Modelo proposto por Demócrito

Átomo e
Modelos Atômicos
Demócrito (Sec. V a.c.)
defendeu a ideia de que a matéria era
composta por pequeníssimas partículas.
Átomo
Demócrito
(460 – 370 A.C.)
Modelo baseado apenas na intuição e na lógica.
Modelo proposto por Demócrito:
Toda a matéria é constituída por
átomos e vazio;
O átomo é uma partícula pequeníssima,
invisível,e que não pode ser dividida;
Os átomos encontram-se em constante
movimento;
Universo constituído por um número
infinito de átomos, indivisíveis e eternos;
Aristóteles (Sec. IV a.c.)
Modelo de Demócrito foi rejeitado por
um dos maiores filósofos de todos os
tempos – Aristóteles.
Aristóteles acreditava que a matéria era
contínua e composta por quatro elementos:
Ar
Água
Terra
Fogo
Aristóteles
(384 a.C. - 322 a.C.)
O Modelo de Demócrito permaneceu na sombra durante
mais de 20 séculos...
Dalton (1807)
Séc. XIX – Dalton “ressuscita” A Teoria Atômica.
Na segunda metade do séc. XVIII, a
Química sofreu uma grande evolução.
Certos fatos não podiam ser explicados
pela teoria de Aristóteles, como a Lei de
Lavoisier: “A massa dos reagentes é igual
à massa dos produtos”.
John Dalton
(1776 – 1844)
Para explicar estes fatos Jonh Dalton
propôs, em 1807, o seu modelo atômico.
Modelo proposto por Dalton:
A matéria é composta por
pequenos corpúsculos, que não se
subdividem – os Átomos;
Os átomos do mesmo elemento
são iguais entre si – têm a mesma
massa;
A matéria é formada pela união
de
diferentes
átomos
em
proporções definidas.
Átomo
Thomson (1904)
Thomson realizou uma série de
experiências utilizando um tubo de
raios catódicos (tubo semelhante
aos tubos existentes no interior
dos televisores).
J. J. Thomson
Neste tubo, eram efetuadas
descargas elétricas através de um
gás rarefeito.
(1856 - 1940)
Tubo de raios catódicos
O experimento de Thomson
Um efeito curioso era obtido
quando se passava uma
corrente elétrica em um tubo
que continha um gás
À medida que o gás
se tornava mais
rarefeito os efeitos
mudavam
Quando era feito vácuo
suficiente e a voltagem
aumentada grandemente
aparecia um único feixe
diretamente para o
cátodo
Raios Catódicos
O experimento de Thomson
Os raios catódicos eram
defletidos por campos
elétricos e magnéticos!
Conclusão: os raios
catódicos são
eletricamente carregados!
Defletor do Feixe
Selecionador de
Velocidades
Em 1897 Thomson propõe novo modelo:
Ao estudar as descargas no interior deste
aparelho, Thomson, descobriu o elétron.
Observava-se uma
fluorescência esverdeada
devido à existência de
partículas de carga negativa que
saem dos átomos do cátodo.
A descarga emitida tinha carga elétrica negativa e era de
natureza corpuscular.
A sua massa era muito menor que a massa de qualquer
átomo conhecido – eram os elétrons.
Thomson provou que os elétrons eram corpúsculos,
dotados de carga elétrica e de massa, que fazem parte
de toda a matéria.
Modelo proposto por Thomson (1904):
Esfera com carga
elétrica positiva
O átomo era uma esfera
maciça de carga elétrica
positiva, estando os elétrons
dispersos na esfera.
Elétrons (partículas
com carga elétrica
negativa)
O número de elétrons seria
tal que a carga total do átomo
seria zero.
Modelo de Pudim de Passas
Rutherford (1911)
Cientista neozelandês, estudou com
J.J. Thomson.
Ernest Rutherford
(1871 - 1937)
Em 1908 realizou uma experiência
que lhe permitiu propor um novo
modelo atómico.
Experiência de Rutherford
Feixe de
partículas 
Ecrã
fluorescente
Fonte de
partículas 
Folha de ouro
Experiência de Rutherford
Resultados previstos segundo o modelo de Thomson:
As partículas α
deveriam atravessar
as folhas de ouro sem
sofrer desvios.
