1 ESTRUTURA AT”MICA E TABELA PERI“DICA

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1 ESTRUTURA ATMICA E TABELA PERIDICA

1 INTRODUO A constituio da matria motivo de muita curiosidade entre os povos antigos. Filsofos buscam h tempos a constituio dos materiais. Resultado dessa curiosidade implicou na descoberta do fogo, o que o permitiu cozinhar os alimentos, e consequentemente implicou em grande desenvolvimento para a sociedade. A partir dessa descoberta pde-se verificar, ainda, que o minrio de cobre (conhecido na poca com pedras azuis), quando submetido ao aquecimento, produzia cobre metlico, ou aquecido na presena de estanho, formava o bronze. A passagem do homem pelas idades da pedra, do bronze e do ferro, foi, portanto, de muito aprendizado para o homem, conseguindo produzir materiais que lhe fosse til. Por volta de 400 a.C., surgiram os primeiros conceitos tericos da Qumica. Os filsofos gregos Demcrito e Leucipo afirmavam que a matria no era contnua, e sim constituda por minsculas partculas indivisveis, s quais deram o nome de tomos. Plato e Aristteles, filsofos muito influentes na poca, recusaram tal proposta e defendiam a ideia de matria contnua. Esse conceito de Aristteles permaneceu at a Renascena, quando por volta de 1650 d.C. o conceito de tomo foi novamente proposto por Pierre Cassendi, filsofo francs. O conceito de "Teoria atmica" veio a surgir aps a primeira ideia cientfica de tomo, proposta por John Dalton aps observaes experimentais sobre gases e reaes qumicas. Os modelos atmicos so, portanto, teorias fundamentadas na experimentao. Tratam-se, portanto, de explicaes para mostrar o porqu de um determinado fenmeno. Diversos cientistas desenvolveram suas teorias at que se chegou ao modelo atual. Desde os tempos antigos o homem procura desvendar os mistrios da constituio da matria. A ideia de tomo (A=no, TOMO=parte, diviso), surgiu da proposio de filsofos gregos, pois imaginavam que se uma amostra for dividida em partes cada vez menores, em dado momento, se obteria uma partcula to pequena que no poderia ser mais dividida (partcula indivisvel = tomo). Dentre os filsofos gregos, Aristteles acreditava que a matria poderia ser dividida indefinidamente, Leucipo (440 a.C.), foi o primeiro a propor que a matria era formada por partculas indivisveis que seu discpulo Demcrito (460 a 370 a.C.) chamou de tomo. 2 MODELOS ATMICOS i) Modelo Atmico de Dalton

Em 1803, o qumico ingls John Dalton props uma explicao da natureza da matria. A proposta foi baseada em fatos experimentais, sendo a primeira tentativa de relacionar mudanas qumicas a

eventos que ocorrem ao nvel de tomos individuais.Os principais postulados da teoria de Dalton so: Toda matria composta por minsculas partculas chamadas tomos; Os tomos de um determinado elemento so idnticos em massa e apresentam as mesmas propriedades qumicas; tomos de diferentes elementos apresentam massa e propriedades diferentes; tomos so permanentes e indivisveis, no podendo ser criados e nem destrudos;

2 As reaes qumicas correspondem a uma reorganizao de tomos; Os compostos so formados pela combinao de tomos de elementos diferentes em propores fixas. A conservao da massa durante uma reao qumica (Lei de Lavoisier) e a lei da composio definida (Lei de Proust) passou a ser explicada a partir desse momento, por meio das ideias lanadas por Dalton. Com base nesses postulados pode-se imaginar o modelo atmico de Dalton como sendo uma estrutura esfrica macia, indivisvel e homognea cuja massa e volume variam de elemento para outro. Embora tenham sido comprovadas falhas nesta teoria, algumas ideias so hoje ainda aceitas. Em 1811, Amadeo Avogadro completou a teoria de Dalton introduzindo o conceito de molcula. ii) Modelo Atmico de Thomson

