FÍSICA
1ª SÉRIE
ORIGEM DOS ELEMENTOS QUÍMICOS E A CONSTITUIÇÃO E COMPOSIÇÃO DOS ASTROS
OBJETIVO
- É importante que você tenha prestado atenção nas aulas anteriores falando sobre as teorias existentes sobre a criação do Universo.
O QUE PRECISAREMOS SABER PARA ESTA AULA?
NO COMEÇO...
Aristóteles dizia que tudo que existia abaixo da Lua era imperfeito, com movimento retilíneo, orientado para o centro da Terra e composto dos quatro elementos.
Tudo acima da Lua era perfeito e imutável, com movimentos perfeitamente circulares e o éter era o elemento de que tudo era feito.
Há mais que os quatro elementos?
https://media.giphy.com/media/lyLRTrqRpW8YU/giphy.gif
A curiosidade humana é capaz de responder tudo?
Terra
Fogo
Água
Ar
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7f/Four_Elements.jpg
https://publicdomainvectors.org/photos/1514439121.png
Desde a antiguidade se pensava que tudo no mundo era feito de quatro elementos.
Acima da Lua existia o Éter, que era o ar expirado dos deuses.
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:03_classical_greek_4_elements_air.gif
ATIVIDADE
Que tal jogarmos um pouco? Acesse o jogo Little Alchemy e durante 10 minutos monte o máximo de elementos possíveis.
Catalogue em uma folha todos os elementos formados e diga qual deles você acha que poderá integrar a tabela periódica dos elementos e por quê.
CONCEITO DE ÁTOMO
Leucipo e seu discípulo Demócrito eram filósofos Pré-Socráticos. Propuseram a ideia da existência dos menores objetos possíveis, que não poderia ser partidos, que eram os verdadeiros elementos e formavam tudo que existe por meio de agregação. Daí que veio o nome átomo, que significa indivisível.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b9/Democritus2.jpg
Os átomos juntavam-se por afinidades de cor, formatos ou densidade para originar objetos macroscópicos. Essa teoria está bem ultrapassada, mas ajudou a originar tudo que se conhece hoje.
ATIVIDADE
Tendo por base os átomos propostos por Leucipo e Demócrito, faça sucessivos desenhos e indique como o agrupamento de átomos constitui uma maçã.
RESOLUÇÃO
Tendo por base os átomos propostos por Leucipo e Demócrito, faça sucessivos desenhos e indique como o agrupamento de átomos constitui uma maçã.
Possível resposta
https://www.timetoast.com/timelines/linea-de-tiempo-del-modelo-atomico-60608c92-a629-4819-b923-eea20a263d76
COMO DEMÓCRITO REAGIRIA?
Na série Cosmos, o astrofísico Carl Sagan perguntou como Demócrito gostaria de ver filme de onde foi tirada a imagem ao lado.
A Origem dos Elementos por Carl Sagan. O Mundo da Química. https://www.youtube.com/watch?v=LmKfN-ZmcW8&ab_channel=OMundodaQu%C3%ADmica
Ela mostra movimentos pulsantes aleatórios dos átomos de Urânio aumentados 100 milhões de vezes.
RESUMO DO BIG BANG
- Até 10-43 s o Universo era tão quente e denso que as quatro forças da natureza ainda não haviam se separado, assim as leis da física não se aplicavam;
- Até 1 s os quarks formam os hádrons e posteriormente os neutrinos;
- Até 10 s surgem os léptons, que assim como os hádrons (como prótons e neutrons), aniquilam-se com seus opostos. O Universo já mede aproximadamente 20 anos-luz ;
*Aqui podemos notar que já se sabe que existem partículas menores que o átomo!
RESUMO DO BIG BANG
- Tudo ainda está escuro em 10s, mas os fótons começam a surgir e em cerca de 20 minutos a fusão dos átomos de hidrogênio tem força suficiente para vencer a repulsão de núcleos, fundindo-se para formar os átomos de hélio;
- O elemento que existe em maior quantidade é o hidrogênio, por ser mais simples, e no início do Big Bang, juntamente com o hélio, também apareceram pequenas partes de lítio, berílio e boro. Elementos mais complexos só se formaram dentro de estrelas.
Será que somos restos de estrelas?
O PRIMEIRO ELEMENTO DESCOBERTO
Alguns elementos encontrados na natureza, como o cobre, já eram conhecidos desde a antiguidade e por volta do séc XVII já se conheciam doze elementos, sendo alguns usados na tentativa de produzir ouro.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9f/Hennig_Brand_%28Joseph_Wright%29.jpeg/1024px-Hennig_Brand_%28Joseph_Wright%29.jpeg
Buscando resolver o mistério da pedra filosofal, em 1669, o alquimista Henning Brand descobre o primeiro elemento que não é encontrado de forma isolada na natureza: o fósforo.
COMO SE FORMAM OS ELEMENTOS?
Você sabia que todos os átomos são formados por apenas três tipos de partículas elementares unidas em padrões diferentes?
Próton
Nêutron
Elétron
O nêutron é eletricamente neutro;
O próton tem uma carga elétrica positiva;
O elétron tem uma carga elétrica negativa de módulo igual ao do próton.
