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HISTÓRIA DA QUÍMICAHISTÓRIA DA QUÍMICA
• 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 as na natureza, porém, não conseguiram alterar as propriedades da matéria-prima....propriedades da matéria-prima....
...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...
• 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...
...Mesmo após 25 séculos dos tempos que
vamos conhecer, ainda se pode afirmar
que foram os gregosgregos que ensinaram os ensinaram os
ocidentais a pensarocidentais a pensar...
• Os quatro elementosAQVA = água
AER = arIGNIS = fogo
TERRA = terra
As qualidadesFRIGIDVM = frio
HVMIDVM = úmidoCALIDVM = quente
SICCVM = seco
• 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...
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 sempre sempre iriam
existirexistir.
• A diferença e propriedades dos corpos diferença e propriedades dos corpos eram
explicadas pela diferença de tamanho, forma e diferença de tamanho, forma e
movimento dos átomosmovimento dos átomos.
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...
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...
• No início do século XV surge o Renascimento, que apresenta
duas características importantes: o racionalismo (Nada existe
sem uma razão) e o experimentalismo.
• Paracelso Paracelso – 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
• 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).
• No século XVII, a corrente dos chamados mecanicistas teve seu
suporte principal na Filosofia de René Descartes:
““Partindo do Princípio de que não existem qualidades Partindo do Princípio de que não existem qualidades
ocultas, o universo cartesiano é definido como um contínuo ocultas, o universo cartesiano é definido como um contínuo
de matéria, totalmente redutível a partículas infinitamente de matéria, totalmente redutível a partículas infinitamente
divisíveis, cuja relação entre si é explicada em termos divisíveis, cuja relação entre si é explicada em termos
mecânicos de movimento perfeitamente quantificável mecânicos de movimento perfeitamente quantificável
(MENSURÁVEL).”(MENSURÁVEL).”
• 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.
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).
• 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.
• 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”.
Esse experimento pode ser representado pela equação:
REAGENTE PRODUTOS
Óxido de mercúrio Óxido de mercúrio mercúrio + oxigênio mercúrio + oxigênio (vermelho) (prateado) (incolor)
2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)
Massa do reagente = Massa dos produtosMassa do reagente = Massa dos produtos
• Com a morte de Lavoisier, Joseph Louis ProustJoseph Louis Proust, em 1799, efetuando
análises para verificar a Lei de Lavoisier , observou que: uma uma
substânciasubstância, independente do método de preparação, apresenta seus apresenta 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”.
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 dos John Dalton realizou experimentos fixando a quantidade de um dos
reagentes e variou a quantidade do outro, provando que as reagentes e variou a quantidade do outro, provando que as
substâncias produzidas seriam diferentes, com propriedades substâncias produzidas seriam diferentes, com propriedades
diferentes, enunciando então, a diferentes, 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.
LEIS PONDERAIS DA QUÍMICA LEIS 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
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.
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 proporção proporção
de números inteiros, origina substâncias diferentesorigina substâncias diferentes.
- Numa reação químicareação química, os átomosátomos não são criadoscriados nem destruídosdestruídos:
são simplesmente rearranjados rearranjados, originando novas substânciasnovas substâncias.
• 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 de Teoria da Bola de
Bilhar.Bilhar.
1º Modelo Atômico Clássico
• 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.
E a eletricidade? É possível explicá-la através do Modelo de Dalton?
• 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”.
• 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.
• 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”:
E depois vieram Coulomb, Galvani, Volta, Oersted, Faraday, Edison construindo o estudo do
Eletromagnetismo através de suas descobertas....
• 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.
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
• 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.
Joseph John THOMSON
Foi quando o físico inglês Thomson
utilizou os tubos de raios catódicos
(ampola de Crookes) e realizou as
seguintes experiências:
• Os raios catódicos, quando incidem sobre um anteparo, produzem uma sombra na parede oposta do tubo, permitindo concluir que se propagam em linha reta.
• Os raios catódicos movimentam um molinete ou catavento de mica, permitindo concluir que são dotados de massa.
• Os raios catódicos são desviados por um campo de carga elétrica positiva, permitindo concluir que são dotados de carga elétrica negativa.
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:
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”.
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”).
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.
2º Modelo Atômico Clássico
• 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
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.
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.
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.
• 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).
• 1902 – Marie e Pierre Curie
Descobriram o rádio, 2 milhões de vezes mais radioativo que os anteriores.
• 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.
• 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.
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.
• 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.
•
