Livro-Texto - Unidade I História da ciencia

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Autora: Profa. Izilda Guedes Elias
Colaboradoras: Profa. Sabrina Martins Boto
 Profa. Laura Cristina da Cruz Dominciano
História da Ciência
Professora conteudista: Izilda Guedes Elias
Possui licenciatura plena em Matemática pela Unisantos; licenciatura em Biologia e Química pela Unisanta; 
especialista em Engenharia Ambiental (Unisantos) e Gestão Escolar (Unicamp); e mestrado em Ensino de Ciências 
e Matemática pela Unicsul (2014). Foi professora da rede pública e privada, diretora de escola pública e supervisora 
de ensino. Professora líder das disciplinas de Tratamento de Efluentes, Energias Renováveis e Não Renováveis e 
Química do curso de Tecnologia de Petróleo e Gás. Atua, desde 2008, como professora da Universidade Paulista 
(UNIP), lecionando nos cursos de Ciências Contábeis, Engenharia Mecânica, Engenharia Elétrica, Comércio Exterior e 
Recursos Humanos. Responsável pela elaboração do material on-line do curso de licenciatura de Química. Atualmente, 
é doutoranda em Ensino de Ciências e Matemática na Unicsul.
© Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta obra pode ser reproduzida ou transmitida por qualquer forma e/ou 
quaisquer meios (eletrônico, incluindo fotocópia e gravação) ou arquivada em qualquer sistema ou banco de dados sem 
permissão escrita da Universidade Paulista.
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
E42h Elias, Izilda Guedes.
História da Ciência / Izilda Guedes Elias. – São Paulo: Editora 
Sol, 2020.
96 p., il.
Nota: este volume está publicado nos Cadernos de Estudos e 
Pesquisas da UNIP, Série Didática, ISSN 1517-9230.
1. Teorias atômicas. 2. Tabela periódica. 3. Radioatividade. I. Título.
CDU 5
U504.70 – 20
Prof. Dr. João Carlos Di Genio
Reitor
Prof. Fábio Romeu de Carvalho
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Vice-Reitora de Graduação
Unip Interativa – EaD
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Prof. Marcelo Souza
Prof. Dr. Luiz Felipe Scabar
Prof. Ivan Daliberto Frugoli
 Material Didático – EaD
 Comissão editorial: 
 Dra. Angélica L. Carlini (UNIP)
 Dra. Divane Alves da Silva (UNIP)
 Dr. Ivan Dias da Motta (CESUMAR)
 Dra. Kátia Mosorov Alonso (UFMT)
 Dra. Valéria de Carvalho (UNIP)
 Apoio:
 Profa. Cláudia Regina Baptista – EaD
 Profa. Betisa Malaman – Comissão de Qualificação e Avaliação de Cursos
 Projeto gráfico:
 Prof. Alexandre Ponzetto
 Revisão:
 Fabrícia Carpineli
 Vitor Andrade
Sumário
História da Ciência
APRESENTAÇÃO ......................................................................................................................................................7
INTRODUÇÃO ...........................................................................................................................................................7
Unidade I
1 PERÍODO PRÉ-HISTÓRICO E GRÉCIA ANTIGA .........................................................................................9
1.1 Período Pré-Histórico ............................................................................................................................9
1.2 Grécia Antiga ......................................................................................................................................... 12
2 A ALQUIMIA E OS PESQUISADORES ........................................................................................................ 15
3 A CIÊNCIA QUÍMICA E AS LEIS PONDERAIS E VOLUMÉTRICAS .................................................... 19
3.1 Robert Boyle ........................................................................................................................................... 19
3.2 Antoine Laurent Lavoisier ................................................................................................................. 23
3.3 Joseph Louis Proust ............................................................................................................................. 28
3.4 Jacques Alexandre Cesar Charles ................................................................................................... 30
3.5 Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro ................................................................................ 32
3.6 Louis Joseph Gay-Lussac ................................................................................................................... 34
3.7 Benoit Paul Émile Clapeyron............................................................................................................ 34
4 TEORIAS ATÔMICAS ........................................................................................................................................ 35
4.1 John Dalton ............................................................................................................................................ 35
4.2 William Crookes .................................................................................................................................... 37
4.3 Robert Millikan e Gotthilf-Eugen Goldstein ............................................................................. 38
4.4 Joseph John Thomson ........................................................................................................................ 38
4.5 Ernest Rutherford ................................................................................................................................. 39
4.6 Niels Henrick David Bohr .................................................................................................................. 43
Unidade II
5 TABELA PERIÓDICA E LIGAÇÃO QUÍMICA .............................................................................................. 48
5.1 Tabela periódica .................................................................................................................................... 48
5.2 Ligação química .................................................................................................................................... 53
6 O CONCEITO DINÂMICO E TERMOQUÍMICO DAS REAÇÕES QUÍMICAS .................................... 56
6.1 Eletroquímica ......................................................................................................................................... 56
6.1.1 Luigi Galvani e Alessandro Volta ...................................................................................................... 57
6.2 Termoquímica ........................................................................................................................................ 61
6.3 Cinética química ................................................................................................................................... 62
7 CIÊNCIA QUÍMICA E RADIOATIVIDADE ................................................................................................... 63
7.1 Becquerel ................................................................................................................................................. 63
7.2 Madame Curie ....................................................................................................................................... 65
7.3 Max Planck .............................................................................................................................................. 68
7.4 Albert Einstein ....................................................................................................................................... 70
7.5 James Clerk Maxwell ........................................................................................................................... 73
8 JÖNS JACOB BERZELIUS E A QUÍMICA ORGÂNICA ........................................................................... 74
7
APRESENTAÇÃO
“A ciência é todo um conjunto de atitudes e de atividades racionais,dirigido ao sistemático 
conhecimento, com objetivo limitado e capaz de ser submetido à verificação” (TRUJILLO,1982, p. 2).
A abordagem da história das ciências permite a compreensão do desenvolvimento científico e 
tecnológico, ou seja, a inter-relação da ciência, da tecnologia e da sociedade. O desenvolvimento humano 
se inicia com os primeiros instrumentos feitos pelo homem, mas, de fato, a primeira transformação da 
matéria foi o uso e a utilização do fogo.
Na evolução da história da química, os alquimistas utilizavam-na com a esperança de fabricar metais 
e encontrar o elixir da vida. A alquimia foi uma prática muito importante para o desenvolvimento de 
conhecimentos que seriam utilizados na química e na medicina. O processo alquímico baseava-se na 
manipulação de metais e na fabricação da pedra filosofal. Entre as matérias-primas utilizadas estavam 
o orvalho, o sal, o mercúrio e o enxofre.
Hoje, não é possível falar do surgimento da química sem se referir à alquimia. A química atual 
apresenta medicamentos poderosos para que o homem viva muito (e bem), alimentos, roupas e moradia, 
com energia e matérias-primas, com transportes e comunicações, além dos vários avanços nos processos 
para a indústria. O desenvolvimento da química trouxe grandes benefícios para o ser humano, como o 
saneamento ambiental e os processos de desinfecção de água, bem como o aumento e diversificação 
da produção agrícola por meio de insumos químicos.
E o meio ambiente? Ocorre o efeito estufa, o aquecimento global, a desertificação, a contaminação 
das águas entre outros exemplos, e a ciência química responde a todos esses impactos com a química verde, 
que é uma linha de pensamento que tem se difundido cada vez mais, a fim de tornar a química aliada 
ao meio ambiente.
No nosso dia a dia, o papel da química é fundamental para a sociedade como um todo, graças aos 
cientistas, que muito colaboraram com as mudanças de paradigmas.
A disciplina pretende mostrar a evolução histórica da ciência química para que o aluno observe que 
o desenvolvimento da ciência está ligado à evolução humana e que a história da química deve ser usada 
como facilitadora do ensino e da aprendizagem.
INTRODUÇÃO
Em nosso livro-texto, vamos estudar uma das mais extraordinárias criações do homem: a ciência.
Em um primeiro momento, veremos a pré-história, a importância da Idade da Pedra, dos Metais, 
além do descobrimento do fogo. Serão vistos o desenvolvimentos que cada Idade trouxe e o que isso 
contribuiu para a humanidade.
8
Como grande contribuidora de filósofos e pensadores, a Grécia Antiga não poderia ficar de fora 
de nossos estudos. Além disso, também abordaremos as concepções da constituição da matéria. 
A alquimia também tem contribuição em nosso estudo, pois, naquela época, os filósofos e estudiosos 
tentavam compreendê-la.
Abordaremos também as leis ponderais e volumétricas e suas aplicações, bem como aqueles que as 
estudaram. Com essa mesma temática, vamos tratar sobre a teoria atômica e sua evolução.
Na sequência, entram em cena os estudos sobre a tabela periódica, como se deu a sua formação, e 
as ligações químicas. Por fim, veremos aqueles que estudaram sobre a radioatividade.
Bons estudos!
9
HISTÓRIA DA CIÊNCIA
Unidade I
1 PERÍODO PRÉ‑HISTÓRICO E GRÉCIA ANTIGA
1.1 Período Pré‑Histórico
A Pré-História é dividida em Idade da Pedra e dos Metais. A Idade da Pedra compreende os utensílios 
usados pelo homem por volta de 2,5 milhões a.C., sendo dividido em Paleolítico (ou da Pedra Lascada) 
e Neolítico (ou da Pedra Polida).