O nêutron o próton ocupam o núcleo e o elétron ocupa a eletrosfera.
COMO SE FORMAM OS ELEMENTOS?
Cargas positivas se repelem entre si da mesma forma que as negativas se repelem entre si. Cargas positivas e negativas se atraem mutuamente.
https://wiki.ifsc.edu.br/mediawiki/images/4/43/Forcacoulomb.jpg
COMO SE FORMAM OS ELEMENTOS?
Mas como o núcleo com mais de um próton se mantêm unido sendo que os prótons deveriam se repelir?
Nesse caso podemos considerar o nêutron como um tipo de cola que ajuda o núcleo se manter estável mesmo com diversas cargas positivas.
https://hicetnunc.art/objkt/219621
COMO SE FORMAM OS ELEMENTOS?
Sempre que se soma ou tira um próton de um átomo, um novo elemento químico é formado!
Se um próton e três nêutrons forem retirados do mercúrio, o sonho da alquimia se realiza porque isso resultará no átomo de ouro.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ea/A_hooded_alchemist_at_a_furnace%3B_above_him_hang_dead_animals_Wellcome_V0025610.jpg/420px-A_hooded_alchemist_at_a_furnace%3B_above_him_hang_dead_animals_Wellcome_V0025610.jpg
Modelo de Dalton (1803):
- Elementos diferentes, propriedades diferentes;
- Átomos permanecem inalterados em reações químicas;
- A massa total de um composto é igual à soma dos pesos dos átomos dos elementos que o constituem.
Modelo de Thomson ou Pudim de Passas (1904):
- Descoberta do elétron;
- O átomo é uma esfera positiva
com cargas negativas grudadas.
- O átomo deixa de ser indivisível.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/dd/%C3%81tomo_Thomson.png
Modelo de Demócrito e Leucipo (450 a.C.):
- Não existem objetos menores.
- A palavra átomo significa indivisível.
PARA SABER MAIS
EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS
Modelo de Rutheford-Bhor (1913):
- Elétrons giram em órbitas ao redor do núcleo;
- Existem níveis orbitais com energia constante;
- Quanto mais interno o orbital, maior sua energia.
Modelo de Schrödinger (1923):
- Elétrons giram em órbitas ao redor do núcleo;
- Existem níveis orbitais com energia constante;
- Quanto mais interno o orbital, maior sua energia.
https://pt.wikipedia.org/wiki/Modelo_at%C3%B4mico
Modelo de Rutheford (1911):
- O elétron irradia energia ao colapsar no núcleo;
- Núcleo positivo e eletrosfera negativa
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/92/Bertrand2-scatterplot.jpeg
EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS
Adaptado de https://www.gestaoeducacional.com.br/wp-content/uploads/2019/02/Modelo-atomico-Bhor.png
O QUE VIMOS HOJE?
GODOY, L. P. Agnolo, R. M. MELO, W. C. Multiversos : Ciências da Natureza : Origens: Ensino Médio. 1ª ed. São Paulo: FTD, 2020.
CARNEVALLE, M. E demais autores. Araribá mais: ciências. 1ª ed. São Paulo: Moderna, 2018.
CANALLE, J. MATSUURA, O. Manual de Astronomia. Rio de Janeiro: Sinergia, 2012.
CETESB. O Primeiro Elemento. CETESB. Disponível em: <https://cetesb.sp.gov.br/blog/2019/04/26/o-primeiro-elemento/#:~:text=Brand%20deu%20o%20nome%20de,ap%C3%B3s%20a%20defini%C3%A7%C3%A3o%20de%20Boyle.>. Acesso em 07 de janeiro de 2022.
MARTINS, G. Qual o primeiro elemento da tabela periódica a ser descoberto?. Mundo Estranho. Disponível em: <https://super.abril.com.br/mundo-estranho/qual-o-primeiro-elemento-da-tabela-periodica-a-ser-descoberto/>. Acesso em 07 de janeiro de 2022.
OLIVEIRA, A. Do Big Bang até você em um minuto: uma brevíssima história do Universo. Disponível em: <https://revistagalileu.globo.com/Ciencia/Espaco/noticia/2018/03/do-big-bang-ate-voce-em-um-minuto-uma-brevissima-historia-do-universo.html>. Acesso em 07 de janeiro de 2022.
WOLLARD, K. Primeiro elemento surgiu das partículas do "big bang". Folhateen. Disponível em: <https://www1.folha.uol.com.br/fsp/1996/8/12/folhateen/13.html>. Acesso em 07 de janeiro de 2022.
PORFÍRIO, F. Leucipo e Demócrito. Mundo Educação. Disponível em: <https://mundoeducacao.uol.com.br/filosofia/democrito-e-leucipo.htm>. Acesso em 10 de janeiro de 2021.
[Livre] A Origem dos Elementos por Carl Sagan. O Mundo da Química. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=LmKfN-ZmcW8>. Acesso em 09 de janeiro de 2022.
A Origem dos Elementos Químicos. Profissão Químico. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=Oe70vSExSpg&ab_channel=Profiss%C3%A3oQu%C3%ADmico
>. Acesso em 09 de janeiro de 2022.
REFERÊNCIAS