O documento apresenta uma introdução à química, abordando os principais conceitos como matéria, substâncias, transformações da matéria e a metodologia científica. Também resume a evolução dos modelos atômicos, desde o modelo de Dalton, passando por Thomson, Rutherford até chegar no modelo atômico moderno baseado nos princípios da mecânica quântica.

1. Viviana Rocha 1
Química tecnológica
Introdução

2. Viviana Rocha 2
Noções preliminares
 Química: O que, Por que e Como?
 Metodologia Científica
 Matéria
 Substâncias
 Transformações da matéria
Revisão

3. Viviana Rocha 3
Química: O que, Por que e
Como?
Estudo da natureza, das propriedades da
composição e das transformações da
matéria
Compreensão dos problemas da
sociedade e revertê-los

4. Viviana Rocha 4
ESTRUTURA
DA MATÉRIA
PROPRIEDADES
REAÇÕES
TIPOS DE
MATERIAIS
INTERAÇÕES

5. Viviana Rocha 5
Metodologia Científica
Observações
e dados
Hipóteses
ou teoria
LeisExperimentos

6. Viviana Rocha 6
Conceitos químicos: revisão
 Tipos de substâncias:
1. Puras: substâncias com composição definida e
características e propriedades físico-químicas
definidas;
2. Misturas: Duas ou mais substâncias fisicamente
misturadas. As propriedades físico-químicas
depende da composição da mesma.

7. Viviana Rocha 7
 Substâncias puras:
1. Elementos: substância simples, fundamental e
elementar;
2. Compostos: Constituídos de dois ou mais
elementos em uma composição definida.
 Misturas:
1. Homogêneas: Apresenta uma única fase.
2. Heterogêneas: Apresenta duas ou mais fases.
Conceitos químicos: revisão

8. Viviana Rocha 8
Matéria
Substâncias
puras
Misturas
Misturas
heterogêneas
Misturas
homogêneas
(soluções)
CompostosElementos

9. Viviana Rocha 9
Transformações físicas

10. Viviana Rocha 10
O Plasma (ou quarto estado da
matéria) trata-se de um gás
ionizado, com átomos ionizados e
elétrons (distribuição quase-neutra).
Está presente principalmente nas
televisões de LCD ou cristal líquido,
ou ainda chamadas de "TVs de
plasma". Neste estado há uma
certa "pastosidade" da substância,
que permite uma maior e melhor
resposta quando recebe
informações decodificadas pelos
feixes de luz emitidos pelos
componentes da TV.
4º Estado da Matéria: Plasma

11. Viviana Rocha 11
Transformações Químicas
 Queima do carvão:
As moléculas iniciais do carvão (reagentes) são
quebradas e seus átomos são reagrupados para formar
novas moléculas finais (produtos da reação).

12. Viviana Rocha 12
Modelos atômicos
Evolução dos modelos atômicos:
- Átomo de Dalton
- Átomo de Thomson
- Átomo de Rutherford
- Átomo moderno
- Átomo de Bohr
- Modelo atômico atual

13. Viviana Rocha 13
Pensamento CientíficoPensamento CientíficoPensamento CientíficoPensamento Científico
Limitações desta visão do mundo
Isaac Newton concretizou o sonho de Descartes
Tornar a teoria científica em poder.
Visão mecanicista (Mecânica)
“A natureza funciona como um relógio”
“O mundo é apenas uma máquina”
Descartes
“Não há teoria eterna em ciência” - Albert Einstein

14. Viviana Rocha 14
O átomo Filosófico (450 a.C.)
Por volta de 450 a.C., o filósofo grego Leucipo
afirmou que a matéria podia se dividida em
partículas cada vez menores até um limite.
Demócrito (470 a.C.-380 a.C.), denominou essa
partícula de ÁTOMO (do grego, “indivisível”).

