STC 7 DR 1 Fundamentos O Elemento
STC 7 DR 1 - Fundamentos O átomo e a molécula como elementos base do Universo
Tudo é constituído por átomos! Até finais do século XIX, era considerado a menor porção em que se poderia dividir a matéria. Mas nas duas últimas décadas daquele século, as descobertas do protão e do electrão revelaram o equívoco dessa ideia. Posteriormente, o reconhecimento do neutrão e de outras partículas sub-atómicas reforçou a necessidade de revisão do conceito de átomo. Todas as substâncias são formadas de pequenas partículas chamadas átomos. Para se ter uma ideia, eles são tão pequenos que uma cabeça de alfinete pode conter 60 milhões deles. Os gregos antigos foram os primeiros a saber que a matéria é formada por tais partículas, as quais chamaram átomo, que significa indivisível. Os átomos porém são compostos de partículas menores: os protões, os neutrões e os electrões. No átomo, os electrões orbitam no núcleo, que contém protões e neutrões. Electrões são minúsculas partículas que vagueiam aleatoriamente ao redor do núcleo central do átomo, sua massa é cerca de 1840 vezes menor que a do Núcleo. Protões e neutrões são as partículas localizadas no interior do núcleo, contendo a maior parte da massa do átomo.
Características das Partículas: Protões - têm carga eléctrica positiva e uma massa unitária. Neutrões - não têm carga eléctrica mas tem massa unitária. Electrões - têm carga eléctrica negativa e quase não possuem massa.
O átomo é formado por duas regiões distintas: núcleo, pequena região central que contém toda a massa do átomo, com cargas positiva; Eletrosfera, região praticamente sem massa que envolve o núcleo e apresenta cargas negativas.
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STC 7 DR 1 - Fundamentos Os físicos dividem as partículas atómicas fundamentais em três categorias: quarks, leptão, e bosões.
Os quarks combinam-se para formar as partículas pesadas, como os protões e os neutrões. As partículas formadas pelos quarks são chamadas hadrão. Tal como outras partículas, tem cargas diferentes, tipos diferentes de quarks tem propriedades distintas, chamadas "sabores" e "cores" que afectam a forma de como eles se combinam; Os leptões são partículas leves como o electrão; Os bosões são partículas sem massa que propagam todas as forças do Universo. O gluão, por exemplo, é um bosão que une os quarks e estes formam os protões e os neutrões no núcleo atómico.
Hoje, sabemos que o tamanho do átomo é de 10.000 a 100.000 vezes maior que o seu núcleo. Para efeito de comparação, podemos imaginar o núcleo atómico como uma formiga no centro do Parque da Bela Vista em Lisboa no festival Rock Rio de música cheio de pessoas.
Evolução do modelo atómico
A procura da substância primordial, do elemento comum, da matéria-prima que compõe o Universo, começou há mais de 25 séculos com os gregos. O filósofo Tales de Mileto (624-546 a.C.) afirmava que o elemento primordial do Universo era a água, "sobre a qual a Terra flutua e é o começo de todas as coisas". Já para o filósofo Anaxímenes de Mileto (570500 a.C.) seria o ar o tal elemento primordial, uma vez que o mesmo se reduziria à água por simples compressão. No entanto, para Xenófones da Jônia (570-460 a.C.) era a Terra a matéria-prima do Universo. Por sua vez, o também filósofo Heráclito de Éfaso (540-480 a.C.) propôs ser o fogo, essa matéria.
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STC 7 DR 1 - Fundamentos Após 546 a.C., surge um novo movimento filosófico que tenta explicar a matéria não só constituída como um elemento único num sentido "macroscópico", mas como uma porção também única, subdividida "microscopicamente". Foi assim que Leucipo de Mileto (460-380 a.C.) apresentou uma visão segundo a qual todas as coisas no Universo são formadas por um único tipo de partícula - o átomo (indivisível, em grego) -, eterno e imperecível que se movimentava no vazio. Entretanto, para explicar as diversas propriedades das substâncias, admitiam que os átomos diferiam geometricamente por sua forma e posição, e que, por serem infinitamente pequenos, só poderiam ser percebidos pela razão. As concepções una e/ou plural sobre o Universo continuaram a ser defendidas e divulgadas pelos cientistas ao longo dos séculos, chegando até a Idade Média e ao Renascimento. Por exemplo, o astrónomo polaco Nicolau Copérnico (1473-1543), em seu livro Das revoluções dos Corpos Celestes, falou da corporeidade dos átomos. Também atomista foi o físico e astrónomo italiano Galileu Galilei (1564-1642), já que em seu “O Ensaiador”, considerava que os átomos ígneos (do calor) eram menos rápidos e, portanto, menos penetrantes do que os átomos luminosos (da luz).
