Documento de Alessandra Serzoski

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Departamento de Química 
Curso: Licenciatura em Química 
Disciplina: Química Geral I
 Profa. Karen Wohnrath
1ª Lista de exercícios – Estrutura Atômica
1) (UNESP 2019) De acordo com a teoria atômica de Dalton, os átomos eram considerados maciços e indestrutíveis, sendo preservados intactos nas transformações químicas. Além disso, o que diferenciava um elemento químico de outro era o peso de seus átomos. Em sua teoria, Dalton não admitia a união entre átomos de um único elemento químico. Átomos de elementos químicos diferentes poderiam se unir, formando o que Dalton denominava “átomos compostos”. A imagem mostra os símbolos criados por Dalton para representar os elementos químicos hidrogênio e nitrogênio e a substância amônia. Ao lado, há uma tabela com os pesos atômicos relativos estimados por Dalton para esses dois elementos. 
Figura 1: Símbolos e pesos atômicos criados por Dalton para representar os elementos químicos hidrogênio e nitrogênio e a substância amônia. 
a) Escreva a equação da reação de formação da amônia a partir de hidrogênio e nitrogênio, de acordo com a teoria de Dalton. Escreva a equação dessa reação de acordo com os símbolos e conhecimentos atuais. 
 
De acordo com Dalton seria:
 Figura 1:https://images.app.goo.gl/3JPgr8sTHqqEigiM9
A reação hoje em dia é: 3H2 + N2 2NH3 ,podemos então calcular:
 MAN = 14 = 4,7
 MA H 3 
 
Para Dalton , a razão entre os pesos de nitrogênio e hidrogênio é dada por: 
 MAN = 4,2 =4,2
 MA H 1 
b) Calcule a razão entre os pesos de nitrogênio e de hidrogênio na amônia, tal como considerada por Dalton, e compare esse resultado com a razão entre as massas desses elementos na molécula de amônia, tal como conhecemos hoje. Admitindo como correta a razão calculada com base nos conhecimentos atuais, indique a diferença percentual, aproximadamente, entre as duas razões calculadas.
Para calcular a diferença percentual entre elas podemos fazer da seguinte maneira: 
 
 
 
2) Existem propostas interessantes sobre o desenvolvimento da ideia da estrutura atômica. Disserte sobre os seguintes descobrimentos:
a) Em que aspecto(s) a teoria atômica de Demócrito era semelhante à teoria atômica de Dalton?
Demócrito e Leucipo lançaram a ideia de que toda matéria era formada por átomos (o que significa não ter divisão).
Dalton apresentou um modelo atômico com base científica, constatava que toda matéria era construída por átomos, e que os átomos são indivisíveis (constatando também que era maciço e esférico), tais características as tornavam semelhantes.
b) Após a lei de Proust, John Dalton contribuiu para o estabelecimento das relações de massa entre os átomos. Explique-as.
Em 1808 Jonh Dalton publicou seu novo sistema de filosofia química. Nessa obra, estava sua teoria completa a respeito do comportamento químico das substancias, ele chegou a desenvolver toda uma teoria atômica a partir de experiencias com gases atmosféricos .Ao pesar precisamente substâncias participantes de um reação , Dalton percebeu que havia uma relação de números inteiros e relativamente pequenos entre as massas de um elemento que se combina com outro , formando diferentes compostos.
Teoria de Dalton se aplicando a Lei de Proust:
 Figura 2:https://images.app.goo.gl/nGfVXhwtEsyrPEmM7
Ou seja, se o número de átomos dobra, as massas dobram e a proporção de mantém.
Enunciado de Dalton( Leis das proporções múltiplas):
As diferentes massas de um elemento que reagem com uma massa fixa de outro elemento, formando produtos diferentes, mantém entre si uma proporção em números inteiros e pequenos temos:
 
 
Para mA fixa, tem-se, pela Lei de Dalton:
 
