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Semana 3
Allan Rodrigues
Xandão
(Victor Pontes)
CRONOGRAMA
07/02
14/02
Propriedades
da matéria,
substância, mistura
e sistema
Estados físicos da
matéria e gráfcos
de mudança
de fase
08:00
11:00
Propriedades
da matéria,
substância, mistura
e sistema
Estados físicos da
matéria e gráfcos
de mudança
de fase
18:00
21:00
22:00
Métodos de
separação
de mistura
heterogêneas
Métodos de
separação
de misturas
homogêneas
08:00
11:00
Métodos de
Métodos de
separação
de misturas
homogêneas,
tratamento de água
e esgoto
separação
de misturas
heterogêneas
18:00
21:00
21/02
Evolução dos
modelos atômicos
Atomística
08:00
11:00
Evolução dos
modelos atômicos
- De Demócrito a
Sommerfield
Atomística:
Estrutura atômica
18:00
21:00
Evolução
dos Modelos
Atômicos
01. Resumo
02. Exercício de Aula
03. Exercício de Casa
04. Questão Contexto
21
fev
RESUMO
Essa ideia de átomo não corresponde à que se tem
hoje. No século V a.C., o filósofo grego Leucipo e
seu discípulo Demócrito imaginaram que a matéria
não poderia ser infinitamente divisível, dai a palavra
“átomo”, a = negação e tomo = divisível. Se partida
variadas vezes, chegaria a uma partícula muito pequena, indivisível e impenetrável, e assim concluíram que toda matéria era constituída por pequenas partículas indivisíveis, os átomos. Essa teoria se
manteve por longos anos. Somente no século XIX,
um novo modelo para explicar de que se constituía a
matéria foi apresentado.
Experimento de Thomson com raios catódicos:
Para medir a razão entre a carga e a massa do elé-
O Modelo atômico de Dalton
– 1803
tron, um feixe de raios catódicos (elétrons) passa
através de um campo elétrico e de um campo magnético. De modo que o campo elétrico provoca desdesvia o feixe no sentido oposto. Posteriormente,
mou a ideia do átomo como constituinte básico da
deduziu a existência de uma carga positiva. Seu mo-
matéria. Dalton considerou os átomos como partí-
delo consistia em uma esfera maciça carregada po-
culas pequenas, indivisíveis e indestrutíveis. Seu
sitivamente, na qual se encontravam, incrustados,
modelo ficou conhecido como “Bola de Bilhar”. Esse
as cargas negativas. Se modelo foi conhecido como
modelo foi considerado por cerca de 100 anos, até
pudim de passas.
que um novo modelo surgiu.
Representação do modelo atômico de Dalton: A bola de bilhar
O Modelo atômico de Thomson – 1903
O físico britânico Joseph John Thomson (1856 –
1940) concluiu, após um estudo com raios catódicos(emitidos de uma fonte de cátions), que o átomo
não era apenas uma esfera indivisível como tinha
dito Dalton. Em seu estudo, percebeu a existência
de partículas carregadas negativamente, determinando sua relação entre a carga dessas partículas
(que foram denominados inicialmente como corpúsculos) e a massa.
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vio em um sentido, enquanto o campo magnético
John Dalton (1766 – 1844), cientista britânico reto-
O Modelo atômico de Rutherford – 1911
e era envolto por elétrons girando em elipses (a eletrosfera, isto é, a maior parte de volume atômico).
Após a descoberta da Radioatividade, em 1911, o físico da Nova Zelândia Ernest Rutherford (1871 – 1937)
e seus colaboradores realizaram, dentre outras, uma
experiência cujo objetivo era determinar as propriedades das partículas alfa e sua interação com a matéria. O experimento consistiu em bombardear uma
finíssima lâmina de ouro com partículas alfa, emitidas por polônio radioativo em uma chapa fotográfica. Com o experimento, ele percebeu que algumas
partículas atravessavam a lâmina sem sofrer desvio,
enquanto outras eram desviadas e uma parte delas
era ricocheteada.
Modelo planetário de Rutherford
O átomo com um núcleo, onde está concentrada a
maior parte de sua massa, envolto por elétrons girando na eletrosfera. A principal falha no modelo de
Rutherford foi não considerar que os elétrons, como
gradativamente perderiam energia e atingiriam o
núcleo. O próximo modelo estava baseado nesta hipótese e em estudos da teoria quântica.
Experimento de Rutherford
Partículas alfa (emitidas por Polônio radioativo)
O Modelo atômico de Bohr –
1913
bombardeando uma fina lâmina de ouro para uma
chapa fotográfica (detector de partículas).