A ideia de que o átomo era uma parte real, porém invisível e indivisível da matéria, parece haver sido proposta pelo filósofo e matemático francês Pierre Gassendi (1592-1655), ao fazer pela primeira vez a distinção entre átomo e molécula, uma vez que para ele em cada corpo os átomos se reúnem em pequenos grupos, aos quais denominou moléculas, que é o diminutivo da palavra latina 'moles', que significa massa ou quantidade de matéria. Muito embora a ideia de elemento químico considerasse o átomo como uma partícula indivisível, porém real da matéria, o atomismo científico só começou no início do século XIX com os trabalhos dos químicos, o inglês John Dalton (1766-1844). Nos finais do século XVIII, Dalton, grande químico inglês, introduz a Teoria Atómica da Matéria. Dalton foi o primeiro cientista a atribuir carácter científico à ideia de átomo, partícula elementar constituinte de toda a matéria. Dalton enfatizou que na Natureza existem átomos invisíveis e imutáveis. E mais ainda, que todos os átomos de um mesmo elemento são idênticos, e que vários átomos se podem reunir para formar um "átomo composto". Dalton apresenta a famosa Lei das Proporções Múltiplas: "Se dois elementos A e B formarem mais de um composto, as massas de A que se combinam com a mesma massa B, nos diferentes compostos, devem ter números inteiros como razões entre elas".
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O Físico inglês, Joseph Thomson descobriu o electrão, que o átomo era indivisível, que existia espaços vazios no átomo e que este era composto por partículas menores. Idealizou o pudim de energia para o átomo, expondo que os mesmos eram formados por uma nuvem de electricidade positiva na qual flutuavam, como ameixas em volta de um pudim, partículas de carga negativa, os electrões. Posteriormente propôs um modelo de luz constituído por partículas emitidas de modo descontínuo, antecipando a teoria dos fotões formulada por Albert Einstein.
Em 1911, Ernest Rutherford publica a sua teoria atómica que descreve o átomo como tendo um positivo núcleo central rodeado por electrões negativos. Este modelo sugere que a maioria da massa do átomo estava contida no núcleo pequeno, e que o resto do átomo era na maior parte espaço vazio. Esta experiência envolveu o lançamento de partículas radioactivas através da minuciosa folha de metal fina (principalmente de ouro) e detectá-las utilizando telas revestidas com sulfeto de zinco (cintilador). Rutherford concluiu que embora a grande maioria das partículas passou directo pela folha de aproximadamente 1 em 8000 foram desviados levando-o a sua teoria de que a maior parte do átomo era constituído de "espaço vazio".
Experiência de Rutherford
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STC 7 DR 1 - Fundamentos Os problemas com o modelo do átomo de Rutherford foram resolvidos de uma forma surpreendente, pelo jovem físico dinamarquês Niels Bohr (18851962), no ano de 1913. Estabeleceu o modelo planetário que é usado actualmente. Bohr chegou a esse modelo baseando-se no dilema do átomo estável. Acreditava na existência de princípios físicos que descrevessem os electrões existentes nos átomos. Esses princípios ainda eram desconhecidos e graças a esse físico passaram a ser usados. Os electrões estão distribuídos em camadas ao redor do núcleo. Existem sete camadas electrónicas, representadas pelas letras maiúsculas: K, L, M, N, O, P e Q. À medida que as camadas se afastam do núcleo, aumenta a energia dos electrões neles localizados. As camadas da eletrosfera representam os níveis de energia. Assim, as camadas K, L, M, N, O, P e Q constituem o 1º, 2º, 3º, 4º, 5º, 6º e 7º nível de energia, respectivamente. A partir dessa descrição é fácil deixar-se induzir por uma concepção de um modelo que lembra a órbita de um planeta.
