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Estrutura Atômica
A EVOLUÇÃO ATÔMICA
MODELO ATÔMICO DE
JOHN DALTON (1808)
Muito tempo depois, John Dalton, um cientista inglês,
propôs que a matéria era formada por bolinhas maciças, os
átomos, e eles se combinavam para formar as substâncias.
Átomos de símbolos diferentes possuem propriedades
físicas e químicas diferentes.
–
Os átomos são esféricos, maciços e indivisíveis;
–
Os átomos de elementos diferentes são esféricos com
massas e tamanhos diferentes.
Esfera maciça
“bola de bilhar”
MODELO ATÔMICO DE THOMSON (1897)
Porém, o modelo de Dalton não satisfazia perguntas
em relação à natureza elétrica da matéria. Por exemplo: por
que quando se atritava um bastão de vidro em uma flanela
ele ficava carregado? Em virtude disso, o modelo da bola de
Química
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MODELOS ATÔMICOS
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A Primeira Idéia
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A estrutura da matéria é um dos assuntos inacabados da
ciência. Tudo começou na Grécia Antiga quando Demócrito
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e Leucipo, ambos filósofos, pensavam: se pegássemos algo1234
e dividíssemos infinitamente, a que chegaríamos? Então eles
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chegaram à conclusão de que a matéria deveria ser formada
por partículas indivisíveis chamadas átomos (do grego: não
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divisível), porém foi Dalton quem formulou as primeiras hipóteses
sobre a existência dos átomos.
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bilhar proposto por Dalton foi substituído.
O modelo de Thomson foi feito a partir de
experiências com raios catódicos em uma âmpola de
Crokes na qual foram detectadas partículas pequeniníssimas de carga elétrica negativa, os elétrons. Isso contrariava
Dalton porque ele dizia que o átomo era indivisível e, de
acordo com Thomson, o átomo era uma geléia positiva
esférica com elétrons cravados: o modelo do pudim com
passas. Ele explicava a natureza elétrica da matéria e dizia
que o número de elétrons era balanceado tal que as cargas
se anulassem.
–
O átomo é uma esfera maciça, formado por um fluido
com carga positiva no qual estão dispersos os elétrons.
Pudim de passas
MODELO ATÔMICO DE
RUTHERFORD (1911)
O modelo de Rutherford foi raciocinado da seguinte
maneira: se fuzilássemos uma caixa de madeira, não sabendo
o que havia dentro e nenhuma bala a atravessasse, queria
dizer que dentro, dela havia um material muito duro. Se
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Estrutura Atômica
Química
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todas as balas atravessassem, não haveria nada ou o material
contido seria muito mole. Entretanto, se parte dos tiros
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atravessasse e outra não, apenas uma parte da caixa estaria
preenchida com um material duro o bastante para barrar as
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balas. Então Rutherford resolveu “fuzilar” átomos, sendo12345
que as balas eram partículas radiativas, ele bombardeou uma
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12345um filme fotográfico.
finíssima lâmina de ouro com estas partículas e atrás, colocou
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Depois da experiência, foi constatado, através da
impressão, o que as partículas radiativas tinham feito no
filme: a maior parte das partículas tinha atravessado a lâmina,
a outra parte não atravessou ou atravessou mas teve sua
rota alterada. O que isso quer dizer então? Quer dizer que
o átomo não é maciço, boa parte dele é um espaço vazio.
A partir disso, Rutherford concluiu que o átomo é
formado por um núcleo com partículas positivas descobertas
em um tubo de raios canais, os prótons; e elétrons que
orbitavam ao redor do núcleo. As partículas que tiveram
sua rota desviada tinham carga positiva, passaram muito
perto do núcleo e foram repelidas, porém, se o núcleo
fosse formado por prótons com carga positiva, por que
eles não se repeliam e o átomo, conseqüentemente, explodia? A resposta foi descoberta mais tarde por Chadwick,
durante uma experiêcia de partículas alfa irradiadas em berílio
9, os átomos da placa emitiam partículas estranhas sem
carga que ficavam entre os prótons impedindo seu contato,
os nêutrons.
–
O átomo apresenta um núcleo, onde se localizam as
cargas positivas (prótons), e uma eletrosfera, onde se
localizam as cargas negativas (elétrons).
MODELO ATÔMICO DE BÖHR (1913)
Mas então veio a pergunta: se um corpo em movimento
tende a perder energia até frear, e os opostos se atraem,
então por que os elétrons não giravam perdendo energia
até que se chocassem com o núcleo?
