Slides sobre química.

1. Estudo da constituição da
matéria
Profª. Msc Bárbara Carine Pinheiro da
Anunciação

2. LaianeOliveira
Hipótese atômica: uma questão
filosófica
 Afinal, de que matéria primordial, do
que realmente é constituído tudo
aquilo que vemos, sentimos e
somos?

3. LaianeOliveira
Teoria atômica: do átomo filosófico
ao átomo modelado
 Perspectivas continuístas e descontinuístas:
controvérsias na Grécia antiga.
 Concepções dos pré-socráticos:
-Thales de Mileto (624 a.C. – 544 a.C.)
-Anaxímenes (585 a.C – 525 a.C.)
-Xenófanes de Colofônia (560 a.C. – 476 a.C.)
- Heráclito (540 a.C. – 480 a.C.)
-Empédocles (490 a.C. – 430 a.C.).

4. LaianeOliveira
 Thales de Mileto (624 a.C. – 544 a.C.) propôs
que a água seria a matéria primordial.
 Já Anaxímenes (585 a.C – 525 a.C.), pensou
de forma similar a Thales de Mileto, porém,
adotando o ar como princípio fundamental
(MAAR, 2008).
Teoria atômica: do átomo filosófico
ao átomo modelado

5. LaianeOliveira
 Xenófanes de Colofônia (560 a.C. – 476 a.C.)
propos que a terra seria o princípio originante
 Heráclito (540 a.C. – 480 a.C.) afirmava que
o fogo era o elemento originante.
 Já Empédocles (490 a.C. – 430 a.C.)
propusera que todos os quatro elementos
eram os constituintes dos objetos e os seres.
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ao átomo modelado

