longa jornada para ter o reconhecimento da comunidade científica.
L i b r a r y o f C o n g r e s s Dalton
Dalton deu várias contribuições para a Ciência, entre elas a proposição de uma importante teoria sobre a constituição da matéria, conhecida como TeoriaTeoria Atômica de Dalton Atômica de Dalton. No caso de substâncias compostas, essas seriam constituídas por mais de um tipo de partícula, e as substâncias simples seriam constituídas por somente um tipo de partícula. Cada tipo de partícula seria um elemento químico. Portanto, elemento químico segundo esse modelo, é um tipo de partícula que possui determinada massa. As partículas a que estamos nos referindo foram denominadas átomos.
Substâncias simples distintas são constituídas por átomos diferentes, ou seja, por elementos químicos variados. A diferença entre os átomos está em sua massa.
Segundo o modelo de Dalton, o que ocorre nas reações químicas é um rearranjo das partículas. Nesse rearranjo formam-se novas substâncias, pois a sua composição será uma combinação diferente do arranjo de partículas que se tinha, inicialmente, nos reagentes.
O modelo de Dalton permitiu explicar também as demais leis ponderais. Segundo esse modelo, as substâncias seriam caracterizadas pela combinação fixa de átomos. Por isso, as reações ocorriam sempre na mesma proporção de massa dos reagentes, pois para formar uma determinada substância, os átomos dos reagentes terão de se combinar na proporção fixa da substância que será formada. É pelo mesmo motivo que, para formar uma outra substância a partir dos mesmos reagentes, teremos de variar a massa de uma das substâncias em uma relação de número inteiro, pois a substância a ser formada terá os mesmos elementos químicos, mas em uma proporção de combinação dos átomos diferente.
História da Ciência História da Ciência D I V U L G A Ç Ã O P N L D
1 2 3 4 5 6 7
Podemos visualizar melhor o modelo de Dalton, usando uma representação de átomos como a que se segue. Para Dalton, a reação, por exemplo, entre duas substâncias simples poderia ser representada da seguinte maneira:
Reação: A + B →→ AB
A substância simplesAA reage com a substância simplesBB, formando a substância compostaABAB. Esquema simplificado:
Modelo de Dalton:
Observe que o átomo da substânciaAA é diferente do átomo da substânciaBB. Segundo Dalton, essa diferença seria causada pela variedade nas massas. Considerando que a substânciaABAB é formada pela combinação dos átomos de A
A e BB, a reação ocorrerá na proporção de massa entre o átomo da substânciaBB e o átomo da substânciaAA. A massa conserva-se, pois os átomos da substânciaABAB são os mesmos que formavam as substânciasAA e BB.
Como se pode perceber, esse modelo conseguiu explicar muito bem as leis ponderais, justificando a validade e a aceitação dessas leis. Ele passou, pouco a pouco, a ser aceito pela comunidade científica, pelo fato de explicar essas leis determinadas experimentalmente.
Com esse modelo, passamos a idealizar a matéria de forma diferente. Por exemplo, apesar de uma barra metálica ter aparência contínua, ela é constituída por bilhões de partículas. Essas, estando juntas, parecem um todo contínuo quando observadas pelos nossos olhos, que não percebem os pequenos espaços vazios entre elas. Por exemplo, uma folha de papel possui diversos espaços vazios, que podem ser facilmente visualizados em um microscópio.
As substâncias possuem o mesmo tipo de partículas; portanto, substâncias distintas possuem diferentes partículas. A partícula da substância pode ser o átomo, como no caso de muitas substâncias simples, pode ser a combinação de mais de um átomo do mesmo tipo (átomos do mesmo elemento químico) ou pode ser a combinação de átomos de diferentes tipos (átomos de elementos químicos diversos).
De acordo com o modelo de Dalton, os átomos seriam indivisíveis, pois se eles se conservam e se as proporções nas combinações químicas são fixas e em números inteiros, isso significava que o átomo é uma entidade fixa.
