História da química

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História da química

  1. 1. HISTÓRIA DA QUÍMICAHISTÓRIA DA QUÍMICA
  2. 2. • Ao longo da história da humanidade, o homem foi capaz de descobrir o fogoo fogo, inventar a roda, conhecer terras novas, pisar na Lua, explorar o Universo e estudar a si mesmo. • Mas o começo não foi fácil... O homem pré-histórico, por erros e acertos, descobriu como lascar a pedralascar a pedra, como construir armasarmas e algo muito importante na história da humanidade – o fogoo fogo - através do atrito entre pedaços de madeira. • ...Conseguiram trabalhar os materiais disponíveis...Conseguiram trabalhar os materiais disponíveis na natureza, porém, não conseguiram alterar asna natureza, porém, não conseguiram alterar as propriedades da matéria-prima....propriedades da matéria-prima....
  3. 3. ...Aos poucos os humanos foram conhecendo fórmulas práticas de uso comum referentes à cocçãococção, fermentaçãofermentação, curtiçãocurtição, tingimentotingimento, vitrificaçãovitrificação, que compõem uma primitiva químicaquímica utilitária e são facilitadoras na transformação de uma substância em outratransformação de uma substância em outra...
  4. 4. • Por volta de 4000 a.C o homem já usava os metaismetais... cobre, bronze, ouro, ferro...cobre, bronze, ouro, ferro... ...Permitindo a estes, a adoração ao próprio corpocorpo e as primeiras guerrasprimeiras guerras...
  5. 5. ...Mesmo após 25 séculos dos tempos que vamos conhecer, ainda se pode afirmar que foram os gregosgregos que ensinaram osensinaram os ocidentais a pensarocidentais a pensar...
  6. 6. • Os quatro elementos AQVA = água AER = ar IGNIS = fogo TERRA = terra As qualidades FRIGIDVM = frio HVMIDVM = úmido CALIDVM = quente SICCVM = seco
  7. 7. • AristótelesAristóteles (384-322 a.C) é o personagem que por mais tempomais tempo, em todo o mundo, influiu no “fazer“fazer filosofia”filosofia” e no “fazer ciência”“fazer ciência” da humanidade. • Desde seu tempo até o Renascimento CulturalDesde seu tempo até o Renascimento Cultural na Europa Moderna (século XVI), não houve nenhum outro que tivesse reunido os conhecimentos produzidos até então, podendo ser considerado o primeiro Enciclopedista...
  8. 8. Propôs como formador de toda a matéria do universo uma pequena partícula indivisível chamada de átomo. • Toda a natureza era formada por ÁTOMOS e VÁCUO. • ÁtomoÁtomo – são partículas tão pequenas que não podemos ver, idênticas em composiçãoidênticas em composição, mas diferentes no tamanho e na formadiferentes no tamanho e na forma. • Átomo – sempre tinham existidoexistido e sempresempre iriam existirexistir. • A diferença e propriedades dos corposdiferença e propriedades dos corpos eram explicadas pela diferença de tamanho, forma ediferença de tamanho, forma e movimento dos átomosmovimento dos átomos.
  9. 9. IDADE MÉDIAIDADE MÉDIA - Término da Idade Antiga (queda do Império Romano no Ocidente – 476 d.C) - Surgimento do Renascimento (tomada de Constantinopla – 1453) Idade Obscura...Idade Obscura... Noite de Mil Anos...Noite de Mil Anos...
  10. 10. Finalidades da AlquimiaFinalidades da Alquimia • Alberto Magno -Alberto Magno - Transmutar (transformar) os metais chamados inferiores – principalmente o mercúrio e o chumbo - em ouro ou em prata, metais superiores (Pedra Filosofal). • Roger bacon –Roger bacon – a alquimia centra-se na necessidade de “curar” o metal e também a vida humana na busca de um “elixir”... • Raimundo Lúlio –Raimundo Lúlio – “Quintessência” – dela seria extraído o elixir da longa vida (as primeiras destilações...) • Arnaldo de VilanovaArnaldo de Vilanova –– “Conservação da Juventude e o Retardar da Velhice” – base para a Iatroquímica e o início da Medicina Medieval...