6. LaianeOliveira
 Concepções dos pré-socráticos:
-Leucipo (400 a.C.)
-Demócrito de Abdera (460 a.C -–370 a.C)
-Epicuro (341 a.C. – 270 a.C.)
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7. LaianeOliveira
- Leucipo (400 a.C.) teve uma ideia que fugia
do apelo sensível dos elementos de seus
antecessores.
- Ele imaginou que a matéria seria feita de
partículas muito pequena. Essas partículas
ele denominou de “átomos”, uma palavra que
significa, em grego, “não-partes”, “indivisível”
(MAAR, 2008).
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8. LaianeOliveira
-Demócrito de Abdera (460 a.C -–370 a.C), tem
o mérito de sistematizar o pensamento de
Leucipo, fazendo dele uma verdadeira
Hipotese Atômica.
-Epicuro (341 a.C. – 270 a.C.), que adicionou
aos átomos o conceito de peso para justificar
o fato de que os objetos caem em direção ao
chão.
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9. LaianeOliveira
-Nesse sentido, é pertinente observar o
pensamento de Epicuro. Esse filósofo ficou
conhecido como aquele que queria livrar os
homens do medo da morte e da ira dos
deuses. Ele propunha que não há vida após
a morte, de modo que, após o falecimento,
os átomos do corpo e da alma se
desintegram, sendo entregues ao acaso e
chocando-se em colisões aleatórias
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10. LaianeOliveira
-O poeta-filósofo romano Lucrécio (95 a.C – 55
a.C) propaga o pensamento grego e expõe,
em sua famosa obra, “De Rerum Natura”, as
ideias atomistas de Demócrito e Epicuro.
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11. LaianeOliveira
 Sob a perspectiva atômica, o universo
seria composto de partículas que
transitam aleatoriamente e colidem-se
no vazio.
 Mas de onde teria surgido essa ideia
tão contra intuitiva?
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12. LaianeOliveira
 Um forte pensamento de oposição a
concepção atomistica foi desenvolvido por
Aristóteles.
 Aristóteles (384 a.C – 322 a.C.)
desacreditava naquilo que os atomistas
tinham como princípio: o vazio, o acaso, e a
indivisibilidade da matéria
 Sistema cosmológico: mundos sublunar e
mundo supralunar
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13. LaianeOliveira
 Com o fim da antiguidade, marcado pelas
invasões bárbaras gerando a queda do
império romano do ocidente e o início da
idade média no final do século V, o
pensamento grego ainda continuou a se
difundir pela europa (VIANA, 2007).
 A Idade Média é caracterizada, no ocidente,
pela hegemonia do cristianismo e pelo
grande poder sóciopolítico que a Igreja
Católica deteve nesse período.
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14. LaianeOliveira
 A igreja optou por estruturar seus
ensinamentos em um pensamento
de base aristotélica e mostrou
aversão quanto a noção de
entidades indivisíveis ou de
qualquer substância primordial da
qual tudo seria formado.
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15. LaianeOliveira
Como ocorreu com outros ramos da
atividade científica, a especulação
sobre a composição do universo foi
proibida, dado que a “verdade” já
tinha sido descrita por Aristóteles e
incorporada ao pensamento cristão
(MAAR, 2008).
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16. LaianeOliveira
 O fato da prevalência do pensamento
aristotélico e o rigor da igreja não impediram
que alguns filósofos insistissem na ideia de
átomos:
- Ockham (1300-1350) e Nicholas de Autrecourt
(1299-1369) teceram severas críticas ao
pensamento de Aristóteles e postularam que
a matéria deveria ser formada a partir de
entidades elementares.
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17. LaianeOliveira
 Na linha de pensamento aristotélico o
iatroquímico Paracelso (1493-1541)
desenvolve a proposta do tria prima
(mercúrio, enxofre e sal) e o aplica na
medicina, de forma que as doenças seriam
um desequilíbrio desses três princípios
(MOREIRA, 1997).
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18. LaianeOliveira
 Por volta do século XVI, a Igreja Católica
começa a perder espaço e poder no
cenário europeu (Renascimento Cultural).
 Pensamento dos atomistas: Galileu Galilei
(1564-1642), Giordano Bruno (1548-1600)
e Pierre Gassendi (1592-1655).
Teoria atômica: do átomo filosófico
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19. LaianeOliveira
Esses dois séculos foram marcados
por muitas transformações no
pensamento europeu. As bases
para a nova concepção
corpuscular da matéria foram
então traçadas por Robert Boyle
(1627-1691) e por Isaac Newton
(1643-1727), que se revelaram
atomistas cristãos (OKI, 2009).
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20. LaianeOliveira
 Boyle refuta a ideia dos 4 elementos
aristotélicos e do tria prima peracelsiano
afirmando que nenhum destes se mantem
quando a substância é submetida a
análises experimentais (VIANA, 2007).
 Modelo corpuscular baseado na prima
naturalia.
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21. LaianeOliveira
Newton, contudo, adotou uma filosofia
natural mecânica, que
surpreendentemente, não atribuía a
gravidade como força de atração entre as
partículas, de forma que considerava que
haveriam forças sim, mas de diferente
natureza e que, a nível microscópico, a
gravidade não teria efeito (OKI, 2009)
Teoria atômica: do átomo filosófico
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22. LaianeOliveira
 Para explicar a questão atmosférica
Dalton postulou que a matéria é formada
por partículas últimas chamadas átomos e
que estas partículas são indivisíveis e não
podem ser criadas e nem destruidas.
 Com isto ele explica a composição da
atmosfera gasosa
Teoria atômica: do átomo filosófico
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23. LaianeOliveira
 Dalton busca dar um caráter quantitativo
ao átomo por meio de sua tabela de pesos
atômicos
 E é nesse contexto, que em 21 de outubro
de 1803, Dalton apresenta sua teoria
atômica em uma palestra para sete
pessoas, a qual seria posteriormente
publicada, em seu primeiro livro em 1808
(VIANA, 2007)
Teoria atômica: do átomo filosófico
ao átomo modelado