Idade da Pedra
Paleolítico ou Pedra Lascada
Neolítico ou Pedra Polida
Figura 1 
No período Paleolítico (Idade da Pedra Lascada), o homem usava madeiras, rochas e ossos de animais 
para fabricar seus instrumentos agrícolas e armas; vivia em grupos nômades, locomovendo-se para 
lugares que tinham água e alimentação para a sua sobrevivência. Às vezes, ficava em cavernas para a 
sua proteção. Nas paredes dessas cavernas tem início a arte, com as famosas pinturas rupestres, as quais 
apresentavam desenhos de animais, seres humanos, entre outros itens. As cavernas mais famosas estão 
em Altamira (Espanha) e Lascaux (França). Os materiais usados nas pinturas eram o carvão e os pigmentos 
de planta e da terra, os quais eram misturados ao sangue de animais.
Figura 2 – Pintura rupestre de Lascaux (França)
10
Unidade I
Nesse período, o homem observou o primeiro fenômeno – o fogo – que servia para cozinhar os 
alimentos, iluminar o ambiente, afugentar os animais e para se aquecer (calor).
 Saiba mais
Para saber mais sobre as pinturas, acesse o link a seguir:
PIVETTA, M. Pré-história ilustrada: pinturas e gravuras revelam a 
diversidade de formas e estilos da arte rupestre nacional. Pesquisa Fapesp, 
n. 105, nov. 2004. Disponível em: <https://revistapesquisa.fapesp.br/
wp-content/uploads/2004/11/080-085-arqueologia.pdf>. Acesso em: 
29 jul. 2019.
O fogo é uma reação química que ocorre entre o oxigênio do ar e o material, em que se obtém 
energia (calor e luz) e os produtos finais, geralmente gasosos. Existem muitas representações simbólicas 
acerca do fogo ao longo do tempo, e na história do homem, o seu uso está atrelado à própria evolução 
da química, especialmente em relação à arte da transformação alquímica.
No Paleolítico, ou Idade da Pedra Lascada, os povos eram nômades, viviam da caça e da coleta e 
dominaram o fogo. Já no Neolítico (Idade da Pedra Polida), o homem inicia o aperfeiçoamento dos seus 
utensílios, polindo-os, fixa sua residência (entrando em processo de sedentarização) e desenvolve a 
agricultura. Esse momento é considerado um importante marco de desenvolvimento da sociedade e de 
mudanças nas relações socioculturais. Com a criação de novas técnicas de polimento da pedra, alguns 
objetos artísticos de cerâmica e pele de animais são produzidos.
A Idade dos Metais marca o início da dominação dos metais, e o homem aprende a fabricar suas 
ferramentas e armas nesse material. Um dos primeiros metais a ser utilizado foi o cobre e depois o 
estanho. A importância do domínio do fogo pelo homem relaciona-se à oportunidade de realizar a 
metalurgia dos metais que eram conhecidos no período. Segundo Vidal:
O domínio do fogo representa, sem dúvida, uma das mais antigas descobertas 
químicas e aquela que mais profundamente revolucionou a vida do homem. 
Já no Paleolítico, há cerca de 400.000 anos, o homem conservava lareiras em 
alguns dos seus habitáculos na Europa e na Ásia [...] o fogo foi utilizado para cozer 
a argila destinada ao fabrico de cerâmica. Mais tarde, no artífice, na prática da 
combustão e da construção dos fornos, irá permitir a metalurgia (VIDAL, 1986, p. 9).
 Observação
Metalurgia é um conjunto de procedimentos e técnicas para extração, 
fabricação, fundição e tratamento dos metais e de suas ligas.
11
HISTÓRIA DA CIÊNCIA
No final do período Neolítico, o cobre foi um dos primeiros metais a ser utilizado. Essa época 
foi chamada de período Calcolítico. O homem descobre as ligas metálicas como o cobre com o estanho 
(chamada de bronze). O cobre era um metal de fácil manuseio, podia ser martelado e laminado, e, 
juntamente com o bronze e o latão, resistia à corrosão. Assim, surge a Idade dos Metais, dividida em: 
Idade do Bronze e Idade do Ferro.
Com a mistura do cobre e estanho, o homem conseguiu obter um material com coloração 
amarelo-pardo, que hoje chamamos de bronze, uma liga metálica mais resistente que proporcionou a 
fabricação de armas e instrumentos mais rígidos e eficazes (Idade do Bronze). Outros metais surgem, 
como o latão, que é uma liga de cobre e zinco, usado em Roma para fabricação de moedas.
Figura 3 – Armas e ornamentos de bronze
O cobre é um metal bastante importante e, atualmente, entre outras utilidades, é usado em 
equipamentos e sistemas elétricos como fios que conduzem corrente elétrica. Em 1831, Michel Faraday 
utiliza um disco de cobre preso a um cabo e um imã, e, entre os polos do ímã, fez girar um disco 
(indução eletromagnética).A indução eletromagnética é o princípio fundamental sobre o qual operam 
transformadores, geradores e motores elétricos.
 Observação
A produção de corrente elétrica por campos magnéticos recebeu o nome 
de indução eletromagnética e a corrente gerada por meio desse processo é 
chamada de corrente induzida.
Na Idade dos Metais, tem-se a Idade do Cobre, do Bronze e a do Ferro, que começou a ser utilizado 
por ser muito resistente em qualquer função de uso e também pelo domínio das técnicas de metalurgia 
em fornos de altas temperaturas. Essa transição ocorre por conta da escassez de estanho.
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Bronze_age_weapons_Romania.jpg
12
Unidade I
O conhecimento dos metais e das técnicas de fundição fez com que os povos da época substituíssem 
os materiais de suas ferramentas, ocorrendo o desenvolvimento da metalurgia.
Figura 4 – Lâmina de espada de bronze – França
O ferro foi obtido a partir dos seus minerais, ou seja, não aparece livre na natureza. Seu processo de 
preparação utiliza altas temperaturas (altos-fornos); assim, a lentidão do seu aparecimento se deve à 
dificuldade de sua preparação.
Os metais são manipulados e utilizados pelo homem; então, acredita-se que a prata tenha sido o 
terceiro metal a ser encontrado e manuseado pelo homem, sendo sua descoberta antecedida pela do 
ouro e do cobre. O período dos Metais é marcado pelo desenvolvimento da metalurgia, pelas trocas 
comerciais e pelo aparecimento das primeiras cidades. Assim, iniciam-se as desavenças entre os povos 
e as desigualdades sociais.
E o vidro? Existem controvérsias sobre o seu surgimento. Alguns alegam que o vidro existe desde 
4000 a.C., outros, pela ação vulcânica, propõem o aparecimento muito tempo antes. Objetos de vidro 
também foram encontrados em túmulos egípcios (2500 a.C.). Ele é composto por areia, calcário, barrilha, 
entre outros materiais que são colocados em fornos com uma temperatura em torno de 1.500 ºC.
 Lembrete
No período dos Metais temos o desenvolvimento da metalurgia, as 
trocas comerciais e o aparecimento das primeiras cidades.
1.2 Grécia Antiga
Na história da Filosofia, na antiga Grécia, Empédocles é apresentado como um precursor do 
materialismo e da identificação pluralista da matéria a partir dos elementos terra, água, ar e fogo. 
Ele estudou botânica, zoologia e formulou concepções sobre evolução dos seres vivos e do pensamento. 
Cada um desses elementos seria formado por suas qualidades: quente, frio, seco e úmido.
Os pensamentos de Empédocles influenciaram importantes filósofos gregos como Aristóteles e Platão. 
Aristóteles era um filósofo grego, aluno de Platão e professor de Alexandre, o Grande, e complementou 
a teoria de Empédocles dizendo que qualquer um dos quatro elementos poderiam ser transformados 
13
HISTÓRIA DA CIÊNCIA
um no outro e que eles eram constituídos de algo em comum. Ao contrário de Empédocles, Aristóteles 
procurava compreender as causas dos fenômenos e acreditava que a matéria era contínua.
Aristóteles, entre 16 e 17 anos, partiu para Atenas e decidiu frequentar a escola de Platão, mas, 
em 335 a.C., funda a sua própria escola em uma área de exercício público dedicado ao deus Apolo, o 
Lykeios, ou seja, o Liceu, que é uma das três grandes escolas filosóficas da Antiguidade grega. Esse era 
um local onde os alunos, juntamente com Aristóteles, conversavam e discutam Filosofia. Em razão da 
sua credibilidade, suas ideias foram tidas como certas por séculos, tendo um importante legado.
Na época de 460 a.C., nasceu Demócrito de Abdera, um filósofo grego que, durante a vida, não 
foi muito reconhecido, tornando-se famoso somente após a sua morte. Juntamente com seu mestre 
Leucipo, ele idealizou o conceito de átomo (em grego a = negação; tomo = divisível/átomo = indivisível). 
Para Demócrito, tudo seria composto por diferentes partículas indivisíveis que apresentariam formas, 
tamanhos, cheiros e sabores distintos. Essas partículas, denominadas átomos, estariam em constante 
movimento e, ao colidirem, poderiam se encaixar, formando novas substâncias, mas um vazio permearia 
o espaço entre os átomos.