Estudos mais avançados demonstram que os átomos não são indivisíveis, mas nem por isso esse modelo é invalidado. Afinal, todo modelo é uma representação que explica parte do objeto em estudo, mas não tudo. Assim, o modelo de Dalton conseguiu, exemplarmente, explicar a ocorrência das reações químicas e, de fato, todos os modelos até hoje desenvolvidos na química continuam a evidenciar que nas reações químicas a entidade atômica se conserva.
Em síntese, a teoria atômica de Dalton baseava- se nas seguintes hipóteses:
1.
1. A matéria é constituída por átomos, que são partículas indivisíveis e indestrutíveis.
2.
2. Todos os átomos de um elemento químico são idênticos em massa e propriedades. Os átomos de diferentes elementos químicos são diferentes em massa e em propriedades.
3.
3. As substâncias são formadas pela combinação de variados átomos na proporção de números inteiros e pequenos.
4.
4. As reações químicas envolvem somente combinação, separação e rearranjo dos átomos, não havendo, em seu curso, nem a criação nem a destruição de átomos.
A partir dessa teoria, pôde-se idealizar um modelo para o átomo que, indestrutível, seria como uma bola maciça, como uma bola de bilhar. Esse modelo de bola maciça ficou conhecido como modelo de Dalton, o qual contribuiu para dar uma nova direção aos estudos das transformações químicas e dos processos que ocorrem com as unidades estruturais da matéria. Essas unidades ainda hoje são denominadas átomos, apesar de, como apontamos, estudos posteriores demonstrarem que elas não são indivisíveis como sugere o nome.
ParaDaltonDalton, os átomos seriam partículas indivisíveis e indestrutíveis. Normalmente, utilizamos cores diferentes para representar átomos de elementos diferentes.
H H OO ClCl NaNa C C SiSi FeFe MgMg C i n t h i a Y a m a s a k i D I V U L G A Ç Ã O P N L D
C A P Í T U L O 4 D o a t o m i s m o a o s m o d e l o s a t ô m i c o s
Exercícios
Exercícios
FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO.FAÇA NO CADERNO. NÃO ESCREVA EM SEU LIVRO.1.
1. Aristóteles buscava explicar a constituição da matéria, segundo o qual o universo era constituído por água, ar, fogo e terra. Observe o esquema abaixo:
FOGO ÁGUA QUENTE ÚMIDO FRIO SECO TERRA AR
De acordo com Aristótel es, explique como um elemento de sua teoria se transformava em outro, por exemplo, como a água se transformava em ar e este em fogo.
2.
2. Quais fatores levaram a teoria do atomismo ser desconsiderada por séculos?
3.
3. Quais características do pensamento científico e da construção da Ciência são observadas na evolução do conceito do átomo?
4.
4. Como foi descrita a teoria proposta por Newton para explicar a formação da matéria e qual sua relação com o atomismo?
5.
5. A teoria aristotélica teve ampla influência durante muitos séculos até a Idade Média. Todavia, no século XV, reacendeu o interesse em aprofundar a teoria do atomismo, embora na época ainda existissem preconceitos vinculados aos fundamentos religiosos que desconsideravam essa teoria. Vários filósofos e cientistas começaram a reelaborar teorias para a natureza da matéria, considerando-a constituída por corpúsculos. Pierre Gassendi, René Descartes, Daniel Sennert, Robert Boyle e Isaac Newton, são alguns nomes. Todas essas ideias contribuíram, de alguma forma, para a construção de uma nova teoria atômica desenvolvida pelo químico inglês John Dalton [1766-1844].
A este respeito, julgue os itens considerandoCC para os corretos eEE para os errados.
1) Gassendi, na França, e Newton, na Inglaterra, defenderam que os átomos permitiam conceber o m undo regido pela vontade do C riador. Assim, o atomismo teve menos resistência, pois deixaram de ser vistas como teorias ateístas, o que favoreceu novos estudos e teorias conhecidas como corpuscularismo.
2) Boyle e Newton desenvolveram seus estudos com base na experimentação e nas relações matemáticas. Boyle introduziu uma nova noção para o conceito de elemento químico, diferente da teoria aristotélica.