  11. 11. • No início do século XV surge o Renascimento, que apresenta duas características importantes: o racionalismo (Nada existe sem uma razão) e o experimentalismo. • ParacelsoParacelso – Iatroquímica – preparação de medicamentos. O corpo humano é um conjunto de substâncias químicas que interagem entre si harmonicamente, portanto, a doença nada mais seria do que a alteração dessa composição química e, portanto, poderia ser eliminada por outros produtos químicos. • Medicamentos – Mercúrio – Sífilis – grandes proporções no século XVI. • Abandonaram o "sonho" da Alquimia e partiram para caminhos mais realistas e úteisrealistas e úteis, principalmente a produção de medicamentos, principal objetivo da IATROQUÍMICA. • Grande anatomista – Andreas Vesalius
  12. 12. • Os Químicos do século XXI não se distinguem, em seus objetivos, dos alquimistas medievais: - Elixir da longa vida – busca por meio de remédios → QUALIDADE DE VIDA. - Roger Bacon – Paracelso → química tem uma LINGUAGEM UNIVERSAL PRÓPRIA, juntamente coma MATEMÁTICA e a MÚSICA (TRÊS LINGUAGENS UNIVERSAIS).
  13. 13. • No século XVII, a corrente dos chamados mecanicistas teve seu suporte principal na Filosofia de René Descartes: ““Partindo do Princípio de que não existem qualidadesPartindo do Princípio de que não existem qualidades ocultas, o universo cartesiano é definido como um contínuoocultas, o universo cartesiano é definido como um contínuo de matéria, totalmente redutível a partículas infinitamentede matéria, totalmente redutível a partículas infinitamente divisíveis, cuja relação entre si é explicada em termosdivisíveis, cuja relação entre si é explicada em termos mecânicos de movimento perfeitamente quantificávelmecânicos de movimento perfeitamente quantificável (MENSURÁVEL).”(MENSURÁVEL).”
  14. 14. • Em 1661, Robert BoyleRobert Boyle: - Racionalidade das deduções experimentais e valorização das medidas nas reações químicas - Publicação do livro The Sceptical Chemist - Introduziu o método científico - Montou a Câmara de Ar e a Bomba de Vácuo - Elementos Químicos – partículas primárias – Corpúsculos.
  15. 15. Antoine Lavoisier (1743-1794) • Sua contribuição para ciência envolve a transformação de uma caótica coleção de fatos qualitativos e as flutuantes interpretações da vaga teoria flogística (Stahl).
  16. 16. • Análise do ar atmosférico; • combustão de substâncias bem conhecidas na época – metais, enxofre, fósforo, carbono, etc. • Introduziu o uso da balança • Participação do oxigênio nos fenômenos de combustão, oxidação e respiração. • Método de Nomenclatura Química. • Dois anos depois ele foi autor de "Traite Elementaire de Chimie", um documento fundamental para a Química Moderna.
  17. 17. • Estes estudos deram subsídios para Lavoisier enunciar a LEI DA CONSERVAÇÃO DA MASSA onde explicita que: “Numa reação química, em sistema fechado, a massa total é constante” “A soma das massas dos reagentes, num sistema fechado, é igual à soma das massas dos produtos” “Na natureza , nada se destrói, nada se cria, tudo se transforma”.