 
Sendo P e Q números inteiros.
c)Como você explicaria o fenômeno de eletricidade pelo modelo atômico de Dalton?
De uma maneira em geral não se pode explicar a eletricidade pelo modelo de Dalton, nos seus postulados para a teoria dizia:
“As reações químicas correspondem a uma reorganização de átomos”
“Os compostos são formados pela combinação de átomos de elementos de proporções fixas”
Para Dalton, ainda não tinha o conhecimento que os átomos tinham prótons, nêutrons e elétrons, somente depois dos experimentos em raios catódicos Thomson propôs um novo modelo atômico, onde os raios podiam ser interpretados como feixe de partículas carregados de energia elétrica negativa.
No entanto em 1800 já faziam experimentos de eletrólise, onde William Nichollsom e Anthony Carlisle, demonstravam a decomposição da água nos gases hidrogênio e oxigênio. 
Ou seja, eletricidade e matéria estão intimamente ligados.
d) Que evidências experimentais sugeriram a existência de elétrons nos átomos?
O cientista Willian Crooks construiu um aparelho para estudas raios catódicos. Durante um experimento de deflexão de raios catódicos por campo elétrico e magnético, Thomson percebeu que as partículas do raio catódico são negativa e estão presentes em toda a matéria. Esses raios foram chamados de elétron.
Thomson sugere o modelo não maciço divisível possuindo elétron para os átomos, que consistia na maneira mais simples de explicar os raios catódicos e o processo de eletrização e ionização da matéria.
Obs.: a estabilidade do átomo era garantida pelas Leis da mecânica e eletromagnetismo.
e) Foram vários indícios e hipóteses que levaram Bohr a aprimorar o modelo atômico criado por Rutherford. Quais eram eles?
No modelo atômico planetário de Rutherford, os elétrons giram em torno do núcleo.
Sabe-se da física, que cargas elétricas em movimento geram ondas eletromagnéticas e que, por isso, os elétrons perderiam continuadamente energia acabando por recair sobre os núcleos.
A partir de novas pesquisas o cientista Wiels Bohr(1885-1962) divulgou em 1913 um modelo atômico mais avançado. Segundo esse modelo, os elétrons se movem em órbitas fixas ao redor do núcleo. Essas órbitas são denominadas “órbitas estacionárias” ou “estado fundamental.”
Com o aquecimento ou descargas elétricas, os elétrons absorvem energia, passando a outras órbitas, mais afastadas do núcleo. Os novos estados energéticos são os estados ativados ou excitados. No entanto após curto tempo, os elétrons retornam aos seus estados iniciais. Nesse retorno, os elétrons emitem energia armazenada durante o processo de excitação.
f) Como Chadwick propôs a existência de nêutrons nos átomos?
Muitas experiencias eram feitas bombardeando radiação α em alvos , com o intuito de investigar as reações nucleares.
Em uma das experiências Walther Bohr e Herbet Becker ( físico alemães), bombardearam radiação a uma amostra de Berílio (Be) e perceberam que produzia uma radiação com poder muito grande de penetração na matéria. Eles acharam que poderia se tratar de raios x mais energéticos.
