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QUÍMICA

Prof.ª Jannice Kottwitz

A Evolução dos Modelos Atômicos

O ÁTOMO DOS GREGOS(pensamento filosófico)

Idéia de Leucipo (450 a.C.) concretizada por Demócrito (420 a.C.);

� A matéria era constituída por partículas indivisíveis.

Demócrito Demócrito Demócrito Demócrito

(460 (460 (460 (460 –––– 370 A.C370 A.C370 A.C370 A.C.)Átomo

� Toda a matéria é constituída por átomos e vazio;� O átomo é uma partícula pequeníssima, invisível, e que não pode ser dividida;

� Não tinha forma definida e não apresentava núcleo, ou seja, era anucleado.

Importância: primeira definição de átomo. .

Modelo baseado apenas na intuição e na lógica.

Modelo proposto por Demócrito: Aristóteles (Sec. IV a.c.)Modelo de Demócrito foi rejeitado por umdos maiores filósofos de todos os tempos– Aristóteles.

AristótelesAristótelesAristótelesAristóteles

(384 a.C. (384 a.C. (384 a.C. (384 a.C. ---- 322 a.C.)322 a.C.)322 a.C.)322 a.C.)

Aristóteles acreditava que a matéria era contínua e composta por quatro elementos:

Ar ÁguaTerra Fogo

O Modelo de Demócrito permaneceu na sombra durante mais de 20 séculos...

O ÁTOMO DE DALTON – 1808(métodos experimentais)

JohnJohnJohnJohn DaltonDaltonDaltonDalton

(1776 (1776 (1776 (1776 –––– 1844)1844)1844)1844)

Séc. XIX – Dalton “ressuscita” A Teoria Atômica.

Na segunda metade do séc. XVIII, aQuímica sofreu uma grande evolução.

Certos fatos não podiam ser explicadospela teoria de Aristóteles, como a Lei deLavoisier: “A massa dos reagentes éigual à massa dos produtos”.

Para explicar estes fatos Jonh Daltonpropôs, em 1808, o seu modelo atômico.

Modelo proposto por Dalton:

Modelo da“bola de bilhar”.

A matéria é composta por pequenaspartículas indivisíveis – os Átomos;

O átomo de Dalton era uma esfera maciça, homogênea, indestrutível e eletricamente neutra, ou seja, sem carga.

Os átomos do mesmo elemento sãoiguais entre si – têm a mesma massa;

A matéria é formada pela união dediferentes átomos em proporçõesdefinidas.

Importância: primeiro modelo atômico experimental.

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� Em 1875, William Crookes descobre os elétrons através do experimento:

O ÁTOMO DE THOMPSON – 1903(métodos experimentais)

Da ampola de Crookes derivam as lâmpadas fluorescentes, aparelhos de raios X, televisores...

O tubo de imagem dos televisores é uma ampola de Crookes com certas adaptações. Os raios catódicos incidem na superfície interna do vidro, que é revestida com tinta fluorescente. Durante a descarga, a tela fica iluminada.

� Em 1886 Eugen Goldstein modifica o experimento de Crookes e descobre a existência de carga positiva

O ÁTOMO DE THOMSON – 1903(métodos experimentais)

J. J. ThomsonJ. J. ThomsonJ. J. ThomsonJ. J. Thomson

(1856 (1856 (1856 (1856 ---- 1940)1940)1940)1940)

•J.J. Thomson explica os fenômenosanteriores e propõe seu modelo atômico:

Esfera com carga elétrica positiva

Elétrons (partículas com carga elétrica

negativa)

“pudim de passas”.

Importância: primeiro modelo a derrubar a idéia de indivisibilidade do átomo.

A descoberta da radioatividade

� Em 1896 o cientista frances Henri Becquerel descobriu que o elemento urânio emitia radiações (radioatividades);

� Posteriormente o casal Curie descobriu radiações mais fortes nos elementos polônio e rádio;

Pierre Curie

Marie Curie

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Obs:

�Não foram os Curie que encontraram a explicação correta dos fenômenos radioativos.

�A partir de 1902, Ernest Rutherford (1871-1937) propôs a teoria que aceitamos atualmente: a de que os átomos dos elementos radioativos se desintegram lentamente, emitindo radiações e se transformando em outros elementos químicos.

O ÁTOMO DE RUTHERFORD–1911(métodos experimentais)

Ernest RutherfordErnest RutherfordErnest RutherfordErnest Rutherford

(1871 (1871 (1871 (1871 ---- 1937)1937)1937)1937)

Cientista neozelandês, estudou com J.J. Thomson.

Em 1908 realizou umaexperiência que lhe permitiupropor um novo modeloatômico.

Partículas α

Lâmina de ouro

Papel fotográfico

Experiência de Rutherford

Resultados previstos segundo o modelo de Thomson:

Resultados obtidos:

As partículas αdeveriam atravessar

as folhas de ouro sem sofrer desvios.

A maior parte das partículas α comportava-se

como esperado, mas um significativo número delas sofria desvios acentuados.

● ● ●

● ●

● ● ●

Como explicar?????

•partículas que atravessam a lâmina passam por espaços existentes na eletrosfera dos átomos de ouro;

•partículas que sofrem desvio colidem no núcleo dos átomos de ouro;

•o núcleo é muito pequeno em relação ao átomo;

•se o núcleo repele as partículas de carga positiva é porque o núcleo é positivo;

•a lâmina de ouro, aparentemente de aspecto contínuo, apresenta espaços vazios comparados a uma peneira.