O físico dinamarquês, Neils Bohr (1885-1962) propôs
um modelo que seria formado por um núcleo posi-
O físico chegou à conclusão de que a maioria das
tivo com uma parte periférica, onde giravam os elé-
partículas atravessou a lâmina sem desviar, pois o
trons. Ainda semelhante ao modelo de Rutherford, a
átomo é constituído em grande parte por espaço va-
diferença entre estes era que para Bohr, os elétrons
zio. As outras partículas que sofreram desvio pro-
giravam, sem emitir ou absorver energia, em órbitas
vavelmente foram repelidas pelo núcleo, devido à
circulares, as quais ele denominou níveis de energia
positividade de suas cargas. E, por fim, as que rico-
ou camadas.
chetearam foram também repelidas pelo núcleo.
Conclusões de Rutherford a respeito do desvia de
algumas partículas.
Baseado nesta experiência, Rutherford elaborou um
modelo que ficou conhecido como “Modelo planetário”, em que o átomo possuía um núcleo, onde estaria concentrada a maior parte da massa do átomo,
Modelo atômico de Bohr: um núcleo positivo com uma parte
periférica, onde os elétrons, sem emissão ou absorção de energia
giravam em órbitas circulares (camadas ou níveis de energia).
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partículas carregadas girando ao redor do núcleo,
O Modelo atômico de Sommerfeld – 1915
possível calcular a posição e a velocidade de um elétron, num mesmo instante.
→ Orbital – região do espaço ao redor do núcleo
onde é máxima a probabilidade de encontrar um elé-
O físico alemão Arnold Johannes Wilhelm Sommer-
tron.
feld, em 1915, estudando os espectros de emissão
de átomos mais complexos que o hidrogênio, ad-
Ele propôs este modelo através na teoria da relati-
mitiu que em cada camada eletrônica (n) havia 1 ór-
vidade de Einstein e da teoria quântica, assim po-
bita circular e (n-1) órbitas elípticas com diferentes
dendo explicar detalhes dos espectros. Como ele
características. Essas órbitas elípticas foram então
complementou o que Bohr não conseguia explicar
chamadas de subníveis ou subcamadas e caracteri-
satisfatoriamente para átomos além dos hidrogenói-
zadas por l,onde l=0, l=1, l=2 e l=3 são respectiva-
des, o modelo ficou conhecido como Bohr-Sommer-
mente os subníveis s, p, d e f. Por exemplo, na 4ª ca-
feld. A energia do elétron seria determinada pela
mada há uma órbita circular e três elípticas.
distância em que se encontrava do núcleo e pelo
tipo de órbita que descreve.
Modelo dos orbitais atômicos
→ Princípio da dualidade partícula-onda (De Broglie)
EXERCÍCIO DE AULA
1.
No fim do século XIX, o físico neozelandês Ernest Rutherford (1871-1937) foi convencido por J. J. Thomson a trabalhar com o fenômeno então recentemente
descoberto: a radioatividade. Seu trabalho permitiu a elaboração de um modelo atômico que possibilitou o entendimento da radiação emitida pelos átomos
de urânio, polônio e rádio. Aos 26 anos de idade, Rutherford fez sua maior descoberta. Estudando a emissão de radiação de urânio e do tório, observou que
existem dois tipos distintos de radiação: uma que é rapidamente absorvida, que
denominamos radiação alfa ( ), α e uma com maior poder de penetração, que
denominamos radiação beta ( ). β Sobre a descoberta de Rutherford podemos
afirmar ainda:
I. A radiação alfa é atraída pelo polo negativo de um campo elétrico.
II. O baixo poder de penetração das radiações alfa decorre de sua elevada massa.
III. A radiação beta é constituída por partículas positivas, pois se desviam para o
polo negativo do campo elétrico.
IV. As partículas alfa são iguais a átomos de hélio que perderam os elétrons.
Está(ão) correta(s) a(s) afirmação(ões):
a) I, apenas
b) I e II
c) III, apenas
d) I, II e IV
e) II e IV
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→ Princípio da incerteza de Heisenberg – não é
2.
A eletricidade (do grego elétron, que significa “âmbar”) é um fenômeno físico
originado por cargas elétricas. Há dois tipos de cargas elétricas: positivas e negativas. As cargas de nomes iguais (mesmo sinal) se repelem e as de nomes
distintos (sinais diferentes) se atraem. De acordo com a informação, assinale a
alternativa correta.
a) O fenômeno descrito acima não pode ser explicado utilizando-se o modelo
atômico de Dalton.
b) O fenômeno descrito acima não pode ser explicado utilizando-se o modelo
atômico de Thomson.
c) Os prótons possuem carga elétrica negativa.
d) O fenômeno descrito acima não pode ser explicado utilizando-se o modelo
atômico de Rutherford.
e) Os elétrons possuem carga elétrica positiva.
cos:
I. No modelo de Dalton, o átomo é dividido em prótons e elétrons.
II. No modelo de Rutherford, os átomos são constituídos por um núcleo muito
pequeno e denso e carregado positivamente. Ao redor do núcleo estão distribuídos os elétrons, como planetas em torno do Sol.