15. Viviana Rocha 15
O Átomo de Dalton
 Toda matéria é composta de partículas
fundamentais: os ÁTOMOS
 Os átomos são permanentes e indivisíveis, não são
criados nem destruídos
 Os elementos são caracterizados por seus átomos
 As transformações químicas consistem em uma
combinação, separação ou rearranjo de átomos
 Compostos químicos são formados de átomos de
dois ou mais elementos em uma razão fixa

16. Viviana Rocha 16
O Átomo de Dalton
A diferença entre o modelo de Dalton e o modelo filosófico- presença de
dados experimentais
John Dalton, físico inglês, em 1803, foi o primeiro modelo
atômico elaborado (modelo da bola de bilhar).
Este modelo consegue explicar:
- A Lei da Conservação das massas (Lavoiser)
- A Lei da Composição Definida (Proust)
Estímulo ao mundo científico- Química moderna- partículas
subatômicas

17. Viviana Rocha 17
Experiênci
a
Massa da
água
decomposta
Massa de
hidrogênio
obtida
Massa de
oxigênio obtida
1º 18g 2g 16g
2º 72g 8g 64g
3º 90g 10g 80g
Lavoiser
Proust

18. Viviana Rocha 18
Átomo- Modelo de Thomson
Partículas subatômicas:
 Fica evidente com os trabalhos de Michel Faraday
que a eletricidade era constituída por partículas
materiais, hipótese confirmada pelos estudos sobre
a capacidade dos gases de conduzir correntes
elétricas.
 Nas experiências com tubo de Crookes foi possível
constatar eletricidade.

19. Viviana Rocha 19
Raios catódicos
Em 1875, o físico William
Crookes idealizou um tubo
com dois eletrodos e vácuo
quase perfeito (pressão
interna aprox. 0,0001 atm).
Aplicando uma diferença de
potencial entre os eletrodos e
tendo um vácuo, ocorria
emissão de raio luminoso
entre cátodo e ânodo. Ao
introduzir-se um objeto no
tubo, aparecia uma sombra
nítida. Também pode-se
constatar que a emissão
desse raio sofre desvio ao
passar por um campo elétrico.

20. Viviana Rocha 20
Experimento de Millikan (1908)
Descoberta da carga
do elétron: -1,6 x10-19
C
Todos os elétrons são
idênticos, isto é, todos
têm a mesma massa e
carga.
Razão carga/massa
igual para todos os
elétrons.

21. Viviana Rocha 21
Raios canais
Goldstein demonstrou que, ao perfurar o cátodo de uma ampola de descarga
de gás, aparecia uma luminescência por trás do cátodo. Esses raios eram
positivos e que sua massa e sua carga dependiam da natureza do gás que
ocupava o interior do tubo.
A menor massa, obtida com o H, coincidia com a massa do próton, sendo a
carga também igual à do próton.

22. Viviana Rocha 22
Átomo- Modelo de Thomson
Massa fluida
positiva, com
elétrons (carga
negativa)
dispersos nesta
massa fluida
Pudim de passas

23. Viviana Rocha 23
Átomo-Modelo de Rutherford
 Descoberta da radioatividade,
ou seja, que os elementos
químicos se degradam em
partículas menores
 Experimento de Rutherford,
Geiger e Mardsen, colocam em
dúvida o modelo atômico
proposto por Thomson

24. Viviana Rocha 24
Experimento de Rutherford
Um fluxo de partículas alfa
(uma carga positiva)
emitidas por um elemento
radioativo é bombardeado
em uma finíssima lâmina de
ouro de aprox. 100 nm de
espessura (1nm = 10-9
m).
Umas poucas se
desviavam, pouquíssimas
ricocheteavam e a maioria
atravessava a lâmina

25. Viviana Rocha 25
Modelo Planetário
Núcleo carregado
positivamente cercado
de elétrons em órbitas
(região extra nuclear)
Átomo-Modelo de Rutherford