Figura 5 – Os quatro elementos
Figura 6 – Busto de Aristóteles
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Unidade I
Figura 7 – Afresco da escola de Aristóteles, de Gustav Adolph Spangenberg (1883-1888)
Demócrito sistematizou o pensamento e a teoria atomista, e avançou no conceito de um universo 
infinito, em que existiriam muitos outros mundos como o nosso. Ele afirmava que a matéria era formada 
por átomos, partículas indivisíveis.
O filósofo grego Epicuro formulou uma teoria atomística diferente da proposta por Leucipo e Demócrito, 
que se baseava em unidades com forma e tamanho, mas, para Epicuro, tinha o elemento peso.
No atomismo de Demócrito, os átomos movimentavam-se em um universo infinito, sem qualquer 
direcionamento. O elemento peso explicava o movimento para “baixo” a que estavam submetidos os 
átomos de Epicuro.
Figura 8 – Platão e Aristóteles na Escola de Atenas (1509-1510). 
Afresco de Rafael Sanzio, na Stanzza della Segnatura, no Museu Vaticano
Platão nasceu em Atenas e seu mestre foi o filósofo Sócrates, o qual possuía bastante influência 
sobre seu discípulo, tanto que Platão fundou a Escola de Atenas alguns anos após a morte de seu mestre. 
Para ele, a educação era a mais nobre das ciências, o que está presente em seus diálogos, evidenciando 
a sua preocupação com a formação de um cidadão.
15
HISTÓRIA DA CIÊNCIA
 Lembrete
Para Demócrito, os átomos movimentavam-se em um universo infinito, 
sem qualquer direcionamento.
Figura 9 – Escola de Atenas do Palácio Apostólico – Vaticano
Platão propôs uma versão geométrica para a teoria de Demócrito, em que o triângulo era o elemento 
básico de partículas elementares e a partir dele construiu os sólidos geométricos.
Assim, o cubo era associado à terra, o icosaedro à água, o octaedro ao ar e o tetraedro ao fogo. Essas 
forma podiam se combinar, interagir e criar novos elementos.
Figura 10 – Sólidos geométricos
2 A ALQUIMIA E OS PESQUISADORES
Alexandria, cidade fundada por Alexandre, o Grande, no século IV a.C., localizada na foz do rio Nilo, 
foi um grande centro de conhecimento, onde a alquimia (do grego chymeia, que etimologicamente 
parece estar relacionada à chyma, que significa “fundição de metal”) tinha como principal objetivo 
compreender a natureza e reproduzir seus fenômenos para conseguir uma ascensão a um estado 
16
Unidade I
superior de consciência, o encontro da pedra filosofal, que transformaria os metais em ouro, e o elixir 
da vida, que permitiria a vida eterna.
Figura 11 – Experimento alquímico
A alquimia se baseava na crença de Aristóteles, e isso explicava como cada elemento poderia se 
transformar em outro (ou seja, a transmutação), justificando a ideia de se poder obter ouro. Ela é 
uma ciência antiga, com grande repercussão na Idade Média e Renascença, baseada no conhecimento 
elaborado através da experimentação e de pesquisas acumuladas por gerações. É denominada como uma 
ciência oculta, mas parte das técnicas e equipamentos empregados pelos químicos foram descobertos e 
desenvolvidos pelos alquimistas.
Figura 12 – O alquimista em busca da pedra filosofal (quadro de Joseph Wright)
17
HISTÓRIA DA CIÊNCIA
Jean Baptiste Van Helmont (1579-1644) realizou um experimento com um pó recebido de um 
desconhecido que, após observar certa experiência, reconheceu como sendo ouro o produto final. Diante 
do descoberto, proclamou o seu entendimento em alquimia.
Van Helmont foi um filósofo químico do século XVII. Seu objetivo era reformular a medicina, mas 
também desenvolveu ideias na meteorologia, na química e na geologia. Segundo ele, a química seria 
a chave para a compreensão de toda a natureza; também partiu dele a introdução da palavra gás. 
Segundo Porto:
A palavra gás foi criada pelo “filósofo químico” Jean Baptista Van Helmont 
(1579-1644) para nomear um conceito de fundamental importância em seu 
sistema médico-químico. O conceito helmontiano de gás erabastante amplo, 
visando explicar não apenas fenômenos meteorológicos e de transformações 
da matéria em geral, mas também uma variedade de fenômenos fisiológicos 
e patológicos (PORTO, 2001, p. 286-292).
Figura 13 – Van Helmont
Ele era um médico belga e discípulo de Paracelso. Além da parte prática, em que usava 
sistematicamente a balança, preocupava-se com a parte mística e filosófica da alquimia. Ele duvidou 
que os três princípios – enxofre, mercúrio e sal – fossem o princípio da matéria. Por conta de sua 
crença, Van Helmont foi condenado várias vezes pela igreja, acusado de práticas satânicas. Segundo 
Viana-Porto e Bonini (2007, p. 22-29):
Acreditava, fervorosamente, que existiam apenas dois elementos 
fundamentais, água e ar, e no poder das simpatias com cura de algumas 
doenças. Segundo Van Helmont, as doenças estavam associadas à falta ou 
excesso dos elementos que constituíam a matéria.
18
Unidade I
Van Helmont foi um cientista elogiável, pois representou a transformação entre a alquimia e a química.
Figura 14 – Estátua de Paracelso na Baviera
Outro importante alquimista, o médico Philippus Paracelsus (1493-1541), utilizava a visão dos quatro 
elementos e acreditava que substâncias como o sal, o mercúrio e o enxofre atravessavam todos os seres 
vivos, inclusive os seres humanos. O enxofre representava o princípio fixo, a ação corrosiva, o poder de 
atacar metais; o mercúrio (princípio volátil) era a maleabilidade, o brilho; o sal era conhecido por ser o 
meio de união entre as propriedades do mercúrio e do enxofre.
Paracelso era médico, e, em sua opinião, a alquimia deveria ser usada não para transformar os metais 
em ouro, mas como um instrumento para o restabelecimento da saúde, sendo um grande combatente 
da medicina vigente. O médico utilizava um grande número de extratos vegetais e minerais, o que o 
tornou muito popular, e fundiu seu conhecimento alquímico com a medicina. Ele fazia uma leitura 
cosmológica dos fenômenos, relacionada com a religião, pois a ciência da época estava muito atrelada à 
religião. Assim, surge a iatroquímica, ciência que seria a preparação de medicamentos e a consolidação 
da primeira autêntica ciência sucessora da alquimia.
Em sua obra, Paracelso sintetizou, usando uma articulação diferente, vários 
aspectos da filosofia, da medicina e de outras formas de conhecimento 
que podem ser identificadas isoladamente em muitos autores anteriores e 
contemporâneos a ele. Essa síntese paracelsista tinha, entre seus objetivos 
principais, a derrubada da tradicional medicina de origem grega ensinada 
nas universidades. [...] Diversos acontecimentos dessa época impulsionaram 
o clamor por uma nova medicina. Com as grandes navegações, os europeus 
conheceram novas plantas, ausentes dos herbários tradicionais, e também 
novas doenças (escorbuto, sífilis, tifo, por exemplo), desconhecidas pelos 
antigos (PORTO, 1997, p. 569).
19
HISTÓRIA DA CIÊNCIA
O fato é que a iatroquímica ficou conhecida como o ramo da química a serviço da medicina. 
A iatroquímica, precursora moderna da Química médica:
[...] admitia que o homem é feito de três princípios: sal, enxofre e mercúrio, 
de cuja separação resultariam as doenças. Substâncias inorgânicas, como 
mercúrio, ferro, enxofre, arsênico e sulfato de cobre, devidamente formulada, 
faziam parte de receituário médico (VANIN, 2005, p.19).
3 A CIÊNCIA QUÍMICA E AS LEIS PONDERAIS E VOLUMÉTRICAS
3.1 Robert Boyle
A alquimia foi muito importante para o desenvolvimento de procedimentos utilizados na química, 
que surgiu como ciência no século XVII, a partir dos estudos de muitos cientistas e, principalmente, da 
obra The Sceptical Chymist, do cientista britânico Robert Boyle, livro que foi um marco para a separação 
da alquimia da química, na qual confrontou a teoria dos elementos, além de afirmar que a matéria era 
formada por corpúsculos. Ele definiu como substância aquele elemento que não pode ser reduzido a 
outras substâncias simples e que não pode ser produzido por meio da combinação de duas ou mais 
substâncias simples, negando assim a existência dos quatro elementos.
Para estabelecer esse conceito, Boyle usou, pela primeira vez, um novo método químico, baseado 
nos princípios de que o conhecimento vem de uma generalização de dados experimentais e leis 
observadas na natureza. Ele propôs uma série de experimentos, originando a química analítica. Sabe-se 
que os primeiros processos analíticos foram de natureza física e aplicados aos metais.
 Observação
A química analítica é o ramo da química que envolve a separação, 
identificação e determinação das quantidades relativas dos componentes 
de uma amostra.
Robert Boyle nasceu na Irlanda e, em 1664, na Inglaterra, teve contato com os pensamentos de 
Francis Bacon, filósofo que acreditava que pensar o mundo era baseado na experimentação. Boyle funda 
a Royal Society com outros cientistas e se debruça nos estudos da hidrostática. Com o incentivo de 
Robert Hooke, curador dos experimentos da Sociedade e baseado nos trabalhos de Otto Von Guerrick, 
aperfeiçoou a bomba de vácuo, e, juntos, constroem uma máquina pneumática para o desenvolvimento 
de pesquisas com gases.
