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A to m ís ti ca Química 1M1 1 1/40 In tr o d u çã oà química PASSADO ALGUM TEMPO... Em algum dia e lugar, o homem primitivo dominou uma das mais importantes reações químicas, a combustão. A química, então, começou a trabalhar por nossos antepassados. 1. Liste algumas formas de utilização do fogo. 2. Com os colegas e o professor, elabore um conceito de combustão. Combustão é a reação química de substâncias com o oxigênio, iniciada por chama, faísca ou espontaneamente. Orientação ao professor — Leve os alunos a refletirem sobre como a utilização do fogo alterou o curso da história humana. Iluminação; fundição de metais; aquecimento de ambientes; preparo de alimentos; destilação de líquidos. Orientação ao profes- sor — Converse com seus alunos sobre a busca da humanidade por melhorar suas con- dições de vida, e como ainda hoje a ciência em geral e a química coo- peram para isso. Bus- que abordar o tema de forma interdisciplinar, lembrando da geogra- fia (a humanidade alte- rando o espaço em que vive) e da história, por exemplo. O projeto O papel do químico na socieda- de refere-se a esse capítulo. A to m ís ti ca In tr od u çã o à q u ím ic a 2 Química 1M1 2/40 A to m ís ti ca In tr od u çã o à q u ím ic a Química 1M1 3 3/40 Estudo da química Química é a ciência da matéria e das mudanças que ela sofre, abrangendo, portanto, todo o mundo material que nos rodeia — as pedras, a comida que alimenta nosso corpo, o silício que entra na composição dos computa- dores. Nenhum material fica fora do alcance da química, vivo ou morto, vegetal ou mineral, na Terra ou em alguma estrela distante. Em outras palavras, o objeto de estudo da química é o Universo em que vivemos, formado por uma infinidade de diferentes espécies de matéria e muita energia radiante. Energia é tudo que pode transformar a matéria — luz, eletricidade, calor. Pelas reações químicas, a química pode transformar a matéria, criando remédios, vacinas, produzindo mais e me- lhores alimentos, enfim, aperfeiçoando as condições de vida dos seres humanos. Matéria é tudo que tem massa e ocupa lugar no espa- ço — água, ar, pedras, ferro, sal, clorofila. A química é também um agente de mudança social; contribui para melhorar a vida das pessoas, pois aperfeiçoa a capacidade de o homem interagir com o ambiente, sem agredi-lo. 1. Compare as ilustrações a seguir. a) Liste algumas substâncias que aparecem nas figu- ras. Pesquise como se formaram e construa em seu caderno uma tabela com essas informações. b) Ainda em relação às figuras, relacione alguns aspectos em que a química modificou a qualidade de vida do ser humano. c) Discuta com os colegas as maneiras de resolver ou minimizar o problema da poluição. Registre em cartaz as propostas de sua turma. Divulgue-as na escola. 2. Na embalagem de cada produto alimentício existem informações sobre todas as substâncias que o com- põem. Os conservantes estão incluídos para evitar que o produto estrague. Determinados con- servantes não são recomendados em alguns países por suspeita de causa- rem câncer. Faça uma pesquisa em revistas, l ivros di- dáticos, na internet, para responder às questões. a) Como os alimentos são conservados? b) Que efeitos os conservantes podem provocar em nosso organismo? Orientação ao pro- fessor — Defina substância. As infor- mações pesquisadas sobre como a neve, a água dos rios, o ar e as nuvens se formam re- metem ao estudo dos ciclos biogeoquímicos, ecologia e também ao conhecimento sobre solidificação e evapo- ração. Alguns alunos poderão questionar a formação de poluen- tes atmosféricos. A to m ís ti ca In tr od u çã o à q u ím ic a 2 Química 1M1 2/40 A to m ís ti ca In tr od u çã o à q u ím ic a Química 1M1 3 3/40 a) Como ocorrem os avanços tecnológicos? b) Se fôssemos impedidos de utilizar os recursos tecnológicos, como seria nossa vida? Quais as vantagens e as desvantagens disso? 3. Reflita sobre os recursos tecnológicos que você uti- liza cotidianamente. Depois, discuta com os colegas os seguintes aspectos e registre as conclusões. Histórico da química O estudo da matéria e suas transformações é feito pela química, ciência que, apesar de ter nascido há cerca de 340 anos, estuda processos químicos que sempre existiram. Há 30 mil anos surgiu o Homo sapiens sapiens. Desde então, o ser humano está aprendendo a utilizar e a transformar as coisas da natureza: trabalhou o barro produzindo a ce- râmica; manipulou as fibras do linho e teceu vestimentas; usou o cobre e obteve o bronze em 3000 a.C.; da areia fabricou o vidro; nos últimos quatro milênios, usou a fermentação para produzir bebidas e pão; descobriu os corantes e tingiu os tecidos; desde 2000 a.C. usou o ferro e fabricou ar- mas e ferramentas. Pouco antes da Era Cristã, os egípcios já preparavam cosméticos e Cleópatra pintava os olhos com produtos químicos. Ape- sar de utilizar a química, o homem somente procurava explicações no misticismo. Quase tudo era justificado Forme equipe para tra- balhar o item sorteado sobre o histórico da química — ato- mistas, alquimistas, química experi- mental, química moderna. Recorram à melhor forma de apresentar esse conteúdo aos colegas. Se neces- sário, pesquisem informações em livros, internet, jornais. pela vontade divina e pelos fenôme- nos sobrenaturais. ATOMISTAS Aproximadamente em 400 a.C., Demócrito, discípulo de Leucipo, ra- ciocinando sobre a natureza íntima dos corpos existentes no Universo, chegou à conclusão de que toda matéria seria formada por partículas tão minúsculas que nada menor po- deria existir. O nome átomo surgiu como resultado do raciocínio lógico desses filósofos, denominados ato- mistas. Outros filósofos, no entanto, discordavam dessa idéia. Dentre eles, destacou-se Aristóteles (387 a.C.), que defendia que o mundo teria ori- gem em cinco elementos básicos: terra, água, ar, fogo e éter. ALQUIMISTAS Por volta de 330 a.C., no Egito, surgiram os alquimistas, que se dedi- cavam à observação sistemática das transformações da matéria. Buscavam, principalmente, uma forma de trans- formar metais, como chumbo e ferro, em ouro. Durante quase mil anos, os conhecimentos dos alquimistas foram acumulados e registrados. Aproximadamente no ano 750, os árabes conquistaram os reinos gregos e encontraram antigos livros de ciências. Fascinados com os co- nhecimentos, mergulharam no estudo e se tornaram os maiores alquimistas da história. Geber (721—815) pesqui- sava métodos para chegar ao ouro e à substância capaz de curar todas as doenças e proporcionar a vida eterna — o elixir da vida. Mesmo não atingindo seus objeti- vos, Geber fez inúmeras descobertas importantes. Obteve, por exemplo, o ácido acético pela destilação do vinagre. Por volta de 1300, um al- quimista desconhecido conseguiu o ácido sulfúrico e, na mesma época, o espanhol Villanova destilou o vinho e obteve o álcool. Em 1597, o alquimista alemão Andreas Libau escreveu o livro in- titulado Alquimia, apresentando as principais descobertas medievais com clareza e sem misticismo. Des- creveu com detalhes a preparação de vários ácidos e da água régia, mistura poderosa de ácido sulfúrico e nítrico, capaz de corroer até o ouro. Estava aberto o caminho para o nascimento da química. QUÍMICA EXPERIMENTAL Em 1662, Robert Boyle, físico e químico irlandês, realizou experiên- cias de compressão de gases. Ob- servou que o volume do gás variava inversamente à pressão exercida so- bre ele. Percebeu que os resultados de suas experiênciaspoderiam ser mais bem explicados admitindo-se a Orientação ao professor — O impor tante é levar o aluno a perceber que os grandes avanços quase sempre ocorrem em épocas de crise: guerras, pes- tes, desastres, etc. Orientação ao professor — Orientar a discussão de modo a que os alunos de- batam sobre as crises de energia, pela falta do petróleo ou de eletricidade. Orientação ao profes- sor — Os alunos pode- rão apresentar entrevis- tas, debates, teatro ou construir protótipos. Avalie a compreensão das informações e a par ticipação. A to m ís ti ca In tr od u çã o à q u ím ic a 4 Química 1M1 4/40 A to m ís ti ca In tr od u çã o à q u ím ic a Química 1M1 5 5/40 Na natureza nada se perde, nada se cria, tudo se transforma. ou A soma das massas dos reagen- tes é igual à soma das massas dos produtos de reação num sistema fechado. natureza atômica da matéria, concep- ção latente desde 440 a.C., época de Demócrito. O grande mérito de Boyle foi levar a química a tornar-se ciência experimental. Para ele, elemento quí- mico era qualquer substância que não pudesse ser convertida em outra mais simples. Em 1661, Boyle publicou O Químico Cético, verdadeiro marco que separou a alquimia da química moderna. QUÍMICA MODERNA Em 1772, Antoine Laurent de Lavoisier, químico francês, medindo massas de substâncias que queima- vam, derrubou a teoria do flogístico, proposta por Stahl em 1700, segundo Comumente se representam as reações químicas por equações contendo reagentes e produtos. Reagentes (substâncias colocadas para reagir): todos os compostos colocados à esquerda da equação química (antes da seta). Produtos (substâncias obtidas após a reação): compostos colocados à direita da equação (ou da seta). H2SO4 + CaCO3 CaSO4 + H2O + CO2 98 g 100 g 136 g 18 g 44 g Reagentes Produtos 198 g 198 g a qual todo material combustível se- ria rico na