26. Viviana Rocha 26
 J. Chadwick, em 1932, descobriu o nêutron.
Rutherford tinha ciência de que os prótons não
poderiam compor toda a massa do núcleo
Átomo-Modelo de Rutherford

27. Viviana Rocha 27
O diâmetro do núcleo < 10 mil vezes que o da eletrosfera;
(Z) – número atômico = o número de prótons que compõem um núcleo.
(A) – número de massa = o número de núcleons (prótons + nêutrons).
Estrutura planetária: Elétron estacionário / Elétron em
órbita

28. Viviana Rocha 28
Thompsom
Rutherford
Dalton
Lavoisier: Lei da
conservação das
massas.
Proust: Lei das
proporções
definidas
Faraday:
eletricidade tem
massa.
Tubo de Crookes
Descoberta da
radioatividade

29. Viviana Rocha 29
Vamos pensar sobre os
elétrons em átomos?
Existem 2 possibilidades que retratam o estado
de movimento de elétrons em um átomo:
1ª possibilidade: O elétron está parado. O núcleo
positivo e o elétron com carga positiva, o que você
espera que aconteça?
2ª possibilidade: O elétron está em movimento.
Considerando também o modelo planetário, ou
seja, elétrons em órbitas se movendo ao redor do
núcleo. Ocorreria perda de energia?

30. Viviana Rocha 30
Átomo-Modelo de Bohr
Física clássica era inadequada para
explicar a estabilidade do átomo
Niels Bohr, físico dinamarquês, apresentou
a primeira tentativa importante para
desenvolver um novo modelo atômico não-
clássico.
A elucidação da estrutura
atômica seria encontrada na
natureza da luz emitida pelas
substâncias a altas temperaturas
ou sob influência de uma
descarga elétrica.
Origem da luz:
alterações
de energia

31. Viviana Rocha 31
• O primeiro princípio → (estado estacionário)
• O segundo admite apenas certas órbitas
possíveis para o elétron ao redor do núcleo
• O terceiro princípio → variações de energia
são saltos entre órbitas
Átomo-Modelo de Bohr (1913)

32. Viviana Rocha 32
Energia Radiante
Espectros de Emissão:

33. Viviana Rocha 33
Espectro EletromagnéticoEspectro Eletromagnético

34. Viviana Rocha 34
Energia Radiante
Espectros de Emissão:
Cores do espectro visível
Cor Comprimento de onda Freqüência
vermelho ~ 625-740 nm ~ 480-405 THz
laranja ~ 590-625 nm ~ 510-480 THz
amarelo ~ 565-590 nm ~ 530-510 THz
verde ~ 500-565 nm ~ 600-530 THz
ciano ~ 485-500 nm ~ 620-600 THz
azul ~ 440-485 nm ~ 680-620 THz
violeta ~ 380-440 nm ~ 790-680 THz

35. Viviana Rocha 35
Espectro EletromagnéticoEspectro Eletromagnético

36. Viviana Rocha 36
Dispersão da luz
Linha espectral - característica de um átomo, produzida pela luz de um
comprimento de onda discreta
As séries de linhas mostradas são encontradas na região do visível do
espectro e são chamadas de séries de Balmer
Existem outras séries de linhas: Séries de Lyman (ultravioleta) e Séries de
Paschen (infravermelho)

37. Viviana Rocha 37
Espectro descontínuo
Espectro de linhas

38. Viviana Rocha 38
Equação de Rydberg






−= 2
2
2
1
111
nn
R
λ
n2 > n1
R = 1,0974 x 10-2
nm-1
Séries Lyman n1 = 1 n2 = 2, 3, 4, 5,..., ∞
Séries Balmer n1 = 2 n2 = 2, 3, 4, 5, 6,..., ∞
Séries Paschen n1 = 3 n2 = 3, 4, 5, 6, 7, ..., ∞