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STC 7 DR 1 - Fundamentos A Célula como elementos base dos seres vivos
Em 1839, Theodor Schwann e Matthias Jakob Schleiden formularam a teoria celular, que assenta nos seguintes pressupostos: todos os seres vivos são constituídos por uma ou mais células; um organismo, que é outra palavra para uma coisa viva, é composta de uma célula é unicelular; diferentes formas de bactérias, como a ameba são unicelulares. Um organismo que é composto por mais de uma célula é multicelular. A célula é a unidade básica da vida. É a unidade estrutural e funcional de todos os seres vivos. Os organismos multiplicam-se, reproduzem-se, sendo estes processos efectuados através das células. A forma de vida mais simples que é capaz de produzir cópias de si mesma, é a célula. As células foram descobertas em 1665 por Robert Hooke, ao examinar lâminas de cortiça num microscópio rudimentar. Hooke observou cavidades poliédricas, às quais chamou células (do latim cella, pequena cavidade). Na prática observou paredes vegetais de células vegetais mortas. As células são limitadas por uma membrana celular (citoplamática) e no seu interior contém uma solução aquosa, o citoplasma. No citoplasma encontram-se dispersas numerosas estruturas designadas no seu conjunto por organelos. As células podem ser divididas em dois grandes grupos, consoante possuem ou não uma estrutura designadas por núcleo. De acordo com esta divisão temos as células: procarióticas e eucarióticas. As células procarióticas não possuem núcleo e o prefixo pró, significa anterior e karyon provém do grego noz ou amêndoa, que é semelhante à forma que um núcleo apresenta numa célula. As células eucarióticas apresentam núcleo, onde o prefixo eu - quer dizer verdadeiro, ou seja, células que apresentam um verdadeiro (eu) núcleo (karyon). As células procarióticas são relativamente simples (comparativamente às eucarióticas) e são as que se encontram nas bactérias e cianófitas ("algas" azuis ou cianobactérias). São organismos unicelulares constituídos por uma só célula. As células eucarióticas podem ser encontradas em seres unicelulares e pluricelulares. São células complexas que se encontram nos animais, plantas e fungos.
1 - Célula procariótica
2 - Célula eucariótica animal
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STC 7 DR 1 - Fundamentos Matéria viva e matéria bruta. Uma pedra é formada por muitas porções invisíveis aos nossos olhos, chamadas moléculas. Cada molécula é formada por partículas chamadas átomos. A pedra não tem vida: considera-se, então, que ela é constituída de matéria bruta. Os seres vivos são constituídos por diversos tipos de moléculas, que se organizam formando células. Essas moléculas integram entre si, harmoniosamente. Tal interacção é regulada pelo material genético existente nas células. Disso resulta a matéria viva, que constitui o organismo dos seres vivos. Portanto, na matéria bruta não existe organização celular, ao contrário do que ocorre nos seres vivos (com excepção dos vírus). Na maioria dos organismos pluricelulares, as células com a mesma função agrupadas em tecidos. Os tecidos constituem os órgãos, que formam os sistemas e, finalmente, um organismo. Nesta nova era cada vez mais se associa a informática à ciência. Pesquisadores das universidades de Princeton e Harvard, ambas nos Estados Unidos, deram um passo crucial rumo à construção de computadores biológicos, minúsculos dispositivos implantáveis que podem monitorar as actividades e o comportamento das células humanas. A genética é a ciência que estuda os genes, da hereditariedade e da variação entre organismos. Na investigação moderna, providência ferramentas importantes para o estudo da função de um gene particular e para a análise de interacções genéticas. Nos organismos, a informação genética normalmente está nos cromossomas, mais concretamente, na estrutura química de cada uma das moléculas de DNA. Os genes codificam a informação necessária para a síntese de proteínas que, por sua vez, desempenham um papel essencial, se bem que longe de absoluto, na determinação do fenótipo do organismo. A molécula de ADN é constituída por milhares de átomos – diz-se que é uma macromolécula.
Resolvendo equações de lógica booleana no interior das células, esses autómatos moleculares irão detectar qualquer coisa, da presença de um gene mutante até à actividade dos genes no interior da célula. Os “inputs” dos bio-computadores são o RNA, as proteínas e os compostos químicos encontrados no citoplasma; as moléculas de “saída”, ind icadoras da presença de sinais reveladoras de doenças são facilmente reconhecidas com equipamentos básicos de laboratório.