substância denominada flogístico que, eliminada na com- bustão, deixava apenas um resíduo não-inflamável. Em 1789, Lavoisier publicou o mais completo livro de química, resultado de inúmeras ex- periências, enunciando então a lei da conservação das massas. Realize as atividades propostas. Primeira experiência Material: papel, balança e caixa de fósforos Procedimentos: coloque uma folha de papel meio amassada em cada prato da balança, de maneira a deixá- la equilibrada. Para que lado pende o prato da balança ao queimar a folha de papel do lado esquerdo? Justifique sua res- posta. Segunda experiência Material: duas velas, balança, caixa de fósforos, material cortante (para raspar a vela) Procedimentos: coloque uma vela em cada prato da balança. Para equilibrá-los, raspe a vela mais pesada. Quando equilibrar os dois pratos, acenda a vela do lado esquerdo. Explique o que acontece ao deixar que ela queime durante algum tempo. Terceira experiência Material: lã de aço (Bom Bril), balança e caixa de fósforos Procedimentos: coloque, em cada prato da balança, uma lã de aço desenrolada para queimar com facilidade. Equilibre os pratos e coloque fogo na lã de aço do lado esquerdo. Para que lado vai pender a balança? Primeira experiência — Desce o prato direito. Ve- rifica-se a diminuição da massa da folha de papel queimado do lado esquer- do, porque quase todos os produtos dessa com- bustão são gasosos ou passam ao estado gasoso e se dispersam na atmos- fera. Na combustão da fo- lha de papel, se os produ- tos não escapassem para o ar e se o oxigênio, que foi um dos reagentes (o comburente), fosse pesa- do antes da combustão, junto com a folha de pa- pel, a balança não pen- deria para nenhum dos lados, ou seja, ficaria equilibrada (lei da con- servação das massas, de Lavoisier). Orientação ao professor — Realize as atividades enquanto os alunos observam. Por meio destas atividades, em que se procede a queima de algumas substân- cias, é possível discutir as idéias de Stahl e Lavoisier. Terceira experiência — No caso da lã de aço (Bom Bril), verifica-se aumento na mas- sa do material e a balança pende para o lado da lã de aço queimada. Isso se explica porque o ferro incorpora oxigênio, formando óxido de ferro de cor escura, quase pre- to, que possui massa maior que o ferro puro. Como o óxido formado é um sólido com elevado ponto de fusão, a temperatura atingida na queima não é suficiente para sua vaporização. Antes da combustão, a balança não indica a massa do oxigênio que vai ser incorporada ao ferro e, sim, apenas a massa do ferro. Se esse experimento fosse feito em recipiente fechado, e as massas do ferro e do oxigênio, pesadas antes, não haveria alteração da massa, segundo a lei de Lavoisier. Observação: hoje essa lei é contestada pela equação de Einstein (E = mc2) — a mas- sa pode ser transformada em energia. Segunda experiência — Desce o prato direito. Se a vela somente fundisse, seu peso não mudaria e a balança continuaria equilibrada. Além de fundir, a queima da vela gera produtos gasosos que são liberados para a atmosfera. Se fizermos a queima em re- cipiente fechado, a balança ficará equilibrada (lei da conservação das massas). Como foi realizada a queima no prato esquerdo, ocorrendo perda de massa para a atmos- fera, desce, então, o prato direito da balança. A to m ís ti ca In tr od u çã o à q u ím ic a 4 Química 1M1 4/40 A to m ís ti ca In tr od u çã o à q u ím ic a Química 1M1 5 5/40 2. Numa reação completa de 54 gramas de alumínio com 48 gramas de oxigênio, obtém-se óxido de alumínio. Com base nessas informações, determine: a) a massa de óxido formada; b) a massa de oxigênio necessária para a reação completa com 27 gramas de alumínio. c) Para responder a e b, que leis você utilizou? 3. Um dos grandes avanços na segurança automobilís- tica foi o invento do airbag. Seu acionamento, em caso de choque, deve-se a uma reação que libera gás nitro- gênio. Justifique por que a massa total dos reagentes, nessa reação, é igual à massa dos produtos e indique o cientista que formulou a lei que rege a conservação das massas. TEORIA ATÔMICA DE DALTON Em 1803, o cientista inglês John Dalton, para explicar as leis ponderais, propôs uma hipótese atômica divulgada no livro A New System of Chemical Philosophy, resumo das evidências da natureza atômica da matéria. Funda- mentado, principalmente, nas leis de Lavoisier e Proust e em suas próprias observações sobre o comportamento dos gases, Dalton retomou a idéia de que toda matéria é formada por partículas minúsculas e indivisíveis, os átomos, e a de que um tipo de matéria difere de outro pela massa. PROUST E A COMPOSIÇÃO DAS SUBSTÂNCIAS O químico francês Joseph Louis Proust fez inúmeras experiências com o objetivo de demonstrar que a subs- tância pura tinha composição constante, independente da origem, ao contrário de mistura, cuja composição podia variar. Em 1799, Proust demonstrou que a composição da massa do carbonato de cobre era sempre de cinco partes de cobre, uma de carbono e quatro de oxigênio, quer fosse preparado em laboratório, quer extraído da natureza. Essa conclusão ficou conhecida por lei de proust ou lei das proporções definidas. Gás hidrogênio + Gás oxigênio → Água Reação 1 → 1 g + 8 g = 9 g Reação 2 → 2 g + 16 g = 18 g Reação 3 → 4 g + 32 g = 36 g 1 2 8 16 9 18 1 2 = = = Reação 1 → 2 Todas as massas dos componentes dobradas 2 4 16 32 18 36 1 2 = = = Reação 1 → 3 Todas as massas dos componentes multiplicadas por 4 Conseqüência da lei de Proust Todo composto químico terá sempre a mesma com- posição em massa, independentementede sua origem. Água, por exemplo, sempre é formada por 88,9% de oxigênio e 11,1% de hidrogênio, em massa. As massas das substâncias participantes da reação química são diretamente proporcionais — se a massa de um dos reagentes for multiplicada por dois, todas as massas dos outros componentes também serão dobradas. 1. Complete a tabela a seguir, formulada pela reação entre ácido clorídrico (muriático) e hidróxido de sódio (soda cáustica), maneira prática de obter cloreto de sódio (sal de cozinha), respeitando as leis ponderais. Água 18 g de água — 100% 2 g de hidrogênio — x1 18x1 = 2 . 100 x1 = 200 18 x1 = 11,1% 18 g de água — 100% 16 g de oxigênio — x2 18x2 = 100 . 16 x2 = 1 600 18 x2 = 88,9% Observação: leis ponderais são as que envolvem massas dos componentes da reação, como as de Lavoisier e Proust. Ácido clorídrico Hidróxido de sódio Cloreto de sódio Água 36,5 g 40 g 58,5 g 73 g Massas iguais Massas diferentes Átomos iguais Átomos diferentes 102 g 24 g Para a questão a, a lei de Lavoisier; para a b, a de Proust. Segundo Lavoisier, a massa total dos reagentes não se perde, conserva-se, e equivale à massa total dos produtos. 80 g 117 g 36 g 18 g A to m ís ti ca In tr od u çã o à q u ím ic a 6 Química 1M1 6/40 A to m ís ti ca In tr od u çã o à q u ím ic a Química 1M1 7 7/40 Com a tabela periódica, pesquise e escreva o sím- bolo correto de cada elemento químico a seguir. a) Flúor i) Potássio b) Nitrogênio j) Magnésio c) Enxofre k) Manganês d) Ferro l) Cobre e) Chumbo m) Mercúrio f) Hélio n) Silício g) Cobalto o) Fósforo h) Alumínio ÁTOMO DIVISÍVEL No início do século XIX, inúmeras descobertas no campo de eletricidade, radioatividade e magnetismo sugeriram a possibilidade de a matéria ser composta por partículas elétricas. Também se descobriram o elétron e o próton, me- nores que o menor dos átomos. Desaparecia a concepção do átomo como partícula mínima e indivisível. Em 1904, Thomson propôs que o átomo seria uma esfera de eletricidade positiva com elétrons mergulha- dos, de forma a neutralizar a carga elétrica. Embora de imediato rejeitada, essa sugestão foi o primeiro modelo para o átomo divisível. Thomson dividiu com Hendrik Antoon Lorentz a honra de receber o Prêmio Nobel em 1906, por terem ambos iniciado o estudo do elétron. SÍMBOLOS QUÍMICOS Em 1813, a fim de unificar a linguagem química e permitir a organização dos elementos, Berzelius propôs representar cada elemento químico por um símbolo. Em geral ficou estabelecida a letra inicial do nome do elemento em grego ou latim. H — hidrogênio (Hidrogène) O — oxigênio (Oxygène) P — fósforo (Phosphóros) Au — ouro (Auru) Ag — prata (Argentu) S — enxofre (Sulfur) Para iniciais coincidentes, a diferenciação se faz acres- centando a segunda letra, minúscula, do nome latino. C — carbono Ca — cálcio Cl — cloro Cu — cobre As moléculas são formadas por mais de um átomo e mostram a proporção atômica dos elementos. — H2O para água (a molécula de água é formada por dois átomos de hidrogênio ligados a um de oxigênio.) — NH3 para a amônia — H2SO4 para ácido sulfúrico O nome amônia vem dos antigos egípcios. Eles sabiam que era bom adubo, mas não sua origem. Creditavam-na ao deus Amon-Rá. O desenvolvimento tardio da química no Brasil tem raízes históricas. Em Portugal, no período dos descobrimentos, ao contrário do que estava ocorrendo em outros pontos da Europa, a alquimia não floresceu. A quantidade de ouro e outros bens de valor que os navegadores portugueses levaram para o reino foram suficientes para desestimular qual- quer aventura alquimista em busca da pedra filosofal. Mesmo a iatroquímica e o flogístico não despertaram interesse, e apenas em 1772 foi criado, na Universidade de Coimbra, o primeiro curso superior de química. Vários brasileiros freqüentaram