Frederic Joliet Curiet e Irene Curie, observaram dois fenômenos, essa radiação atravessava facilmente folhas metálicas(algo que não ocorria com raios x) e , ao atravessar um bloco composto de Carbono e Hidrogênio( parafina), ela provocou ejeção de prótons com uma energia razoável. Acharam que se tratava de um novo tipo de radiação.
Entretanto em 1932 James Chadwick (Físico) que trabalhava com Rutherford percebeu que essa “radiação” tinha fortes indícios de ser a partícula procurada por seu colega, pois ela devia ter carga nula, por atravessar facilmente as folhas de metais indicando que não interagia. Também teria massa elevada, assim energia suficiente para arrancar os núcleos de Hidrogênio( prótons)do bloco da parafina.
Assim Chadwick , realizou mais algumas experiências,utilizando a nova radiação, ejetando átomos de Hélio (He) e também prótons, com base em cálculos simples, concluiu que era, de fato uma partícula de carga nula e massa próxima ao do próton assim foi descoberto o Nêutron constituinte da matéria.
3) Reflita a respeito das contribuições dos físicos William Crookes e J.J. Thomson ao modelo atômico.
a) Disserte sobre os experimentos de tubos de Crookes dos raios catódicos e os diferencie.
O fenômeno da eletricidade começou a ser realmente compreendido somente a partir de 1856.
Uma das experiências mais importantes para o estudo da eletricidade foi projetada pelo físico inglês Willian Crooks(1832-1919), envolvendo descargas elétricas em ampolas de vidro contendo um gás a baixa pressão.
Crooks adaptou um condutor metálico (eletrodo) às duas extremidades da ampola de vidro. Na extremidade da ampola onde era aplicada a corrente elétrica era recolhida, era criado um “polo positivo”. Esses polos negativo e positivo foram chamados eletrodos (palavra que significa caminho para a eletricidade).
Nessa ampola, os cientistas colocavam uma substâncias no estado gasoso a uma pressão muito reduzida, aproximadamente 0,01 atm. e provocavam uma grande diferença de potencial- algo em torno de 10.000 volts- entre os eletrodos. 
Crooks, observou que o gás – normalmente mau condutor de eletricidade – sofria uma descarga elétrica , que foi chamada de raios catódicos, originando fenômenos surpreendentes que levaram a importantes conclusões como por exemplo:
· Possuem massa.
· Caminham em linha reta.
· Possuem carga negativa.
Em 1886, o físico alemão Eugen Goldstein (1850-1930) descobriu um novo tipo de raio utilizando uma ampola de Crooks modificada, que continha gás a baixa pressão , um cátodo perfurado e ao provocar uma descarga elétrica no gás, observou um feixe de raios coloridos surgir atrás do cátodo, vindo da direção do ânodo, assim ele denominou -os raios anódicos ou raios canais, pois vinham da direção do ânodo e passavam através dos orifícios ou canais do cátodo, observando que :
· Possuem carga positiva.
· A massa depende do gás utilizando no experimento.
· Os raios canais e os elétrons possuem cargas de sinais opostos, mas de mesma intensidade. Elétron - , e Próton +.
Em 1897, o físico inglês Joseph John Thomson(1856-1940), trabalhando com raios catódicos, determinou o valor da relação entre a carga dos raios catódicos e sua massa (e/m), a partir do desvio desses raios sob a ação de um campo magnético.
 