39. Viviana Rocha 39

40. Viviana Rocha 40
Como explicar a cor dos fogos de artifícios?

41. Viviana Rocha 41
Teste de chama

42. Viviana Rocha 42
νhEfóton =
As radiações eletromagnéticas se
comportavam como minúsculos pacotes
de energia chamados fótons. A energia
do fóton é proporcional a frequência da
radiação:
λ
λν
hc
E
c
fóton =
=
h= 6,63 x 10-34
j s
Saltos quânticos:
(E2)elétron – (E1)elétron = Efóton

43. Viviana Rocha 43
O elétron só absorve ou
emite um “pacote” de
energia denominada
quanta.
Átomo de Bohr

44. Viviana Rocha 44
Átomo de Bohr
Falhas do modelo de Bohr:
 Cada nível de energia era uma órbita eletrônica
circular onde esta localizado o elétron;
 O átomo possui regiões de probabilidade e
densidade eletrônica.

45. Viviana Rocha 45
Átomo- Modelo Moderno
Modelo da mecânica quântica:
• Explica o porquê da quantização da energia eletrônica
• Propriedades atômicas
• Como ocorre as ligações entre átomos
Este modelo apóia-se nos seguintes princípios:
Teoria sobre a dualidade onda-partícula, de Louis De
Broglie;
Princípio da incerteza, enunciado por Werner Heisenberg.

46. Viviana Rocha 46
A dualidade onda-partícula
Partícula ou Onda?
Em 1924, Louis Victor de Broglie estendeu aos
elétrons o caráter dualístico da LUZ, como
comprovado experimentalmente por Albert
Einstein com o Efeito Fotoelétrico.

47. Viviana Rocha 47

48. Viviana Rocha 48
Louis Victor de Broglie estendeu aos elétrons o caráter
dualístico da LUZ, como comprovado experimentalmente
por Albert Einstein - Efeito Fotoelétrico.

49. Viviana Rocha 49
Propriedades das ondas
DIFRAÇÃO: espalhamento de ondas quando elas
passam por obstáculos ou aberturas comparáveis, em
tamanho, aos seus comprimentos de onda.
Partícula ou Onda?

50. Viviana Rocha 50
A dualidade onda-partícula
2
mcE = υhE =
c
h
m
λ
=
A expressão da energia de
qualquer partícula de massa m :
Expressão de Planck (energia
de uma onda com frequência, :ʋ
2
c
h
m
υ
= Relação de
De Broglie

51. Viviana Rocha 51
O Princípio da Incerteza de
Heisenberg (1926)
“Quanto mais certeza tivermos quanto a
posição do elétron, tanto menor será a
precisão com que podemos definir sua
velocidade e vice-versa”
“Quanto mais certeza tivermos quanto a
posição do elétron, tanto menor será a
precisão com que podemos definir sua
velocidade e vice-versa”
Não é possível localizar com precisão uma partícula
se ela se comporta como uma onda
Os cálculos requerem informações precisas sobre a
posição e velocidade do elétron.

52. Viviana Rocha 52
O Modelo atômico atual
Proposto por Erwin Schrödinger, de Broglie e Werner
Heisenberg
A mecânica quântica deu origem ao estudo das funções
de onda e dos números quânticos, pois o átomo de
Schrödinger é um modelo matemático.
A equação de função de onda (Ψ) determina
matematicamente a região de máxima probabilidade de
se encontrar um elétron no átomo (Equação de
Schrödinger)

53. Viviana Rocha 53
O modelo atômico atual
Os níveis eletrônicos de energia:
Região de máxima probabilidade onde possa estar
o elétron.
Esta região é chamada orbital, que correspondem
aos estados individuais que podem ser ocupados
pelos elétrons no átomo.

54. Viviana Rocha 54
O que é um orbital atômico?

55. Viviana Rocha 55
Modelo atômico atual
núcleo
Densidade de
probabilidade eletrônica

56. Viviana Rocha 56
Como se localizar?

57. Viviana Rocha 57
Números quânticos
1 - Número Quântico Principal (n):
Determina o nível energético principal do elétron, a
energia do átomo. Sempre será um número inteiro positivo
e diferente de zero.
2- Número Quântico do momento angular (secundário) (l):
Determina o momento angular do elétron. Valores mais
altos de l, correspondem a um momento angular maior.
Determina a forma da nuvem eletrônica.

