Click here to load reader

1 - Estrutura Atomica e Tabela Periodica_GAM 312_Parte1_reformulada_final

  • View
    57

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of 1 - Estrutura Atomica e Tabela Periodica_GAM 312_Parte1_reformulada_final

Sejam bem vindos!PQ 311-1/2012Qumica Geral e Inorgnica

Estrutura Atmica e Tabela Peridica

Origem da Teoria Atmica (460 379 a.C) A origem da teoria atmica vem da Grcia antiga e foi proposta por Demcrito e Leucipo (filsofo e seu discpulo). Eles acreditavam que se um pedao de matria fosse dividido em pedaos cada vez menores, ao final iria se chegar a uma minscula partcula, indivisvel. Esta partcula indivisvel recebeu o nome de tomo.

Modelo Atmico de Dalton (1803) Toda matria composta de partculas fundamentais, os tomos; Estes so permanentes e indivisveis, no podendo ser criados e nem destrudos; Os elementos so caracterizados por seus tomos. Todos os tomos de um dado elemento so idnticos. tomos de diferentes elementos tem propriedades distintas; As transformaes qumicas consistem em uma combinao, separao ou rearranjo de tomos; Compostos qumicos so formados por tomos de dois ou mais elementos em uma razo fixa.

A Descoberta da Estrutura Atmica (sec XIX 1875) Evidncias da natureza eltrica da matria:

No antigo Egito, foi observado que o mbar era capaz de atrair pequenos objetos aps ser atritado com l ou seda; A experincia de Benjamim Franklin (1706-1790);

A Descoberta da Estrutura Atmica (sec XIX 1875) RadioatividadeHenri Becquerel descobriu, em 1896, que um minrio de urnio emitia raios capazes de escurecer uma placa fotogrfica, ainda que esta estivesse protegida da exposio luz; Em 1898, o casal Marie e Pierre Curie isola o polnio e o rdio, emissores do mesmo tipo de raio; Em 1899, a emisso destes raios atribuda desintegrao de certos tomos. Ao fenmeno foi atribudo o termo radioatividade e s substncias dotadas desta caracterstica o termo radioativas.

Bloco de chumbo

raios b raios g raios a

Substncia radioativa

Placas eletricamente carregadas

Placa fotogrfica

A Descoberta da Estrutura Atmica (sec XIX 1875) A natureza dos raios catdicos: radiao ou feixe de partculas?

Modelo Atmico de Thomson (1897) Em 1897, o fsico britnico Joseph John Thomson determinou a razo entre a carga eltrica e a massa de um eltron com o uso de um tubo de raios catdicos.

Carga eltrica = 1,76x108 1,76.108 C/g Proporo carga-massa = Coulombs/grama

Modelo Atmico de Thomson (1897) Em 1909, Robert Milikan mediu com xito a carga do eltron, realizando o procedimento conhecido como experimento da gota de leo de Milikan.Borrifador de leoAtomizador Fonte de raios X (radiao ionizante) Microscpio visualizador

Placas carregadas eletricamenteCarga do eltron = 1,60.10-19 C Exerccio: Calcule a massa do eltron. Relao carga-massa = 1,76.108 C/g Carga eltricag= 1,76x108 Coulombs/grama R: 9,10.10-28

Aps este experimento, Thomson sugeriu que os eltrons estariam mergulhados em uma massa homognea, como ameixas em um pudim (Plum Pudding ). A esta proposta foi originado o "Modelo Atmico de Thomson", modelo este conhecido como pudim de passas ou bolo de ameixas.

Modelo Atmico de Ernest Rutherford (1911) Rutherford propusera um novo modelo para o tomo baseado em seus resultados que contradiziam o modelo atmico proposto por J. J. Thomson. O modelo proposto por Thomson, com os eltrons grudados na massa positiva, levava a uma distribuio uniforme de cargas. "Digo com certeza que no acreditava que houvesse aqueles desvios, pois sabamos que era partcula de grande massa, com muita energia...Lembrome de que dois ou trs dias depois Geiger me procurou muito excitado dizendo: conseguimos detectar algumas partculas sendo refletidas para trs. ...Foi o mais incrvel episdio que at ento me ocorrera. Foi como se disparasse um projtil de 15 polegadas contra um pedao de papel e o projtil refletisse e atingisse o atirador.

"O tomo era formado por ncleos positivos de grande massa, mas pequeno em relao ao volume total do tomo e os eltrons ficariam orbitando ao redor do ncleo.

Ao lanar partculas a contra uma folha fina de Au, esta partcula no sofreria qualquer perturbao em sua trajetria. Rutherford realizou a experincia com o em uma caixa de Pb com uma fenda por onde sairiam as emisses. As partculas ao atravessarem a fina folha de Au se chocavam contra um anteparo fluorescente de ZnS. A experincia revelou que grande parte das partculas atravessava sem problemas a folha de Au, mas algumas sofriam desvios e outras partculas voltavam direto para a fonte emissora.

Reproduo moderna do aparato usado por Ernest Rutherford

O nutron foi descoberto por James Chadwick em 1932.

4 deflexes por minuto, mesmo colocando placa de chumbo com 2 cm de espessura entre o berlio e a cmara.

10 deflexes por minuto ao trocar a placa de chumbo por uma placa de parafina. Clculos indicaram que a nova radiao era formada por prtons, porm a energia destes prtons no correspondia a bombardeamento por raios gama.. Se o choque frontal entre raios gama e a parafina no seria capaz de arrancar prtons da parafina com a energia observada, isto s poderia ter sido feito por uma partcula neutra de massa semelhante do prton (1,0073 u; 1 u = 1,66054.10-24 g). Usando a radiao do berlio para bombardear uma srie de gases e medindo a energia dos tomos desses gases aps o processo, calculou-se o valor da massa do nutron (1,0087 u).

