RESUMO DA UNIDADE IV Este resumo encontra

RESUMO DA UNIDADE IV
Este resumo encontra-se na forma de roteiro de estudos. É importante ler
com atenção e gradativamente resolver os exercícios que serão
propostos durante a leitura. No final do resumo consta um gabarito dos
exercícios propostos.
Lembre-se de que esse texto é APENAS um resumo. É importante que
você faça uma leitura da unidade IV da apostila, além de reler das
anotações da aula.
E não esqueça. Caso apareçam dúvidas, procure os plantões.
Boa leitura e bom estudo.
Importante: Para o estudo desta unidade você deve recordar o conceito
de modelo, utilizado em ciência.
OS MODELOS ATÔMICOS
1 – As primeiras idéias vieram dos filósofos gregos
Os primeiros registros de idéias sobre a constituição da matéria datam de 400
a.C, originados dos filósofos gregos. Cabe lembrar que nessa época não havia
o conceito de ciência, tampouco de metodologia científica e, portanto, não
havia também a idéia de modelo ou teoria. Aliás, as pessoas que se
preocupavam em investigar os fenômenos da natureza sequer tinham a idéia
de experimentação, etapa fundamental da metodologia científica. Assim, todas
as afirmações propostas por qualquer pessoa dificilmente eram provadas.
Essa tarefa de investigar e explicar os fenômenos da natureza cabia aos
filósofos que eram pensadores. Dentre eles destacam-se figuras como
Demócrito, Leucipo, Aristóteles dentre outros.
As primeiras explicações sobre a constituição da matéria partiram de
Aristóteles. Segundo ele, tudo aquilo que nos cerca (incluindo nós mesmos)
seria formado a partir da combinação de apenas 4 elementos: terra, ar, água e
fogo.
Mas então, por que existem coisas tão diferentes, como plantas, animais, as
pedras?
Segundo Aristóteles, as cosas seriam diferentes porque os 4 elementos se
combinariam em quantidades diferentes.
Entretanto, foi Demócrito quem introduziu o conceito de atomismo. Atomistas
eram filósofos que acreditavam que a matéria era descontinua. Isto significa
dizer que a matéria é feita de pequenas partes, e não de um todo. Segundo
Demócrito, estas partes seriam minúsculas e indivisíveis, e por isso batizou-as
de átomos.
2 – O SURGIMENTO DOS MODELOS ATÔMICOS
O modelo de Dalton:
Foi somente na metade do século XIX (por volta de 1850) que a ciência
construiu seu primeiro modelo atômico. John Dalton, apoiado em estudos bem
anteriores de Lavoisier e Proust, elaborou sua teoria atômica, que podemos
considerar como o primeiro modelo atômico propriamente dito.
Segundo Dalton, a matéria seria constituída de pequenas partículas maciças e
indivisíveis que se combinavam sempre na mesma proporção para formar uma
substância.
Para Dalton:
O modelo proposto por Dalton defende que a matéria seria na verdade um
grande amontoado das partículas menores, os átomos.
Os postulados da teoria de Dalton eram:
1. Átomos são partículas discretas, reais, que não podem ser subdivididas por
nenhum processo químico conhecido.
2. Átomos do mesmo elemento são iguais entre si, e com massa.
3. Átomos de elementos diferentes possuem propriedades diferentes: massa,
tamanha, afinidade, etc.
4. Compostos químicos seriam formados pela união de átomos de elementos
diferentes, em simples proporções numéricas.
O modelo de J.J. Thomson.
O modelo proposto por Thomson apresenta uma série de conceitos diferentes
quando comparado com o de Dalton. Para Thomson, a matéria era composta
por átomos como defendia Dalton. Mas as semelhanças entre as duas teorias
param por aí. Thomson defendia que o átomo possuía natureza elétrica. Isto
significa que, na verdade, o átomo seria formado por cargas elétricas negativas
e positivas.
