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O Que é Química? Química é uma Ciência Experimental que estuda a estrutura, composição e a transformação da matéria.

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3 O Que é Química? Química é uma Ciência Experimental que estuda a estrutura, composição e a transformação da matéria.

4 A alquimia

5 ESTRUTURA DA MATÉRIA A matéria é formada por moléculas ou agregados, que por sua vez são formados por partículas minúsculas chamadas de átomos.

6 Átomos & Moléculas H + H H H H H H + H + O O Átomos Moléculas

7 Elementos Químicos Átomos NomeSímboloNatureza FerroFeFe 3 O 4 CálcioCaCaCO 3 PrataAg (Argentum)Ag OxigênioOO2O2

8 Substâncias

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11 Exercícios

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13 Leis Ponderais das Reações Leis ponderais são leis que falam das massas das substâncias que participam das reações químicas. Leis ponderais são leis que falam das massas das substâncias que participam das reações químicas. As principais leis ponderais são: As principais leis ponderais são: Lei da Conservação das Massas (ou lei de Lavoisier); Lei da Conservação das Massas (ou lei de Lavoisier); Lei das Proporções de Massa (ou Lei de Proust). Lei das Proporções de Massa (ou Lei de Proust).

14 Lei da Conservação da Massa O químico francês Antoine Lavoisier ( ) realizou muitas experiências que levaram à seguinte conclusão: a massa antes e depois de qualquer reação é sempre a mesma. O químico francês Antoine Lavoisier ( ) realizou muitas experiências que levaram à seguinte conclusão: a massa antes e depois de qualquer reação é sempre a mesma.

15 Lei de Lavoisier ExperiênciaConclusão Carbono + Oxigênio Gás Carbônico Carbono + Oxigênio Gás Carbônico 3g 8g 11g 3g 8g 11g Veja que: 3g + 8g = 11g (ohhhh!!!) A soma das massas antes da reação é igual à soma das massas após a reação

16 Foi observado, porém, que a queima de algumas substâncias havia aumento da massa, enquanto na queima de outras havia diminuição. Foi observado, porém, que a queima de algumas substâncias havia aumento da massa, enquanto na queima de outras havia diminuição. O grande mérito de Lavoisier foi ter descoberto que essas diferenças de massa se davam por causa da absorção ou liberação de gases durante as reações. Por exemplo, a queima da palha de aço ocorre consumo de oxigênio do ar, o que produz uma substância composta de ferro e oxigênio com massa maior do que a massa da palha de aço. O grande mérito de Lavoisier foi ter descoberto que essas diferenças de massa se davam por causa da absorção ou liberação de gases durante as reações. Por exemplo, a queima da palha de aço ocorre consumo de oxigênio do ar, o que produz uma substância composta de ferro e oxigênio com massa maior do que a massa da palha de aço.

17 Medindo a massa de palha de aço antes e depois de sua queima, observa-se o aumento da massa do material sólido. Medindo a massa de palha de aço antes e depois de sua queima, observa-se o aumento da massa do material sólido.

18 Para compreender melhor essa lei podemos esquematizar: Para compreender melhor essa lei podemos esquematizar: Ferro + Oxigênio Óxido de ferro m 1 + m 2 = m 3 m 1 + m 2 = m 3 Segundo os dados acima a soma da massa das substâncias reagentes é igual à massa das substâncias dos produtos. Segundo os dados acima a soma da massa das substâncias reagentes é igual à massa das substâncias dos produtos. A Lei de Lavoisier pode ser resumida pela frase: Na natureza nada se cria, nada se perde; tudo se transforma. A Lei de Lavoisier pode ser resumida pela frase: Na natureza nada se cria, nada se perde; tudo se transforma.

19 Lei das Proporções de Massa Uma substância pode ser proveniente de diferentes fontes naturais ou ser obtida por diversos processos. No entanto, seja qual for o método de obtenção, a substância terá sempre a mesma composição química fixa. Uma substância pode ser proveniente de diferentes fontes naturais ou ser obtida por diversos processos. No entanto, seja qual for o método de obtenção, a substância terá sempre a mesma composição química fixa. Essa foi a conclusão que chegou o químico francês Joseph Louis Proust ( ). Essa foi a conclusão que chegou o químico francês Joseph Louis Proust ( ).

20 Em 1797, Proust enunciou a lei das Proporções Definidas (ou Lei de Proust): Em 1797, Proust enunciou a lei das Proporções Definidas (ou Lei de Proust): As substâncias reagem sempre na mesma proporção para formarem outra substância.

21 Lei de Proust ExperiênciaConclusão Carbono + Oxigênio Gás Carbônico Carbono + Oxigênio Gás Carbônico 3g + 8g 11g 3g + 8g 11g ou 6g + 16g 22g ou 9g + 24g 33g A proporção das massas que reagem permanece sempre constante A proporção das massas que reagem permanece sempre constante

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23 Modelos Atômicos Podemos dizer que o conceito do átomo nasceu na Grécia há aproximadamente anos. Os seus atributos foram objeto de especulação de muitos filósofos e cientistas que não pouparam imaginação para descrevê-los Demócrito (5 a.C.): filósofo. Toda substância é constituída de partículas indivisíveis (A-Tomo). Empédocles (5 a.C.): filósofo pitagoriano. Os átomos podem ser agrupados em quatro classes: água, terra, fogo e ar.

24 Aristóteles (4 a.C.): filósofo dos filósofos. Dentro da ideia de Empédocles, supôs que os átomos apresentam propriedades: quente, frio, seco e úmido.