3) Newton apresentou a teoria corpuscular da matéria, estudando o comportamento dos gases em relação às forças de repulsão das partículas; ele relacionou os estados físicos da matéria em função das distâncias entre as partículas. No estado sólido, as partículas estariam mais próximas do que no líquido e neste mais próximas do que no estado gasoso.
4) Um dos principais trabalhos da época foi desenvolvido pelo químico irlandês William Higgins [1762-1825], que considerava a ideia de que cada elemento possui um tipo de átomo, e que este diferia em massa. 5) As teorias com uma mecânica da matéria ficaram
conhecidas como termo mais aceito na época do que o atomismo.
6.
6. Uma indústria tem valores precisos sobre a quantidade de reagentes e produtos envolvidos no processo fabril, além do rendimento das reações. Nesse caso, explique como os conhecimentos sobre a Lei da Conservação das Massas e a Lei das Proporções Definidas são aplicados nesses processos.
7
7.. De acordo com a teoria atômica de Dalton, por que podem os considerar que não há variação de massa numa reação química?
8.
8. De que forma o modelo atômico de Dalton explicou as leis ponderais?
9.
9. Por que será que a teoria atômica de Dalton não foi aceita tão rapidamente?
10.
10.Utilizando o modelo atômico de Dalton, represente, por meio de desenho, átomos de três elementos químicos diferentes.
11.
11.Os átomos são ou não são indivisíveis?
12.
12.Usando o modelo atômico de Dalton, represente, por meio de desenho, uma reação que ocorreria entre as substâncias compostas AB e CD, formando as substâncias compostas AD e CB.
13.
13.A ferrugem é resultado da reação ocorrida entre o ferro e o oxigênio (O2). Como produto dessa reação, obtém-se a substância óxido de ferro III (Fe2O3). Monte a equação química, utilizando o modelo de Dalton como re ferencial.
14.
14.Sabendo que em uma das proposições de Dalton em relação ao seu modelo atômico foi relacionada às substâncias simples e compostas, indique quais das seguintes substâncias são simples e quais são compostas.
1 1 22 3 3 44 5 5 66 15.
15.Em um experimento feito em laboratório, realizou-se a combustão da palha de aço em um recipiente aberto. Inicialmente, a massa da palha de aço era de 3,0 g e, após a queima, a massa resultante obtida foi de 3,4 g. Explique por que esse valor obtido não invalida a Lei da Conservação das Massas.
16.
16.Sabendo que na combustão completa de 50 g de magnésio metálico são consumidos 33 g de gás oxigênio, responda:
O . S e q u e t i n C i n t h i a Y . D I V U L G A Ç Ã O P N L D
1 2 3 4 5 6 7
a) Que massa de oxigênio é necessária para queimar 150 g de magnésio?
b) Qual é a massa de óxido de magnésio formada pela reação entre 600 g de magnésio e 396 g de oxigênio?
17.
17.Em laboratório, foram obtidos os seguintes dados na produção do gás amônia:
VALORES DE MASSA EM REAÇÕES DE FORMAÇÃO DA AMÔNIA VALORES DE MASSA EM REAÇÕES DE FORMAÇÃO DA AMÔNIA
Experimento
Experimento hidrogêniohidrogênioMassa deMassa de nitrogênionitrogênioMassa deMassa de Massa deMassa deamôniaamônia
1 g6 g28 g34
2 g12 g56 a
3 b c g170
4 g108 d e
Aplicando os conceitos das leis ponderias, determine os valores de a, b, c, d, e.
18.
18.Analise a tabela abaixo e, em seguida, responda às questões:
TESTE
TESTE RREEAAGGEENNTTEESS PPRROODDUUTTOOSS
ABCD ABCD
1 85 g 29,4 g X 42,5 g
2 Y 14,65 g Z T
a) Qual é a massa deAA necessária para reagir com 14,65 g de BB?
b) Quais são os valores de XX, ZZ e TT?
c) Demonstre se os resultados obtidos estão de acordo com a Lei da Conservação das Mass as e a Lei das Proporções Definidas.
d) Qual é a razão entre a massa de AA e a massa de B B que reagiram nos testes 1 e 2?
19.