No livro New Experiments Physico-Mechanicall, Touching the Spring of the Air, publicado em 
1660, Boyle mostra que a pressão e o volume de um gás confinado são inversamente proporcionais no 
momento em que são sujeitos a uma transformação com temperatura constante; disso, temos a relação:
PV = constante
20
Unidade I
Nos experimentos com gases, Boyle usou um tubo com uma quantidade de gás, o qual foi preso 
em um outro tubo atrás de uma coluna de mercúrio. Ele verificou que o volume do gás diminuía com o 
aumento da pressão.
1,0 1,0
0,5 0,5
V V
P 1/P
B)A)
0 01,0 12,0 0,53,0 0
Figura 15 – Gráficos baseados na lei de Boyle: (A) volume versus pressão; (B) volume versus 1/P
Na obra The Sceptical Chymist, Boyle procurou conciliar os experimentos com o corpusculismo, 
ou seja, com os “corpúsculos” constituintes dos corpos. Ele foi convidado pelo rei Carlos IV, em 1789, para 
ir a Madri, na Espanha, onde tornou-se diretor do laboratório real e lecionou na academia de artilharia. 
Dedicou-se em estudar os minerais espanhóis e realizou pesquisas que deram origem à descoberta da 
extração de açúcar da uva.
A lei de Boyle apresenta a transformação isotérmica dos gases ideais, de modo que a temperatura 
permanece constante, enquanto a pressão e o volume do gás são inversamente proporcionais.
Figura 16 – Robert Boyle
As propriedades dos gases estudadas por Robert Boyle analisavam o efeito da pressão num processo 
isotérmico. Tal ação propiciou que, aproximadamente um século depois, Gay-Lussac verificasse a 
influência da temperatura na densidade e no volume.
21
HISTÓRIA DA CIÊNCIA
No gráfico a seguir, observa-se a existência de três curvas que correspondem a uma determinada 
temperatura constante. Essas curvas de temperatura constante são chamadas de isotermas. Para uma 
transformação isotérmica, podemos escrever a seguinte equação:
p
V
T1
T2
T3
Figura 17 – Isotermas
Para uma transformação isotérmica, pode-se escrever a seguinte equação:
P1V1 = P2V2
Denis Papin foi outro cientista que trabalhou diretamente com Robert Boyle. Ele inventou máquinas 
movidas à pressão atmosférica e a vapor, além de construir a primeira máquina a vapor em 1679. 
Também é de sua autoria a célebre marmita de Papin, apresentada em 1679, que precedeu a invenção 
da autoclave e da panela de pressão. Para a panela, ele criou uma válvula de segurança, para permitir o 
escape de parte do vapor.
Figura 18 – Panela de pressão
22
Unidade I
A marmita era constituída por um cilindro de ferro apoiado em uma base circular e em seu interior 
havia outro cilindro, denominado digestor. Era usada para aquecer a água a temperaturas acima do 
ponto de sua temperatura de ebulição.
Em 1697, baseado nas ideias de Papin, o engenheiro Thomas Savery construiu o primeiro motor 
a vapor, aperfeiçoado por Thomas Newcomen, que idealizouuma máquina térmica cujo objetivo era 
esvaziar a água das minas de carvão que ficavam inundadas, sendo usada por muito tempo na Europa.
Figura 19 – Diagrama do motor a vapor de Newcomen
A máquina de Newcomen consistia de uma caldeira (A) que produzia vapor e situava- se abaixo 
do cilindro. Da parte superior, do arco de madeira (D) era suspenso o pistão (P) que trabalhava no 
cilindro (B). O tanque de água (C) era para a condensação da água. O sustentáculo (E) permite 
o movimento de gangorra e (F) é uma corrente que conecta a bomba de sucção. As válvulas são 
identificadas por (V). Ela foi estudada por James Watt, que observou grandes perdas de energia. 
Em 1763, Watt construiu um protótipo com a introdução de aperfeiçoamentos fundamentais para 
a fabricação dessa máquina. Um dos grandes problemas era a eficiência, porque a máquina era 
lenta e consumia muito carvão.
https://ww.wiki.br/Cilindro
https://ww.wiki.br/Ferro
23
HISTÓRIA DA CIÊNCIA
Figura 20 – Máquina de vapor de Watts
O desenvolvimento da máquina a vapor muito contribuiu para a expansão da indústria. Ela substituiu 
o trabalho dos animais, podia fornecer energia, promovendo os navios e as locomotivas movidos a vapor.
A invenção e aperfeiçoamento da máquina de vapor se destacam no período de 1760 a 1840, 
momento caracterizado pela transição para novos processos de fabricação, em que a produção artesanal 
passa para as máquinas e o carvão é utilizado como energia. É a Revolução Industrial.
Ela foi um grande marco na história da humanidade e seus desdobramentos afetaram todo o mundo. 
Ela mudou o processo produtivo, permitiu a produção em massa, dando início à revolução tecnológica.
Nicolas Léonard Sadi Carnot, em sua tese Réflexions sur la Puissance Motrice du feu et sur les 
Machines Propres à Développer Cette Puissance, de 1824, fez reflexões sobre as máquinas a vapor, 
revolucionou as ideias das transformações cíclicas e demonstrou que o rendimento teórico máximo 
de qualquer máquina térmica não depende das propriedades dos fluidos, mas das temperaturas dos 
corpos. Ele também estabeleceu o ciclo ideal de uma máquina térmica (o qual foi importante para o 
desenvolvimento tecnológico, para os meios de transporte e a produção de energia), que ficou conhecido 
como ciclo de Carnot.
3.2 Antoine Laurent Lavoisier
Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) é considerado o precursor da química moderna e é conhecido 
pelas suas contribuições: refutação da teoria do flogisto; descobertas em relação ao oxigênio; a lei da 
conservação da massa; e sistematização da nomenclatura química.
Lavoisier era um químico francês, nascido de família rica, que estudou direito, mas tinha um grande 
interesse em ciências. Casou-se com Marie Anne, que era sua secretária e quem colaborava com seus 
experimentos, desenhando os vários aparelhos usados e idealizados pelo cientista.
24
Unidade I
A teoria do flogisto foi desenvolvida por Georg Ernst Stahl (1660-1734) após a leitura do livro de 
Johann Joachim Becher, cientista que acreditava que as substâncias eram constituídas por ar, terra e 
água. Em 1669, ele publica um livro intitulado Physica Subterranea. Para Becher, a Terra era constituída 
de terra vitrificável (sal); terra mercurial (mercúrio) e terra combustível (enxofre – terra pinguis).
Em 1703, na obra Specimen Beccherianum, Stahl promove o flogisto e salienta que qualquer material 
possuía a terra pinguis, a qual era liberada na combustão. A teoria do flogisto foi edificada a partir de 
um raciocínio lógico e que explicava logicamente uma série de observações empíricas. Esse fato fez com 
que vários químicos do século XVIII a adotassem e a defendessem.
Lavoisier questiona a teoria no momento em que os metais calcinados aumentavam o seu peso, 
ou seja, depois de realizar experimentos de combustão e calcinação, ele observou que a massa dos 
reagentes e dos produtos eram iguais, contradizendo a ideia do flogisto. A combustão era explicada 
porque o flogisto abandonava a matéria que estava queimando, que se desprendia ou era absorvida 
durante o processo, isto é, a massa final do produto resultante era menor que a inicial.
Figura 21 – Antoine Lavoisier
Lavoisier realizou vários experimentos importantes com o uso de balanças envolvendo reações de 
combustão. As balanças eram utilizadas nos experimentos para medir as massas dos reagentes e dos 
produtos. Ao calcinar o mercúrio em uma retorta, ele observou que, enquanto a reação se desenvolvia, 
as paredes da retorta ficavam vermelhas, e o volume de ar diminuía, ou seja, o mercúrio havia reagido 
com um constituinte do ar, refutando a teoria do flogisto.
25
HISTÓRIA DA CIÊNCIA
Figura 22 – Balanças usadas por Lavoisier
Carl Wilhelm Scheele, ao estudar as propriedades do dióxido de manganês e do aquecimento de 
outros compostos, obteve o “ar do fogo” ou o “ar vital” ou também o “ar vitríolo”, que acreditava ser a 
liberação do flogisto. Sua obra só foi publicada em 1777. Na mesma época, Joseph Priestley preparou 
oxigênio aquecendo uma amostra de óxido de mercúrio sobre mercúrio líquido no interior de um cilindro 
e notou que a chama era mais brilhante com o “ar do fogo” do que com o ar atmosférico. Assim como 
Scheele, explicou o gás através da teoria do flogisto, ou seja, a combustão de uma substância era a 
retirada desse gás.
Ainda assim, foi Lavoisier quem percebeu que esse gás observado nos experimentos de Scheele e 
Priestley, chamado de ar vitríolo, era o oxigênio, nome dado por Lavoisier e que, mais uma vez, derruba 
a teoria do flogisto.