o curso nessa época, com destaque para o naturalista Alexandre Rodrigues Ferreira e para Vicente Coelho de Seabra Silva Telles, que em 1801 adaptou a nomenclatura química, de origem latina, criada por Lavoisier, para a língua portuguesa e que é usada até hoje. José Bonifácio de Andrada e Silva, um dos personagens centrais do movimento da Independência e aluno de Silva Telles, foi um dos mais importantes mineralogistas de sua época, conhecido como o “patriarca dos químicos brasileiros”. Por volta de 1800, ele descobriu dois minerais, dos quais se descobriu, em 1818, o elemento lítio. A vinda da família real para o Rio de Janeiro em 1808 trouxe a necessidade de se estabelecer uma nova capital para o Império, o que promoveu a criação de vários organismos culturais no Brasil. A Real Academia Militar, fundada em 1811, foi a primeira instituição de ensino de química. Em 1812, foi criado o Laboratório Químico-Prático, no Rio de Janeiro, responsável pelas primeiras operações de química industrial no Brasil e por investigações da composição de minerais e vegetais. Mas, pouco tempo depois, as atividades do laboratório limitaram-se apenas à produção de alguns medicamentos. No Laboratório Químico do Museu Nacional, criado em 1818 no Rio de Janeiro, efetuaram-se as primeiras perícias toxicológicas, análises de combustíveis nacionais e investigações sobre a composição de amostras de pau-brasil vindas de várias regiões do país. O Laboratório Químico do Museu Nacional, em 1931, foi extinto e suas atividades foram distribuídas entre outros. A história da química no Brasil F N S Fe Pb He Co Al K Mg Mn Cu Hg Si P A to m ís ti ca In tr od u çã o à q u ím ic a 6 Química 1M1 6/40 A to m ís ti ca In tr od u çã o à q u ím ic a Química 1M1 7 7/40 A Primeira Guerra Mundial tornou óbvia a necessidade da formação de químicos. A criação do ensino profissional técnico e do ensino científico voltado à pesquisa impulsionaram a criação de diversos cursos por todo o país, de 1918 a 1930. Foram criados, então, cursos ligados às faculdades de Ciências, dentro das universidades, com um caráter mais investigativo. A profissão de químico foi regulamentada pelo decreto 24 693, de 12 de julho de 1934. Fernando de Azevedo (Org.). As ciências no Brasil. p. 122. (Adaptado) 1. Enumere, com base nas informações contidas no texto, algumas atribuições do químico. 2. A Primeira Guerra Mundial tornou óbvia a necessidade da formação de químicos. Justifique essa afirmação. 3. Em dupla, pesquise mais sobre a profissão do químico, os cursos de técnicos químicos e os de Engenharia Química na sua região. Se possível, convide um profissional da área de química para falar dessa profissão. 1. O período histórico compreendido entre 300 a.C. e o século XV registra o domínio dos alquimistas, no campo das ciências, que buscavam a obtenção do elixir da longa vida e da pedra filosofal, em que o primeiro tornaria o homem imortal e a se- gunda seria capaz de transformar objetos metálicos, principalmente chumbo, em ouro. Apesar de absurdos, esses sonhos motivaram pesquisas, registros e especulações que ajudaram o homem no domínio de tecnologias: metalurgia, explosivos, produção e purifi- cação de substâncias, entre outras. Alguns se destacaram: Geber ao produzir ácido acético pela destilação do vinagre; Villanova ao obter o álcool comum pela destilação do vinho. Paracelso, médico e cientista, é considerado o principal responsável pela mudança da denominação alquimia por iatro- química, cujo maior objetivo era a preparação de medicamentos. Coube a Robert Boyle a principal transformação, pois surgia a ciência química, definindo a química como ciência experimental, provando isso aotrabalhar com transformações gasosas. Antoine Laurent Lavoisier, no século XVII, procedendo à destilação sucessiva da água, num sistema fechado, e realizando processos envolvendo combustão, no mesmo tipo de recipiente, constatou que a massa envolvida não variava, fosse na combustão ou na destilação. Estava assim criada a lei da conservação das massas. Fundamentado no texto, assinale as afirmações verdadeiras e corrija as demais. a) ( ) Geber descobriu o processo de fabricação do ácido acético. b) ( ) Para Lavoisier, num sistema fechado, a quan- tidade de matéria não se altera, independen- temente do tipo de transformação. c) ( ) A iatroquímica destinou-se à produção do elixir da longa vida. Estes livros trazem o histórico da química. As Ciências no Brasil, organizado por Fernando de Azevedo, Editora UFRJ Alquimistas e Químicos: o Passado, o Presente e o Futuro, de José Atílio Vanin, Editora Moderna O que o Profissional de Química Deve Saber, de Miguel Romeu Cuocolo, publicado pelo CRQ — IV Região http://www.alquimiadigital.cjb.net/ Explicações sobre os primórdios da química http://www.terravista.pt/meiapraia/1062/atomica.html Modelos atômicos e testes http://www.universitario.net/psilva/index.html Modelos atômicos, curiosidades e testes http://allchemy.iq.usp.br/topindex.html Informações mais avançadas sobre a química Geber obteve o ácido acético pela destilação do vinagre. A iatroquímica destinou-se à produção de medicamentos. X Investigação da composição de minerais e vegetais, descober ta de elementos, produção de medicamentos, perícias toxicológicas, análise de combustíveis. A história tem mostrado que, nos períodos de guerras, é grande a produção científica, incluindo pesquisas na área da química. A to m ís ti ca In tr od u çã o à q u ím ic a 8 Química 1M1 8/40 6. Na interpretação metafísica dos filósofos gregos da Antigui- dade, surgiu a palavra átomo, que significa: a) partícula pequena. b) matéria. c) partícula composta. d) partícula material indivisível. e) partícula neutra. 7. Por volta de 400 a.C., os filósofos gregos acreditavam na indestrutibilidade da matéria, e que ela poderia ser dividida em partículas cada vez menores, até que se chegasse a um ponto no qual a subdivisão não fosse mais possível. É correto afirmar: a) Tais partículas eram denominadas básicas pelos filóso- fos, às quais Demócrito deu o nome de átomos, palavra grega que significa indivisível. b) Tais partículas eram denominadas básicas pelos filó- sofos, às quais Dalton deu o nome de átomos, palavra grega que significa divisível. c) Tais partículas eram denominadas relativas pelos fi- lósofos, às quais Rutherford deu o nome de átomos, palavra grega que significa indivisível. d) Tais partículas eram denominadas complementares pelos filósofos, às quais Niels Bohr deu o nome de átomos, palavra grega que significa indivisível. e) Tais partículas eram denominadas componentes pelos filósofos, às quais Thomson deu o nome de átomos, palavra grega que significa indivisível. 2. Enuncie as principais idéias do modelo atômico de Dalton. 3. Enuncie a lei da conservação das massas ou lei de Lavoisier. 4. Quais as partículas descobertas que permitiram a Thomson sugerir seu modelo atômico? Como era esse modelo? 5. Mesmo antes de Lavoisier já se sabia que, a partir de deter- minada quantidade de matéria-prima, não se poderia fabricar quantidades arbitrárias de um produto. Isso sugere existir alguma relação entre massas reagentes e produtos numa transformação química, independentemente do modo pela qual ela foi obtida. O cloreto de sódio (sal de cozinha), por exemplo, pode ser obtido de minas subterrâneas, extraído do mar, nas salinas, ou sintetizado, em laboratório, da reação entre ácido clorídrico e hidróxido de sódio. Em qualquer desses casos, sua estrutura sempre apresenta a mesma proporção, em massa, de sódio e cloro, presentes na amostra: 46 partes de sódio para 71 partes de cloro. Logo, as quantidades de reagentes que participam de transformação não são arbitrárias. Ao contrário, cada trans- formação química envolve determinadas massas de reagentes, mantendo sempre a mesma proporção. Essa generalização ou lei experimental é chamada lei da composição definida, lei das proporções constantes ou lei de Proust. Com base no texto e na lei de Lavoisier, complete o quadro. 8. Com base nas leis ponderais das reações químicas, Dalton criou a teoria atômica clássica. Analise as afirmações a seguir e calcule a soma das corretas. 01) O átomo é uma partícula minúscula e indivisível. 02) Os átomos não podem ser criados ou destruídos. 04) Átomos de um mesmo elemento apresentam proprie- dades idênticas, inclusive a mesma massa. 08) Os átomos fazem ligações entre si, formando átomos compostos (moléculas). 16) Os átomos são formados por prótons, elétrons e nêu- trons. 9. Considerando os modelos atômicos estudados e as leis ponderais, determine a soma das afirmações corretas. 01) Dalton admite átomos indivisíveis. 02) Proust diz que, nas transformações químicas, os rea- gentes sempre se combinam nas mesmas proporções para produzir determinado produto. 04) Thomson criou um modelo atômico com prótons, elé- trons e nêutrons. 08) Foi Dalton o primeiro a citar a palavra átomo. 16) Lavoisier formulou a lei da conservação das massas. 10. Fenômenos observados em radioatividade, eletricidade e magnetismo levaram Thomson a criar o modelo atômico da “geléia”. Nesse modelo: a) o átomo é indivisível. b) o átomo é formado por prótons, nêutrons e elétrons. c) o átomo é um sistema compacto formado por quanti- dades iguais de prótons e elétrons. d) o número de prótons é maior que o de elétrons. e) o átomo apresenta o núcleo positivo, onde estão os prótons. Os elétrons giram ao redor do núcleo. 