24. 24/11/2011
LaianeOliveira
Postulados da teoria atômica de Dalton:
1. Uma substância elementar pode ser subdividida
até se conseguir partículas indivisíveis chamadas
átomos
2. Os átomos de um mesmo elemento são todos
idênticos
3. Os átomos de elementos diferentes têm massas
diferentes
4. É impossível criar ou destruir átomo de um
elemento
5. A menor porção de um composto é uma
molécula
Teoria atômica: do átomo filosófico
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25. LaianeOliveira
 As ideias de Dalton se difundiram pela
Europa de modo a atrair a simpatia de
alguns e a oposição de outros a exemplo
dos químicos equivalentistas e dos
energicistas (OKI, 2009).
 Controvérsias do século XIX: o congresso
de Karlsruhe
 O desenvolvimento da Química Orgânica
auxiliou no fortalecimento da teoria
atômica
Teoria atômica: do átomo filosófico
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26. LaianeOliveira
Modelos atômicos: o átomo tem
“tomos”
Com a descoberta da eletricidade e após a
tentativa de elaboração de modelos
explicativos para este fenômeno, por volta
do século XIX, o físico inglês Joseph John
Thomson (1856-1940) também propôs um
modelo para o átomo (MOREIRA, 1997).

27. LaianeOliveira
 O interesse por descargas elétricas em
tubos com ar a baixa pressão remonta aos
experimentos de Faraday, em 1833.
 Já em 1875 W. Crooks idealizou um tubo
com vácuo em melhores condições,
permitindo estudar com maior facilidade a
passagem da corrente elétrica através do
vácuo. Essas descargas foram chamadas
de raios catódicos (MOREIRA, 1997)
Modelos atômicos: o átomo tem
“tomos”

28. 24/11/2011
LaianeOliveira
Raios catódicos (elétrons)
Modelos atômicos: o átomo tem
“tomos”
Modelos atômicos: o átomo tem
“tomos”

29. LaianeOliveira
 Havia divergências se os raios catódicos
eram uma forma de luz, formados por
ondas, ou se seriam partículas que se
moviam muito rapidamente.
 Em 1897, J. J. Thomson, trabalhando com
tubos de alto vácuo, demonstrou a deflexão
dos raios catódicos em um campo elétrico,
aceitando-se a idéia de que esses raios
eram correntes de partículas que
transportavam uma carga elétrica negativa.
Modelos atômicos: o átomo tem
“tomos”

30. LaianeOliveira
 Desde as Leis de Faraday pensava-se que a
eletricidade podia ser transportada por
partículas que Stoney, em 1891, havia
sugerido que fossem chamadas de elétrons.
 Thomson propõe que o átomo era uma esfera
positiva com elétrons uniformimente
distribuidos pela sua superfície.
 A partir do modelo proposto por Thomson o
átomo passa a ter “tomos”
Modelos atômicos: o átomo tem
“tomos”

31. 24/11/2011
LaianeOliveira
Pela separação da radiação,
concluiu-se que o átomo
consistia de entidades
neutras, carregadas negativa
e positivamente
J. J. Thomson supôs que
todas essas espécies
carregadas estavam
organizadas como uma esfera
Modelos atômicos: o átomo tem
“tomos”

32. LaianeOliveira
Com o continuo estudo acerca das
radiações, ao final do século XIX foram
descobertos os raios X, por Rontgen, e a
radioatividade, sendo nomeada por
Becquerel, sendo desenvolvidos estudos
por Marie Curie, Pierre Curie, Rutherford e
Sody (MAAR, 2011).
Modelos atômicos: o átomo tem
“tomos”

33. LaianeOliveira
 A radioatividade é um fenômeno que pode
ser natural ou artificial, e resulta da
emissão de radiação por átomos de
alguns elementos químicos na sua forma
elementar ou combinada
 Este fenômeno não era explicado pelos
modelos atômicos existentes naquela
época.
Modelos atômicos: o átomo tem
“tomos”