  18. 18. Esse experimento pode ser representado pela equação: REAGENTE PRODUTOS Óxido de mercúrioÓxido de mercúrio  mercúrio + oxigêniomercúrio + oxigênio (vermelho) (prateado) (incolor) 2HgO(s)  2Hg(l) + O2(g) Massa do reagente = Massa dos produtosMassa do reagente = Massa dos produtos
  19. 19. • Com a morte de Lavoisier, Joseph Louis ProustJoseph Louis Proust, em 1799, efetuando análises para verificar a Lei de Lavoisier , observou que: umauma substânciasubstância, independente do método de preparação, apresenta seusapresenta seus elementos combinados sempre na mesma proporção, em massa,elementos combinados sempre na mesma proporção, em massa, constante e definida.constante e definida. Este fato o levou a enunciar a LEI DAS PROPORÇÕES FIXASLEI DAS PROPORÇÕES FIXAS. “Numa reação química, as massas das substâncias que reagem e das substâncias que se formam estabelecem sempresempre uma proporção”.
  20. 20. Em 1803, já se sabia que duas ou mais substâncias podiam se combinar em proporções diferentes, originando compostos diferentes, com propriedades diferentes – Monóxido de Carbono e Dióxido de Carbono.Monóxido de Carbono e Dióxido de Carbono. John Dalton realizou experimentos fixando a quantidade de um dosJohn Dalton realizou experimentos fixando a quantidade de um dos reagentes e variou a quantidade do outro, provando que asreagentes e variou a quantidade do outro, provando que as substâncias produzidas seriam diferentes, com propriedadessubstâncias produzidas seriam diferentes, com propriedades diferentes, enunciando então, adiferentes, enunciando então, a LEI DAS PROPORÇÕES MÚLTIPLAS.LEI DAS PROPORÇÕES MÚLTIPLAS. Quando uma massa fixa (m) de uma substância A se combina com massas diferentes (m1, m2, ...) de uma substância B originando substâncias diferentes, as massas de B apresentam uma relação expressa por números inteiros e pequenos.
  21. 21. LEIS PONDERAIS DA QUÍMICALEIS PONDERAIS DA QUÍMICA MODERNAMODERNA • 1ª LEI: LEI DE CONSERVAÇÃO DAS MASSAS LAVOISIER • 2ª LEI: LEI DAS PROPORÇÕES FIXAS PROUST • 3ª LEI: LEI DAS PROPORÇÕES MÚLTIPLAS DALTON
  22. 22. JOHN DALTON (1766-1844) • Baseado em fatos e evidências experimentais, Dalton retoma a idéia de Demócrito e, em 1808 propõe uma teoria para explicar a composição das substâncias. • Essa teoria possibilitou a criação do 1º MODELO DO ÁTOMO.
  23. 23. Teoria Atômica Clássica - Toda matéria é constituída por pequenas partículas esféricaspequenas partículas esféricas, maciças e indivisíveismaciças e indivisíveis denominadas ÁTOMOSÁTOMOS; - Um conjuntoconjunto de átomos com as mesmas massas e tamanhosmesmas massas e tamanhos apresenta as mesmas propriedades químicasmesmas propriedades químicas e constitui um ELEMENTO QUÍMICOELEMENTO QUÍMICO; - Elementos químicos diferentesElementos químicos diferentes apresentam átomos com massas, tamanhos e propriedades diferentespropriedades diferentes. - A combinação de átomos de elementos diferentescombinação de átomos de elementos diferentes, numa proporçãoproporção de números inteiros, origina substâncias diferentesorigina substâncias diferentes. - Numa reação químicareação química, os átomosátomos não são criadoscriados nem destruídosdestruídos: são simplesmente rearranjadosrearranjados, originando novas substânciasnovas substâncias.
  24. 24. • Para melhor representar sua teoria, Dalton substituiu os antigos símbolos alquímicosantigos símbolos alquímicos por novos e criou símbolos novossímbolos novos para representar os diferentes elementos químicos. • Como para ele os átomosátomos eram esféricosesféricos, sua Teoria ficou conhecida como a Teoria da Bola deTeoria da Bola de Bilhar.Bilhar.