19.Em um experimento realizado no laboratório, 2,40 g de uma substânciaAA reagem com 7,68 g de uma substância B
B, produzindo 9,0 g de CC e 1,08 g de DD. Em um segundo experimento, 16,0 g de AA reagiram com 51,2 g de BB, produzindo 60,0 g deCC e 7,2 g de DD.
Utilizando seus conhecimentos sobre as Leis da Conservação das Massas e das Proporções Definidas, julgue os itens, considerandoCC para os corretos e EE para os errados. 1) 4,80 g de AA reagem completamente com 15,36 g de BB. 2) “O prego que enferruja” e o “palito de fósforo que queima” são exemplos de exceções à Lei de Lavoisier. 3) 25,6 g da substânciaBB reagem completamente com 8,0
g da substância AA.
4) Para produzir 3,6 g de DD é necessária a quantidade de 7,0 g da substânciaAA.
5) A razão mC/mB no primeiro experimento é diferente da razão mC/mB no segundo experimento.
20.
20.(Vunesp) Numa viagem, um carro consome 10 kg de gasolina. Na combustão completa desse combustível, na condição de temperatura do motor, formam-se apenas substâncias gasosos. Considerando-se o total de substâncias formadas, pode-se afirmar que eles: a) Não têm massa.
b) Pesam exatamente 10 kg. c) Pesam mais que 10 kg. d) Pesam menos que 10 kg.
e) São constituídos por massas iguais de água e gás carbônico.
21.
21.(PUC-SP) Querendo verificar a Lei da Conservação das Massas (Lei de Lavoisier), um estudante realizou a experiência esquematizada abaixo:
1 1 22 11 Balança Solução de HNO3(aq) Solução final Erlenmeyer vazio K2CO3(s) Balança 2 2 1 1 2 2 J . Y u j i
Terminada a reação, o estudante verificou que a massa final era menor que a massa inicial. Assinale a alternativa que explica o ocorrido.
a) A Lei de Lavoisier só é válida nas condições normais de temperatura e pressão.
b) A Lei de Lavoisier não é válida para reações em solução aquosa.
c) De acordo com a Lei de Lavoisier, a massa dos produtos é igual à massa dos reagentes, quando estes se encontram na mesma fase de agregação.
d) Para que se verifique a Lei de Lavoisier, é necessário que o sistema seja fechado, o que não ocorreu na experiência realizada.
e) Houve excesso de um dos reagentes, o que invalida a Lei de Lavoisier.
22.
22.(ITA-SP) Em 1803, John Dalton propôs um modelo de teo ria atômica. Considere que sobre a base conceitual desse modelo sejam feitas as seguintes afirmações: I – O átomo apresenta a configuração de uma esfera
rígida.
II – Os átomos caracterizam os elementos químicos e somente os átomos de um mesmo elemento são idênticos em todos os aspectos.
III – A s transformações quími cas consistem em combina ção, separação e/ou rearranjo de átomos.
IV – Substâncias compostas são formadas por átomos por dois ou mais elementos unidos em uma razão fixa. Qual das opções a seguir se refere a todas as afirmações CORRETAS?
a) I e IV. b) III e IV. c) II e IV. d) II, III e IV. e) I, II, III e IV.
23.
23.(PUC-MG) A teoria atômica de Dalton só está claramente expressa em:
a) A formação dos materiais se dá por meio de diferentesassociações entre átomos iguais ou não. b) O átomo possui um núcleo positivo envolto por órbitas
eletrônicas.
c) O número de átomos diferentes existentes na natureza é pequeno.
d) Os átomos são partículas que não podem se dividir. e) Toda matéria é formada por partículas extremamente
pequenas. D I V U L G A Ç Ã O P N L D
C A P Í T U L O 4 D o a t o m i s m o a o s m o d e l o s a t ô m i c o s
44 O respeito à dO respeito à diversidadeiversidade
Falésia
Falésia em Morro Branco, Beberibe (CE), 2008. A diversidade de materiais que compõem o nosso Planeta, como as camadas coloridas nas falésias, e a diversidade de cristais devem-se à diversidade de combinações entre os átomos dos diversos elementos químicos. J o ã o P r u d e n t e / P u l s a r I m a g e n s
O que explica a diversidade no Universo?
