8607 – Física – O Átomo antes de Rutherford


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As ideias sobre a descontinuidade da matéria, ou seja, sobre a possibilidade da existência de uma última partícula não fragmentável, remontam à época dos antigos filósofos gregos, há mais de 2000 anos. Destacaram-se nessas especulações Leucipo e Demócrito. Atribui-se a eles a noção, pela primeira vez na história levantada, de que a matéria é uma combinação de pequenas partes minúsculas, indivisíveis ou inseparáveis, às quais deram o nome de átomo, que, em grego, significa indivisível. O átomo foi assim considerado como a unidade básica, indivisível ou indestrutível, de toda matéria. Na época também havia os defensores da continuidade da matéria, ou seja, filósofos que argumentavam com igual convicção sobre uma possibilidade de divisão desta sem limite.
Entretanto, por muito tempo esses ensaios intelectuais confundiram aqueles que se propuseram a estudar o assunto, pois estiveram sempre repletos de dúvidas e incertezas. Dessa forma, as unidades da matéria seriam um ponto mais místico do que fundamentado ainda por muito tempo. Conhecimentos com raízes científicas foram, pela primeira vez, levantados no século XIX quando John Dalton formulou sua teoria atômica. As observações de Dalton partiram do fato de que muitas substâncias químicas podiam decompor-se em outras muito mais simples, as quais foram mais tardes denominadas elementos. Tal fato foi possível a partir das observações de Proust.
Proust formulou a lei das proporções fixas e definidas, mas não sem antes realizar criteriosas experiências que puderam demonstrar que dois ou mais elementos se combinam quimicamente para formar uma determinada substância, e que as quantidades relativas desses elementos têm que ajustar-se criteriosamente a uma proporção definida, de modo que não haja sobra de elementos quando terminada a reação. Por exemplo, se o elemento hidrogênio e o elemento oxigênio se combinam para formar a substância água, a proporção entre eles devia ser de 1:8, em massa, visto que se dispunha apenas de um instrumento para análise, que era a balança.
Dalton sugeriu ainda o que viria a ser conhecido como a lei das proporções múltiplas. Segundo essa lei, quando há combinação de dois ou mais elementos para formação de uma determinada série de compostos, esses elementos os fazem sempre de forma tal que sigam uma relação numérica simples. Por exemplo, os elementos oxigênio e hidrogênio combinam-se para formar a substância água, como já mencionado, na proporção em massa de 8:1. Contudo, podem também combinar-se para formar a água oxigenada, no qual a proporção será o dobro, ou seja, 16:1.
Dessa forma, partindo sempre de uma experimentação, Dalton convenceu-se de que cada elemento químico era constituído de pequenas unidades, sendo essas maciças e indivisíveis, todas iguais entre si: estava laboratorialmente comprovado o átomo da filosofia grega. O trabalho de Dalton teve fundamental importância para a química, pois trouxe uma vez mais a estrutura da matéria para o foco das atenções, agora não apenas dos filósofos, mas também dos cientistas.