11. Partindo do pressuposto de que o domínio do fogo, pelo homem, surgiu de uma observação ocasional, produza um tex- to, no caderno, narrando a maneira como esse fato possa ter influenciado a vida dos homens das cavernas. H2SO4 + CaCO3 → CaSO4 + CO2 + H2O 98 g 100 g 136 g 44 g 9 g 200 g Dalton retomou a idéia de que toda matéria era formada por par tículas minúsculas, indestrutíveis e indivisíveis, os átomos. Átomos do mesmo elemento eram idênticos e átomos de diferentes naturezas dife- riam entre si pela massa. Na natureza nada se perde, nada se cria, tudo se transforma. Ou: a soma das massas dos reagentes é igual à soma das massas dos produtos da reação. As par tículas foram o próton e o elétron. Thomson sugeriu que o átomo fosse uma esfera de eletricidade positiva com elétrons mergulhados, de forma a neutralizar a carga elétrica. 18 g 36 g88 g272 g196 g 49 g 50 g 68 g 22 g 15 (01+02+04+08) 19 (01+02+16) A critério do aluno. A to m ís ti ca Química 1M1 9 9/40 S is te m a s q u ím ic o s Um pouco de história...Como unir ou separar substâncias? Com base nessa questão, a química tem evo-luído como ciência, porque há muito a humanidade busca descobrir processos que permitam combinar e separar substâncias, com fins farmacêuticos, bélicos e artísti- cos, entre outros. A metalurgia é uma das mais antigas ciências que experimentam combinações entre substâncias. Operações que se faziam em épocas remotas, quando se iniciou a interação homem—metal, ainda são empregadas na química empírica: manipulações que envolvem aquecimento, fusão, extração, destilação, sublimação e filtração. À procura da imortalidade e da fon- te de toda as riquezas, lançando mão de misturas e separações, os alquimis- tas descobriram vitríolos — compostos resultantes de reações entre metais e sais de cobre e ferro; alumes — sulfatos duplos hidratados de potássio e amô- nio; cloretos desódio e amônio; ácidos minerais (clorídrico, nítrico e sulfúrico). Assim, fizeram jus à origem da palavra química, do grego khymeia — mistura de vários ingredientes. Prepare-se para fazer suas próprias descobertas acerca de sistemas quími- cos. A obra de arte e a foto a seguir retratam dois momentos da história da química. Compare os dois ambientes. Como são as fontes de energia, luz e calor presentes em cada um deles? Quais as semelhanças e diferenças entre os instrumentos disponíveis? As roupas utilizadas pelos alquimistas são muito diferentes das usadas pelos químicos de hoje. Como isso se relaciona com a segurança necessária ao trabalho em laboratórios? Laboratório químico atual O artista plástico Joseph Wright (1734—1797) representou Henning Bran orando após descobrir o elemento fósforo (1669) na tela Alquimista em Busca da Pedra Filosofal Descobre o Fósforo (1771). Orientação ao profes- sor — O objetivo dessa atividade é familiarizar o aluno com os pro- cedimentos científicos da química, levando-o a reconhecê-la como ciência historicamente desenvolvida. Também dar a conhecer o labo- ratório químico, seus equipamentos e as normas de segurança para trabalhar nesse ambiente. O professor pode ler com os alu- nos o anexo Orienta- ções para trabalho em laboratório, remetendo- se a ele em todas as au- las práticas. Os projetos Fraciona- mento de misturas e Destilador referem-se a este capítulo. A to m ís ti ca Si st em as q u ím ic os 10 Química 1M1 10/40 A to m ís ti ca Si st em as q u ím ic os Química 1M1 11 11/40 Toda substância pura tem ponto de fusão e ponto de ebulição bem-definidos e, durante a mudança de es- tado, apresenta temperatura constante. A matéria e suas transformações 1. Observe enquanto seu professor realiza os experimentos. Primeira experiência Material: bolinha de naftalina, refratário, lamparina, pires Procedimento: aqueça o refratário contendo a boli- nha de naftalina em fogo brando. Com pinça de madeira, segure o pires pouco acima do refratário e observe. Segunda experiência Material: vela, dois pires, fósforo Procedimento: acenda a vela, coloque um pires so- bre a chama e examine. 2. Em dupla, compare as experiências, discutindo suas características. Registre, no caderno, o que foi observado. FENÔMENOS FÍSICOS E QUÍMICOS Por meio das experiências, é possível diferenciar fe- nômeno físico de fenômeno químico. Quando a matéria sofre transformação sem ter sua na- tureza alterada, isto é, mantendo suas propriedades quími- cas, diz-se ter havido fenômeno físico. Nesse caso, pode-se recuperar a substância por meio de métodos elementares. Exemplos de fenômenos físicos: fusão de gelo, vaporiza- ção da água, dissolução do sal de cozinha em água. Fenômenos químicos são transformações que alte- ram a natureza da matéria, ocorrendo nas reações quí- micas — ferrugem (reação do ferro com oxigênio) e com- bustão. Substâncias que sofrem fenômenos químicos não são recuperadas por meio de métodos elementares. Classifique os fenômenos observados nos experimentos, justificando a resposta. Registre suas conclusões no caderno. SUBSTÂNCIAS PURAS E MISTURAS Os sistemas químicos classificam-se em substâncias puras simples, substâncias puras compostas e misturas. Substâncias puras simples — formadas por um único tipo de átomo, não se decompõem. Gás oxigênio — O2Gás hidrogênio — H2 Substâncias puras compostas — constituídas de mais de um tipo de átomo, podem ser decompostas — a água decompõe-se em hidrogênio e oxigênio. Água — H2O Examine o gráfico que representa o aquecimento de uma porção de gelo. Temperatura em que o sólido se transforma em líquido à pressão de uma atmosfera (1 atm). Temperatura em que o líquido se transforma em vapor à pressão de uma atmosfera (1 atm). Ao se aquecer uma mistura, as temperaturas de fu- são e ebulição não são constantes, como mostra o grá- fico a seguir. O calor recebido pela substância durante a mudança de estado físico rompe as ligações entre suas moléculas; sendo assim, a temperatura não aumenta. Mistura — união de duas ou mais substâncias puras, simples ou compostas. A água do mar é uma mistura. Todo solo, formado por rochas escaldantes areias ou hú- mus, também é mistura de diversas substâncias. Sua ferti- lidade está relacionada, dentre outros fatores, aos nutrientes que apresenta. Nitrogênio, fósforo, magnésio, potássio e cál- cio são elementos químicos de que as plantas necessitam em grandes quantidades — macronutrientes; cloro, ferro, cobre, manganês, molibdênio e zinco são micronutrientes — as plan- tas precisam deles em pequenas quantidades. + H2O NaCl Durante as mudanças de estado físico, a temperatura permanece constante. Esse fato só acontece com substâncias puras. Ge lo Gelo + Água Ág ua Água + Vapor de água Va po r d e á gu a Tempo Temperatura (°C) 100 0 Estado sólido Estado líquido Estado gasoso Fusão Solidifi- cação Ebulição Lique- fação Tempo Temperatura (°C) Início da fusão Fim da fusão Fim da ebulição Início da ebulição Só lido Líq uid o Líqu ido + Vap or Vap or Sóli do + Líqu ido Fus ão Ebu lição Gráfico da mudança de estado físico de misturas Atividade 1: Orientação ao pro- fessor — O objetivo destes experimentos é estimular os alunos a questionarem acer- ca dos fenômenos ob- servados, levando-os à diferenciação de fe- nômeno físico e quími- co. Termos como eva- poração, sublimação e propriedades das substâncias podem ser relembrados. Execute os experimen- tos enquanto os alu- nos observam e re- gistram. Cuide para que as substâncias não sejam aspiradas ou inaladas. Ler Orien- tações para trabalho em laboratório. Atividade 2: A naf tal ina sofreu sublimação, mas manteve suas pro- priedades, mudando somente a forma, de esférica para amorfa, “espalhada” sobre o pires. Na combustão da vela, há fuligem sobre o pires, eviden- ciando a formação de nova substância. Primeiro experimen- to (naf talina): fenô- meno físico Segundo experimen- to (vela): fenômeno químico A to m ís ti ca Si st em as q u ím ic os 10 Química 1M1 10/40 A to m ís ti ca Si st em as q u ím ic os Química 1M1 11 11/40 ÓleoÁgua Sistemas homogêneos e heterogêneos 1. Observe os experimentos. Primeira experiência Material: copo, água, colher, sal Procedimento: acrescente uma colher de sal num copo com água e misture bem. Segunda experiência Material: copo, água, álcool Procedimento: misture um pou co de água com um pouco de álcool. Terceira experiência Material: copo, água, óleo de cozinha Procedimento: misture um pou co de água com um pouco de óleo. 2. Quais as diferenças entre os sistemas for ma dos nos dois pri mei ros experimentos em relação ao for ma do no ter cei ro? Sal Água Mistura ÁlcoolÁgua 3. Com base nas observações e nas explicações do professor, for mu le conceitos de sistema ho mo gê neo e sistema heterogêneo. Exem pli fi que. MISTURAS A reunião de duas ou mais subs tân cias puras em quaisquer quantidades denomina-se mistura, que pode ser classificada como: — homogênea — tem aspecto uni for me em toda sua ex ten são; — heterogênea — apresenta as pec to desigual nas di- fe ren tes regiões. Líquidos que se misturam em qualquer proporção, formando sis te ma homogêneo, são miscíveis — água e álcool. Líquidos que não se dissolvem um no outro são imis- cí veis — água e óleo. Misturas homogêneas de no mi nam-se so lu ções. Misturas gasosas são sempre ho mo gê neas.Toda substância pura, no mes mo estado fí si