Como os atomos funcionam
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  • Como podemos saber qnd o atomo muda sua composiçao quimica(?)
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Como os atomos funcionam Como os atomos funcionam Presentation Transcript

  • Como os átomos funcionam. Como os átomos funcionam. Diz-se que durante o século XX, o homem descobriu o poder do átomo. Nós produzimos bombas atômicas e eletricidade através da força nuclear. Nós dividimos o átomo até mesmo em pedaços menores chamados partículas subatômicas. Mas o que exatamente um átomo é? Do que é feito? Com o que se parece? A pesquisa da estrutura do átomo em muitos áreas, como da química e da física, produziu uma das maiores contribuições à ciência moderna. Nesta edição, nós seguiremos esta história fascinante de como as descobertas em vários campos da ciência mudou nossa visão moderna do átomo. Nós olharemos as conseqüências do conhecimento da estrutura do átomo e como esta estrutura nos conduziu a novas tecnologias.
  • Como os átomos funcionam.
    • O que é um Átomo? O legado do tempo através do século XIX
    • · Termos importantes
    • ·   Átomo - o mero pedaço de um elemento que mantém suas propriedades químicas
    • ·   Composto - substância que pode ser dividida em elementos através de reações químicas
    • ·   Elétron - partícula que orbita o núcleo com uma carga elétrica negativa (massa = 9.10 x 10 -28 gramas)
    • ·   Elemento - substância que não pode ser dividida por reações químicas
    • ·   Ion - átomo eletricamente carregado, i.e., excesso de carga elétrica positiva ou negativa
  • Como os átomos funcionam.
    • O que é um Átomo? O legado do tempo através do século XIX
    • · Termos importantes
    • ·   Ion - átomo eletricamente carregado, i.e., excesso de carga elétrica positiva ou negativa
    • ·   Molécula - o menor pedaço de um composto que mantém suas propriedades químicas (feito de dois ou mais átomos)
    • ·   Nêutron - partícula no núcleo do átomo sem carga elétrica (massa = 1.675 x 10 -24 gramas)
    • ·    Núcleo - núcleo denso e central do átomo (feito de prótons e nêutrons)
    • ·    Próton - partícula no núcleo do átomo com uma carga de elétrica positiva (massa = 1.673 x 10 -24 gramas)
  • Como os átomos funcionam.
    • A visão moderna do átomo veio de muitos campos da química e da física. A idéia do átomo veio da antiga ciência e da filosofia grega e dos resultados da química nos séculos XVIII e XIX :
    • Conceito do átomo
    • Medidas da massa atômica
    • Repetição ou relação periódica entre os elementos.
    • Conceito do Átomo
    • Dos gregos antigos até hoje, ponderamos que a matéria ordinária é feita de.
    • Para entender o problema, aqui está uma demonstração simples de um livro intitulado :
    • "A Química Extraordinária das Coisas Ordinárias, 3ª Edição " por Carl H. Snyder:
  • Como os átomos funcionam. Conceito do Átomo 1. Pegue uma pilha de clipes (todo o mesmo tamanho e cor). 2. Divida a pilha em duas pilhas iguais. 3. Divida cada das pilhas menores em duas pilhas iguais. 4. Repita passo 3 até que você tenha uma pilha que contenha apenas um clipe. Aquele clipe ainda faz o trabalho de um clipe, i.e., une documentos soltos). 5. Agora, pegue um par de tesouras e corte pela metade aquele clipe. A metade do clipe de papel pode fazer o mesmo trabalho como o único clipe de papel ? Se você fizer a mesma coisa com qualquer elemento, você alcançará uma parte indivisível que tem as mesmas propriedades do elemento, como o único clipe de papel. Esta parte indivisível é chamada átomo. A idéia do átomo foi inventada primeiro por Democritus em 530 A.C. Em 1808, o professor inglês e cientista John Dalton propôs a teoria atômica moderna.
  • Como os átomos funcionam. A teoria atômica moderna simplesmente estabelece o seguinte: Todo elemento é feito de átomos - pilhas de clipes. ·   Todos os átomos de qualquer elemento são os mesmos - todo os clipes na pilha tem o mesmo tamanho e cor. ·  Os átomos de elementos diferentes são diferentes (tamanho, propriedades) - tal qual os tamanhos diferentes e cores dos clipes. ·  Os átomos de elementos diferentes podem se combinar para formar compostos - podemos conectar diferentes cores e tamanhos de clipes para criar novas estruturas ·  Nas reações químicas, não são criados átomos, nem destruídos ou mudados - nenhum clipe novo aparece, nenhum clipe se perde e nenhum clipe mudou de tamanho ou cor. ·  Em qualquer composto ou combinação, o número e tipos de átomos permanecem os mesmos, o número total e tipos de clipes de papel com os quais você começou são os mesmos quando você terminou. A teoria atômica de Dalton formou a base da química naquele momento. Dalton pressentiu os átomos como minúsculas esferas com ganchos sobre elas.
  • Como os átomos funcionam.
    • Com estes ganchos, um átomo poderia combinar-se com outros em proporções definidas. Mas alguns elementos poderiam se combinar para fazer combinações diferentes (por exemplo, hidrogênio + oxigênio poderia fazer água ou peróxido de hidrogênio). Assim, ele não pôde dizer nada sobre os números de cada átomo nas moléculas de substâncias específicas. A água compunha-se de um átomo de oxigênio e um hidrogênio ou um oxigênio e dois de hidrogênio? Este ponto foi resolvido quando os químicos entenderam como pesar os átomos.