25 Epícuro (4 a.C.): filósofo que disse: embora não possam ser divididos, possuem estrutura. Dalton (1808): cientista. O átomo é uma partícula maciça, indivisível, assemelhada à uma bola de bilhar. Neutra. Para cada tipo de substância, há um tipo de átomo diferente. Idade média: Vazio Científico (± 2000 anos)

26 Thomson (1898): Descobriu o elétron (raio catódico) - (partícula subatômica). Ridicularizado por Mendeleiev. O átomo seria uma partícula indestrutível, com carga positiva e com partículas negativas (elétrons) incrustadas, tal qual um pudim de passas.

27 Lenard (1903): Para justificar a neutralidade das coisas, propôs que as cargas contrárias estariam juntas e se anulariam (dinamotos). Nagaoka (1904): modelo saturniano.

28 lâmina de ouro Rutherford (1911): Modelo do sistema solar, baseado na experiência da lâmina de ouro.

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30 Aspectos macroscópicos que evidenciam o modelo de Böhr. Böhr (1913): Modelo do sistema solar, aperfeiçoado

31 - Os Postulados de Niels Böhr ( ) - De acordo com o modelo atômico proposto por Rutherford, os elétrons ao girarem ao redor do núcleo, com o tempo perderiam energia, e se chocariam com o mesmo. Como o átomo é uma estrutura estável, Niels Böhr formulou uma teoria (1913) sobre o movimento dos elétrons, fundamentado na Teoria Quântica da Radiação (1900) de Max Planck. A teoria de Bohr fundamenta-se nos seguintes postulados: 1º postulado: Os elétrons descrevem órbitas circulares estacionárias ao redor do núcleo, sem emitirem nem absorverem energia.

32 2º postulado ( de Niels Bohr) : Fornecendo energia (elétrica, térmica,....) a um átomo, um ou mais elétrons a absorvem e saltam para níveis mais afastados do núcleo. Ao voltarem as suas órbitas originais, devolvem a energia recebida em forma de luz (fenômeno observado, tomando como exemplo, uma barra de ferro aquecida ao rubro).

33 Segundo postulado de Bohr. Um átomo irradia energia quando um elétron salta de uma órbita de maior energia para uma de menor energia. Órbitas de Böhr para o átomo de hidrogênio A linha vermelha no espectro atômico é causada por elétrons saltando da terceira órbita para a segunda órbita O comprimento de onda guarda relação com a energia. Os menores comprimentos de onda de luz significam vibrações mais rápidas e maior energia.

34 A linha verde-azulada no espectro atômico é causada por elétrons saltando da quarta para a segunda órbita. A linha azul no espectro atômico é causada por elétrons saltando da quinta para a segunda órbita A linha violeta mais brilhante no espectro atômico é causada por elétrons saltando da sexta para a segunda órbita.

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36 Órbitas: 1 circular e as demais elípticas

37 - Modelo Atômico de Sommerfeld (1916) Ao pesquisar o átomo, Sommerfeld concluiu que os elétrons de um mesmo nível, ocupam órbitas de trajetórias diferentes (circulares e elípticas) a que denominou de subníveis, que podem ser de quatro tipos: s, p, d, f.

38 Teoria Quântica De acordo com Max Planck (1900), quando uma partícula passa de uma situação de maior energia para outra de menor energia ou vice-versa, a energia é perdida ou recebida em "pacotes" que recebe o nome de quanta (quantum é o singular de quanta). O quantum é o pacote fundamental de energia e é indivisível. Cada tipo de energia tem o seu quantum. A Teoria Quântica permitiu a identificação dos elétrons de um determinado átomo, surgindo assim os "números quânticos".

39 (princípio da Incerteza de Heisenberg). ATUAL (1930 >): Modelo estatístico ou probabilístico (princípio da Incerteza de Heisenberg).

40 Princípio da incerteza de Heisenberg: é impossível determinar com precisão a posição e a velocidade de um elétron num mesmo instante. Orbital é a região onde é mais provável encontrar um elétron.

41 Princípio da dualidade da matéria de Louis de Broglie: o elétron apresenta característica DUAL, ou seja, comporta-se como matéria e energia sendo uma partícula-onda.

42 Em 1923, Louis Broglie mostrou, através de uma equação matemática, que "qualquer corpo em movimento estaria associado a um fenômeno ondulatório". Desta maneira o elétron apresenta a natureza de uma partícula-onda, obedecendo assim, às leis dos fenômenos ondulatórios, como acontece com a luz e o som.

43 Teoria da Mecânica Ondulatória Em 1926, Erwin Shcrödinger formulou uma teoria chamada de "Teoria da Mecânica Ondulatória" que determinou o conceito de "orbital". Orbital é a região do espaço ao redor do núcleo onde existe a máxima probabilidade de se encontrar o elétron. O orbital s possui forma esférica e os orbitais p possuem forma de halteres.

44 Contribuição de Schrödinger - A partir das equações de Schrödinger não é possível determinar a trajetória do elétron em torno do núcleo, mas, a uma dada energia do sistema, obtém-se a região mais provável de encontrá-lo.

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47 Leitura recomendada: Página 110 do livro texto Proteína fluorescente revoluciona a Biologia. Fazer leitura do texto e responder questões ao final... O tema será explorada na avaliação parcial sobre Modelos Atômicos. Proteína luminosa dá Nobel de Química a biólogos dos EUA Extraída de água-viva, a GFP virou uma das ferramentas mais úteis da biologia, permitindo ver a atividade de genes Para comitê do prêmio, descoberta de trio teve impacto comparável ao da invenção do microscópio sobre o avanço da ciência


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