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Importância: primeira divisão do átomo em regiões.

Modelo proposto por Rutherford (1911):

É constituído por:

• Núcleo (prótons) muitopequeno com a carga positiva,onde se concentra quase toda amassa do átomo.

• Eletrosfera (elétrons) comcarga negativa movendo-se emvolta do núcleo.

O átomo seria um sistema semelhante ao sistema solar.

Modelo Planetário

No modelo atômico de Rutherford surgiu uma dúvida: � Se o núcleo do átomo é formado por partículas positivas, por que essas partículas não se repelem e o núcleo não desmorona?

A resposta veio em 1932 quando James Chadwick descobre que no núcleo existe partículas sem carga elétrica: nêutron.

De certa forma, os nêutrons “isolam” os prótons, evitando suas repulsões e o “desmoronamento” do núcleo.

Nova representação:

Antes

Depois

Partículas Carga elétrica Massa relativa

Próton +1 1

Nêutron 0 1

Elétron -1 1/1840

Todos os materiais que nos rodeiam são formados, em última análise, por prótons, elétrons e nêutrons.

CONCEITOS SOBRE O ÁTOMO

CONCEITOS SOBRE O ÁTOMO

Número Atômico (Z): quantidades de prótons.

Z = p = e

Número de Massa (A): a soma das partículas que constitui

o átomo.A = Z + n

A = p + n

REPRESENTAÇÃO DE UM ÁTOMO

SEMELHANÇA ATÔMICA

ISÓTOPOS: mesmo número de prótons.

ISÓBAROS: mesmo número de massa.

ISÓTONOS: mesmo número de nêutrons.

Z=p= 12

A= 28

n= 16

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ISOELETRÔNICOS: mesmo número de elétrons.

ÍONS: são átomos que ganharam ou perderam elétrons

e= 12 e= 12 e= 12

Niels BohrNiels BohrNiels BohrNiels Bohr

(1885 (1885 (1885 (1885 ---- 1962)1962)1962)1962)

Niels Bohr trabalhou comThomson, e posteriormente comRutherford.

Tendo continuado o trabalhodestes dois físicos, aperfeiçoou,em 1913, o modelo atômico deRutherford.

O ÁTOMO DE RUTHERFORD-BOHR –1913 (métodos experimentais)

BOHR

*Explicação do átomo baseado na luz emitida por alguns elementos

quando aquecidos.

Postulados de Bohr:

� 1. Os elétrons, nos átomos, movimentam-se ao redor do núcleo em trajetórias circulares, chamadas de camadas ou níveis.

� 2. Cada um desses níveis possui um valor determinado de energia.

� 3. Não é permitido a um elétron permanecer entre dois desses níveis.

� 4. Um elétron pode passar de um nível para outro de maior energia, desde que absorva energia externa (energia elétrica, luz, calor etc.). Quando isso acontece, dizemos que o elétron foi "excitado".

� 5. O retomo do elétron ao nível inicial se faz acompanhar da liberação de energia na forma de ondas eletromagnéticas (luz visível, ultravioleta, calor etc.).

A energia não é emitida de modo contínuo, mas em “pacotes”. Cada “pacote de energia” é dado o nome de quantum.

* O átomo é formado por um núcleo e níveis de energia quantizada ( onde estão os elétrons ), num total de sete.

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Fogos de artifícioe o átomo de Rutherfod-Bohr

Para obtenção de efeitos coloridos no céu, utiliza-se:

• Bário - emite luz verde;• Sódio- amarelo;• Cobre – azul;• Lítio - vermelho

Nuvem eletrônica...

Quanto mais densa é a nuvem, maior a probabilidade de se encontrar um elétron

Por volta de 1927, os cientistas deixaram de acreditar que oelétron teria uma trajetória bem definida em torno do núcleo.

Modelo de Demócrito

Modelo de Thomson

Modelo de Bohr

Modelo de Dalton

Modelo de Rutherford

Modelo da Nuvem Eletrônica

Evolução do Modelo atômico… “Fotografar” os átomos...Hoje em dia dispomos de potentes microscópios que

nos permitem obter imagens dos átomos: são os microscópios eletrônicos.

Dimensão dos átomos

100 pm

Dimensão dos átomos

Se 100 milhões de pessoas se reduzissem ao tamanho de átomos, formavam uma fila de apenas 1cm.

Um ponto final pode conter mais de 3 milhões de átomos.

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A Distribuição Eletrônica

Camadas ou Níveis de energia K L M N O P Q

Valores que representam cada nível 1 2 3 4 5 6 7

Quantidade de elétrons 2 8 18 32 32 18 2

Segundo Bohr:

Cada nível indica a quantidade de subníveis nele existentes:

Subnível ou subcamada s p d f

Número máximo de elétrons 2 6 10 14

Estudos específicos para determinar a energia dos subníveis mostraram que:�Existe uma ordem crescente de energia nos subníveis;

1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2, 4d10, 5p6, 6s2, 4f14, 5d10, 6p6, 7s2, 5f14, 6dlO . . .

energia crescente

Distribuição eletrônica em átomos neutros

8O 1s2 2s2 2p4 Distribuição eletrônica nos níveis

25Mn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10

K-2 L-8 M-13 N-2

K-2 L-6 Distribuição eletrônica nos níveis ou camadas.

Distribuição eletrônica em íons

Camada de valência é a camada mais afastada do núcleo