Figura 23 – Laboratório no qual Priestley descobriu o oxigênio
26
Unidade I
 Saiba mais
Para se aprofundar mais no assunto, leia o artigo disponível no link 
a seguir:
VIDAL, P. H. O.; CHELONI, F. O.; PORTO, P. A. O Lavoisier que não está 
presente nos livros didáticos. Química Nova na Escola, n. 26, nov. 2007. 
Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc26/v26a08.pdf>. 
Acesso em: 29 jul. 2019.
Alguns autores questionam a validade da atribuição a Lavoisier do descobrimento desse gás, pois 
muitos experimentos foram realizados por vários cientistas, e Lavoisier incorporou aspectos referentes 
aos experimentos de seus contemporâneos Joseph Priestley e Carl-Wilhelm Scheele.
Segundo, Alfonso-Goldfarb (1993, p. 66):
Nessa época, por não encontrar coerência entre as várias peças que tem 
em mãos para formular uma teoria, Lavoisier “comete” o que consideramos 
o seu “primeiro malabarismo”. Em outubro de 1774, conhece Priestley 
quando da visita deste a Paris, que, numa conversa informal, comunica-lhe 
a descoberta do que ele chamava de “ar puro”, obtido pelo aquecimento da 
“cal de mercúrio”. Lavoisier deve ter reprocessado a informação de Priestley 
para o seu próprio código, a saber: se nem sempre é o “ar fixo” a sair das 
substâncias, então este não deve ser o único a com elas se combinar.
Outra contribuição de Lavoisier, além das comentadas, como a teoria do flogisto e da descoberta do 
oxigênio, no século XVIII, a linguagem química era muito vinculada à alquimia, e as substâncias eram 
identificadas por nomes de pessoas, de lugares, de termos astrológicos e de suas qualidades: “fígado de 
antimônio”, “manteiga de arsênio”, “safrão de Marte”, “flor de bismuto”.
Dessa forma, o primeiro sistema de nomenclatura química foi apresentado por Guyton de Morveau, 
em 1782, pois já havia a necessidade de criar um método de denominação para a comunicação 
entre os membros da comunidade científica e para as trocas comerciais. A sistematização inspira 
alguns químicos, inclusive Lavoisier, e resulta na publicação do livro Méthode de Nomenclature 
Chimique, tratado científico da nomenclatura química. Em outro livro, Traité Élémentaire de Chimie, 
Lavoisier se referia aos elementos químicos como “princípio”, “elemento”, “substância simples” e 
“corpo simples”. É considerado o primeiro livro de química e apresenta um relatório contendo a lei 
da conservação de massa.
Em seus experimentos com reações de combustão, Lavoisier mostrou queas massas de todas as 
substâncias envolvidas permaneciam inalteradas, ou seja, a massa antes da reação era igual à massa dos 
produtos em recipiente fechado.
27
HISTÓRIA DA CIÊNCIA
2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g)
Mr = Mp
2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g)
I. 4 g 32 g 36 g
Em I, observa-se que as massas dos reagentes H2(g) e O2(g) são, respectivamente, 4 g e 32 g, e a massa 
do produto H2O(g) é igual a 36 g, isto é, o somatório das massas dos reagentes é igual a 4 + 32 = 36 g, 
e a massa do produto é de 36 g (massas iguais).
Tabela 1 – Lei de Lavoisier
Reagente Reagente Produto
2H2(g) O2(g) 2H2O(g)
4 g 32 g 36 g
Figura 24 – Traité Élémentaire de Chimie
28
Unidade I
Vale ressaltar a importância do físico e químico Henry Cavendish, que nasceu em 10 de outubro de 
1731, filho de lorde Charles Cavendish, administrador do Museu Britânico e estudioso de meteorologia. 
Em 1760, Henry se tornaria membro da Sociedade Real. Ele era um cientista muito preciso em suas 
pesquisas e que se preocupava com as medições.
Em 1766, Henry Cavendish fez experimentos com ácidos e metais, e observou a liberação de um 
determinado “ar” incolor, com a propriedade de pegar fogo, ser inflamável, o qual foi denominado 
“ar inflamável” (atualmente conhecido como hidrogênio).
Joseph Priestley (1733-1804) desenvolveu um experimento colocando óxido de mercúrio sob o foco 
de raios solares e verificou a existência de outros “ares”, o mais importante foi o ar deflogisticado 
(atualmente denominado oxigênio).
Em 1766, a Royal Society recebeu o primeiro artigo de Priestley, o qual tratava dos “ares fictícios” 
(artificiais), isto é, ares contidos de forma não elástica em outros corpos, mas capazes de serem liberados 
e tornados elásticos. Na pesquisa entre ácido e metal, observou o desprendimento de um gás que 
inflamava-se quando em contato com uma chama, sendo denominado “ar inflamável”. Esse ar surge nos 
experimentos de Lavoisier e recebe o nome de hidrogênio, que significa gerador de água.
Além de suas contribuições, Cavendish determinou a densidade da Terra igual a 5,45 g/cm3 com a 
balança de torção.
A'(M)
A(M)
B(M)
B'(M)
oα(I)
Figura 25 – Balança de torsão
3.3 Joseph Louis Proust
Joseph Louis Proust era um químico francês, filho de um boticário. Tornou-se chefe da farmácia 
do hospital Salpêtrière, onde aprofundou seu conhecimento no laboratório e teve a oportunidade de 
dedicar parte de seu tempo às pesquisas e publicar trabalhos sobre a urina, o ácido fosfórico e o alúmen.
No período de 1797 e 1804, Proust realizou uma série de experimentos quantitativos, estabelecendo, 
em 1806, a lei das proporções definidas ou lei de Proust: as massas dos reagentes e produtos participantes 
de uma reação mantêm uma proporção constante. Esse estudo é a base da química analítica e é usado 
https://pt.m.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Pendule_de_torsion.png
29
HISTÓRIA DA CIÊNCIA
para a obtenção das fórmulas moleculares, porcentuais e mínimas. A lei de Proust foi reformulada em 
1808 por John Dalton.
A lei de Proust,
2H2 + O2 → 2H2O
I. 4 g 32 g 36 g
II. 2 g 16 g 18 g
Em I e II se nota que 4/2 = 2; 32/16 = 2 e 36/18 = 2, ou seja, a proporção é a igual a 2.
Tabela 2 – Lei de Proust
Reagente Reagente Produto
2H2 O2 2H2O
4 g 32 g 36 g
2 g 16 g 18 g
4/2 = 2 32/16 = 2 36/18 = 2
Tabela 3 – Lei de Proust com excesso de reagente
Reagente Reagente Produto Excesso
2H2 O2 2H2O
4 g 32 g 36 g
10 g 32 g 36 g 6 g de H2
Observe na tabela anterior que, segundo a lei de Proust, a reação ocorre na mesma proporção de 
massas. Veja que, dos 10 gramas de hidrogênio usados, sobraram como excesso 6 g e só reagiu a massa 
definida pela proporção.
Nos século XVIII e XIX, nota-se que vários experimentos foram realizados utilizando as massas dos 
reagentes e produtos, como a lei de Lavoisier e de Proust, as quais são chamadas de leis ponderais. 
A importância dessas leis está pautada no fato de que Dalton, tentando explicá-las, elaborou a 
teoria atômica.
Exemplo de aplicação
Numa determinada viagem, um carro consumiu 15 kg de gasolina. Sabe-se que a reação do 
combustível é de combustão completa e, com as condições de temperatura do motor, os produtos 
formados são gasosos. Considerando-se o total de compostos formados, pode-se afirmar que os mesmos:
30
Unidade I
A) Não têm massa.
B) Pesam exatamente 15 kg.
C) Pesam mais que 15 kg.
D) Pesam menos que 15 kg.
E) São constituídos por massas iguais de água e gás carbônico.
Em uma reação de combustão completa, a gasolina reage com oxigênio, resultando nos produtos 
gasosos CO2 e H2O. Então, a massa inicial era de 15 kg e, juntamente com oxigênio, o resultado será 
maior que 15 kg, portanto a alternativa correta é C.
3.4 Jacques Alexandre Cesar Charles
A relação entre o volume de um gás e a temperatura foi resolvida pelo cientista francês Jacques 
Charles (1746-1823), que concluiu que o volume de uma quantidade fixa de gás à pressão constante 
aumenta linearmente com a temperatura.
V/T = K
Dessa forma, uma transformação isobárica (pressão constante) é uma transformação termodinâmica, 
na qual a pressão permanece constante em um sistema fechado. Tal ação denomina-se lei de Charles e 
Gay-Lussac.
T1 T2 TK0
V1
V2
V
Figura 26 – Gráfico VxT
31
HISTÓRIA DA CIÊNCIA
-300
0
10
20
30
40
50
-273 ºC Temperatura (ºC)
Vo
lu
m
e 
(c
m
3 )
-200 -100 0 100 200 300
Figura 27 – Gráfico VxT
A linha tracejada da figura anterior é uma extrapolação para temperaturas nas quais a substância 
não é mais um gás. Observe que a linha que está tracejada passa pelo valor de -273 ºC, em que se supõe 
que fique com volume igual a zero, mas, nessas condições, os gases se liquefazem ou se solidificam antes 
de atingir essa temperatura.
 Observação
A lei de Charles diz respeito às transformações isobáricas, ou seja, 
à pressão constante. Isso quer dizer que à pressão constante, o volume 
de uma determinada massa de gás é diretamente proporcional a sua 
temperatura absoluta.