A resposta veio com o modelo de Böhr (apesar de até
hoje não explicar de maneira satisfatória). De acordo com
Niels Böhr, os elétrons descreviam órbitas definidas ao
redor do átomo, e cada órbita possuía um limite de energia;
isso explica a luminescência: quando um elétron recebe
energia do ambiente, ele fica excitado e pula para um orbital
de maior energia, porém ele fica instável, então libera energia na forma de luz e volta para a órbita original. Apesar de
este modelo ser um pouco arbitrário, para a época, era
muito avançado.
Erecebida = E2 - E1
Erecebida = Eperdida
–
–
–
Os elétrons giram em torno do núcleo em órbitas
circulares (camadas) que possuem uma certa quantidade
de energia.
Os elétrons “pulam” para outra camada quando absorvem
energia. Quando eles voltam para sua órbita de origem,
o mesmo libera essa energia na forma de luz.
Camadas: K, L, M, N, O, P, Q.
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Eperdida = E2 - E1
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Estrutura Atômica
Química
Órbitas de Böhr para o átomo de hidrogênio:
Órbita
Distância
do núcleo
1
0,529 Å
2
2,116 Å
3
4,761 Å
4
8,464 Å
5
13,225 Å
A linha violeta mais brilhante no espectro atômico é
causada por elétrons saltando da sexta órbita para a segunda
órbita.
A linha vermelha no espectro atômico é causada por
elétrons saltando da terceira órbita para a segunda órbita.
As órbitas determinadas por Böhr, e a forma pela qual
os elétrons saltam entre estas, destruíram a antiga imagem
dos elétrons girando em espiral em direção do núcleo.
Também anulara a existência de radiação atômica ser um
espectro luminoso contínuo, e responsável pelo espectro
linear.
Era tudo muito estranho. As idéias arrojadas e
imaginativas de Böhr engendraram algo que funcionava muito
bem. Mas nem Böhr nem ninguém poderia compreender
exatamente como funcionava.
MODELO ATÔMICO DE
SOMMERFELD (1916)
A análise do espectro de elementos mais complexos
que o hidrogênio levou Sommerfeld a propor que as órbitas
não eram somente circulares mas também elípticas.
–
A linha verde-azulada no espectro atômico é causada
por elétrons saltando da quarta órbita para a segunda órbita.
A energia que o elétron desprendia em forma de luz era
devido ao fato de que as camadas eletrônicas possuíam
algumas subdivisões, que ele chamou de subníveis de
energia, aos quais estavam associadas várias órbitas
diferentes, sendo uma dessas órbitas circular e as demais
elípticas.
A linha azul no espectro atômico é causada por elétrons
saltando da quinta órbita para a segunda órbita.
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MODELOS
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Um dos principais alicerces do conhecimento científico12345
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é a idéia de que a matéria é formada por
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átomos. O conhecimento da estrutura
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dos átomos é a chave para o
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entendimento de muitos fenômenos que
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nos cercam. No entanto, hoje, ao
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estudar os átomos, encontramos uma
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séria limitação: os átomos são invisíveis.
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Em vista disso, os cientistas,
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baseados em dados experimentais,
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imaginam como um átomo deve ser. Um
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modelo atômico nada mais é do que a
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imagem mental elaborada para
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representar um átomo.
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Um modelo deve:
– explicar observações experimen-tais;
– predizer novas observações;
– ser passível de modificações
quando novos fatos experimentais são descobertos.
No entanto, quando os novos
fatos contradizem frontalmente
um modelo, este deve ser
abandonado e substituído por
outro.
próton: carga positiva (núcleo)
nêutron: carga neutra (núcleo)
elétron: carga negativa (eletrosfera)
0 1 Escreva sobre os modelos atômicos de Dalton, Böhr e
Thomson.
0 3 Aquecendo bastante uma substância, ela começa a ejetar
elétrons. De onde vem a energia que faz os elétrons
saltarem?
Dalton: átomo é esfera maciça e indivisível.
Böhr: átomo tem núcleo e eletrosfera.
Pode ser energia elétrica, calor
calor,, luz etc.
Thomson: átomo é esfera (+) recheada com cargas (-).
0 2 Escreva, de modo sucinto, sobre as partículas que
constituem o átomo, onde se localizam, e os seus tipos
de cargas elétricas.
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0 1 Dadas as afirmativas que se referem aos modelos
atômicos de Dalton, de Thomson e de Rutherford,
identifique-as e indique sua resposta no quadro, logo
após as afirmativas.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Introduziu a natureza elétrica da matéria.