58. Viviana Rocha 58
Números Quânticos
3- Número Quântico Magnético (m)
Determina a orientação de um orbital no espaço.
4- Número Quântico de Spin (s)
Determina o campo magnético intrínseco quando uma
partícula carregada gira em torno do seu próprio eixo.

59. Viviana Rocha 59
Número Quântico de Spin (s)
O número quântico de spin indica a orientação do elétron ao
redor do seu próprio eixo. Como existem apenas dois
sentidos possíveis, este número quântico assume apenas os
valores -1/2 e +1/2, indicando a probabilidade do 50% do
elétron estar girando em um sentido ou no outro.

60. Viviana Rocha 60
Paramagnéticos - são materiais que possuem elétrons desemparelhados
e que quando na presença de um campo magnético os mesmos se
alinham. Ex: o alumínio, o magnésio, o sulfato de cobre, etc.
Diamagnéticos – são materiais que se colocados na presença de um
campo magnético tem seus ímãs elementares orientados no sentido
contrário ao sentido do campo magnético aplicado. Ex: o bismuto, o
cobre, a prata, o chumbo, etc.
Ferromagnéticos – as substâncias que compõem esse grupo
apresentam características bem diferentes dos materiais paramagnéticos
e diamagnéticos. Eles se imantam fortemente se colocados na presença
de um campo magnético. Ex: ferro, o cobalto, o níquel e as ligas que são
formadas por essas substâncias. Os materiais ferromagnéticos são muito
utilizados quando se deseja obter campos magnéticos de altas
intensidades.

61. Viviana Rocha 61
n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
l = 0, 1, 2, 3 (s, p, d, f)
m = -3, -2, -1, 0, + 1, +2, +3
s = - 1/2; + 1/2
Valores dos Números Quânticos
Princípio de Exclusão de PauliPrincípio de Exclusão de Pauli
“Não existem dois elétrons num átomo que possuam os
mesmos valores para todos os números quânticos”.
Cada orbital poderá conter no máximo dois elétrons
Com isso torna-se possível calcular o número máximo de
elétrons com cada nível energético principal.
2, 8, 18, 32, 32, 18, 2

62. Viviana Rocha 62
Distribuição Eletrônica
Linus Pauling
 Regras e princípios gerais para distribuição
dos elétrons no átomo:
1. A energia total do elétron é dada por: E = n + l.
2. O elétron, como qualquer sistema da natureza, tende a
ocupar as posições de menor energia.
3. Princípios de Exclusão de Pauling – nenhum átomo
pode conter elétrons com números quânticos iguais.
4. Regra de Hund – os orbitais são preenchidos
parcialmente com elétrons do mesmo spin depois
completados com elétrons de spins contrários.

63. Viviana Rocha 63
s
px py pz

64. Viviana Rocha 64
dxy dyz
dx2
y2
dz2
dxz

65. Viviana Rocha 65

66. Viviana Rocha 66

67. Viviana Rocha 67
Questão
Nos conjuntos de quatro
números quânticos (n, l,
m, s), identifique quais
os que não podem
existir e explique o
porquê:
(a) (4, 2, -1, +1/2)
(b) (5, 0, -1, +1/2)
(c) (4, 4, -1, +1/2)

68. Viviana Rocha 68
Referências Bibliográficas
- RUSSELL, J.B.; Química Geral. McGraw-Hill - 2ª
edição – Vol. I - São Paulo.
- BRADY, J.E.; HUMISTON, G.E.; Química Geral, Livros
Técnicos e Científicos. 2ª edição – Vol. I - Rio de
Janeiro.
- MAHAN, B. Química: um curso universitário. Edgard
Blucher – São Paulo.