Em 1802, o físico e químico Louis Joseph Gay-Lussac mostrou que outros gases apresentavam o 
mesmo comportamento que os estudados por Charles. Assim, um gás, ao ser aquecido, mantendo a 
pressão constante, sofria aumento de volume.
Charles observou que todos os gases apresentavam, aproximadamente, igual coeficiente de 
dilatação volumétrica β ≈ 1/273 °C-1. Esse valor foi experimentalmente verificado por Joseph Gay-Lussac. 
Atualmente, o valor aceito é β ≈ 1/273,15 °C-1.
Nesse momento, deve-se situar que em 1848, William Thomson, conhecido como lord Kelvin, propôs 
uma escala de temperatura absoluta (escala Kelvin), cujo 0 K (zero absoluto) é igual a -273,15 °C.
A nova escala termométrica de Kelvin foi um marco no mundo científico pela relação que possuía 
com a quantidade de energia armazenada pelos átomos de um corpo e essa energia fluía em forma de 
calor entre corpos de diferentes temperaturas, em que o zero absoluto (0 K) significava não ser mais 
possível a retirada de energia.
https://pt.wikipedia.org/wiki/G%C3%A1s
https://pt.wikipedia.org/wiki/Dilata%C3%A7%C3%A3o_t%C3%A9rmica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Louis_Joseph_Gay-Lussac
32
Unidade I
 Observação
A termodinâmica é uma descrição fenomenológica das propriedades de 
equilíbrio de sistemas macroscópicos, ou seja, é um ramo da física que trata 
das propriedades da matéria, nas quais as noções de temperatura e calor 
não podem ser ignoradas.
Na história da termodinâmica, Carnot introduziu a ideia de transformações cíclicas. As suas interpretações 
foram fundamentais na formulação das leis da termodinâmica. A segunda lei da termodinâmica diz 
que o calor não pode passar espontaneamente de um corpo frio para um corpo mais quente.
Lord Kelvin fez contribuições com Planck no estudo da segunda lei da termodinâmica e no enunciado 
de Kelvin-Planck: “É impossível construir um dispositivo que opere num ciclo termodinâmico e que 
não produza outros efeitos além do levantamento de um peso e troca de calor com um único reservatório 
térmico” (SONNTAG;BORGNAKKE; WYLEN, 2003, p. 182).
Os enunciados da segunda lei da termodinâmica foram apresentados por Clausius e Thomson 
(Kelvin). O enunciado de Kelvin para a segunda lei mostra a impossibilidade da existência de um ciclo 
termodinâmico que converta integralmente calor em trabalho. Entretanto, em alguns livros-texto, esse 
enunciado é referido como enunciado de Kelvin-Planck. Talvez isso se deva ao fato de o enunciado 
apresentado por Planck demonstrar um caráter mais geral do que o de Kelvin.
 Observação
Postulado é o que se considera como fato reconhecido e ponto de 
partida, implícito ou explícito, de uma argumentação; premissa.
3.5 Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro
Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro era um advogado que, em 1811, publicou um artigo em 
um jornal científico solucionando a diferença entre moléculas e átomos que advém dos experimentos 
de Gay-Lussac. Avogadro anunciou a hipótese: volumes iguais de quaisquer dois gases na mesma 
temperatura e pressão contêm o mesmo número de partículas.
A hipótese de Avogadro não foi aceita por muito tempo, então Stanislao Cannizzaro, que 
desenvolveu trabalhos como a síntese de cianamidas e desprotonação de aldeídos (chamada de 
reação de Cannizaro), foi em um Congresso em 1860 e apresentou uma leitura sobre a hipótese 
de Avogadro, que permitia como determinar os pesos atômicos. Após muita discussão, a proposta de 
Avogadro foi aceita.
33
HISTÓRIA DA CIÊNCIA
A constante de Avogadro foi introduzida pelo físico francês Jean Baptiste Perrin, que trabalhava 
com o número de partículas coloidais por unidade de volume em uma suspensão, mediu suas massas 
e chegou a um valor entre 6,5 e 7,2.1023 entidades. O número de partículas de Avogadro também foi 
determinado pelo cientista Johann Joseph Loschmidt, o qual se baseou na teoria dos gases.
 Saiba mais
Para saber mais sobre a constante de Avogrado, acesse o link na 
referência a seguir:
PATROCÍNIO, S. F.; FREITAS-REIS, I. A grandeza “quantidade de matéria” 
e sua unidade, mol: uma investigação realizada com docentes das 
universidades de Minas Gerais. In: XVIII ENCONTRO NACIONAL DE ENSINO 
DE QUÍMICA (XVIII ENEQ), 2016, Florianópolis. Florianópolis: Universidade 
Federal de Santa Catarina, 2016. Disponível em: <http://www.eneq2016.
ufsc.br/anais/resumos/R0153-2.pdf>. Acesso em: 30 jul. 2019.
Jean Baptiste Perrin nasceu em Lille e foi educado na École Normale Supérieure. Ele realizou outras 
pesquisas, agora utilizando raios catódicos, raios X (Röntgen) e também estudou os coloides que 
deveriam obedecer às leis dos gases. Dessa forma, Perrin usou essas propriedades para obter o número de 
Avogadro. No caso dos raios catódicos, em 1895, Perrin usou um eletrômetro e demonstrou que os raios 
catódicos eram compostos de corpúsculos de carga elétrica negativa.
Figura 28 – Jean Baptiste Perrin (1810-1942)
34
Unidade I
3.6 Louis Joseph Gay‑Lussac
A lei de Gay-Lussac (século XIX) relaciona a pressão e a temperatura de um gás ideal, mas com o 
volume constante. Louis Joseph Gay-Lussac era muito interessado na pesquisa com balões mais leves 
que o ar para estudar as propriedades e o comportamento dos gases. Para melhor controlar os balões 
mais leves que o ar, os volumes dos gases que reagem entre si estão na proporção dos menores números 
inteiros. Exemplo: dois volumes de gás hidrogênio reagem com um volume de gás oxigênio para formar 
dois volumes de vapor de água, como mostrado na figura a seguir.
Observação Dois volumes 
de hidrogênio
Um volume 
 de oxigênio
Dois volumes de 
vapor de água
Explicação
Equação 2H2(g) O2(g) 2H2O(g)
Figura 29 – Observação experimental de Gay-Lussac sobre os volumes combinantes
A observação de Gay-Lussac foi estudada por Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro. Na sua 
hipótese, volumes iguais de gases diferentes, nas mesmas condições de pressão e temperatura, contêm 
o mesmo número de partículas. Por exemplo, experimentos mostram que 22,4 l de um gás a 0 °C e 
1 atm contêm 6,02.1023 moléculas de gás (isto é, 1 mol). Ou, ainda, a pressão de certa massa constante 
de um gás é proporcional à temperatura absoluta na qual está submetida.
p/T = K
O primeiro cientista a fazer um cálculo aproximado para a constante de Avogadro foi Johann 
Josef Loschmidt, que baseou seus experimentos na teoria cinética dos gases e determinou quantas 
moléculas existiam em 1 cm3 de um gás. Jean Baptiste Perrin foi outro cientista que contou o 
número de partículas coloidais por unidade de volume em uma suspensão e mediu suas massas. O valor 
encontrado foi entre 6,5 e 7,2.1023 entidades por mol.
3.7 Benoit Paul Émile Clapeyron
Clapeyron reuniu as leis de Charles, Boyle e Gay-Lussac e muito contribuiu para a termodinâmica. 
Ele formulou a equação dos gases perfeitos, que é a conhecida equação de Clapeyron:
P.V = n.R.T
Em que:
 P = pressão
35
HISTÓRIA DA CIÊNCIA
V = volume
N = n° de mols
R = constante universal dos gases
T = temperatura
A constante universal dos gases perfeitos (R) depende das unidades utilizadas para medir as variáveis 
de estado, a pressão, o volume, a temperatura e o número de mols.
Clapeyron investigou os fenômenos que se relacionavam com as máquinas a vapor e escreveu sobre 
as possíveis regulagens de válvulas para uma máquina a vapor, tendo uma grande contribuição para a 
termodinâmica. Além da formulação da equação dos gases perfeitos, seus estudos focavam na aplicação 
do princípio de Carnot. Os trabalhos de Carnot não eram aceitos na época. Quando foi publicado o 
estudo de Clapeyron, que transformou a análise verbal feita por Carnot em um simbolismo de cálculo, a 
comunidade científica teve maior aceitação da teoria de Carnot. Clapeyron morreu no dia 28 de janeiro 
de 1864.
4 TEORIAS ATÔMICAS
4.1 John Dalton
John Dalton era químico, meteorologista e um grande pesquisador. Por ser de família Quaker, 
sua educação não chegou ao nível universitário, mas, com apenas 12 anos, conseguiu substituir seu 
professor. Durante o período de 1784 a 1794, escreveu em jornais, estudou botânica e zoologia, e 
manteve observações meteorológicas que foram relatadas no Meteorological Observations and Essays 
(Observações e Ensaios Meteorológicos, em tradução livre), em 1787. Lecionou matemática e filosofia 
natural no New College, em Manchester, e o livro que ele adotou para suas aulas foi o Tratado Elementar 
de Química, de Lavoisier.
