A evolução dos modelos atômicos

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“Modelos Atômicos”
Profa. Núria Galacini
A evolução dos modelos atômicos
Demócrito: no século IV a.C. afirmava que a matéria era
composta de partículas indivisíveis, o átomo.
A evolução dos modelos atômicos
John Dalton: em 1808 formulou uma definição acerca dos
átomos:
 Os elementos são constituídos por partículas extremamente
pequenas, chamados átomos.
 Todos os átomos de um dado elemento são idênticos, têm o
mesmo tamanho, massa e propriedades químicas.
 Os átomos de um elemento são
diferentes dos átomos de outro
elemento qualquer.
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 Os compostos são constituídos por átomos de mais de um
elemento.
 Em qualquer composto a razão entre o número de átomos
de qualquer dos elementos é um número inteiro, ou uma
fração simples.
Por exemplo: NaCl  1 átomo de Na (sódio) : 1 átomo de Cl (cloro)
A evolução dos modelos atômicos
Modelo atômico de John Dalton: bola de bilhar
Segundo Dalton, o átomo
seria uma esfera uniforme,
como uma bola de bilhar.
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J.J. Thomson: em 1897, ele demonstrou que o átomo não era
indivisível (descoberta do elétron) :
http://www.youtube.co
m/watch?v=9zHJ1x-Agk&feature=related
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Tubo de raios catódicos:
Partículas emitidas pelo pólo negativo da lâmpada são dirigidas para o pólo positivo.
Um orifício permite que estas partículas o atravessem, originando o raio catódico (o
pólo negativo da lâmpada chama-se cátodo). Este raio atinge uma placa
fluorescente. Colocando um campo elétrico no caminho do raio catódico, este é
atraído pelo prato possuindo carga positiva (cargas opostas se atraem) e repelido
pelo prato de carga negativa (cargas iguais se repelem), indicando que se trata de
partículas carregadas negativamente: os elétrons. Sendo os átomos
eletricamente neutros, então cada átomo deveria conter igual número de cargas
positivas e negativas.
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Modelo atômico de J.J. Thomson: pudim de passas (ou
ameixas?)
Segundo
Thomson,
o
átomo seria como um
“pudim de passas”, ou seja
os elétrons deveria estar
“encrustrados” numa esfera
uniforme e positiva.
A evolução dos modelos atômicos
Curiosidade
Descoberta do próton: Em 1886, o físico alemão Eugen
Goldstein, usando uma aparelhagem semelhante à de
Thomson, observou o aparecimento de um feixe luminoso no
sentido oposto ao dos elétrons. Concluiu que os
componentes desse feixe deveriam apresentar carga elétrica
positiva.
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Em 1904, Ernest Rutherford, ao realizar o mesmo
experimento com o gás hidrogênio, detectou a presença de
partículas com carga elétrica positiva ainda menores, as
quais ele denominou prótons. A massa de um próton é
aproximadamente 1 836 vezes maior que a de um elétron.
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Experimento de Rutherford: Em 1910, Rutherford decide
usar partículas α (partículas alfa  emitidas por átomos
radioativos) para provar a estrutura do átomo. Para isso
bombardeou finas películas de ouro com estas partículas α,
sendo os resultados surpreendentes: a maioria das
partículas atravessava a película, algumas mudavam de
direção, e outras (poucas) voltavam para trás.
Obs.: as partículas α são constituídas de 2 prótons e 2
nêutrons e hoje conhecemos a partícula alfa como sendo o
átomo de hélio.
4
4
2He = 2α
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Experimento de Rutherford
http://www.youtube.com/watch?v=Q8RuO2ekNGw
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As observações feitas durante o experimento
Rutherford a tirar uma série de conclusões:
levaram
A evolução dos modelos atômicos
Modelo atômico de Ernest Rutherford: sistema solar
Rutherford propôs assim,
que as cargas positivas
estavam concentradas num
núcleo, na parte central do
átomo.
A evolução dos modelos atômicos
... apesar do sucesso de Rutherford, na tentativa de explicar a
estrutura
do
átomo,
continuavam
muitos
aspectos
por
esclarecer. Por exemplo, sabia-se que o hidrogênio continha
um próton e o hélio 2 prótons, mas a relação de massas não
era de 2:1 mas sim de 4:1 (despreza-se a massa dos elétrons
que é muito pequena comparada com a dos prótons)...
A evolução dos modelos atômicos
... isto só foi resolvido com a descoberta do nêutron por
Chadwick, em 1932. Chadwick bombardeou uma película de
berílio com partículas α, e o metal emitia uma radiação
altamente energética, constituída por partículas neutras, e com
uma massa ligeiramente superior à do próton: o nêutron.
A evolução dos modelos atômicos
...com esta descoberta, a constituição do átomo ficou
definitivamente estabelecida: os átomos são constituídos por
núcleos muito pequenos e muito densos, cercados por
“nuvens” de elétrons a distâncias relativamente grandes do
núcleo. Todos os núcleos contêm prótons. Núcleos de todos os
átomos, exceto o hidrogênio, contêm também nêutrons.
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Niels Bohr: em 1913, propôs um novo modelo atômico,
relacionando a distribuição dos elétrons na eletrosfera com sua
quantidade de energia.
A evolução dos modelos atômicos
O modelo atômico de Bohr: esse modelo baseia-se nos
seguintes postulados:
 Os elétrons descrevem órbitas circulares ao redor do núcleo.
 Cada uma dessas órbitas tem energia constante. Os elétrons
que estão situados em órbitas mais afastadas do núcleo
apresentarão maior quantidade de energia.