Thomson mostrou que o valor da relação e/m era o mesmo qualquer que fosse a natureza do cátodo e do gás utilizado na ampola de Crookes, concluindo dessa forma que os raios catódicos eram parte integrante de toda espécie de matéria, uma vez que o experimento podia ser repetido com qualquer substancia gasosa, a partir de então ele passou a chamar os raios catódicos de elétrons.
b) Como o modelo de J.J. Thomson foi inconsistente com os resultados dos experimentos elaborados pelos físicos E. Rutherford, H. Geiger e E. Marsden?
Thomson e Rutherford(1897). Determinaram a relação carga (q) massa (m) das partículas dos raios catódicos, verificando que q/m é uma constante.
Thomson chegou à conclusão de que essas partículas, com carga negativa, estavam presentes em qualquer tipo de matéria e deu o nome de elétrons.
Goldstein, Thomson e Rutherford (1897). Os raios canais são formados por partículas com carga positiva que chamaram de prótons.
Para Rutherford o núcleo do átomo deveria ser composto de partículas maiores que o elétron com carga igual, mas de sinal contrário, os elétrons estariam em uma órbita fixa em torno do núcleo num grande espaço vazio.
O experimento de Geiger-Marsden, também conhecido como experimento da folha de ouro de experimento de Rutherford, foi uma experiência científica realizada por Hans Geiger e Ernest Marsden em 1909 com o objetivo de investigar a estrutura do átomo.
4) Nos experimentos dos raios catódicos imagine por um momento que o núcleo de um átomo carrega uma carga elétrica negativa, ao invés de positiva.
Se o núcleo fosse negativo como os elétrons não haveria tanta dispersão das radiações alfa elas se dispersavam apenas em 1 grau se deparar com elétrons e se dispersavam muito ao se deparar com o núcleo positivo .
b) Se os átomos tivessem os núcleos negativos, poderiam as partículas alfa serem refletidas de volta na direção original?
Ao se depararem com partículas positivas se dispersavam em ângulos grandes como se voltassem para o lugar de onde saíram então que se o núcleo fosse negativo elas se dispersariam com ângulo menor.
5) Sobre os experimentos dos raios canais, responda:
a) Explique o funcionamento desse experimento e qual foi a contribuição desse experimento para a teoria da estrutura atômica?
Considerando que dentro da ampola as condições são de alta voltagem e baixa pressão, o cátodo emite raios catódicos em direção ao ânodo, porém antes de chegar ao anodo há uma colisão desses raios com alguns átomos de um gás residual (neste caso o hidrogênio, pois possui apenas um elétron e um próton). Ao sofrer a colisão com os raios catódicos, que são feixes de elétrons, o gás hidrogênio fica ionizado positivamente transformando-se em um cátion. Embora os elétrons continuem a sua trajetória até o anodo, os cátions mudam a sua trajetória em direção ao catodo. O catodo é uma placa negativa com canais (furos), os cátions hidrogênio passam por esses canais aceleradamente devido a repulsão sofrida e emitem os raios catódicos que ondas eletromagnéticas na forma de luz visível sendo este o princípio base para o funcionamento de lâmpadas e televisores. Com esse experimento chegou-se à conclusão da existência de uma partícula positiva denominada próton o qual possui massa maior que as do elétron, determinando assim a estrutura do átomo.
b) Por que esses raios mudam o seu caráter quando é trocado o gás dentro do tubo de descarga?
Sob influência de alta voltagem localizada nos eletrodos do tubo, os elétrons deixam o cátodo, e alguns deles colidem com as Com as moléculas do gás no tubo chocando-se um ou mais elétrons adicionais que deixam as moléculas com uma carga positiva desde que as moléculas são normalmente descarregadas neutras essas moléculas e seus átomos consistem em partículas carregadas positivamente e elétrons carregados negativamente a soma das cargas positivas em uma molécula normal precisa ser igual à soma das cargas negativas dos elétrons assim a molécula carrega carga líquida 
6) O físico Robert Millikan também contribuiu com o desenvolvimento do modelo atômico através da determinação da carga do elétron.
a) Explique o experimento da gotícula de óleo.
Em 1908 o físico americano Robert Millikan realizou um experimento que determinou a magnitude da carga negativa do Eletro ele vai atualizar gotas de óleo entre 2 placas metálicas carregada opostamente e por meio de um microscópio observou que estás gotículas caíram pelo ar sob a influência da gravidade .
Ele então irradiou o espaço entre as placas com raio x estes chocando-se com moléculas do ar, refletiam elétrons de tais moléculas e alguns desses elétrons eram capturados pela gotículas de óleo ponto carregando a placa superior positivamente e a inferior negativamente, ele poderia parar a queda de uma gota de óleo por meio de um ajuste da quantidade de carga elétrica nas placas. Assim, ele determinaria essa carga e calcularia o tamanho de carga em uma única gotícula. Ele Repetiu o experimento várias vezes e determinou a carga de muitas gotículas de óleo individualmente.