  25. 25. 1º Modelo Atômico Clássico
  26. 26. • Com exceção da indivisibilidade atômica e de que a massa seria a grandeza que caracterizava e diferenciava os elementos químicos, os enunciados de Dalton até hoje, são corretos. • Assim, a teoria de Dalton permite explicar as leis ponderais das reações químicas, bem como a teoria cinética das moléculas, diferenciando as substâncias quanto a estados físicos e propriedades físicas (gerais e específicas) da matéria.
  27. 27. E a eletricidade? É possível explicá-la através do Modelo de Dalton?
  28. 28. • Grécia Antiga – Tales de Mileto – eletrização por atrito – âmbar (eléktron). • Final séc. XIX – grande produção científica – Revolução Industrial (séc. XVIII) – máquinas e transformação de energia. • O Modelo de Dalton não foi capaz de explicar as reações químicas em que envolvia a passagem de corrente elétrica, a condução de corrente elétrica pelos metais e por determinadas soluções aquosas. • Em 1734 - Charles Du Fay - existência de duas espécies de eletricidade. Ele notou que a carga elétrica adquirida por um bastão de vidro, eletrizado com seda, era diferente da carga elétrica adquirida por uma vareta de ebonite (tipo de borracha - resina), eletrizada por um pedaço de lã. Construiu um dispositivo que foi chamado de “Pêndulo Elétrico”.
  29. 29. • Em 1752, Benjamin Franklin - formulou uma teoria segundo a qual os fenômenos elétricos eram produzidos pela existência de um fluido elétrico que estaria presente em todos os corpos (hoje, sabemos que esse fluido não existe). • Os corpos, normalmente, teriam quantidades iguais desses fluidos (vítreo e resinoso), por isso eram eletricamente neutros. Quando eletrizados, haveria a transferência de fluido de um para outro e essas quantidades deixariam de ser iguais. A eletricidade de um corpo corresponderia à do fluido que ele contivesse em excesso.
  30. 30. • Franklin, passou a chamar a carga elétrica VÍTREA de POSITIVA e a RESINOSA de NEGATIVA. • Sendo assim, para Franklin, não haveria criação nem destruição de cargas elétricas, mas apenas transferência de eletricidade (fluido elétrico) de um corpo para outro, isto é, a quantidade total de fluido elétrico permanecia constante. A partir dessa conclusão ele enunciou o “Princípio da Conservação das Cargas Elétricas”:
  31. 31. E depois vieram Coulomb, Galvani, Volta, Oersted, Faraday, Edison construindo o estudo do Eletromagnetismo através de suas descobertas....
  32. 32. • Em 1891, o físico irlandês George Stoney, propôs o nome elétron para a unidade de eletricidade. Neste momento ainda não era comprovada a existência dos elétrons. Foram os estudos de William Crookes que permitiram a identificação de tal partícula. Para isso, ele construiu a Ampola de Crookes.
  33. 33. Nesta ampola, que também é chamada de TUBO, contém um gás ou ar à baixa pressão Quando submetido à corrente elétrica observa-se a produção de raios luminosos Estes raios luminosos “caminham” do polo negativo(-) para o polo positivo (+) Esses raios foram chamados de RAIOS CATÓDICOS
  34. 34. • Do cátodo parte um fluxo de elétrons denominado RAIOS CATÓDICOS, que se dirige à parede oposta do tubo, produzindo uma fluorescência devido ao choque dos elétrons, que partiram do cátodo com os átomos do vidro da ampola.
  35. 35. Joseph John THOMSON Foi quando o físico inglês Thomson utilizou os tubos de raios catódicos (ampola de Crookes) e realizou as seguintes experiências:
  36. 36. • Os raios catódicos, quando incidem sobre um anteparo, produzem uma sombra na parede oposta do tubo, permitindo concluir que se propagam em linha reta.
  37. 37. • Os raios catódicos movimentam um molinete ou catavento de mica, permitindo concluir que são dotados de massa.
  38. 38. • Os raios catódicos são desviados por um campo de carga elétrica positiva, permitindo concluir que são dotados de carga elétrica negativa.
