL e RÍGIDO) 
d) O que a concepção atômica do século XIX 
permite explicar? 
 3ª explicação: LEIS PONDERAIS DAS REAÇÕES 
QUÍMICAS: basta admitir a existência do átomo e 
de sua massa. 
 
 4ª explicação: FÓRMULAS DAS SUBSTÂNCIAS 
(CENTESIMAIS, MOLECULARES, MÍNIMAS): basta 
admitir a existência do átomo e de sua massa. 
 
O QUE DETONOU A IDÉIA DE DALTON? 
1. Dalton acreditava na descontinuidade da matéria, isto é, previa 
espaços vazios entre os átomos. No entanto, acreditava em um 
átomo contínuo e isento de espaços vazios. 
 
2. TEORIA DO FLUIDO ELÉTRICO (século XVII e XVIII): eletricidade é 
um FLUÍDO que atravessava os corpos e não é uma propriedade da 
matéria. Nessa época Alexander Volta inventou a PILHA e essa 
teoria passa a ser questionada. Matéria tem propriedade elétrica 
apenas na 2ª metade do século XIX.