    • Quanto os átomos pesam?
    • A habilidade em pesar átomos ocorreu por uma observação de um químico italiano de nome Amadeo Avagadro. Avagadro estava trabalhando com gases (nitrogênio, hidrogênio, oxigênio, cloro) e notou que quando temperatura e pressão eram as mesmas, estes gases se combinaram em relações de volume definidas. Por exemplo:
    • ·   Um litro de nitrogênio combinado com três litros de hidrogênio formava amônia (NH3)
    • ·   Um litro de hidrogênio combinado com um litro de cloro formava cloreto de hidrogênio (HCl)
  • Como os átomos funcionam. Avagadro disse que à mesma temperatura e pressão, volumes iguais de gases tinham o mesmo número de moléculas. Assim, pesando os volumes dos gases, ele pode determinar as relações das massas atômicas. Por exemplo, um litro de oxigênio pesa 16 vezes mais que um litro de hidrogênio, assim um átomo de oxigênio deve ser 16 vezes a massa de um átomo de hidrogênio. Trabalhos deste tipo resultaram em uma escala de massa relativa dos elementos que se relacionavam ao carbono, escolhido como o padrão 12.. Uma vez que a escala de massa relativa foi criada, experiências mais recentes puderam relacionar a massa em gramas de uma substância com o número de átomos e a unidade de massa atômica (amu) foi descoberta; 1 amu ou 1 Dalton é igual a 1.66 x 10-24 gramas. Neste momento, os químicos descobriram as massas atômicas dos elementos e as suas propriedades químicas, e um fenômeno surpreendente surgiu. As propriedades dos elementos mostraram um padrão repetitivo Na ocasião em que as massas atômicas foram descobertas, um químico russo de nome Dimitri Mendeleev estava escrevendo um livro. No livro, ele começou a organizar os elementos em termos das suas propriedades colocando os elementos e as massas atômicas recentemente descobertas em cartões.
  • Como os átomos funcionam. Ele organizou os elementos aumentando a massa atômica e notou que elementos com propriedades semelhantes apareciam em intervalos regulares ou periódicos. A tabela de Mendeleev tinha dois problemas: ·   Havia alguns buracos ou vazios na sua tabela periódica. ·   Ao serem agrupados pelas propriedades, a maioria dos elementos tinha massas atômicas crescentes, mas alguns estavam fora de ordem. Para explicar os buracos, Mendeleev disse que os buracos eram devidos a elementos ainda não descobertos. De fato, a tabela predisse a existência do galium e germânio que foram descobertos depois. Porém, Mendeleev nunca pôde explicar por que alguns dos elementos estavam fora de ordem ou por que os elementos deveriam mostrar este comportamento periódico. Isto teve que esperar até que nós soubéssemos mais sobre a estrutura do átomo. Vejamos como nós descobrimos o interior do átomo.
  • Como os átomos funcionam.
    • A Estrutura do Átomo: Anterior à ciência do século XX.
    • Para sabermos sobre a estrutura do átomo, nós temos que conhecer o seguinte:
    • Quais são as partes do átomo e como estas partes estão organizadas?
    • Ao final do século XIX, pensava-se que o átomo não era nada além de uma
    • esfera indivisível minúscula (a visão de Dalton). Porém, uma série de
    • descobertas nos campos da química, eletricidade e magnetismo,
    • radioatividade, e mecânica quântica nos recentes séculos XIX e XX
    • mudaram tudo disso. Aqui está com o que estes campos contribuíram:
    • As partes do átomo :
    • ·   Química e eletromagnetismo : elétron, a primeira partícula subatômica
        • ·   Radioatividade : núcleo
            • ·   Prótons
            • ·   Nêutrons
            • ·   Como o átomo é organizado - a mecânica quântica reuniu tudo:
        • ·   Espectros atômicos : Bohr, o modelo do átomo
    • Dualidade da onda-partícula : modelo quântico do átomo
  • Como os átomos funcionam. Química e Eletromagnetismo: descobrindo o Elétron No final do século XIX, os químicos e físicos estavam estudando a relação entre eletricidade e matéria. Eles estavam passando correntes elétricas de alta voltagem por tubos de vidro cheios de gás à baixa pressão (mercúrio, néon, xenônio) muitas iguais as luzes de néon. A corrente elétrica era levada de um eletrodo (cátodo) através do gás para o outro eletrodo (ânodo) por um feixe chamados raios catódicos. Em 1897, físico britânico, J. J. Thomson fez uma série de experiências com os seguintes resultados: ·   Ele descobriu que se o tubo fosse colocado dentro de um campo elétrico ou magnético, então os raios catódicos poderiam ser inclinados ou poderiam ser movidos, é assim que o tubo de raio catódicos (CRT) da sua televisão funciona. ·   Aplicando apenas um campo elétrico, apenas um campo magnético ou ambos combinados Thomson pode medir a relação da carga elétrica da massa dos raios catódicos. Ele descobriu que um mesmo índice de carga elétrica da massa dos raios catódicos era encontrado, independente do material dentro do tubo ou do material do cátodo.