 Observação
Dalton publicou um estudo sobre a incapacidade de distinguir cores 
e chamou a anomalia de daltonismo, doença compartilhada por ele e 
seu irmão.
Em 1803, ele estabeleceu os princípios básicos da teoria atômica e a primeira comunicação oral de 
Dalton sobre a teoria foi lida por ele na Sociedade Literária e Filosófica de Manchester. Ele publicou o 
livro System of Chemistry.
Para Dalton, as partículas da teoria eram esferas de diferentes tipos, e a estrutura atômica representava 
uma esfera maciça; no entanto, ele não foi o primeiro a pensar na matéria constituída por átomos (não 
36
Unidade I
podemos nos esquecer do filósofo Demócrito de Abdera). A teoria expunha a palavra átomo e uma 
simbologia bastante confusa, inventada por ele, para representar os átomos. Ele também apresentou 
uma tabela com pesos relativos de substâncias simples e compostas.
John Dalton também introduziu o conceito de massa atômica, uma concepção em que o átomo 
deixaria de ser do domínio da abstração, ganhava massa, sendo detectado pela balança. Ele tinha um 
grande interesse pelo estudo dos gases que constituíam o ar atmosférico e formulou a teoria da mistura 
dos gases.
Figura 30 – Dalton fez um sistema de átomos de molécula
Ele acreditava que os gases da atmosfera formassem uma mistura, não havendo repulsão entre suas 
partículas, e então concluiu que a pressão total sobre qualquer partícula deve-se apenas àquelas de sua 
própria espécie, ou seja, a soma das pressões parciais de todos os gases constituintes é igual à pressão 
total (lei de Dalton), isto é, a soma das pressões parciais dos gases componentes de umamistura gasosa 
é igual à pressão total exercida pela mistura, desde que os gases não rejam entre si.
Ptotal = P1 + P2 + P3 + ... + Pn
37
HISTÓRIA DA CIÊNCIA
William Henry, amigo de Dalton, propôs que a solubilidade dos gases em líquidos era proporcional à 
pressão parcial do gás, sendo denominada lei de Henry.
Lembre-se que, na época, poucos elementos químicos eram conhecidos. O modelo atômico de 
Dalton apresentava restrições para a ciência atual, mas, na elaboração, ele considerou informações das 
leis ponderais e a concepção de elemento.
Figura 31 – Dalton
4.2 William Crookes
John Dalton, em 1803, acreditando nas leis de conservação de massa e proporção definida, propôs 
a teoria atômica. Assim, o físico britânico William Crookes construiu um tubo com eletrodos localizados 
em extremidades opostas, ligadas a uma fonte de voltagem. Esse é o primeiro experimento que deu 
indícios de que átomos poderiam ser constituídos de partes menores.
Figura 32 – Ampola de Crookes
38
Unidade I
O tubo era conectado a uma bomba de vácuo, e o gás residual no interior do tubo começava a emitir 
uma leve incandescência, a qual surgia na extremidade do ânodo do tubo de vidro. Esses raios foram 
denominados raios catódicos. Portanto, em baixas pressões, um raio de luz deixa o cátodo e se dirige 
para o ânodo, que posteriormente foi chamado de elétron.
Na ampola, o gás se ioniza no momento em que os elétrons saem do cátodo. É a partir desse 
experimento que J. J. Thomson observou que os raios eram um feixe de partículas carregadas 
negativamente e que possuíam massa.
4.3 Robert Millikan e Gotthilf‑Eugen Goldstein
O físico americano Robert Millikan realizou um experimento que determinou que a carga elétrica 
elementar mínima existente era de 1,6 . 10-19 C, isto é, a carga de um elétron, e que a massa do elétron 
era de 9,1 . 10-28 g.
Millikan conduziu um experimento conhecido como a experiência da gota de óleo, utilizada para medir 
a carga elétrica do elétron. Ele empregou gotas de óleo ionizadas que eram confinadas num campo elétrico 
orientado, mediu o tempo de subida e descida, e calculou as velocidades, obtendo a carga do elétron.
Tampa
Spray de óleo
d
Microscópio
Campo elétrico uniforme
Vários milhares de volts
Figura 33 – Experimento da gota de óleo
Para produzir um novo tipo de raio, carregado positivamente, chamado de raio canal, Eugen 
Goldstein utilizou um tubo de Crookes modificado com um catodo perfurado no meio do tubo e um 
anodo. Pela deflexão em um campo elétrico ou magnético, provou que o raio consistia em partículas 
carregadas positivamente, e que a carga mínima era de +1,6 . 10-19 C. Eles foram chamados de prótons 
por Rutherford.
4.4 Joseph John Thomson
J. J. Thomson sugeriu que um átomo poderia ser uma esfera carregada positivamente na qual alguns 
elétrons estavam incrustados. No período de 1903, Joseph John Thomson (1856-1940), trabalhando 
com a ampola de Crookes, propôs que as partículas que eram geradas no cátodo eram desviadas pelo 
eletrodo positivo e independiam das outras variáveis do experimento. Ele concluiu que o desvio que 
o raio catódico sofria pelo campo magnético era formado por feixes de partículas idênticas, de carga 
negativa, de massa extremamente pequena e de menor carga elétrica, chamando-a de elétron.
39
HISTÓRIA DA CIÊNCIA
Figura 34 – Representação esquemática do átomo de Thomson
Thomson fez vários experimentos com os raios catódicos descobertos por Crookes e concluiu que 
os raios eram desviados por um imã e por um campo elétrico. Ele mediu a massa relativa da partícula 
negativa, conhecida atualmente como elétron. Com as suas experiências, ele propôs uma nova teoria 
atômica, em que o átomo continuava esférico como o de Dalton, porém, explicava a natureza elétrica 
da matéria, mas esta era divisível, ao contrário da proposta de Dalton.
4.5 Ernest Rutherford
Ernest Rutherford nasceu na Nova Zelândia, e suas pesquisas eram baseadas no estudo do urânio e 
nas emissões dos raios alfa e beta. A partícula alfa é carregada positivamente e tem massa muito maior 
que a do elétron.
Hans Geiger era assistente de Rutherford na Universidade de Manchester e juntamente com Ernest 
Marsden, em 1909, com a supervisão de Ernest Rutherford, dispararam um feixe de partículas alfa 
contra as camadas de folhas de ouro, experimento que traz a ideia inicial de sua teoria atômica.
Em 1914, Geiger, brilhante aluno de Rutherford, retornou à Alemanha. Em conjunto com seu aluno 
Walther Müller, eles apresentaram o contador Geiger-Müller, um aparelho que poderia detectar vários 
tipos de radiação ionizante e que media os níveis de radiação em corpos e no ambiente.
Figura 35 – Contador Geiger-Müller moderno
Rutherford trabalhou no Laboratório Cavendish (Cambridge), sob a orientação de J. J. Thomson 
(descobridor dos elétrons), com pesquisas sobre o movimento das partículas atômicas ou moleculares 
eletricamente carregadas e estudou também as radiações emitidas pelo elemento rádio, recém-descoberto 
por Marie Curie e Pierre Curie. Em 1898, pesquisou o urânio na conceituada Universidade McGill, de 
40
Unidade I
Montreal, quando constatou que a radiação podia atravessar uma fina lâmina de metal. Ele inspirou a 
teoria atômica composta de um núcleo positivo com elétrons ao redor do núcleo.
Segundo Rutherford, o átomo era constituído de um núcleo de carga elétrica positiva de tamanho 
muito pequeno em relação ao seu tamanho total, contendo toda a massa do átomo e rodeado por elétrons 
de carga elétrica negativa; assim, o modelo chamado de “pudim de passas” de Thomson estava incorreto.
Rutherford dirigiu o Laboratório Cavendish de 1919 até sua morte, em 1937. Foi presidente da Royal 
Society e recebeu condecoração de barão. Segundo Romanelli:
Rutherford [...], ele não sabia quantas camadas tinha a eletrosfera. [...] 
Aí, mais tarde veio Bohr e [...] pegou a estrutura atômica de Rutherford 
e aperfeiçoou e descobriu então quantas eram as camadas (ROMANELLI, 
1996, p. 28).
Figura 36 – Experimento de Rutherford 
Figura 37 – Modelo de Rutherford
41
HISTÓRIA DA CIÊNCIA
Figura 38 – Rutherford na Universidade McGill
Rutherford descobriu que as emissões radioativas são complexas, exibindo, no mínimo, dois tipos 
de radiação: a alfa e a beta. Quando estava na Universidade McGill, ele elaborou a teoria que explicava 
o fenômeno da radioatividade. Já em Manchester, ele investigou a natureza das partículas alfa e sua 
interação com a matéria. Rutherford, juntamente com o químico inglês Frederick Soddy, estabeleceu 
as bases da “teoria da radioatividade”. No ensaio A Causa e a Natureza da Radioatividade, de 1902, 
Rutherford e Frederick Soddy (1877-1956) sugeriram que o fenômeno radioativo consistiria em um 
processo de transmutação elementar, chamado, por eles, de desintegração radioativa.
Frederick Soddy (1877-1956) e Rutherford estabeleceram as bases da radioatividade, fazendo 
grandes contribuições para o estudo do decaimento radioativo natural. Soddy elaborou a primeira 
lei da radioatividade, conhecida também como primeira lei de Soddy, quando um átomo emite uma 
partícula 2α
4 , formando-se um novo átomo. Esse novo átomo possui número de massa quatro unidades 
menor, e o número atômico passa a ser duas unidades menor com relação ao átomo de origem.