III. O físico inglês Thomson afirma, em seu modelo atômico, que um elétron, ao
passar de uma órbita para outra, absorve ou emite um quantum (fóton) de energia.
Das afirmações feitas, está(ão) correta(s):
a) apenas III.
b) apenas I e II.
c) apenas II e III.
d) apenas II.
e) todas.
4.
Assinale a afirmativa que descreve ADEQUADAMENTE a teoria atômica de Dalton. Toda matéria é constituída de átomos:
a) os quais são formados por partículas positivas e negativas.
b) e todos os átomos de um mesmo elemento são idênticos.
c) os quais são formados por um núcleo positivo e por elétrons que gravitam em
diferentes camadas eletrônicas.
d) os quais são formados por um núcleo positivo e por elétrons que gravitam livremente em torno desse núcleo.
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3.
Considere as seguintes afirmações, referentes à evolução dos modelos atômi-
5.
Os fundamentos da estrutura da matéria e da atomística baseados em resultados
experimentais tiveram sua origem com John Dalton, no início do século XIX. Desde então, no transcorrer de aproximadamente 100 anos, outros cientistas, tais
como J. J. Thomson, E. Rutherford e N. Bohr, deram contribuições marcantes de
como possivelmente o átomo estaria estruturado. Com base nas ideias propostas por esses cientistas, marque (V) para verdadeira e (F) para falsa.
(_____) Rutherford foi o primeiro cientista a propor a ideia de que os átomos
eram, na verdade, grandes espaços vazios constituídos por um centro pequeno,
positivo e denso com elétrons girando ao seu redor.
(_____) Thomson utilizou uma analogia inusitada ao comparar um átomo com
um “pudim de passas”, em que estas seriam prótons incrustados em uma massa
uniforme de elétrons dando origem à atual eletrosfera.
(_____) Dalton comparou os átomos a esferas maciças, perfeitas e indivisíveis,
tais como “bolas de bilhar”. A partir deste estudo surgiu o termo “átomo” que significa “sem partes” ou “indivisível”.
(_____) O modelo atômico de Bohr foi o primeiro a envolver conceitos de mecânica quântica, em que a eletrosfera possuía apenas algumas regiões acessíveis
denominadas níveis de energia, sendo ao elétron proibido a movimentação entre
estas regiões.
que emitia descargas elétricas em uma fina folha de ouro, além de um anteparo
para detectar a direção tomada pelos elétrons. Assinale a alternativa correta, de
cima para baixo.
a) F - V - V - V - F
b) V - V - F - V - F
c) V - F - F - F - F
d) F - V - V - F - V
e) V - F - F - F - V
EXERCÍCIOS PARA CASA
1.
Relacione os nomes dos cientistas e filósofos apresentados na coluna à esquerda
com suas descobertas na coluna à direita:
a) Demócrito
( ) Descobridor do nêutron.
b) Thomson
( ) Seu modelo atômico era semelhante a uma
c) Rutherford
bola de bilhar.
d) Dalton
(
e) Chadwick
“pudim de passas”.
) Seu modelo atômico era semelhante a um
( ) Foi o primeiro a utilizar a palavra átomo.
( ) Criou um modelo para o átomo semelhante
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(_____) Rutherford utilizou em seu famoso experimento uma fonte radioativa
2.
Fogos de artifício utilizam sais de diferentes íons metálicos misturados com um
material explosivo. Quando incendiados, emitem diferentes colorações. Por
exemplo: sais de sódio emitem cor amarela, de bário, cor verde, e de cobre, cor
azul. Essas cores são produzidas quando os elétrons excitados dos íons metálicos retornam para níveis de menor energia. O modelo atômico mais adequado
para explicar esse fenômeno é o modelo de:
a) Rutherford
b) Rutherford-Bohr
c) Thomson
d) Dalton
3.
O conhecimento sobre estrutura atômica evoluiu à medida que determinados
fatos experimentais eram observados, gerando a necessidade de proposição de
modelos atômicos com características que os explicassem.