34. LaianeOliveira
As bases para o desenvolvimento da
física nuclear foram lançadas por
Ernest Rutherford (1871 - 1937) ao
desenvolver sua teoria sobre a
estrutura atômica.
Modelos atômicos: o átomo tem
“tomos”

35. LaianeOliveira
 O cientista estudou por três anos o
comportamento dos feixes de partículas
ou raios X, além da emissão de
radioatividade pelo elemento Urânio
(MAAR, 2011).
 Uma das inúmeras experiências
realizadas, foi a que demonstrava o
espalhamento das partículas alfa.
Modelos atômicos: o átomo tem
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36. 24/11/2011
LaianeOliveira
O átomo nuclear
(Rutherford)
• Fonte de partículas α, colocada
na boca de um detector circular,
lançando essas partículas
através de uma lâmina de ouro
• Maioria das partículas α
passavam diretamente através
da chapa, sem desvio, mas
algumas partículas α eram
desviadas em grandes ângulos
Modelos atômicos: o átomo tem
“tomos”

37. 24/11/2011
LaianeOliveira
Modelos atômicos: o átomo tem
“tomos”

38. 24/11/2011
LaianeOliveira
O átomo nuclear
• Se a maioria das partículas α passava através de
um pedaço de chapa sem sofrer desvio, a maior
parte do átomo devia consistir de carga negativa
difusa de massa baixa (o elétron)
• Para que um pequeno número de desvios grandes
das partículas α ocorresse, o centro ou núcleo do
átomo deveria consistir de uma carga positiva
densa
Modelos atômicos: o átomo tem
“tomos”

39. LaianeOliveira
Rutherford propôs que os elétrons envolviam o núcleo da
mesma forma que os planetas giram em torno do Sol
Se uma partícula carregada movendo em uma trajetória
circular deve perder energia, significa que o átomo deve
ser instável (modelo de Rutherford)
Modelos atômicos: o átomo tem
“tomos”

40. LaianeOliveira
 A teoria atômica de Rutherford encontrou
uma dificuldade teórica resolvida por Niels
Bohr em1913.
 O problema do colapso atômico!!!
Modelos atômicos: o átomo tem
“tomos”

41. LaianeOliveira
 Baseado na noção de quantização
proposta por Planck em 1900, Bohr
propõe um modelo atômico com base em
postulados que situa os elétrons em
órbitas quantizadas (MAAR, 2011).
Modelos atômicos: o átomo tem
“tomos”

42. LaianeOliveira
1. Somente órbitas de certos raios, correspondendo, a
certas energias definidas, são permitidas para os elétrons
em um átomo
1. Um elétron em certa órbita permitida tem certa energia
específica e está em um estado de energia permitido.
Esse elétron não irradiará energia, portanto, não se
moverá em forma de espiral em direção ao núcleo
1. A energia só é emitida ou absorvida por um elétron
quando ele muda de um estado de energia permitido para
outro, na forma de fóton: E = hν
Modelos atômicos: o átomo tem
“tomos”

43. LaianeOliveira
Modelos atômicos: o átomo tem
“tomos”

44. LaianeOliveira
Modelos atômicos: a perspectiva
quântica
 Em 1925, De Broglie estendeu a noção de
comportamento dual da matéria para os
elétrons. O que foi provado posteriormente
com experimentos que verificaram a
difração do elétron.