b) Desenvolva a relação encontrada entre a carga e massa do elétron.
Millikan acreditava que os raios x chocavam se com os elétrons das moléculas do ar que circundavam As gotículas de óleos e que as gotículas poderiam captar estes elétrons. Mais tarde, uma gotícula poderia captar apenas um número inteiro de elétron e quando ele descobriu que cada gotícula era carregada por um múltiplo inteiro de −1,6 × 10 -19 C. (Coulomb),Concluiu que cada elétron precisava carregar A Carga de −1,6 × 10-19C. 
Thomson já tinha mostrado que a razão carga massa é a mesma para todos os elétrons e havia determinado sua magnitude. De posse desta informação, Millikan pode calcular a massa do elétron 9,1 × 10 -28g.Millikan Assim foi capaz de mostrar que todos os elétrons são idênticos, isso é, todos tem a mesma massa e carga.
7) Sobre o modelo atômico de Rutherford e Bohr, responda:
a) Descreva cada modelo.
Rutherford em 1911, foi capaz de mostrar que os resultados experimentais realmente significavam ponto pensando no modelo deThomsom, a princípio ele não foi surpreendido pelo fato de ter muitas partículas alfas atravessado em linha reta a folha com pouca ou nenhuma deflexão ponto ele relacionou que isto ocorreria se a mesma massa é a Carga elétrica positiva é negativa estivessem espalhadas mais ou menos ao acaso através de cada átomo na folha em resumo o modelo de Rutherford representa o átomo consistindo em um pequeno núcleo rodeado por um grande volume no qual os elétrons estão distribuídos ponto o núcleo carrega toda A Carga positiva é maior parte da massa do átomo .
Bohr em 1913, refletiu sobre o dilema do átomo instável ponto ele imaginou que deveria existir princípios físicos ainda desconhecidos que descrevessem os elétrons dos átomos , Bohr começou admitindo que gás emite luz quando uma corrente elétrica passa através desse devido os elétrons em seus átomos primeiros absorverem energia da eletricidade e posteriormente liberam aquela energia em forma de luz (século 20 Frank e Einstein)mostrou que toda a radiação eletromagnética comportam-se como minúsculos pacotes de energia chamados fótons).
b) Foram vários os indícios e hipóteses que levaram Bohr a aprimorar o modelo atômico criado por Rutherford. Quais foram eles?
O conceito da quantização da energia foi intrigante e causou perplexidade no início do século 20 Planck, Einstein e Bohr acreditava-se que não existia discutir unidade definida na natureza.
O que os elétrons fazem no átomo? 
Qual é a relação entre a energia do elétron e comprimento de onda ?
Como átomo não entra em colapso ?
8) Disserte sobre:
a) Você estudou as leis de Lavoisier e Proust e os postulados da teoria Dalton. Qual a diferença entre lei, teoria, postulado?
Lei: hipótese já testadas, geralmente simples, que descreve um fenômeno do universo, sempre sujeita a ser modificada ou substituída por uma lei melhor de acordo com novos descobertos.
 Teoria :explicação plausível ou cientificamente aceitável a respeito de um assunto, feita de uma ou mais hipóteses já testado falseáveis se fornecem explicações detalhadas e bem fundamentadas vírgulas que servem para explicar um conjunto específico de fenômenos ainda não observados, porém, sempre sujeito a ser modificado ou substituído por uma teoria melhor de acordo com novas descobertas.
 Postulado: hipótese aceita sem prova.
b) Baseado no esboço contendo os principais passos do método científico, dê sua opinião de qual foi a metodologia adotada por um dos atomistas para o desenvolvimento da teoria da estrutura atômica do átomo.
	
Figura 2: Esboço contendo os principais passos do método científico. O método começa pela observação, que deve ser sistemática e controlada, a fim de que se obtenham os fatos científicos. O método é cíclico, girando em torno do que se denomina Teoria Científica, a união indissociável do conjunto de todos os fatos científicos conhecidos e de um conjunto de hipóteses testáveis e testadas capaz de explicá-los. Os fatos científicos, embora não necessariamente reprodutíveis, têm que ser necessariamente verificáveis. As hipóteses têm que ser testáveis frente aos fatos, e
por tal, falseáveis. As teorias nunca são provadas e sim corroboradas. (Adaptado de https://pt.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9todo_cient%C3%ADfico#/media/Ficheiro:Metodo_cientifico.svg)
c) Esboce uma linha do tempo da evolução dos modelos atômicos destacando as principais ideias de cada modelo e suas falhas.
Figura 3:https://images.app.goo.gl/2TY8whLyGzZENeGC6