co, é sis te ma homogêneo. Mas... gelo e água lí- quida formam sis te ma heterogêneo; considera-se cada estado físico uma fase. AS APARÊNCIAS EN GA NAM... Nem sempre é fácil classificar certas misturas em ho- mogêneas ou heterogêneas, porque isso depende de fa- to res como visualização ao mi cros có pio, entre outros. O sangue aparentemente é mis tu ra homogênea. Ao microscópio óp ti co, no entanto, observam-se par tí cu las só li das disseminadas num lí qui do (plasma). Desse modo, clas si fi ca-se o sistema como heterogêneo. O leite pa- re ce ter uma fase; ao microscópio, porém, apre sen ta par tí cu las. Uma mistura heterogênea que engana, mesmo à luz de mi cros có pio, é a gelatina, pois parece ter uma úni ca fase. Nesse caso, para classificá-la, faz-se um raio de luz atra- ves sar a gelatina solidificada e aí se percebe que ele sofre desvios. Esse é o efei to tyndall, que mostra ha ver par tí cu las pequenas demais para serem vi sua li za das ao mi cros có pio, mas gran des o suficiente para dispersar a luz. Nos dois primeiros ex pe ri men tos, não se percebe onde termina uma substância e co- meça a outra. No ter cei ro sistema é possível determinar, com exatidão, duas fases. Sistema homogêneo — apresenta as mesmas pro prie da des em toda sua extensão, havendo uma só fase — mis tu ra entre água e sal. Sistema heterogêneo — apre sen ta diferentes pro prie da des em sua ex ten são, ha ven do mais de uma fase — mistura entre água e óleo. Orientação ao professor — Exe cu te os ex pe ri men tos en- quan to os alunos observam. Pre ten de-se que eles re lem brem con cei tos de sis te mas ho mo gê neo e he te ro gê neo, bem como fa ses, estudados no Ensino Fun da men tal. A to m ís ti ca Si st em as q u ím ic os 12 Química 1M1 12/40 A to m ís ti ca Si st em as q u ím ic os Química 1M1 13 13/40 Densidade é a relação entre a massa e o volume da substância. d m V = A densidade da água é igual a 1 g/cm3 — cada cm3 de água possui massa de um grama. A densidade do óleo de co- zinha, em torno de 0,9 g/cm3, é menor que a da água. Desse modo, fica na parte de cima da mistura, ou em suspensão. Somente se classifica a mistura como homogênea se não apresentar esse efeito, ou seja, não se percebe par- tícula alguma mesmo ao microscópio eletrônico. Na mistura de água com óleo, há duas fases dis- tintas, perfeitamente separadas, em razão da diferença de densidade entre os líquidos. 1. A gasolina não é miscível com água e apresenta densidade igual a 0,7 g/cm3. Uma rolha de cortiça tem densidade igual a 0,3 g/cm3 e não é solúvel em gasolina ou água. Desenhe um béquer contendo uma rolha misturada com volumes iguais de água e gasolina e escreva, ao lado do desenho, o nome de cada fase. A seguir, justifique a disposição das fases. Dada a densidade da água = 1 g/cm3 As figuras representam densímetros como aqueles utilizados em postos de gasolina. O primeiro contém eta- nol puro (d = 0,8 g/cm3). Dos dois restantes, um está cheio de etanol e água (d = 1,0 g/cm3), e o outro, de eta- nol e gasolina (d = 0,7 g/cm3). Com base nessas infor- mações, determine: a) Qual figura contém água? Justifique sua escolha. b) A bola branca tem densidade maior ou menor que 0,8 g/cm3? Justifique sua resposta. Etanol puro Separação de misturas A água do mar é uma mistura de várias subs- tâncias; dela é possível extrair, por exemplo, sal de cozinha (NaCl) e cloro, este muito utilizado em produtos de limpeza. Para obter essas substâncias em estado puro, é preciso proceder a separação de substâncias. A água dos rios também constitui mistura. Para que ela chegue potável à torneira, passa por inú- meros processos de separação. Depois ainda é filtrada ou fervida, para eliminar impurezas... se- parar novamente. O ar que respiramos também se constitui de grande mistura. Eventualmente ele também passa por sistemas de separação para tornar-se de novo respirável — algumas fábricas instalam filtros nas chaminés para liberá-lo menos tóxico à atmosfera. Mistura 1 Mistura 2 2. (UFMG) Observe as figuras. A figura que contém água é a da mistura 1, pois apresenta bolinhas na par- te de cima, sugerindo que o líquido é o mais denso dentre todos os envolvi- dos, ou seja, a água. A bola branca tem densidade menor que 0,8 g/cm3; quando colocada no etanol puro, de densidade igual a 0,8 g/cm3, fica na par te superior. Cor tiça Gasolina Água A água ficará na par te de baixo, pois é mais densa. Com densidade intermediária, fica a gasolina e, acima das duas, a rolha de cor tiça, por ser menos densa. A to m ís ti ca Si st em as q u ím ic os 12 Química 1M1 12/40 A to m ís ti ca Si st em as q u ím ic os Química 1M1 13 13/40 Para executar as atividades a seguir, utilize papel almaço ou sulfite. 1. Em equipes de até cinco alunos, imaginem que estão na cozinha de suas casas e descrevam um procedimento para separar uma das misturas preparadas pelo profes- sor, empregando utensílios de cozinha. Não se preocu- pem com termos técnicos e científicos, mas em usar de coerência na ordem de separação. 2. Pesquisem no material didático os instrumentos que seriam utilizados para proceder à separação dessa mis- tura num laboratório. Organizem um roteiro esclarecedor para a separação da mistura, empregando termos téc- nicos. Ele será o guia para outra equipe fazer a separa- ção. Desenhe os instrumentos a serem utilizados e no- meie-os. 3. Com os instrumentos de laboratório, cada equipe irá separar uma mistura, seguindo o roteiro organizado por outra, conforme sorteio prévio em sala de aula. ANÁLISE IMEDIATA A maioria dos materiais encontrados na natureza é mistura. Para obter delas substâncias puras, é necessá- rio separá-las, utilizando processos físicos e químicos. A técnica de separação física dos componentes de mis- turas chama-se análise imediata. Processos de separação imediata para misturas heterogêneas Ventilação: processo que utiliza o ar para separação de sólidos — separação de cereais de suas cascas. Peneiração: a peneira separa sólidos grandes de menores — peneiração da areia para a argamassa das construções. Catação: uso de mãos ou pinças na separação de sólidos — escolher cereais. Separação magnética: processo que utiliza ímã ou objeto imantado para separar metais — o ferro de outras substâncias. O ímã atrai a limalha de ferro. Separação da mistura Vidro de relógio Mistura de ferro e enxofre Ferro e enxofre misturados, mas ainda não combinados quimicamente O enxofre amarelo é deixado de lado. Filtração a vácuo: abaixa-se a pressão no interior do recipiente que recebe o filtrado, pela retirada do ar, dimi- nuindo consideravelmente o tempo de filtração. Decantação: na separação de partículas sólidas, como barro misturado ao líquido (água barrenta) ou de líquidos com densidades diferentes (água e óleo). Dissolução fracionada: na separação de sólido—só- lido, quando um dos sólidos da mistura é solúvel em de- terminado solvente, e o outro, não — na separação da mistura de sal e areia, o sal dissolve-se na água. Em se- guida, pelo processo de filtração, a areia fica retida no papel-filtro. As caixas de água de residências e edifícios devem ser lavadas periodicamente para eli- minar o barro depositado no fundo. Filtração: muito eficaz na separação de misturas lí- quido—sólido (água—areia) ou de sistemas gás—sólido (filtros de ar nos carros). Orientação ao pro- fessor — O objetivo da atividade é que os alunos formulem hi- póteses e descrevam como poderiam sepa- rar determinadas mis- turas, de modo sim- ples, comutensíl ios de cozinha. Em se- guida, que pesquisem e apresentem as formas de separação, de modo científico, desenhando e nomeando os instru- mentos utilizados. A teoria inserida no ma- terial didático e as fotos serão referencial teóri- co para essa pesquisa dos alunos. Para fina- lizar o trabalho, cada equipe deverá fazer a separação de uma mistura, seguindo o roteiro idealizado por outra equipe. Misturas sugeridas: serragem e sal; água, sal e óleo; sal e água; limalha de ferro e sal; li- malha de ferro e areia; água, óleo de cozinha e tetracloreto de car- bono formam mistura heterogênea de três fa- ses líquidas; sulfato de cobre (sal solúvel em água) e pedaços de alu- mínio; sulfato de cálcio (sal insolúvel em água) e sal de cozinha; água barrenta e areia; água salgada e areia. Orientação ao pro- fessor — Verif ique se os alunos conse- guem desenvolver uma solução lógica para o problema apre- sentado. ← Orientação ao pro- fessor — Avalie ati- tudes, ordem, l im- peza e organização. Incentive os alunos a corrigirem possí- veis falhas do rotei- ro antes de realizar a separação. ← Orientação ao professor — Estimule o aluno a pesquisar e exprimir conhecimentos com clareza e objetividade. A to m ís ti ca Si st em as q u ím ic os 14 Química 1M1 14/40 A to m ís ti ca Si st em as q u ím ic os Química 1M1 15 15/40 Processos de separação imediata para misturas homogêneas Destilação simples: separação da mistura de sólido não-volátil e líquido — purificação de água salgada. Quando o objetivo não é obter líquido puro, pode-se empregar a evaporação, como nas sa- linas. A evaporação também é utilizada na culinária. Ao preparar calda de açúcar, para caramelizar doces, ini- cialmente se faz a mistura de água e açúcar. Levada ao fogo, parte da água evapora, formando-se a calda. Destilação fracionada: método aplicado na sepa- ração de líquidos com pontos de ebulição diferentes. O termômetro acusa o momento em que a substância en- tra em ebulição. Separação entre benzeno (PE 80°C) e tolueno (PE 110°C) A coluna de fracionamento deixa passar o vapor do líquido mais volátil; os grãos de vidro impedem a passa- gem dos vapores dos líquidos menos voláteis. Tal processo é empregado na destilação do pe- tróleo, obtendo-se os vários compos- tos que o formam, e também na se- paração dos com- ponentes do ar at- mosférico. Neste caso, primeira- mente é preciso liquefazê-lo. Termômetro Frasco receptor Condensador Coluna de fracionamento Aquecedor Balão de destilação O líquido menos volátil tende a retornar. Água Líquido mais volátil Água Navegue pelos sites a seguir para obter maio- res informações sobre sistemas químicos e misturas. http://www.italegal.hpg.ig.com.br/processodeepa racaodemisturas.htm http://www.ucb.br/quimica/quimicacomputacional/ Alunos/12002/Arlene/primeirosite/ http://www.cdcc.sc.usp.br/quimica/experimentos/ separac.html 1. Suponha dois corpos com a mesma massa e volumes diferentes. Qual deles apresenta maior densidade? Justifique sua resposta. 