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Modelo atômico de Dalton No fim do século XVIII, muitos conhecimentos sobre as transformações químicas tinham sido adquiridos, e cientistas buscavam explicações para os fenômenos que observavam, além de sentirem necessidade de representá-los. John Dalton (1766-1844) foi um dos cientistas que buscou explicar os aspectos quantitativos relacionados às transformações químicas. O foco de seu estudo era a solubilidade de gases. Em suas pesquisas, ele decidiu aceitar a ideia defendida por Lavoisier de que os gases são formados por corpúsculos. Dalton propôs, então, que, para diferenciar os corpúsculos dos gases, teria de ser levada em conta a massa, ou seja, que átomos de gases diferentes têm massas diferentes e átomos de gases iguais têm a mesma massa. Assim, ele passou a estudar as quantidades envolvidas nas transformações químicas e usou a lei de Proust como base para sua hipótese atômica (conhecida posteriormente como modelo atômico de Dalton), formulada em 1803 com as seguintes ideias: • Toda matéria é formada por átomos, que são as menores partículas que a constituem. • Os átomos são esféricos, indestrutíveis e indivisíveis, mesmo quando participam de transformações químicas. • As transformações da matéria são recombinações de átomos. • Átomos de elementos iguais apresentam massas iguais e átomos de elementos diferentes apresentam massas diferentes. Por elemento, Dalton assume a definição proposta por Lavoisier: elemento químico é toda substância que atingiu sua última fase da análise, ou seja, que não mais se decompõe. Dalton representava os átomos utilizando símbolos; para o hidrogênio, por exemplo, usava . Nessa representação, o símbolo de um elemento indicava não só o elemento, mas também um átomo dele com massa característica. Esse tipo de representação dos elementos químicos se mostrou pouco prático; por isso, outros químicos sugeriram novas formas de representação. O químico sueco Berzelius (1779- 1848) propôs usar a primeira letra em maiúscula do nome do elemento em latim; com isso, o hidrogênio passou a ser simbolizado por H. Essa representação é utilizada até hoje. Quando há elementos cujos nomes começam com a mesma letra, acrescenta-se uma segunda (em minúscula), como o carbono (carbonium), símbolo C, e o cloro (clorum), símbolo Cl. Com o tempo, você vai acabar memorizando os símbolos dos elementos químicos, mas, sempre que necessário, pode consultar uma tabela periódica. Nela, você encontrará os símbolos dos elementos químicos conhecidos. Para Dalton, as fórmulas e as representações das transformações químicas (equações químicas) também indicavam quantidades. Por exemplo, a representação a seguir indicava a formação da cal viva e seria interpretada como: Além disso, ele assumiu arbitrariamente que o átomo de hidrogênio, o mais leve, teria a massa de 1 unidade de massa atômica, e, a partir desse valor, calculou massas atômicas para cada átomo conhecido. Dalton acreditava, por exemplo, que o gás hidrogênio seria formado por átomos de hidrogênio isolados, representados hoje por H, e que a fórmula da água (H2O) seria HO. Essas suposições, embora o tenham levado a um considerável erro no cálculo das massas atômicas, contribuíram para o avanço da Química. A ideia de que uma reação é a união ou a separação de átomos levou Dalton a imaginar que, em uma reação entre substâncias formadas por elementos diferentes, a substância obtida seria constituída por “átomos compostos” – unidades formadas por um átomo de cada elemento ligado a outro. Esse foi o embrião do conceito de molécula. Símbolos e fórmulas químicas Quando se tem uma história para contar ou uma notícia para dar, pode-se fazê-lo de várias formas. É possível, por exemplo, escrever um bilhete em uma folha de papel, manifestar-se oralmente ou, ainda, criar um filme ou uma animação a respeito. E como se expressa que uma transformação química ocorreu? A Química tem uma linguagem própria, o que significa que ela faz uso de símbolos e termos especiais para comunicar acontecimentos como uma transformação química. Em uma transformação química, substâncias, que se chamam reagentes, transformam-se em novas substâncias, que se chamam produtos. Representa-se uma transformação química escrevendo uma equação na forma: Reagentes → Produtos Partindo dessas ideias e da descoberta das proporções dos elementos nas substâncias, foi possível desenvolver uma linguagem apropriada para a Química: a dos símbolos e das fórmulas. Para representar as substâncias que reagem (reagentes) e as substâncias formadas (produtos), utilizam-se símbolos e fórmulas. Os elementos químicos que compõem as substâncias são representados por símbolos que contêm uma ou duas letras, sendo a primeira sempre maiúscula e a segunda sempre minúscula: O para o oxigênio, Fe para o ferro, Mg para o magnésio. Boa parte dos símbolos dos elementos químicos deriva de nomes latinos, que muitas vezes coincidem com os nomes em português, mas há exceções, como o símbolo do potássio (K), que deriva de kalium, e o da prata (Ag), que deriva de argentum. As substâncias são representadas por fórmulas químicas que expressam quais elementos fazem parte delas, qual é a proporção entre esses elementos e em que quantidade eles estão presentes em cada partícula da substância. Alguns exemplos: • H2O – água • H2SO4 – ácido sulfúrico • C6H9O6 – vitamina C • C2H6O – etanol • O2 – gás oxigênio Nas fórmulas químicas, os índices (números subscritos à direita dos símbolos dos elementos) indicam a quantidade em que os átomos de cada elemento estão presentes. Por exemplo, cada molécula de vitamina C é formada por seis átomos de carbono, nove de hidrogênio e seis de oxigênio. A imagem ao lado representa uma partícula (neste caso, uma molécula) de ácido sulfúrico, com os átomos que a formam. Ela também pode ser representada, como você viu, pela fórmula química H2SO4. A esfera amarela representa o átomo de enxofre (um, apenas), as esferas vermelhas, os átomos de oxigênio (quatro, no total) e as esferas brancas, os átomos de hidrogênio (dois, no total). Referências bibliográficas: 1. Química: caderno do estudante. Educação de Jovens e Adultos (EJA): Mundo do Trabalho modalidade semipresencial. São Paulo: SDECTI : SEE, v. 1, 2015. 2. Química: caderno do professor. São Paulo Faz Escola, 1ª série, v.1. São Paulo: SEE, 2014. 3. BELTRAN, N. O. Química: ensino médio, 1º ano. 2. ed. Brasília: Cisbrasil – CIB, 2012. Wikimedia Commons Exercícios – Semana de 31/08 a 04/09 Faça os exercícios no seu caderno! 1. Para Dalton, o que era um átomo? 2. Segundo as ideias de Dalton, que característica diferenciava os átomos dos diversos elementos químicos? 3. Para Dalton, o que era um elemento químico? 4. Como Dalton representava os átomos? Como eles são representados atualmente? 5. Mostre como o modelo atômico de Dalton é capaz de explicar a lei de Lavoisier. 6. Escreva a fórmula química das seguintes substâncias. Quando necessário, consulte uma tabela periódica. a) Fosfina: molécula constituída por 1 átomo de fósforo e 3 de hidrogênio. b) Ácido brômico: molécula constituída por 1 átomo de hidrogênio, 1 de bromo e 3 de oxigênio. c) Ácido fosfórico: molécula constituída por 3 átomos de hidrogênio, 1 de fósforo e 4 de oxigênio. d) Paracetamol: molécula constituída por 8 átomos de carbono, 9 de hidrogênio, 2 de oxigênio e 1 de nitrogênio. e) Sacarina: molécula constituída por 7 átomos de carbono, 5 de hidrogênio, 3 de oxigênio, 1 de nitrogênio e 1 de enxofre. f) Dióxido de titânio: agregado atômico constituído na proporção de 1 átomo de titânio para 2 de oxigênio. g) Sulfato de potássio: agregado atômico constituído na proporção de 2 átomos de potássio e 1 de enxofre para 4 de oxigênio. h) Platina: metal constituído apenas por átomos de platina.7. a) Represente, no nível molecular, a reação entre 2 moléculas de gás metano (CH4) e 4 moléculas de gás oxigênio (O2), formando moléculas de água (H2O) e de gás carbônico (CO2). Use os símbolos de Dalton para cada elemento: C = ; H = ; O = . b) Esse seu desenho pode representar as leis ponderais de Lavoisier e Proust? Explique. c) Escreva a equação química correspondente ao seu desenho. 8. Represente por uma equação química a hidratação (reação com a água) da cal viva, CaO, da qual se obtém o hidróxido de cálcio Ca(OH)2, ou cal extinta. 9. Interprete a equação do exercício anterior respondendo às questões a seguir. a) Quantos átomos participam da reação? b) Quantas partículas de CaO reagem? c) Quantas partículas de água reagem? d) Quantas partículas de hidróxido de cálcio são formadas?