Vale lembrar que sua teoria foi apoiada no fato da descoberta do elétron, feita
pelo próprio Thomson. Com a descoberta dos elétrons e posteriormente dos
prótons, Thomson propôs um modelo de átomo no qual os elétrons e os
prótons, estariam uniformemente distribuídos, garantindo o equilíbrio elétrico
entre as cargas positiva dos prótons e negativa dos elétrons.
A figura abaixo ilustra como seria um átomo segundo o modelo proposto por
Thomson:
Na figura ao lado vemos os
elétrons inseridos dentro de
uma parte positiva. Assim,
apesar de possuir cargas
elétricas o átomo seria
eletricamente neutro,
segundo Thomson.
O modelo de Rutherford
Dentre os modelos apresentados, certamente o criado por Rutherford é o mais
importante deles. Isto se deve ao fato de que a partir deste modelo, o conceito
de átomo na química mudou radicalmente.
O modelo de Rutherford foi criado a partir de uma experiência que será descrita
a seguir:
A experiência consistiu em lançar contra uma finíssima lâmina de ouro um feixe
de partículas de carga positiva emitidas por uma fonte radiativa.
As partículas utilizadas por Rutherford, conhecidas como partículas alfa, têm
carga positiva, massa quase dez mil vezes maior do que a dos elétrons, e sua
velocidade é da ordem de um décimo da velocidade da luz.
A sequência de figuras abaixo mostra um esquema do experimento realizado
por Rutherford:
Figura I O feixe de partículas alfa saindo do recipiente
Figura II A parte circula possui um material fluorescente que têm como objetivo detectar as
partículas alfa que atravessarem a placa de ouro.
Figura III: Mostra a lâmina de ouro que serviu como anteparo para as partículas alfa.
Para a surpresa de Rutherford quase todas as partículas alfa conseguiram
atravessar a lâmina, como se ela fosse transparente, sendo interceptadas mais
a frente por uma placa fluorescente. A chegada de cada partícula alfa à placa
provoca um curtíssimo lampejo de luz. Somente uma pequena parte das
partículas (cerca de uma em cada 10.000) sofria reflexão.
Figura IV: vista superior do experimento mostrando a trajetória da partículas alfa.
Para explicar os resultados, Rutherford supôs o átomo constituído por um
núcleo positivo extremamente pequeno (com raio da ordem de 10 -14 m)
localizado no centro de uma esfera muito maior (com raio da ordem de
10-10 m), na qual as cargas negativas dos elétrons se acham mais ou menos
uniformemente distribuídas.
As partículas alfa que retornam são as que chegam tão próximas do núcleo
que sofrem a ação de sua intensa força repulsiva. Quase todas as demais
partículas são apenas ligeiramente desviadas (ou prosseguem sem desvios),
porque ao atravessar o átomo, passam longe do núcleo, em regiões onde a
força repulsiva é menor (ver figura V)
Figura V
Informações sobre as partículas sub-atômicas:
Na tabela abaixo estão relacionadas algumas características das partículas
sub-atômicas (prótons, nêutrons e elétrons).
Representação de um átomo.
De acordo com os modelos expostos podemos então criar uma imagem que
possa representar como seria um átomo. Obviamente, vale lembrar que esta
imagem não representa necessariamente a realidade, mas será muito útil para
nos auxiliar na compreensão do comportamento dos átomos:
Figura VI: Imagem que ilustra um átomo de acordo com as observações do modelo proposto
por Rutherford.
Questões
1 – As primeiras idéias acerca da constituição da matéria datam de 400 a.C.
Foram elaboradas por filósofos gregos e dividiam-se em duas correntes de
pensamentos defendidas por Aristóteles e Demócrito. Qual era a diferença
básica entre as idéias propostas por estes dois importantes filósofos?
2 – Qual era a principal diferença entre os modelos atômicos propostos por
Thomson e Dalton? Explique resumidamente.
3 – O modelo proposto por Rutherford representou um marco importante para a
compreensão real sobre a estrutura atômica.
Qual foi a conclusão mais importante obtida por Rutherford sobre a constituição
atômica? Explique como o cientista obteve tal conclusão.