Exerccio: Quantos eltrons (9,1097.10-28g) seriam necessrios para igualar a massa de um prton? E para igualar a massa de um nutron? R: 1836; 1839

Tamanhos relativos em um tomoNcleo

Se o tomo tivesse o tamanho de um estdio de futebol, o ncleo atmico seria do tamanho de uma bolinha de gude. Em contraponto com o volume to pequeno, ele possui densidade de 1013-1014 g/cm3.

Uma caixa de fsforo cheia de tomos de material com esta densidade, equivalente ao interior de uma estrela cadente, pesaria 2,5 bilhes de toneladas.Exerccio: O dimetro de uma moeda de um centavo 19 mm. O dimetro de um tomo de prata (Ag) 2,88 . Quantos tomos de prata podem ser arranjados lado a lado em linha reta ao longo do dimetro de uma moeda de um centavo? 1 = 10-10 m R: 6,6.107 tomos de Ag

Caractersticas do tomo

Nmero Atmico (Z): o nmero de prtons.

Nmero de massa (A): Soma do nmero de prtons com o nmero de nutrons (n). A= Z + n

Exerccios

Semelhanas atmicas

Isbaros: Mesmo nmero de massa. 19K40 e 20Ca40

Istonos: Mesmo nmero de nutrons. 37Cl17 e 20Ca40Istopos: Mesmo nmero de prtons. Ex: 1H1, 1H2 e 1H3

Massa atmica mdiaExemplo: Calcule a massa atmica mdia do cloro, sabendo-se que na natureza ele constitui-se em 75,78% de Cl35 (34,969 u) e 24,22% de Cl37 (36,966u). R: 35,45 u

Exerccios

Qumica Nuclear Reaes envolvendo eltrons X Reaes envolvendo ncleos Aplicaes: Medicina, reaes qumicas, datao de fsseis, entre outras. Vocbulos utilizados:Ncleons = constituintes do ncleo (prtons e nutrons) Ncleo = conjunto de prtons mais nutrons

Representaes:Uma das formas de representar diferentes istopos, tanto estveis como radioativos, mencionar o nome do elemento e seu nmero de massa. Exemplos: urnio-235; urnio-238; bismuto-207.

Qumica Nuclear Estabilidade nuclearTodo o ncleo que se desintegra um ncleo instvel. A desintegrao sempre se d de forma a atingir um ncleo mais estvel.O ncleo se desintegra porque a fora nuclear forte no mais suficiente para manter o ncleo coeso. A desintegrao pode acontecer por meio do ganho e/ou emisso de partculas, a saber

Qumica Nuclear Estabilidade nuclearObservaes:A emisso b corresponde converso de um nutron em um prton.

A emisso de um psitron, ao contrrio da emisso b, corresponde converso de um prton em um nutron.

A captura de um eltron corresponde converso de um prton em um nutron, como na emisso de um psitron.

Exemplos (caderno)

Qumica Nuclear Estabilidade nuclearCinturo de estabilidade A razo nutron-prton. At Z = 20, a razo nutron-prton igual a 1. Acima de Z = 20, a relao nutron-prton desvia-se cada vez mais deste valor. Acima do bismuto (Z = 83), todos os istopos so instveis.

Qumica Nuclear Estabilidade nuclear Cinturo de estabilidade: Forma mais provvel de estabilizao Z acima de 83: Emisso de partculas a, pois diminui mais rapidamente o nmero de prtons;Acima do cinturo e abaixo de Z = 83: Emisso de partculas b, pois aumentar o nmero de prtons diminuindo assim a relao n/p; Abaixo do cinturo: Emisso de psitron ou captura de eltron, pois diminui o nmero de prtons deixando n/p mais prximo de 1.

Observao: H excees! Exemplos (caderno)

Qumica Nuclear Energia de Coeso ou Energia de Ligao Nuclear a energia necessria para desintegrar o ncleo em prtons e nutrons. Defeito de massa: A massa do ncleo, massa atmica, sempre menor que a soma das massas de seus prtons e nutrons. Exemplo: Calcule o defeito de massa (Dm) para a desintegrao do deutrio.R: 0,00239 g/mol

O clculo da energia de coeso nuclear baseado na equao de Einstein, E = (Dm)c2. Exemplo: a) Calcule a energia de coeso por mol de ncleos de deutrio em kJ/mol. b) Calcule a energia de coeso por mol de ncleons de deutrio. Dado: 1J = 1 kg.m2/s2. R: a) 2,15.108 kJ/mol; b) 1,08.108 kJ/mol Os mesmos clculos podem ser aplicados para avaliar a energia liberada na reao de desintegrao de um elemento radioativo. Exemplo: Calcule a variao de energia na seguinte reao: Dados: U = 238,0003 u; Th = 233,9942 u; He = 4,0015 u R: -4,1.1011 J

Qumica Nuclear Exerccios 1 - Complete as seguintes equaes nucleares:

(a)26Fe54 + 2He4 2 0n1 + ? (b) 13Al27 + 2He4 15P30 + ? (c) 95Am241 + 2He4 97Bk243 + ? (d) 96Cm246 + 6C12 4 0n1 + ? (e) 92U238 + ? 100Fm249 + 5 0n12 Calcule a energia de ligao por mol de ncleons para o necessrias para o clculo so . As massas .

Problemas do Modelo Atmico de Rutherford: Como podiam um ncleo positivo e uma carga negativa, o eltron, estarem to prximos e no se atrarem? O problema foi parcialmente resolvido com o movimento circular exerci

Search related