Fatos Observados
Características do Modelo Atômico
I. Investigações sobre a natureza elétri- 1. Átomos maciços, indivisíveis e intubos de gases rarefeitos.
2. Atómos com núcleo denso e positiII. Determinação das Leis Ponderais vo, rodeado pelos elétrons negativos.
das Combinações Químicas
3. Átomos como uma esfera positiIII. Análise dos espectros atômicos va onde estão distribuídas, uniforme(emissão de luz com cores característi- mente, as partículas negativas.
cas para cada elemento)
4. Átomos com elétrons movimentanIV. Estudos sobre radioatividades e dis- do-se ao redor do núcleo em trajetópersão de partículas alfa
rias circulares - denominadas níveis com valor determinado de energia
A associação correta entre o fato observado e o modelo atômico proposto, a partir deste subsídio, é:
a) I – 3; II – 1; III – 2; IV – 4
b) I – 1; II – 2; III – 4; IV – 3
c) I – 3; II – 1; III – 4; IV – 2
d) I – 4; II – 2; III – 1; IV – 3
e) I – 1; II – 3; III – 4; IV – 2
4.
Uma importante contribuição do modelo de Rutherford foi considerar o átomo
constituído de:
a) elétrons mergulhados numa massa homogênea de carga positiva.
b) uma estrutura altamente compactada de prótons e elétrons.
c) um núcleo de massa desprezível comparada com a massa do elétron.
d) uma região central com carga negativa chamada núcleo.
e) um núcleo muito pequeno de carga positiva, cercada por elétrons.
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ca da matéria e descargas elétricas em destrutíveis
5.
Ao resumir as características de cada um dos sucessivos modelos do átomo de
hidrogênio, um estudante elaborou o seguinte resumo:
Modelo Atômico: Dalton
Características: Átomos maciços e indivisíveis.
Modelo Atômico: Thomson
Características: elétron, de carga negativa, incrustado em uma esfera de carga
Modelo Atômico: Rutherford
Características: elétron, de carga negativa, em órbita em torno de um núcleo
central, de carga positiva. Não há restrição quanto aos valores dos raios das órbitas e das energias do elétron.
Modelo Atômico: Bohr
Características: elétron, de carga negativa, em órbita em torno de um núcleo
central, de carga positiva. Apenas certos valores dos raios das órbitas e das ener-
O número de erros cometidos pelo estudante é:
a) 0
b) 1
c) 2
d) 3
6.
Assinale a alternativa que completa melhor os espaços apresentados na frase
abaixo:
“O modelo de Rutherford propõe que o átomo seria composto por um núcleo
muito pequeno e de carga elétrica ..., que seria equilibrado por …, de carga elétrica …, que ficavam girando ao redor do núcleo, numa região periférica denominada ...”
a) neutra, prótons, positiva e núcleo.
b) positiva, elétrons, positiva, eletrosfera.
c) negativa, prótons, negativa, eletrosfera.
d) positiva, elétrons, negativa, eletrosfera.
e) negativa, prótons, negativa, núcleo.
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gias do elétron são possíveis.
7.
Em relação ao modelo atômico de Rutherford, julgue os itens a seguir como verdadeiros ou falsos:
a) Esse modelo baseia-se em experimentos com eletrólise de soluções de sais
de ouro.
b) Ele apresenta a matéria constituída por elétrons em contato direto com os
prótons.
c) O modelo foi elaborado a partir de experimentos em que uma fina lâmina de
ouro era bombardeada com partículas α.
d) Segundo esse modelo, só é permitido ao elétron ocupar níveis energéticos
nos quais ele se apresenta com valores de energia múltiplos inteiros de um fóton.
e) Esse modelo é semelhante a um sistema planetário, em que os elétrons distribuem-se ao redor do núcleo, assim como os planetas em torno do Sol.
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QUESTÃO CONTEXTO
O “Homem de Ferro 2” retrata a como Tony Stark luta para substituir o metal paládio, que faz parte do reator de seu peito, por um metal atóxico. Depois de interpretar informações deixadas por seu pai, nosso Iron man projeta um holograma
do elemento que poderia vir a substituir o paládio, cuja imagem se assemelha à
figura abaixo.
Qual dos modelos atômicos a imagem acima representa?
GABARITO
01.
03.
1.d
Rutherford imaginou que o átomo seria composto
2.a
por um núcleo positivo e muito pequeno. Ele tam-
3. Exercícios para aula
Questão contexto
d
bém acreditava que os elétrons giravam ao redor do
4.b
núcleo e neutralizavam a carga positiva do núcleo.
5.c
Este modelo foi difundido no meio científico em
1911. Rutherford sugeriu que o átomo pareceria com
02.
o nosso sistema solar no qual o Sol seria o núcleo e
os planetas seriam os elétrons.
Exercícios para casa
1.
e; d; b; a; c;
2.b
3.c
4.e
6.d
7.
a) Falso. O modelo atômico de Rutherford
baseia-se em experimentos de bombardeio de finas
lâminas de um metal por partículas.
b) Falso. Segundo o modelo atômico de
Rutherford, os elétrons estão na região periférica
do átomo (eletrosfera).
c) Verdadeiro.
d) Falso. Essa proposição foi feita por Bohr,
e não por Rutherford.
e) Verdadeiro.
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5.a
Qui. 39