2. Observe o sistema a seguir, em que as esferas represen- tam átomos, e responda se tal substância é pura simples, pura composta ou mistura. Justifique sua resposta. 3. Um dos grandes problemas enfrentados pela Nasa é o volume de gás carbônico eliminado diariamente pelo astronauta. Uma das técnicas empregadas para solucionar essa questão consiste em reagir o gás carbônico eliminado com KOH (hidróxido de potássio), segundo a reação 2 KOH + CO2 H2O + K2CO3 Dada a afirmação CO2 é uma substância pura e simples, julgue-a verdadeira ou falsa. Classifique o sistema formado pelos produtos da reação e justifique sua resposta. Trata-se de substância pura, por apresentar moléculas idênticas, e composta, porque as moléculas se formam por átomos diferentes. O corpo de maior densidade é aquele que apresenta menor volume. Observando a fórmula, percebe-se que as grandezas densidade e volume são inversamente propor- cionais. Se o volume aumenta, a densidade diminui. A afirmação é falsa, visto tratar-se de substância composta, considerando que os átomos formadores da molécula são diferentes. Os produtos da reação constituem mistura formada por moléculas de H2O e K2CO3. A to m ís ti ca Si st em as q u ím ic os 14 Química 1M1 14/40 A to m ís ti ca Si st em as q u ím ic os Química 1M1 15 15/40 a) Em que faixa de temperatura a substância A é totalmente sólida? b) Em que faixa de temperatura a substância A é totalmente líquida? c) Qual é a temperatura de ebulição da substância A? 5. Observe os sistemas e responda. 4. Observe o gráfico a seguir, que representa o aquecimento da substância A, e responda às questões. 20 30 40 50 T (°C) Tempo Sistema A + Sistema B Sistema C a) Os esquemas estão de acordo com a lei de Lavoisier? Justifique sua resposta. b) Quais sistemas são constituídos por substâncias puras simples? Justifique sua resposta. 6. A análise de um material mostrou temperatura constante durante a fusão e elevação da temperatura durante a ebulição. O material é substância pura ou mistura? Justifique sua indicação. O líquido X irá ferver? Justifique sua resposta. 8. Um sistema heterogêneo bifásico forma-se por três líquidos diferentes A, B e C. Sabe-se que: — A e B são miscíveis entre si; — C é imiscível com A e com B e possui a maior densidade entre os três; — A é mais volátil que B. Com base nas informações, escreva quais os métodos mais adequados para separar os três líquidos. Justifique um deles. 9. Observe o quadro. 7. Não sendo conveniente o aquecimento direto do líquido, pode-se utilizar banho-maria. A figura mostra o líquido X, com ponto de ebulição igual a +120°C, sendo aquecido indiretamente, com água pura, em determinada cidade. Líquido X Determine os valores das incógnitas (X, Y, Z e M) e escreva, para cada cálculo, o nome da lei química que você utilizou. X = (lei de ) Y = (lei de ) Z = (lei de ) M = (lei de ) Reagente A 44 g 22 g Reagente B 160 g Z Produto C X M Produto D Y 36 g Os esquemas não estão de acordo com a lei de Lavoisier; se o número de áto- mos não se mantém, logo a massa não é conservada. Os sistemas constituídos por substâncias puras são A e B, pois se formam por um só tipo de átomo. O material é mistura, pois substâncias puras têm temperaturas de fusão e ebulição constantes durante as mudanças de estado físico. Abaixo de 20°C. Entre 20 e 40°C. 40°C. 132 72 80 66 Lavoisier Proust Proust Proust ou Lavoisier O líquido não irá ferver, pois água é substância pura e, enquanto estiver em ebulição, a temperatura ficará constante (100°C), sob pressão de 1 atm. Desse modo, não chegará a 120°C. Em primeiro lugar se usa a decantação para separar o líquido C da mistura entre A e B, já que C possui a maior densidade e vai ficar no fundo do recipiente. Em seguida se faz a destilação fracionada para separar A e B. A to m ís ti ca Si st em as q u ím ic os 16 Química 1M1 16/40 10. O clorofórmio não é miscível em água e possui densidade igual a 1,5 g/cm3. A substância iodo é muito miscível em clorofórmio e praticamente não se dissolve em água. Um químico misturou 1,0 g de iodo com 100 cm3 de água e 100 cm3 de clorofórmio, agitou o sistema e depois o colocou para repousar. Quantas fases irão aparecer? Faça uma figura representando o fenômeno. (Densidade da água: 1,0 g/cm3) 11. Dois frascos I e II, contendo os líquidos água e benzeno,ambos incolores, são colocados na geladeira, a 0°C. Após certo tempo, observa-se que no frasco I há uma camada de sólido na superfície; no frasco II os sólidos estão depositados no fundo. Sabendo que líquidos não devem ser aspirados, responda: — Qual dos frascos contém benzeno? — Como você chegou a essa conclusão? II Líquido Sólido Sólido I Líquido Dadas as densidades em g/cm3: água a 0°C = 1,0; gelo a 0°C = 0,92; benzeno líquido a 0°C = 0,90; benzeno sólido a 0°C = 1,0 12. Como uma cozinheira deve proceder para separar sal de óleo? 13. Um cozinheiro derramou óleo num recipiente que continha açúcar, substância insolúvel nesse líquido. Descreva um método para separar o óleo do açúcar, recuperando-os para uso normal. 14. (Osec—SP) Observe a tabela. Sob pressão de uma atmosfera e temperatura de 25ºC, as substâncias I, II e III apresentam-se, respectivamente, nos estados: a) líquido, líquido e sólido. b) sólido, sólido e sólido. c) líquido, líquido, líquido. d) líquido, sólido e sólido. e) sólido, líquido e sólido. a) Em que estado físico se encontra a glicerina num dia muito frio, com temperatura próxima a 0ºC? b) Uma mistura de eugenol e glicerina pode ser separada por adição de água? Justifique sua resposta. 15. (UFRJ) Um dos critérios utilizados pelos químicos para clas- sificar as substâncias leva em consideração, principalmente, o tipo de elemento e o número de átomos desse elemento. Muitas propriedades são decorrentes dessas combinações. A tabela a seguir contém propriedades de algumas substâncias. Substância Temperatura de fusão (°C) Temperatura de ebulição (°C) I –94,3 +56,7 II –38,9 +357 III +660 +2 000 Substâncias PF (°C) PE (°C) Solubilidade em água Densidade (g/ml) Glicerina 20 290 Muito solúvel 1,26 Eugenol –7,5 253 Insolúvel 1,07 Etanodiol –144 35 Pouco solúvel 0,48 Sólido. Sim, pois glicerina é muito solúvel em água, enquanto o eugenol é insolúvel. Ela deixa a mistura decantar e, com ajuda de sifão, retira o óleo que é menos den- so. Adicionar um pouco de água para dissolver o açúcar. Em seguida, fazer a decantação, separando a água e o açúcar do óleo; finalmente, deixar evaporar a água para sepa- rar o açúcar. A destilação simples não se presta a esse caso, porque o açúcar se ca- rameliza. O frasco I contém água, pois gelo é menos denso que água e vai subir. O frasco II contém benzeno, que vai descer quando no estado sólido, pois é mais denso que no estado líquido. Número de fases: duas Água Clorofórmio + Iodo A to m ís ti ca Química 1M1 17 17/40 Pára-quedas projetado por Leonardo da Vinci (1485) Leonardo projetou diversas máquinas voadoras, inclusive esta parecida com os modernos helicópteros. Leia os textos que se seguem. Texto 1 Muito se estuda sobre o pintor Leonardo da Vinci, mas esse homem da Renascença foi também um grande in- ventor. O fascínio de Leonardo pelas máquinas provavelmente começou na infância. Alguns dos seus projetos mais precoces mostram claramente como cada parte da máquina funciona. Como aprendiz no estúdio do artista Verocchio, Leonardo observava e usava uma variedade de máquinas; estudando-as, adquiriu conhecimento prático sobre design e estrutura. Algumas máquinas eram muito utilizadas naquele tempo. Artesãos sabiam como construí-las e consertá-las, mas a idéia de inventar outras não lhes ocorria. Leonardo desenvolveu uma atitude nova em relação às máquinas. Argumentava que, com- preendendo cada uma das suas partes, poderia modificá-las e combiná-las de diferentes formas, incrementando algumas e inventando outras jamais imaginadas antes. Assim, criou descrições precisas sobre funcionamento de peças de máquinas. O enorme talento de ilustrador possibilitou desenhar suas idéias com clareza excepcional. Cinco séculos depois de terem sido postos no papel, alguns de seus projetos são usados para criar modelos perfeitos. http://www.mos.org/sln/Leonardo/LeoHomePage.html (Adaptado) Texto 2 Na ciência da natureza, como na ciência do pintor, o homem artífice (semelhante à mente divina) deve descobrir o segredo da natureza, o que corresponde a caminhar da visão superficial para as razões da experiência e para a necessidade que liga os efeitos às causas. Integram-se, assim, na sua razão criadora, as razões da experiência e as necessidades matemáticas que o olho da mente encontra ultrapassando o olho do sentido. Da Vinci escreve magnificamente sobre si próprio: E impelido pela minha ávida vontade, imaginando poder con- templar a grande abundância de formas várias e estranhas criadas pela artificiosa natureza, enredado pelos sombrios rochedos, cheguei à entrada de uma grande caverna, diante da qual permaneci tão estupefato quanto ignorante. Com as costas curvadas em arco, a mão cansada e firme sobre o joelho, procurei, com a mão direita, fazer sombra aos olhos comprimidos, curvando-me cá e lá, para ver se conseguia discernir alguma coisa lá dentro, o que me era impedido pela grande escuridão ali reinante. Assim permanecendo, subitamente brotaram em mim duas coisas: medo e desejo; medo da ameaçadora e escura caverna, desejo de poder contemplar lá dentro algo que fosse miraculoso. GARIN, Eugênio. Ciência e vida civil no renascimento italiano. São Paulo: Unesp, 1994. p. 97. 