45. LaianeOliveira
 Em 1920. Heisenberg verificou a
impossibilidade de determinar com
exatidão a posição e a velocidade do
elétron, de modo a não ser possível
estabelecer a sua trajetória.
Modelos atômicos: a perspectiva
quântica

46. LaianeOliveira
 Com o princípio da incerteza de
Heisenberg e com a noção dual do
átomo o modelo de Bohr não
consegue mais dar conta de explicar
condição do elétron no átomo
(MAAR, 2011).
Modelos atômicos: a perspectiva
quântica

47. LaianeOliveira
 Em 1926, Schrodinger propõe uma
equação para o cálculo da energia do
sistema quântico que incorpora o
comportamento ondulatório do elétron.
 A partir dessa equação é possível
calcular os estados energéticos dos
elétrons em função dos seus números
quânticos.
Modelos atômicos: a perspectiva
quântica

48. LaianeOliveira
 Estas funções de onda (psi) que descrevem o
comportamento do elétron são chamadas
orbitais.
 Por psi não possuir significado fisico, os
químicos costumam usar psi quadrado que é
interpretado como a região de máxima
probabilidade de encontrar o elétron.
(interpretação de Max Born, década de 20)
Modelos atômicos: a perspectiva
quântica

49. LaianeOliveira
 Assim, podemos inferir que o átomo dos
químicos é uma partícula que possui um
núcleo com elétrons que se movem nas
proximidades deste com uma trajetória não
definida, mas com regiões de máxima
probabilidade.
Modelos atômicos: a perspectiva
quântica

50. LaianeOliveira
Frequentemente na ciência Química, busca-se
criar explicações afim de justificar
fenômenos que ocorrem no plano
fenomenológico.
Na tentativa de tecer explicações criam-se os
modelos
Modelos atômicos: discussões
relevantes para o Ensino de Química

51. LaianeOliveira
Em ciência devemos considerar modelos não
só como representações de objetos, mas
também de eventos, processos ou idéias
(Gilbert and Boulter, 1995)
Modelos atômicos: discussões
relevantes para o Ensino de Química

52. LaianeOliveira
Os modelos surgem primeiro em nossa
mente, podendo ser expressos, podendo
ainda tornarem-se consenso e serem
ensinados.
Desta forma temos os modelos: mentais,
expressos, consensuais, científicos e de
ensino.
Modelos atômicos: discussões
relevantes para o Ensino de Química

53. LaianeOliveira
Como os modelos são representações trazidas
pela mente humana , cada indivíduo pode
criar (sozinho ou em grupo) uma
representação de uma dada realidade, essa
representação é chamada de modelo mental.
Na tentativa de expressar os modelos mentais
são criados os modelos expressos (Gilbert
and Boulter,1995).
Modelos atômicos: discussões
relevantes para o Ensino de Química

54. LaianeOliveira
Os modelos expressos que são aceitos
socialmente são chamados modelos
consensuais (Gilbert and Boulter,1995).
Os modelos expressos que são aceitos
socialmente após testes pelos cientistas são
chamados modelos científicos (Gilbert and
Boulter,1995)
Modelos atômicos: discussões
relevantes para o Ensino de Química

55. LaianeOliveira
Na tentativa de facilitar o aprendizado de
ciências são desenvolvidos modelos de
ensino (Gilbert and Boulter,1995)
De acordo com Monteiro & Justi (2000) as
analogias são modelos de ensino
largamente utilizados por professores e
autores de livros texto de Química
Modelos atômicos: discussões
relevantes para o Ensino de Química

56. LaianeOliveira
Referências
 MAAR, J. História da Química - Parte 1 - dos Primórdios
a Lavoisier, Florianópolis: Conceito Editorial, 2008.
 MAAR, J. História da Química - Segunda Parte: De
Lavoisier ao Sistema Atômico, Florianópolis: Papa-Livro,
2011.
 MOREIRA, I. “Conferência Nobel de Thomson sobre a
descoberta do elétron,” Revista Brasileira de Ensino de
Física, vol. 19, n. 3, pp. 299-307, 1997.
 OKI, M. “Controvérsias sobre o atomismo no século XIX,”
Química Nova, vol. 32, n. 4, pp. 1072-1082, 2009.
 VIANA, H. A Construção da teoria atômica de Dalton
como estudo de caso - e algumas reflexões para o
ensino de química, São Paulo: Dissertação de Mestrado -
USP, 2007.