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Os cálculos de um bio-computador, embora matematicamente simples, poderão permitir que os pesquisadores construam bio-sensores ou sistemas de aplicação de medicamentos capazes de seleccionar tipos específicos ou grupos de células no corpo humano. Autómatas moleculares poderão permitir aos médicos alvejar apenas células cancerosas ou doentes por meio de uma sofisticada integração dos sinais intracelulares representativos das doenças, sem alterar em nada as células sadias.
O indivíduo e a cultura como elementos base das sociedades
A sociedade humana evoluiu a partir de comunidades minúsculas que se foram fortalecendo e estruturando laços cada vez mais complexos. Estas relações são estudadas pelas ciências sociais. A sociologia tem-se especializado em ramos diferentes de que são exemplo a sociologia rural e urbana, a sociologia do desenvolvimento, a sociologia da saúde, a sociologia da comunicação e dos mass media, a sociologia da educação, a sociologia da família, a sociologia do trabalho e das organizações, a sociologia do direito ou a sociologia da comunicação. Os fenómenos sociais são o objecto das Ciências Sociais. Estas estudam os fenómenos ligados à vida dos homens em sociedade. Designamos por fenómeno um determinado tipo de factos com características comuns e semelhantes. O conceito de “fenómeno social total” implica que aquilo que o caracteriza é uma multiplicidade de aspectos que c om ele se relacionam. “Marcel Mauss, ao
falar de fenómeno social total, referia-se ao facto de que as experiências dos actores sociais não são redutíveis a uma única dimensão do real, as suas implicações distribuem-se pelos diferentes níveis do real. Este conceito define o real social como pluridimensional, mas único. Deste modo, numa abordagem sociológica, devemos ter em conta a pluridimensionalidade dos fenómenos sociais que se caracterizam como totais. Segundo Sedas Nunes, o campo da realidade sobre o qual as ciências sociais se debruçam é, de facto, um só (o da realidade humana e social) e todos os fenómenos desse campo são fenómenos sociais totais, quer dizer: fenómenos que têm implicações simultaneamente em vários níveis e em diferentes dimensões do real social, sendo portanto susceptíveis, pelo menos potencialmente, de interessar a várias, quando não a todas as ciências sociais.
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STC 7 DR 1 - Fundamentos Conclusão Com este trabalho concluí que a palavra átomo provém do grego e significa “sem
divisão”. Fiquei também a conhecer um pouco melhor a história do átomo, nomeadamente acerca do atomismo grego e dos modelos atómicos de Dalton, J. J. Thomson, Rutheford, Chadwick, Bohr, de Heisenberg, entre outros. O átomo é a menor porção em que pode ser dividido um elemento químico, mantidas ainda as suas propriedades físico-químicas mínimas. Até fins do século XIX, era considerado a menor porção em que se poderia dividir a matéria. Mas nas duas últimas décadas daquele século, as descobertas do protão e do electrão revelaram o equívoco dessa ideia. Posteriormente, o reconhecimento do neutrão e de outras partículas sub-atómicas reforçou a necessidade de revisão do conceito de átomo. A ciência ocupa no nosso mundo moderno e tecnológico um papel tão importante que a ideia que tendemos a formar sobre ela é de um conjunto de disciplinas matemáticas complexas. Um exemplo interessante de como a ciência transforma ideias em descobertas cada vez mais aprofundadas é a história do átomo. Em qualquer artigo científico sobre o assunto, publicado por alguma revista especializada, encontraremos a palavra átomo associada a poderosos aceleradores de partículas, dentro dos quais ocorrem estranhos fenómenos que permitem aos cientistas confirmar a existência de sub-partículas de nomes impossíveis de lembrar como quarks, léptons ou mésons. A ideia de que os átomos seriam pequenas partículas indivisíveis perdurou durante mais de vinte séculos. Percebi também que todos os modelos foram bastante importantes para a formação do modelo atómico actual. Adquiri mais conhecimentos de que todos os seres vivos são constituídos por células, e consolidei outros acerca do átomo. Aprendi que a Sociologia, através de seus métodos de investigação científica, procura compreender e explicar as estruturas da sociedade, analisando a relações históricas e culturais criando conceitos e teorias a fim de manter ou alterar as relações de poder nelas existentes. Conclui que possui objectivos de manter relações que estabelecem consciente ou inconscientemente, entre pessoas que vivem numa comunidade, num grupo social ou mesmo em grupos sociais diferentes que lutam para viverem em harmonia uns com outros estabelecendo limites e procurando ampliar o espaço em que vivem para uma melhor organização.
Simone Santos
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