1. Converse com seu professor sobre a importância, na ciência, da criatividade unida ao trabalho de registro. atômicosModelos Orientação ao pro- fessor — Estimule os alunos a pensar em outras mentes que an- teciparam impor tantes invenções e descober- tas — o olho da men- te antecipou o olho do sentido. Conduza a dis- cussão até levá-los às questões históricas da descober ta do átomo. Avalie as atitudes e a clareza na exposição de idéias. O projeto Emissão de energia refere-se a este capítulo. A to m ís ti ca M od el os a tô m ic os 18 Química 1M1 18/40 A to m ís ti ca M od el os a tô m ic os Química 1M1 19 19/40 CRIANDO MODELOS Todo cientista, na busca incansável de resul- tados, aplica metodologia científica para organizar suas idéias. Valendo-se da teoria (conhecimento prévio), cria modelos para explicar suas observações. Em seguida, faz experimentações para comprovar se o modelo é correto ou não, até poder formular hipóteses. Estas, após serem testadas, podem virar leis. Criar um modelo 1. Formem equipes de até quatro alunos. Cada qual receberá uma caixa fechada contendo um objeto, para o qual será criado um modelo. Para isso, a equipe poderá chacoalhar e cheirar a caixa, mas não abri-la. 2. Desenhe o modelo formulado pela equipe numa folha. Em seguida, escreva as razões que levaram a criá-lo. 3. Abram a caixa e comparem o objeto nela contido com os desenhos elaborados pelos membros da equipe. Registrem suas conclusões. 4. Pesquise nos sites a seguir e responda: o método empregado pelas equipes para descobrir o conteúdo das caixas foi ou não científico? Justifique sua resposta. http://www.ozonio.crn.inpe.br/kirchhoff/html/ artigo10.html http://astro.if.ufrgs.br/metodo.htm http://sites.uol.com.br/albmesq/artigos/ metcien1.htm www.geocities.com/matematicacomprazer/barco/ corvosvacas.pdf O método científico Leopoldo de Meis e Diucênio Rangel Edição do autor. 86 páginas. Contar a história da evolução do método científico pode ser um risco tedioso. Principalmente se os leitores forem jovens mais familiarizados com a linguagem da internet e das histórias em quadrinhos do que com os jargões da ciência. Mas nessa cilada não caíram o bioquímico Leopoldo de Meis, do Instituto de Ciências Biomédicas, da UFRJ (Universidade Federal do Rio de Janeiro), e o desenhista Diucênio Rangel. Unindo arte e ciência, eles optarampela linguagem das graphic novels para realizar a proeza. O resultado foi um álbum com imagens criadas por Rangel sobre roteiro de De Meis. Os leitores fazem uma longa viagem pela história, passando pela consolidação da ciência moderna, que tem como um dos marcos a publicação, em 1637, do Discurso sobre o Método, de René Descartes (1596—1650). http://galileu.globo.com/ Estabelecer teoria Observar Experimentar Formular leiFormular hipóteses Orientação ao professor — Avalie a coerência das respostas. Aproveite para explicar o que é método científico (aquele que se apóia na observação, isto é, procura dupli- car os processos da natureza através de experimentos, que uma vez demonstrados podem ser repetidos por qualquer pesquisador. Este método não é em nada pareci- do, por exemplo, ao método dogmático, em que uma crença prevalece sempre, por definição). Fale também sobre suas etapas: identificação do problema; experimenta- ção; registro das conclusões. Orientação ao profes- sor — O objetivo des- ta atividade é estimu- lar o aluno a construir hipóteses sobre fatos abstratos. Leve para a sala de aula caixas fechadas, cada qual encerrando um obje- to como lápis, borra- cha, pilha. As equipes caracterizarão o objeto baseadas nas informa- ções que infiram ape- nas pelo chacoalhar e cheirar a caixa. A critério do aluno. A critério do aluno. A critério do aluno. A to m ís ti ca M od el os a tô m ic os 18 Química 1M1 18/40 A to m ís ti ca M od el os a tô m ic os Química 1M1 19 19/40 Partículas atômicas De acordo com a concepção filosófica dos atomistas, o átomo era a menor partícula material, indivisível. Quase dois mil anos depois de Demócrito, fundamentado na lei de Proust, nas próprias observações e em resulta- dos experimentais, Dalton retomou o modelo do átomo indivisível. Com a descoberta de partículas menores que o átomo, físicos e químicos perceberam a impossibilidade de manter a idéia do átomo como a menor partícula da matéria. As primeiras evidências de que o átomo não era indivisível surgiram com as experiências de William Crookes, que descobriu os raios catódicos, utilizando o aparelho co- nhecido por ampola de Crookes. William Crookes (Inglaterra, 1832—1919) Crookes deixou inúmeras contribuições para a química e a física. É lembrado principalmente pela invenção da ampo- la de Crookes. Instrumento formado por tubo de vidro (ampola) con- tendo gás rarefeito a baixíssima pressão, em cujos extremos dois terminais elétricos estão ligados a fonte de alta tensão (superior a dez mil volts). O terminal positivo é o ânodo, e o negativo, o cátodo. O gás, sob baixa pressão e alta tensão, torna-se bom condutor elétrico. Surge, então, um fluxo de elétrons que se dirige à parede oposta do tubo, produzindo brilho esverdeado (fluorescência). Tal fenômeno decorre do choque de elétrons que partem do cátodo com os átomos do vidro da ampola. Esse instrumento conduziu à descoberta dos raios X e dos elétrons, além de ter possibilitado o estudo do compor- tamento dos gases a baixas pressões, como a perda de suas características de isolante sob pressões ordinárias. Ampola de Crookes Luminosidade esverdeada Cátodo – + Ânodo DESCOBERTA DO ELÉTRON Em 1876, Goldstein percebeu que a fluorescência observada na ampola de Crookes era conseqüência de raios emitidos pelo cátodo, os raios catódicos. Propriedades dos raios catódicos: — possuem massa, o que se concluiu pela capacidade de mover um pequeno molinete ou cata-vento de mica colocado dentro da ampola; – + Bomba de vácuo — propagam-se em linha reta, o que se inferiu pela projeção, na parede oposta da ampola, de sombras bem-delinea- das de qualquer objeto intercalado em sua trajetória; — são portadores de cargas elétricas negativas. Ao serem submetidos a campo elétrico perpendicular à sua trajetória, provocado por duas placas planas com cargas contrárias, os raios desviavam-se repelidos pela placa negativa e atraídos pela positiva. – + Sombra de anteparo +– ++++ –––– – Em 1897, o inglês Joseph John Thomson supôs que as partículas dos raios catódicos fossem unidades de carga negativa, chamando-as de elétrons. Verificou, ainda, que a massa do elétron era muito menor que a massa do átomo de hidrogênio. Existindo partículas menores que o átomo, não havia como supô-lo indivisível. Caiu por terra o modelo atômico de Dalton, e o elétron foi a primeira partícula subatômica descoberta. DESCOBERTA DO PRÓTON Goldstein experimentou descargas em gases rarefei- tos (1886), usando como cátodo uma placa perfurada. Observou raios luminosos que aparentemente saíam dos orifícios — raios anódicos ou canais, com as seguintes propriedades: — retilíneos — possuem massa — positivos Ânodo + – Cátodo Raios anódicos Raios catódicos – – – – – A to m ís ti ca M od el os a tô m ic os 20 Química 1M1 20/40 A to m ís ti ca M od el os a tô m ic os Química 1M1 21 21/40 Os raios canais não saem dos orifícios. São íons positivos do gás que atravessam canais existentes no cátodo. O gás hidrogênio origina raios canais com as menores cargas positivas existentes (prótons). A carga elétrica do próton é igual, em módulo, à do elétron. Em termos relativos, se a carga do elétron for –1, a do próton será +1. Quanto à massa, a do próton é 1 836 vezes maior que a do elétron. DESCOBERTA DO NÊUTRON O físico inglês James Chadwick, trabalhando com bombardeamento de átomos, descobriu que, no núcleo atômico, além dos prótons, havia partículas neutras da massa aproximadamente igual à dos prótons, os nêu- trons (1932). 1. Pesquise e relacione algumas descobertas tecnológicas importantes feitas entre 1880 e 1920. Segue sugestão de sites e a revista sobre o assunto. http://www.klickeducacao.com.br/Conteudo/Refe rencia/CDA/Item_View/1,1655,1059-historia-72-,00.html http://www.webciencia.com/03_invencoes4.htm Revista Superinteressante. Editora Abril, nov. 1999, p. 60-1. 