  39. 39. 1. Os RAIOS CATÓDICOS são formados de CARGAS ELÉTRICAS NEGATIVAS; 2. As PARTÍCULAS QUE FORMAM OS RAIOS CATÓDICOS SÃO TODAS IGUAIS e estão presentes em TODOS OS ÁTOMOS de QUALQUER ELEMENTO QUÍMICO; 3. ESSAS PARTÍCULAS foram chamadas de ELÉTRONS e sua carga elétrica do tipo NEGATIVA; A análise dos resultados dos experimentos de Thomson o levou as seguintes conclusões:
  40. 40. 4. Os ELÉTRONS são UMA PARTE que formam os ÁTOMOS; 5. THOMSON PROPÔS UM MODELO em que o ÁTOMO SERIA UMA ESFERA CARREGADA POSITIVAMENTE, NA QUAL OS ELÉTRONS ESTARIAM INCRUSTADOS NA “MASSA POSITIVA”.
  41. 41. O 2º Modelo Atômico Clássico • Thomson formou sua imagem dos átomos em 1897. Nela, o átomo aparecia como uma esfera de matéria de carga positiva contendo elétrons, negativo e muito pequenos, espalhados em seu interior, tal como passas em um pudim (modelo “pudim com passas”).
  42. 42. O 2º Modelo Atômico Clássico • O total de cargas positivas seria igual ao das negativas, garantindo a neutralidade do átomo. • Mesmo diferindo pela introdução de cargas, a idéia de átomo associado à forma esférica se manteve a mesma do modelo de Dalton. Porém, esse modelo superou o modelo de Dalton ao permitir justificar as propriedades elétricas da matéria, além de identificar a primeira partícula subatômica.
  43. 43. 2º Modelo Atômico Clássico
  44. 44. • A imagem do átomo correspondia a muitos experimentos realizados, como por exemplo, ao perder elétrons, os átomos tornar-se- iam mais positivamente carregados, e em caso de elétrons sobressalentes serem incluídos nos átomos, estes tornar-se-iam mais negativamente carregados. O 2º Modelo Atômico Clássico
  45. 45. O 2º Modelo Atômico Clássico • De qualquer maneira, qualquer que seja a carga do elétron, o processo de carregar e descarregar pode ser visto como uma prova da movimentação dos elétrons entre átomos. Essa parte do modelo de Thomson é válida ainda hoje, porém a posição espacial dos elétrons nesse modelo não se sustentaria por muito tempo. O modelo de Thomson era uma delineação inicial da imagem do átomo.
  46. 46. A DESCOBERTA DA RADIOATIVIDADE • O estudo árduo em Ciência faz com que os cientistas dêem atenção a qualquer fenômeno que ocorra, por mais simples que seja, o que leva muitas vezes a descobertas fantásticas. • Foi o que aconteceu em 1895 com o físico alemão Wilhelm Röntgen. Ele estudava as propriedades da eletricidade com tubos de raios catódicos, quando, de repente, notou a emissão de um tipo de radiação que ultrapassava certos materiais. Descobriu também que essa poderosa emissão era capaz de impressionar uma chapa fotográfica (sulfeto de zinco). O fenômeno, até então desconhecido, foi chamado por Röntgen de raios X.
  47. 47. A RADIOATIVIDADE • Dois anos depois, Antoine Becquerel, físico francês, resolveu procurar uma relação entre os Raios X e a fluorescência de uma substância de urânio (sal de potássio e uranila). Ele acreditava que, colocando cristais de substâncias que contêm átomos de urânio em cima de uma chapa fotográfica, embrulhada em papel preto, e expondo-os à luz solar, eles emitiriam raios X e iriam impressionar a chapa. • Mas Becquerel ficou impressionado com um acontecimento: o urânio impressionava chapas fotográficas mesmo sem receber luz solar. Logo, deduziu que a emissão desses raios não tinha conexão com os raios X, nem com a luz solar, nem tampouco com a propriedade da fluorescência: originara-se dos próprios átomos de urânio.