A descoberta de que a matria constituda de partculas eletricamente carregadas (eletrizao) levou admisso de que o tomo seria constitudo por partculas negativas (eltrons) e positivas (prtons), embora a comprovao da existncia dos eltrons e dos prtons s tenha ocorrido algum tempo depois. Com base nestes dados, Thomson prope que o tomo seria uma partcula compacta, no macia, formada por um aglomerado de cargas positivas cravejado de partculas negativas e de carga total nula. Assim, em 1897, o cientista ingles Sir Joseph John Thomson, tambm conhecido por J. J. Thomson (descobridor do eletron) modificou o modelo atmico de Dalton com uma nova teoria. A teoria de Thomson consequencia da descoberta da natureza eltrica da matria, e das experincias com tubos de Crookes, uma vez que os fsicos adotaram o modelo atmico com o qual os qumicos trabalhavam. Segundo Thomson, o tomo seria uma esfera macia e positiva com as cargas negativas distribudas ao acaso na esfera. A quantidade de cargas positivas e negativas seria igual e dessa forma o tomo seria eletricamente neutro, ou seja, acreditava-se que os eltrons distribuam-se uniformemente no tomo. O modelo proposto por Thomson ficou conhecido como pudim de passas, devido o tomo ser composto de eltrons embebidos numa sopa de carga positiva. Em outras palavras, postulava-se que no lugar de uma sopa de carga positiva seria uma nuvem de carga positiva. Foi somente mais tarde que se postulou que os eltrons estavam arranjados em aneis e circundavam completamente em orbitas a esfera positiva. De onde surgiu a ideia de Thomson: J no sculo VI a.C., o filsofo grego Tales de Mileto havia percebidoque, atritando um basto de resina chamada mbar com um tecido ou pele de animal, o mbar passava a atrair objetos leves, como folhas secas, fragmentos de palha etc. Da surgiu o termo eletricidade, derivado de elektron, palavra grega que significa mbar e tambm conclui-se que toda a matria, no estado normal, contm partculas eltricas que se neutralizam mutuamente; quando ocorre atrito, algumas dessas partculas tendem a migrar de um corpo para outro, tornando-os eletrizados. Em 1854 Heinrich Geissler desenvolveu um tubo de descarga constitudo de um vidro largo, fechado e com eletrodos circulares em suas extremidades. Geissler notou que, quando produzia uma descarga eltrica no interior do tubo de vidro, com gs sob baixa presso, a descarga deixava de ser barulhenta, e aparecia no tubo uma luz cuja cor dependia do gs, de sua presso e da voltagem aplicada. Em 1875, William Crookes colocou gases muito rarefeitos (isto , em presses baixssimas) em ampolas de vidro. Submetendo esses gases a voltagens elevadssimas, apareceram emisses que foram denominadas raios catdicos. Quando submetidos a um campo eltrico uniforme e externo, gerado por duas placas planas paralelas e carregadas, esses raios sempre se desviam na direo e no sentido da placa que

3est carregada positivamente, o que prova que os raios catdicos so negativos. Esse desvio ocorre sempre do mesmo modo, qualquer que seja o gs no interior da ampola, levando os cientistas a imaginar que os raios catdicos seriam formados por pequenas partculas negativas, e existem em toda e qualquer matria (eltrons), evidenciando a existncia de uma partcula subatmica (menor que o tomo), contrariando Dalton. Da ampola de Crookes derivam os aparelhos de raios X e a televiso. Em 1886 por Eugen Goldstein, que modificou a ampola de Crookes e descobriu os chamados raios andicos ou canais. Esses raios so formados pelos restos dos tomos do gs, que sobram aps terem seus eltrons arrancados pela descarga eltrica. Por terem perdido eltrons (cargas negativas), as partculas que formam os raios andicos so positivas, o que pode ser demonstrado pelo desvio dessas partculas em presena de um campo eltrico ou de um campo magntico. Em particular, quando o gs presente na ampola de Goldstein o hidrognio (cujos tomos so os mais leves que se conhecem), os raios canais apresentam o menor de todos os desvios verificados no campo eltrico ou no magntico. Imaginou-se ento a existncia de uma segunda partcula subatmica o prton , com carga positiva de valor igual do eltron (capaz, portanto, de tornar o tomo de hidrognio eletricamente neutro). Para explicar os fenmenos anteriores, Joseph John Thomson props, em 1903, um novo modelo de

tomo, formado por uma pasta positiva recheada pelos eltrons de carga negativa, o que garantia a neutralidade eltrica do modelo atmico (esse modelo ficou conhecido como pudim de passas). Comeava- se, ento, a admitir oficialmente a divisibilidade do tomo e a reconhecer a natureza eltrica da matria. O modelo atmico de Thomson explicava satisfatoriamente os seguintes fenmenos: Eletrizao por atrito, entendendo-se que o atrito separava cargas eltricas (parte das positivas em um corpo e igual parte das negativas em outro, como no caso do basto atritado com tecido); Corrente eltrica, vista como um fluxo de eltrons; Formao de ons negativos ou positivos, conforme tivessem, respectivamente, excesso ou falta de eltrons; Descargas eltricas em gases, quando os eltrons so arrancados de seus tomos (como na ampola de Crookes). iii) Modelo Atmico de RutherfordEm 1911, Rutherford fez uma experincia muito importante, que veio alterar e melhorar profundamente a compreenso do modelo atmico. Resumidamente, a experincia descrita a seguir.

Pela figura, observa-se que um pedao do metal polnio emite um feixe de partculas , que atravessa uma lmina finssima de ouro. Rutherford observou, ento, que a maior parte das partculas atravessava a lmina de ouro como se esta fosse uma peneira; apenas algumas partculas desviavam ou at mesmo retrocediam. Rutherford admitiu que a lmina de ouro no era constituda de tomos macios e justapostos, como pensaram Dalton e Thomson. Ao contrrio, ela seria formada por ncleos pequenos, densos e positivos, dispersos em grandes espaos vazios.

4 Os grandes espaos vazios explicam por que a grande maioria das partculas no sofre desvios. As partculas so positivas, fcil entender que: no caso de uma partcula passar prximo de um ncleo (tambm positivo), ela ser fortemente desviada; no caso extremo de uma partcula chocar diretamente com um ncleo, ela ser repelida para trs. Para completar seu modelo, Rutherford imaginou qu