2. Como essas descobertas se relacionam com os avanços na ciência? Exemplifique. Seu televisor emite raios X MODELO ATÔMICO DE THOMSON Thomson propôs um modelo para o átomo, admitindo-o compacto, eletricamente neutro, formado por quantidades iguais de prótons e elétrons (1904). Os elétrons estariam distribuídos numa “massa” de prótons como passas num pudim. Segundo tal concepção, uma lâmina de ouro, por exemplo, seria formada pela justaposição de inúmeros áto- mos. Com os átomos compactos, a lâmina também o seria, isto é, no interior da matéria não haveria espaços vazios. Modelos atômicos O aparelho de televisão é aplicação da ampola de Crookes. O tubo de imagem possui um cátodo que atira elétrons ordenadamente contra a parte interna da tela recoberta de tinta fluorescente que, ao receber energia, devolve-a sob forma de luz. A colisão de elétrons contra anteparos duros origina os raios X, ondas eletromagnéticas com comprimento de onda entre 0,01 Å e 100 Å. No televisor, esses raios têm comprimento próximo a 100 Å, sendo considerados longos e, portanto, quase inofensivos. Os usados em radiografias (em excesso podem causar prejuízos à saúde) são curtos, próximos a 0,01 Å. MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD Ao começar seus experimentos, Rutherford detinha conhecimentos importantes: — na natureza, existiam materiais radioativos, como urânio e polônio, capazes de emitir radiações alfa, formadas por partículas positivas e pesadas. — o chumbo era material capaz de impedir a passagem de radiações, muito usado para fazer paredes prote- toras. — as partículas alfa, atingindo anteparos pintados com tinta fluorescente, excitavam a tinta,que emitia luz. Hoje se sabe que raios alfa são núcleos de hélio, forma- dos por dois prótons e dois nêutrons. Na época não se co- nheciam os nêutrons. O aparelho de televisão é aplicação da ampola de Crookes. O tubo de imagem possui um cátodo que atira elétrons ordenadamente contra a parte interna da tela recoberta de tinta fluorescente que, ao receber energia, devolve-a sob forma de luz. A colisão de elétrons contra anteparos duros origina os raios X, ondas eletromagnéticas com comprimento de onda entre 0,01 Å e 100 Å. No televisor, esses raios têm comprimento próximo a 100 Å, sendo considerados longos e, portanto, quase inofensivos. Os usados em radiografias (em excesso podem causar prejuízos à saúde) Orientação ao professor — O objetivo desta atividade é levar o aluno a relacionar ciência, sociedade e história. A to m ís ti ca M od el os a tô m ic os 20 Química 1M1 20/40 A to m ís ti ca M od el os a tô m ic os Química 1M1 21 21/40 Experiência de Rutherford O sulfeto de zinco é um sal fluorescente, capaz de emitir luz quando atingido por determinadas freqüências de energia. Substâncias fosforescentes, por sua vez, absorvem luz continuamente, emitindo-a no escuro. Os interruptores de luz são fosforescentes. Placa de chumbo Material radioativo Lâmina de ouro Anteparo fluorescente pintado com ZnS Orifício Modelo planetário de Rutherford Núcleo Prótons = + Eletrosfera Elétrons = – p+ Crítica da física clássica O modelo atômico de Rutherford foi criticado por con- trariar a física clássica. Segundo a teoria eletromagnética, toda carga elétrica em movimento acelerado perde ener- gia continuamente. No modelo de Rutherford, o elétron descreveria ao redor do núcleo movimento circular (de aceleração centrípeta), devendo perder energia conti- nuamente até cair no núcleo. Se fosse assim, o modelo atômico de Rutherford seria insustentável. MODELO ATÔMICO DE NIELS BOHR O cientista Niels Bohr explicou e aprimorou o modelo de Rutherford, após análise do espectro de hidrogênio e aplicando a teoria quântica de Max Planck. O esquema mostra a projeção, em tela (ou película fotográfica), da decomposição da luz emitida por lâm- pada incandescente (ou luz solar), quando passa pelo prisma de vidro. Espectro contínuo de luz visível Max Planck criou a teoria quântica, marco na física (1900). Antes dela existia a física clássica e depois, a física moderna. Por sua teoria, Planck recebeu o Prêmio Nobel de Física (1918). A luz branca compõe-se por radiações de diversas freqüências. Atravessando o prisma, cada radiação sofre desvio diferente, separando-se assim as cores que consti- tuem a luz. As radiações, projetadas num anteparo, formam um espectro contínuo, com as cores do arco-íris. A única explicação para o que pôde observar em seus experimentos foi admitir que como a maioria das partí- culas não sofre desvios de trajetória, devem predominar espaços vazios na matéria. No interior do átomo também devem existir espaços não-preenchidos. Caiu assim o conceito de átomo compacto. As par- tículas alfa desviadas de trajetória deviam esbarrar em núcleos de grande concentração de matéria positiva, que são, possivelmente, muito pequenos em relação aos áto- mos, visto afetarem a trajetória de poucas partículas. Com base nas observações e nas explicações en- contradas, Rutherford propôs um modelo para o átomo com as seguintes características: — formado por pequenos núcleos positivos nos quais se concentram os prótons, muito mais pesados que os elétrons; por isso, no núcleo se concentra a massa do átomo. — ao redor do núcleo, na região da eletrosfera, giram elétrons em órbitas circulares. Assim, entre os elétrons e o núcleo há predominância de espaços vazios. — seu raio é dez a cem mil vezes maior que o raio do núcleo. — denomina-se também modelo planetário, por ser análogo ao Sistema Solar — o núcleo corresponde ao Sol e os elétrons, ao planetas; entre o Sol e os planetas predominam espaços vazios. Película fotográfica Feixe de luz decomposta Prisma Feixe de luz natural Utilizando partículas alfa emitidas pelo polônio, Rutherford bombardeou uma finíssima lâmina de ouro. A observação dos pontos luminosos no anteparo fluo- rescente revelou que: a maioria das partículas passava pela lâmina de ouro sem desvios; algumas desviavam a trajetória; poucas batiam no ouro e voltavam. De acordo com o conhecimento da época, a lâmina de ouro deveria ser totalmente compacta, porque os átomos o eram. As partículas alfa atravessariam a lâmina de ouro fazendo buracos e arrancando átomos do metal. A maioria das partículas, porém, atravessava a lâmina, sem desvios. A to m ís ti ca M od el os a tô m ic os 22 Química 1M1 22/40 A to m ís ti ca M od el os a tô m ic os Química 1M1 23 23/40 — Absorvendo energia, o elétron salta para outra órbita num nível de energia superior. Nessa posição, fica instável e retorna para uma órbita menos energética, emitindo um fóton (quantum de luz). Pegue um CD ou CD-ROM e olhe-o na direção de uma lâmpada incandescente, inclinando-o de várias maneiras. Com auxílio de seus professores de física e de química, descreva o que é observado. Se tivesse um detector capaz de medir a intensidade de cada cor dispersada pelo CD, você obteria uma curva semelhante à deste gráfico: Repetindo a experiência com a lâmpada de gás hidrogênio, observam-se apenas algumas linhas no espectro. — O arco-íris é um espectro contínuo. — Antes de ser comprovada a existência de hélio na Terra, a análise do espectro solar permitiu a descoberta desse elemento (1868). — A luz emitida pelos átomos do elemento é caracte- rística dele, como se fosse sua impressão digital. Energia empacotada 4 000 Comprimento de onda (angströms) Intensidade 5 000 6 000 7 000 Com a luz de hidrogênio, observam-se apenas algumas linhas no espectro. Feixe de luz Prisma Película Neste caso, o espectro é descontínuo ou de linhas. O hidrogênio inflamado pela descargda elétrica só consegue emitir radiações de determinadas freqüências (energias). Lâmpada de gás hidrogênio Espectro descontínuo de luz visível Feixe de luz A teoria quântica de Planck dei- xou de admitir a energia como algo contínuo; segundo ela, a energia é quantizada — formada por pacotes de energia, cada qual correspondendo a um quantum. A luz branca, composta de ra- diações de diversas freqüências, forma-se por inúmeros quanta (plural de quantum) de energias diferentes. Em radiações de uma só freqüência (uma só energia), todos os quanta têm a mesma energia. Em radiações eletromagnéticas (luz, raios X, infravermelho, ultravio- leta), quantum denomina-se fóton também. Bohr rebateu a crítica da mecânica clássica sobre o modelo de Rutherford, afirmando que, no âmbito atômico, não se aplica física clássica e, sim, a teoria quântica. Desse modo, enunciou seus postulados: — Os elétrons giram ao redor do núcleo em órbitas circulares está- veis e bem-definidas, sem irradiar energia espontaneamente. ε recebida Elétron ativado ε liberadaQuantum Fóton Tais radiações originam as linhas no espectro do hidrogênio. Como só aparecem algumas linhas no espec- tro, Bohr concluiu que os elétrons do hidrogênio somente absorvem (e depois irradiam) quantidades bem- definidas de energia (quantum). Para explicar essas linhas, ele admitiu: Existem sete níveis bem-definidos de energia (camadas eletrônicas) em que os elétrons podem ter órbitas es- táveis. Esses níveis são designados pelos números quânticos principais (de 1 a 7), simbolizados generica- mente pela letra n e
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