 Quando um elétron absorve certa quantidade de energia, salta
para uma órbita mais energética. Quando ele retorna à sua
órbita original, libera a mesma quantidade de energia, na forma
de onda eletromagnética (luz). Essas órbitas foram
denominadas níveis de energia. São conhecidos sete níveis de
energia ou camadas, denominadas K, L, M, N, O, P e Q.
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O modelo de Böhr permite relacionar as órbitas (níveis de
energia) com os espectros descontínuos dos elementos.
Evolução dos modelos atômicos
O trabalho de Böhr despertou o interesse de vários cientistas para o
estudo dos espectros descontínuos. Um deles, Sommerfeld, percebeu,
em 1916, que as raias obtidas por Böhr eram na verdade um conjunto de
raias mais finas e supôs então que os níveis de energia estariam
divididos em regiões ainda menores, por ele denominadas subníveis de
energia. O número de cada nível indica a quantidade de subníveis nele
existentes. Por exemplo, o nível 1 apresenta um subnível, o nível 2
apresenta dois subníveis, e assim por diante. Esses subníveis são
representados pelas letras s, p, d, f, g, h, … .
Evolução dos modelos atômicos
Estudos específicos para determinar a energia dos subníveis
mostraram que:
 existe uma ordem crescente de energia nos subníveis;
 os elétrons de um mesmo subnível contêm a mesma
quantidade de energia;
 os elétrons se distribuem pela eletrosfera ocupando o
subnível de menor energia disponível.
Distribuição eletrônica por Pauling
A criação de uma representação gráfica para os subníveis
facilitou a visualização da sua ordem crescente de energia.
Essa representação é conhecida como diagrama de Linus
Pauling.
Cada um desses subníveis
pode acomodar um número
máximo de elétrons:
Distribuição eletrônica por Pauling
Distribuição eletrônica por subníveis
Como num átomo o número de prótons (Z) é igual ao número
de elétrons, conhecendo o número atômico poderemos fazer
a distribuição dos elétrons nos subníveis.
Antes da Tabela Periódica…
Distribuição eletrônica por subníveis
Na prática:
Outro exemplo:
subnível
mais externo
subnível
mais energético
Antes da Tabela Periódica…
Distribuição eletrônica por subníveis
Distribuição eletrônica por Pauling
Distribuição eletrônica por subníveis para íons
DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA PARA ÍONS
Tudo que acontece com o átomo acontece na
ELETROSFERA, especificamente com a CAMADA DE
VALÊNCIA (CV) !
Exercícios
(ITA - 2010) Historicamente, a teoria atômica recebeu várias contribuições de
cientistas.
Assinale a opção que apresenta, na ordem cronológica CORRETA, os nomes de
cientistas que são apontados como autores de modelos atômicos.
a) Dalton, Thomson, Rutherford e Bohr.
b) Thomson, Millikan, Dalton e Rutherford.
c) Avogadro, Thomson, Bohr e Rutherford.
d) Lavoisier, Proust, Gay-Lussac e Thomson.
e) Rutherford, Dalton, Bohr e Avogadro.
Exercícios
(ITA - 2010) Historicamente, a teoria atômica recebeu várias contribuições de
cientistas.
Assinale a opção que apresenta, na ordem cronológica CORRETA, os nomes de
cientistas que são apontados como autores de modelos atômicos.
a) Dalton, Thomson, Rutherford e Bohr. (X)
b) Thomson, Millikan, Dalton e Rutherford.
c) Avogadro, Thomson, Bohr e Rutherford.
d) Lavoisier, Proust, Gay-Lussac e Thomson.
e) Rutherford, Dalton, Bohr e Avogadro.
Exercícios
(PUC-RJ - 2009) Na produção de fogos de artifício, diferentes metais são
misturados à pólvora para que os fogos, quando detonados, produzam cores
variadas. Por exemplo, o sódio, o estrôncio e o cobre produzem, respectivamente,
as cores amarela, vermelha e azul.
Se a localização dos elétrons num determinado nível depende da sua quantidade
de energia, é incorreto afirmar que:
a) quando a pólvora explode, a energia produzida excita os elétrons dos átomos
desses metais, fazendo-os passar de níveis de menor energia para níveis de maior
energia.
b) os níveis de menor energia são aqueles mais próximos do núcleo, e os níveis de
maior energia são aqueles mais distantes do núcleo.
c) quando o elétron retorna para o estado fundamental, ele cede energia
anteriormente recebida sob a forma de luz.
d) a luminosidade colorida nos fogos de artifício não depende do salto de elétrons
de um nível para outro.
e) no laboratório, o estrôncio poderia ser identificado pela coloração vermelha
quando este recebe o calor de uma chama.
Exercícios
(PUC-RJ - 2009) Na produção de fogos de artifício, diferentes metais são
misturados à pólvora para que os fogos, quando detonados, produzam cores
variadas. Por exemplo, o sódio, o estrôncio e o cobre produzem, respectivamente,
as cores amarela, vermelha e azul.
Se a localização dos elétrons num determinado nível depende da sua quantidade
de energia, é incorreto afirmar que:
a) quando a pólvora explode, a energia produzida excita os elétrons dos átomos
desses metais, fazendo-os passar de níveis de menor energia para níveis de maior
energia.
b) os níveis de menor energia são aqueles mais próximos do núcleo, e os níveis de
maior energia são aqueles mais distantes do núcleo.
c) quando o elétron retorna para o estado fundamental, ele cede energia
anteriormente recebida sob a forma de luz.
d) a luminosidade colorida nos fogos de artifício não depende do salto de elétrons
de um nível para outro. (X)
e) no laboratório, o estrôncio poderia ser identificado pela coloração vermelha
quando este recebe o calor de uma chama.