É o mais recente dos três.
Propôs que o átomo seria uma bolinha muito pequena,
maciça e indivisível.
É conhecido como “modelo do pudim de passas”.
É conhecido como “modelo planetário”.
O seu experimento consistiu no bombardeamento de
uma lâmina finíssima de ouro, com partículas alfa.
a
b
e
f
Thomson
Rutherford
0 2 Complete:
O experimento de Rutherford consistiu no
bombardeamento de uma lâmina finíssima de
___________ com partículas _____________
chamadas partículas ______. Rutherford concluiu
principalmente que um átomo é constituído de uma região
central, chamada _________, onde estão cargas
positivas, chamadas ____________, e partículas sem
carga, os ________.
Ao redor da região central, estão os _________, de
carga _________, na região chamada ____________.
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d
Dalton
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c
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Estrutura Atômica
a)
b)
c)
d)
e)
Demócrito, Leucipo
Dalton
Thomson
Rutherford
Böhr
Química
0 3 Os exercícios de I a IX devem ser respondidos pelas
alternativas:
VIII) O modelo atômico proposto por ele é chamado de
“modelo do pudim com passas”.
IX) Completou o modelo de Rutherford, segundo o qual o
átomo pode ser comparado ao sistema planetário, onde
o Sol representa o núcleo e os planetas representam os
elétrons.
0 4 Explique como um átomo passa do estado normal ao
excitado.
I)
II)
O primeiro a provar que o átomo não era indivisível.
Autor do modelo segundo o qual os elétrons giram em
05
torno do núcleo em determinados níveis de energia
(órbitas).
III) Autor da primeira idéia do átomo, sem base em resultados
06
experimentais (sem base científica).
IV) O primeiro a provar que o átomo não era maciço, mas
era constituído por um núcleo muito pequeno, com carga
positiva, ao redor do qual ficavam os elétrons.
V) Autor do primeiro modelo atômico com base em a)
resultados experimentais (com base científica).
b)
VI) O estudo dos espectros de emissão dos elementos foi c)
o suporte experimental do seu modelo atômico.
d)
VII) O modelo atômico proposto por ele é chamado de e)
“modelo da bola de bilhar”.
1234
Explique o que acontece quando um átomo volta ao
estado normal.
No fim do século XIX começaram a aparecer evidências
de que o átomo não era a menor partícula constituinte da
matéria. Em 1897 tornou-se pública a demonstração da
existência de partículas negativas, por um inglês de nome:
Dalton;
Rutherford;
Böhr;
Thomson;
Proust.
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0 1 (UFMG) Todas as alternativas se referem a processos
que evidenciam a natureza elétrica da matéria, EXCETO:
a)
a)
b)
b)
c)
d)
e)
aquecimento da água pela ação de um ebulidor elétrico;
atração de pequenos pedaços de papel por um pente
friccionado contra o couro cabeludo;
decomposição da água pela passagem da corrente elétrica;
desvio da trajetória de raios catódicos pela ação de um
ímã;
repulsão entre dois bastões de vidro atritados com um
pedaço de lã.
0 2 (UFMG) Com relação ao modelo atômico de Böhr, a
afirmativa FALSA é:
a)
b)
c)
d)
e)
cada órbita eletrônica corresponde a um estado
estacionário de energia;
o elétron emite energia ao passar de uma órbita mais
interna para uma mais externa;
o elétron gira em órbitas circulares em torno do núcleo;
o elétron, no átomo, apresenta apenas determinados
valores de energia;
o número quântico principal está associado à energia do
elétron.
0 3 (UECE) Dissolva NaCl em água. Em seguida, mergulhe
um pedaço de madeira na solução, retire-o e deixe secar.
Ao queimá-lo, aparece uma chama amarela. Este
fenômeno ocorre porque:
c)
d)
o calor transfere energia aos elétrons desta substância,
fazendo com que eles se desloquem para níveis
energéticos mais altos, emitindo luz;
o calor transfere energia aos elétrons desta substância,
fazendo com que eles se desloquem para níveis
energéticos mais baixos, emitindo luz;
o calor transfere energia aos elétrons desta substância
fazendo com que eles se desloquem para níveis
energéticos mais altos. Quando estes elétrons “excitados”
voltam a níveis energéticos inferiores, eles devolvem a
energia absorvida sob forma de luz;
os elétrons para não se deslocarem do seu nível
energético, ao receberem calor, emitem luz.