  48. 48. • Conclusão: os átomos de alguns elementos químicos são naturalmente radioativos, ou seja, emitem radiação. Esse fenômeno ficou conhecido mais tarde como Radioatividade (radio – raios). • O casal Curie (Marie e Pierre) descobriu dois outros elementos radioativos: polônio e o rádio. • Apesar de todo o esforço, eles não puderam explicar a origem da radiação emitida por esses elementos. O segredo estava escondido na própria estrutura da matéria, ou seja, a origem da radiação relaciona-se à estrutura do átomo. • Em 1897, Marie pediu ao marido sugestões para sua tese de doutorado e Pierre indicou-lhe o estudo das radiações descobertas por Becquerel. • Marie percebeu que a radiação não depende da forma química do urânio e tempos mais tarde descobriram a existência do polônio (400 vezes mais radioativo) e do rádio (2 milhões de vezes mais radioativo).
  49. 49. • 1902 – Marie e Pierre Curie Descobriram o rádio, 2 milhões de vezes mais radioativo que os anteriores.
  50. 50. • Nessa época, já se sabia que o átomo não era exatamente como previa a teoria atômica de Dalton; mas o novo modelo (Thomson) também não explicava o fenômeno da Radioatividade. Por isso, todos os cientistas envolvidos nesse campo sentiram-se ainda mais desafiados a aprofundar seus estudos. A meta a ser atingida era um modelo que finalmente desvendasse a estrutura da matéria. • Em 1898, o físico Ernest Rutherford foi convencido por Thomson a trabalhar com o fenômeno então recentemente descoberto: a radioatividade. Seu trabalho permitiu a elaboração de um modelo atômico que possibilitasse o entendimento da radiação emitida pelos átomos de urânio, polônio e rádio.
  51. 51. • Aos 26 anos de idade fez a sua maior descoberta. Estudando a emissão de radiação do urânio e do tório, observou que existem dois tipos distintos de radiação: uma que é rapidamente absorvida, que denominamos radiação alfa, e outra com maior poder de penetração, que denominamos radiação beta. • Em 1900, juntamente com Villard, Rutherford descobriu a radiação gama, uma radiação que não era atraída pelo campo elétrico, logo, não possuía massa, era formada por uma onda eletromagnética, altamente energética. • Rutherford queria estudar a interação das radiações com metais. Para isso, ele desenvolveu uma série de experimentos envolvendo primeiramente partículas de radiação alfa.
  52. 52. BOMBARDEANDO FOLHAS DE OURO • Em 1909, Geiger e Marsden, discípulos de Rutherford, iniciaram experimentos que se transformaram em um grande marco para a ciência; construíram um aparato em que o polônio emitiria partículas alfa que tinha como alvo finas películas de ouro. Nesse aparato, as paredes eram recobertas com sulfeto de zinco, substância que emite brilho sempre que uma partícula alfa colide com sua superfície.
  53. 53. • As partículas alfa que atravessaram diretamente a chapa, deveriam ter encontrado espaços vazios no interior do átomo. Nas próprias palavras de Rutherford: • Para explicar os resultados experimentais é necessário supor que intensas forças elétricas estão localizadas no átomo e estas forças são responsáveis pela deflexão, pela mudança de direção, da partícula alfa quando esta se encontra com um átomo. Isso indica que o átomo deve conter um núcleo no qual se concentram cargas elétricas... A imagem a que Rutherford naturalmente se remeteu foi a do sistema solar: o Sol no centro e os planetas orbitando ao seu redor. Assim, o centro de carga positiva seria o núcleo do átomo e os elétrons, carregados negativamente, estariam circulando elipticamente ao seu redor. A física descobre nesse período que ela contém e incorpora contradições fundamentais. A questão problemática do modelo de Rutherford, no entanto, veio à luz quando este era analisado segundo as leis da eletricidade e do magnetismo. •

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