PARE E PENSE
PARE E PENSE
UU
ma característica central do Universo está na sua diversidade. Essa diversidade vem da possibilidade de combinação entre átomos de diferentes elementos químicos. Entender a essência de nossa existência nos leva a buscar conhecer a natureza de nossa formação, o que implica compreender a natureza do Universo.
A busca incessante de compreender a natureza do Universo sempre esteve por detrás das perguntas dos filósofos e dos cientistas que vêm bisbilhotando as entranhas da matéria.
A diversidade dos materiais do planeta, como dos minerais e dos seres vivos, depende das condições climáticas, pois, em temperaturas diferentes, os constituintes da matéria se agitam com velocidades diversas, alterando o grau de interação entre as substâncias.
Essa pluralidade dos materiais da crosta terrestre se deve, ainda, à diversidade das estruturas químicas: moléculas pequenas têm interações menores e, em geral, apresentam-se na fase gasosa; já moléculas maiores têm maior quantidade de elétrons e, consequentemente, maiores interações elétricas, apresentando- se, geralmente, em fases mais condensadas (líquidas e sólidas).
B . & C . A l e x a n d e r / L a t i n s t o c k F a b i o C o l o m b i n i H e l y D e m u t t i U r o s r / D r e a m s t i m e . c o m
A diversidade humana e dos materiaisdiversidade humana e dos materiais
que compõem o Universo está relacionada `a pluralidade das estruturas químicas dassubstâncias componentes dos materiais que
conferem propriedades diferenciadas a elas. D I V U L G A Ç Ã O P N L D
1 2 3 4 5 6 7 D a n i e l C y m b a l i s t a / P u l s a r I m a g e n s
A diversidade dos materiais, que compõem o Universo, srcina, por sua vez, a diversidade dos seres humanos. Somos diversos nas diferentes etnias. Cada uma delas se constituiu, historicamente, nas condições ambientais do hábitat em que elas se estabeleceram. Para resistir aos efeitos das radiações
solares, determinados grupos humanos desenvolveram substâncias protetoras
em sua pele, pigmentos que possuem cores mais fortes. Grupos humanos, de regiões menos expostas à radiação, não desenvolveram esses pigmentos. O formato anatômico de cada grupo está também relacionado às condições ambientais.
Essas características, que propiciam a preservação da vida, são transmitidas aos descendentes por estruturas químicas estudadas pela genética. Assim, sabe-se que a diversidade dos seres humanos está, então, relacionada à diversidade das estruturas moleculares de seus constituintes genéticos, que conferem pigmentos a eles, os quais se manifestam com coloração diferente, levando os filamentos dos cabelos a serem enrolados ou lisos, determinando o limite de crescimento de suas estruturas físicas, entre outros aspectos.
Destaca-se, todavia, que a infinita possibilidade de combinação genética faz com que filhos de mesmos pais possuam diferenças entre eles. O estudo da Química nos leva a compreender essas estruturas e, consequentemente, nos ajuda a respeitar.
Vivemos um novo tempo, em que a nossa sociedade desenvolveu leis que buscam, cada vez mais, respeitar a diversidade que ao longo da história da humanidade não foi compreendida. A
Química, ao explicar as diferenças, nos faz repensar o nosso comportamento e nos leva a meditar na construção de atitudes de respeito à diversidade.
Veremos neste capítulo, modelos mais avançados dos átomos que explicam o comportamento da matéria e as propriedades das substâncias. Nos capítulos seguintes, vamos estudar novos modelos que explicam como os átomos se combinam, construindo a
diversidade do Universo e como essas interações
configuram as diferentes propriedades das substâncias.
Adiversidade faz parte do Universodiversidade faz parte do Universo. Compreender e respeitá-la é princípio básico de nossa sociedade: respeite!
Participação Cidadã
Participação Cidadã
1.
1. O que significa ser diferente na nossa sociedade?
2.
2. A diversidade tem sido respeitada? Justifique.
3.
3. O que podemos fazer para construir uma sociedade em que se respeite a diversidade?