7310 – A Cinética dos Gases


A teoria cinética dos gases baseia-se no estudo do movimento resultante do efeito da temperatura e das interações das moléculas do gás, mediante as leis da mecânica. Devido ao elevado número de unidades moleculares envolvido nos cálculos cinéticos, da ordem de 106 moléculas/mm3 em condições normais de pressão e temperatura, é freqüente que se recorra, nessa área, a operações estatísticas.
De acordo com essa teoria, as moléculas de um gás estão em temperatura superior ao zero absoluto(- 273,15o C ou zero kelvins) e em constante movimentação, chocando-se entre si e contra as paredes do recipiente onde estão inseridas. Relacionando o movimento das partículas com a equação dos gases ideais, é possível determinar a temperatura do gás em cada instante, pela fórmula de Boltzmann:
Nessa relação, Na é o número de Avogadro, correspondente ao número de moléculas contidas em um mol de qualquer substância, equivalente a 6,02 x 1023; R é a constante dos gases; e Ec, a energia cinética inerente ao deslocamento das partículas. Na fórmula de Boltzmann define-se outra das constantes fundamentais dos gases, denominada constante de Boltzmann:
A teoria cinética dos gases permite encontrar expressões teóricas para definir importantes variáveis físicas, como a viscosidade de um gás e seu coeficiente de condutividade térmica.
O comportamento dos gases ideais é idêntico tanto em massas homogêneas quanto em misturas gasosas. Nesse sentido, foi de fundamental importância a lei enunciada em 1801 pelo físico inglês John Dalton, chamada lei das pressões parciais. Segundo esta, a pressão de uma mistura de gases que não interagem entre si se obtém a partir da soma ponderada das pressões parciais, referentes a cada uma das substâncias que constituem a mistura.
No que diz respeito à difusão, o modo como se dá, entre os diversos tipos de gases, foi equacionado em meados do século XIX pelo físico escocês Thomas Graham. Pela lei de Graham, nas mesmas condições de pressão e temperatura, as velocidades de difusão de dois gases Vo e V1, são inversamente proporcionais à raiz quadrada de suas densidades do e d1:
Nesse contexto, cabe ressaltar a diferença existente entre a densidade absoluta, correspondente à massa de um determinado gás contida numa unidade de volume, e a densidade relativa, correspondente à relação existente entre dois volumes idênticos do gás e de ar, nas mesmas condições de pressão e temperatura. Ambas são muito inferiores às densidades de líquidos e sólidos e se expressam, por convenção, em gramas por litro (g/l) e não nas unidades do sistema internacional, kg/m3.

6895 – Mega Cientistas – JOHN DALTON


Criador da primeira teoria atômica moderna, o físico, químico e pesquisador John Dalton foi uma das figuras mais expressivas do mundo científico na passagem do século XVIII para o século XIX.
John Dalton nasceu em Eaglesfield, Cumberland, Inglaterra, em 6 de setembro de 1766. Aos 12 anos já substituía seu professor, John Fletcher, na Quaker”s School de Eaglesfield. Estudou durante 12 anos em Kendal e, após concluir sua formação acadêmica, tornou-se professor do New College de Manchester, universidade inglesa de prestígio comparável ao de Oxford e Cambridge.
A descoberta do fenômeno da cegueira congênita para as cores, conhecida como daltonismo, data de 1794. As observações de Dalton sobre o fenômeno foram publicadas no livro Extraordinary Facts Relating to the Vision of Colours (1794; Fatos extraordinários relativos à visão das cores). Em 1800 assumiu a secretaria da Sociedade Literária e Filosófica de Manchester, que presidiu em caráter honorífico de 1817 até o fim da vida.
No trabalho Absorption of Gases by Water and Other Liquids (1803; Absorção de gases pela água e outros líquidos), fixou os princípios de sua teoria atômica, que pode condensar-se nos seguintes princípios: (1) os átomos são partículas reais, descontínuas e indivisíveis da matéria, e permanecem inalterados nas reações químicas; (2) os átomos de um mesmo elemento são iguais e de peso invariável; (3) os átomos de elementos diferentes são diferentes entre si; (4) na formação dos compostos, os átomos entram em proporções numéricas fixas 1:1, 1:2, 1:3, 2:3, 2:5 etc. e (5) o peso do composto é igual à soma dos pesos dos átomos dos elementos que o constituem.
Dalton dedicou-se também à meteorologia. Um de seus trabalhos mais minuciosos foi a elaboração de um diário meteorológico, no qual fez mais de 200.000 anotações. Seu interesse por fenômenos atmosféricos, como a aurora boreal, demonstrava que a faculdade intelectual privilegiada por Dalton para a pesquisa científica era a indução, tipo de inferência que, a partir de um grande número de dados, procura encontrar suas correlações e as leis lógicas que as regem. Os dados interpretados por Dalton não atingiram grau elevado de precisão, mas sua metodologia trouxe grandes inovações para o estudo das ciências.
Autor do New System of Chemical Philosophy (1808-1810; Novo sistema de filosofia química), incluiu nesse trabalho teses importantes, como a lei das pressões parciais, ou lei de Dalton, segundo a qual a pressão total de uma mistura de gases equivale à soma das pressões parciais dos gases que a constituem. Dalton morreu em Manchester, a 27 de julho de 1844.