A segunda lei da radioatividade foi enunciada por Soddy, Fajans e Russel, que descobriram que um 
átomo, ao emitir uma partícula (β), aumenta uma unidade no seu número atômico e o número de massa 
permanece constante. As partículas são de importante aplicação, como, por exemplo, para o combate 
do câncer e a produção de energia elétrica.
Exemplo de aplicação
1. Um átomo, ao emitir uma partícula beta, irá apresentar, respectivamente, um número de massa e 
número atômico:
A) Igual ao anterior; aumenta uma unidade.
B) Igual ao anterior; diminui uma unidade.
C) Aumenta uma unidade; igual ao anterior.
42
Unidade I
D) Diminui uma unidade; aumenta uma unidade.
E) Aumenta uma unidade; diminui uma unidade.Na emissão de uma partícula beta -1β
0
bX
a → -1β
0 + b+1Y
a
Resolução: em uma situação em que ocorra a emissão de uma partícula beta, será alterada a 
quantidade de elétrons no átomo. Com isso, não se promoverá nenhuma alteração no número de massa 
do átomo e ocorrerá alteração apenas em seu número atômico. Portanto, o átomo Y tem o mesmo 
número de massa e uma unidade a mais no número atômico.
Resposta correta: alternativa A.
2. Quando o átomo do isótopo 228 do tório libera uma partícula alfa, transforma-se em um átomo 
de rádio:
xTh
228 → 88Ra
y + α
Os valores de X e Y são, respectivamente:
A) 88 e 228.
B) 89 e 226.
C) 90 e 224.
D) 91 e 227.
E) 92 e 230.
Resolução: a partícula 2α
4 apresenta dois prótons e dois nêutrons. Com isso, ocorrerá uma redução 
no número de massa do elemento. Assim, a massa será calculada como 228 = y + 4; então, y = 224. Já no 
caso do valor de x, este corresponderá ao número atômico do elemento tório (Th) original. Uma vez que 
ocorrerá a emissão de 2 prótons junto com a partícula alfa, o valor inicial seria duas unidades maior 
que o do elemento Rádio (Ra). Com isso, teremos uma carga x = 88 + 2, x = 90.
xTh
228 →88Ra
y + 2α
4
Para a massa, 228 = y + 4; então, y = 224 e a para carga x = 88 + 2, x = 90.
Resposta correta: alternativa C.
43
HISTÓRIA DA CIÊNCIA
4.6 Niels Henrick David Bohr
Bohr nasceu em Copenhague, Dinamarca, e em 1911 viajou à Inglaterra para o desenvolvimento de 
sua tese sobre a teoria eletrônica dos metais. Ele fez parte da equipe de Rutherford e propôs o modelo 
atômico que se baseava no princípio de quantização de energia de Planck.
Figura 39 – Niels Bohr
Esse é o primeiro modelo atômico baseado na teoria quântica, em que o elétron gira ao redor 
do núcleo em órbitas circulares, com o momento angular orbital constante; dessa forma, os raios 
correspondem aos níveis de energia permitidos. O elétron pode mudar de um estado estacionário a 
outro mediante a emissão ou absorção de energia igual à diferença de energia entre estados.
Bohr notou que os elementos, se aquecidos, emitiam energia em um conjunto de linhas distintas 
chamadas de espectro de linha. Desse modo, o elétron só passa de um nível de energia para outro quando 
ele absorve energia de uma fonte externa, em unidades discretas de energia, chamadas de quanta. A teoria 
de Bohr foi publicada em 1913 e por esse trabalho ele recebeu o prêmio Nobel de Física de 1922.
Um fóton é emitido com 
energia E = hf
Aumentando energia 
das órbitasn = 3
n = 2
n = 1
Figura 40 – Átomo de Bohr
44
Unidade I
Durante a Segunda Guerra Mundial, as forças alemãs ocuparam a Dinamarca, e Bohr, juntamente 
com sua esposa judia, se exilou na Suécia, onde começa a ajudar os judeus e a tomar medidas contra 
a tirania de Hitler. Ao se mudar para os Estados Unidos, tornou-se consultor do laboratório de energia 
atômica de Los Alamos, local da construção da bomba atômica (projeto Manhattan).
Figura 41 – Bohr e Einstein (dezembro de 1925)
Tanto Bohr como Einstein eram defensores do desenvolvimento da bomba como um meio de 
conter a expansão nazista, mas Niels Bohr percebe a periculosidade da bomba atômica para o seres 
vivos e, em 1944, abandona o projeto, passando a defender a utilização da energia nuclear apenas 
para fins pacíficos.
 Resumo 
O homem era nômade, vivia da caça e da pesca e protegia-se em 
cavernas. Quando conhece o fogo, muda seu modo de vida: passa a cozinhar 
sua carne, aquecer-se e morar em cavernas (onde pinta obras com muito 
efeito, com traços firmes, e conta sobre sua vida), além de aprender a viver 
em sociedade. Com o fogo, descobre como fundir os metais e melhorar suas 
armas e utensílios.
Na Grécia Antiga, os primeiros filósofos buscavam respostas para a 
natureza, sobre a origem do homem e as transformações, ou seja, fenômenos 
da natureza. O filósofo Empédocles sustentava que tudo era composto 
de quatro elementos essenciais: terra, água, ar e fogo. Já Demócrito era 
um atomista.
A história da teoria atômica pode ser dividida em: anterior e posterior 
à construção do laboratório de Cavendish, na Universidade de Cambrigde 
45
HISTÓRIA DA CIÊNCIA
(na Inglaterra, em 1874). Anteriormente, aparece John Dalton, que marcou 
o desenvolvimento da teoria atômica, com foco específico nas questões 
relacionadas aos gases e à composição da atmosfera.
Joseph John Thomson esteve à frente do laboratório de Cavendish 
e demonstrou grande interesse pelas combinações químicas e pela 
teoria atômica de Dalton. Para chegar à construção de seu modelo 
atômico, Dalton retomou alguns escritos de Newton, buscando 
integrar as ideias mecanicistas.
Até a moderna teoria atômica, o átomo é representado como uma 
mancha não delineada que apresenta diferentes densidades, o chamado 
orbital, e uma outra região de concentração de pontos, o núcleo.
 Exercícios
Questão 1. (Mackenzie 2008) Verdadeiros fundadores da filosofia, os pensadores “pré-socráticos” 
inauguraram, a partir do século VI a.C., uma nova atitude mental ante a realidade material, substituindo 
progressivamente as elaborações de cunho mitológico por especulações de caráter científico-filosófico. 
A propósito desse importante momento da história da filosofia, são feitas as seguintes afirmações:
I. Segundo a tradição, Tales de Mileto foi o primeiro filósofo a tratar a questão da origem e 
transformação de todas as coisas. Para ele, “a água era o princípio de tudo”.
II. Atribui-se a Pitágoras de Samos (e a seus seguidores) a ideia de que “todas as coisas são como os 
números”, ou seja, de que todo o mundo — inclusive a alma — se forma segundo uma estrutura harmônica.
III. Os atomistas (Leucipo de Mileto e Demócrito de Abdera) afirmavam ser toda a matéria formada 
por átomos, ou seja, por “partículas minúsculas, eternas e indivisíveis”, que, em movimento, se chocavam 
entre si, provocando assim o nascimento, a mudança e aniquilamento de todas as coisas.
Assinale: 
A) Se apenas I é correta. 
B) Se apenas II é correta. 
C) Se apenas III é correta.
D) Se apenas I e II são corretas.
E) Se I, II e III são corretas.
Resposta correta: alternativa E.
46
Unidade I
Análise das afirmativas 
I – Afirmativa correta. 
Justificativa: Tales é considerado o responsável por tirar a civilização helênica das trevas intelectuais. 
Na filosofia, ele acreditava na existência de uma matéria-prima básica responsável pela origem do 
Universo: a água.
II – Afirmativa correta. 
Justificativa: o pensador defendia que os números eram o motivo e o princípio de tudo. Até o 
cosmos poderia ser quantificado de acordo com a teoria pitagórica. Mas os números de Pitágoras eram 
diferentes dos nossos algarismos. Não eram abstratos e ocupavam uma dimensão espacial, em formas 
de quadrados e triângulos.
III – Afirmativa correta. 
Justificativa: Leucipo é considerado o mestre de Demócrito de Abdera e, talvez, o verdadeiro criador 
do atomismo, que relatava que uma matéria pode ser dividida até chegar em uma pequena partícula 
indivisível chamada átomo.
Questão 2. (Coperves 2010) Os princípios básicos da química foram expostos no século XVII, a partir 
da obra “The Sceptical Chymist” (O Químico Cético), de autoria do cientista britânico Robert Boyle. Entre 
as concepções norteadoras do pensamento de Boyle, que inclusive era leitor de René Descartes, estava 
a defesa:
Figura
47
HISTÓRIA DA CIÊNCIA
A) Da ciência experimental.
B) Do pensamento laico da Igreja Calvinista.
C) Dos ideais científicos da Inquisição.
D) Das explicações teológicas anglicanas.
E) Do conhecimento não fundamentado na experiência.
Resolução desta questão na plataforma.