0 4 (UFMG) 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 positiva. A carga positiva
está distribuída, homogeneamente, por toda a esfera.
MODELO ATÔMICO: Rutherford
CARACTERÍSTICAS: elétron, de carga negativa, em
órbita em torno de um núcleo central, de carga positiva.
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Estrutura Atômica
Química
Não há restrição quanto aos valores dos raios das órbitas
e das energias do elétron.
Esse resultado levou Rutherford a modificar o modelo
atômico de Thomson, propondo a existência de um
núcleo de carga positiva, de tamanho reduzido e com,
praticamente, toda a massa do átomo.
MODELO ATÔMICO: Böhr
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 energias
do elétron são possíveis.
O número de ERROS cometidos pelo estudante é:
a)
b)
c
d)
0
1
2
3
II.
III.
c)
No modelo proposto por Rutherford, o átomo tem
praticamente toda a sua massa concentrada num núcleo
pequeno e os elétrons estão a uma grande distância do
núcleo.
No modelo proposto por Böhr para o átomo de
hidrogênio, os elétrons se movem em órbitas circulares,
cujas energias podem assumir quaisquer valores.
É reconhecida como uma contribuição de Thomson ao
modelo atômico a existência de partículas subatômicas.
Está(ão) correta(s):
a)
b)
c)
d)
e)
a)
b)
0 5 (FUVEST) Considere as seguintes afirmações sobre
átomos e moléculas.
I.
Assinale a alternativa que apresenta o resultado que era
previsto para o experimento de acordo com o modelo
de Thomson.
apenas I.
apenas II.
apenas III.
apenas I e II.
apenas I e III.
d)
A maioria das partículas atravessaria a lâmina de ouro
sem sofrer desvios e um pequeno número sofreria
desvios muito pequenos.
A maioria das partículas sofreria grandes desvios ao
atravessar a lâmina.
A totalidade das partículas atravessaria a lâmina de ouro
sem sofrer nenhum desvio.
A totalidade das partículas ricochetearia ao se chocar contra
a lâmina de ouro, sem conseguir atravessá-la.
0 7 (UFRS) Em fogos de artifício, as diferentes colorações
são obtidas quando se adicionam sais de diferentes metais
às misturas explosivas.
Assim, para que se obtenha a cor azul é utilizado o cobre,
enquanto que para a cor vermelha utiliza-se o estrôncio.
A emissão de luz com cor característica para cada
elemento deve-se:
a)
aos elétrons destes íons metálicos, que absorvem energia
e saltam para níveis mais externos e, ao retornarem para
os níveis internos, emitem radiações com coloração
característica.
b)
às propriedades radioativas destes átomos metálicos.
c)
aos átomos desses metais, que são capazes de decompor
a luz natural em um espectro contínuo de luz visível.
d)
à baixa eletronegatividade dos átomos metálicos.
e)
aos elevados valores de energia de ionização dos átomos
metálicos.
0 6 (FUVEST) Na experiência de espalhamento de partículas
alfa, conhecida como “experiência de Rutherford”, um
feixe de partículas alfa foi dirigido contra uma lâmina
finíssima de ouro, e os experimentadores (Geiger e
Marsden) observaram que um grande número dessas
partículas atravessava a lâmina sem sofrer desvios, mas
que um pequeno número sofria desvios muito
acentuados.
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Em 1909, Geiger e Marsden realizaram, no laboratório
do professor Ernest Rutherford, uma série de
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experiências que envolveu a interação de partículas1234
alfa
com
a
matéria.
Esse trabalho, às vezes, é referido como
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“Experiência de Rutherford”. O desenho a seguir esquematiza
as
experiências
realizadas por Geiger e Marsden.
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Uma amostra de polônio radioativo emite partículas1234
alfa que incidem sobre uma lâmina muito fina de ouro. Um
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1234alfa após terem atingido a lâmina de ouro, uma vez que,
anteparo de sulfeto de zinco indica a trajetória das partículas
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quando elas incidem na superfície de ZnS, ocorre uma cintilação.
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1- EXPLIQUE o que são partículas alfa.
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2- DESCREVA os resultados que deveriam ser observados
nessa experiência se houvesse uma distribuição
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homogênea das cargas positivas e negativas no átomo. 1234
1234
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1234 por Geiger e Marsden.
3- DESCREVA os resultados efetivamente observados
1234
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4- DESCREVA a interpretação dada por Rutherford1234
para os resultados dessa experiência.
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