Resultados obtidos:
●
●
●
●
●
●
●
●
A maior parte das
partículas α comportava-se
como esperado, mas um
significativo número delas
sofria desvios acentuados.
Resultados da experiência de Rutherford
Partículas α
Embora a maior parte das partículas se comportasse
como esperado, uma parte significativa não só foi
desviada, como algumas voltaram para trás.
Existe, no interior do átomo, uma região central positiva – o
núcleo, que exerce fortes forças repulsivas sobre as
partículas alfa.
Modelo proposto por Rutherford (1911):
O átomo é uma estrutura praticamente
vazia, e não uma esfera maciça;
É constituído por:
• Núcleo muito pequeno com a carga
positiva, onde se concentra quase toda
a massa do átomo.
• Elétrons
com
carga
negativa
movendo-se em volta do núcleo.
O átomo seria um sistema semelhante ao sistema solar.
Modelo Planetário
Mas este modelo era incompatível com algumas das
teorias da Física ...
De acordo com o que se conhecia, o elétron ao realizar a
sua órbita perderia energia acabando por cair sobre o
núcleo, destruindo o átomo.
Bohr (1913)
Niels Bohr trabalhou com
Thomson, e posteriormente com
Rutherford.
Niels Bohr
(1885 - 1962)
Tendo continuado o trabalho
destes dois físicos, aperfeiçoou,
em 1913, o modelo atômico de
Rutherford.
Modelo proposto por Bohr :
Apenas algumas órbitas
seriam permitidas aos elétrons;
Cada órbita correspondia a um
nível de energia bem definido do
elétron;
Os elétrons podem saltar de
uma órbita para outra, ao
absorver ou emitir energia.
O nível mais energético seria
o mais distante do núcleo, e o
menos energético o mais
próximo.
Modelo de
Bohr
Bohr postulou (enunciou sem provar) a
existência do núcleo atômico (prótons) e que
os elétrons, girando em torno do núcleo, não
emitiam radiação se estivessem em certas
“órbitas “permitidas”!
Resolução da
estabilidade
Modelo de
Bohr
Outro postulado de Bohr foi
que o átomo só emitiria
radiações quando “saltasse”
de uma órbita mais “alta”
para uma mais “baixa”.
Modelo de
Bohr
Outro postulado de Bohr foi
que o átomo só absorveria
radiações quando recebesse
uma quantidade exata para
“saltar” para a órbita
permitida mais alta.
Também este modelo apresentava algumas falhas...
Este modelo adequa-se muito bem a átomos com
apenas um elétron, falhando para átomos com
vários elétrons;
Este modelo também não explica a interação entre
vários átomos.
No entanto, ainda é o modelo mental utilizado por
muitos cientistas, visto ser de fácil visualização.
Schrödinger (1927)
Por volta de 1927, os
cientistas deixaram de
acreditar que o elétron
teria uma trajetória bem
definida em torno do
núcleo.
Erwin Schrödinger
Schrödinger propôs o modelo da
(1887 – 1961)
Nuvem eletrônica
Nuvem eletrônica...
Modelo da Nuvem Eletrônica
Os elétrons movem-se de forma
desconhecida com velocidade
elevadíssima;
O movimento do elétron passou a
ser descrito por uma nuvem
eletrônica;
Quanto mais densa é a nuvem,
maior é a probabilidade de se
encontrar aí o elétron;
A nuvem é mais densa próximo do
núcleo, e menos densa longe do
núcleo.
CARACTERIZAM O ELÉTRON
n - nível
l - subnível
m – magnético
ms - spin
1) Faça a distribuição eletrônica em camadas ou geométrica.
2) Faça a distribuição em ordem energética.
3) Qual o subnível mais energético ?
4) Qual a camada de valência ?
5) Qual o número de elétrons por camada ?
6) Quantos elétrons este átomo apresenta na última camada ?
7) Quais os números quânticos, para o elétron mais
energético, do subnível mais energético ?
CONVENÇÃO: O 1° ELÉTRON A ENTRAR EM UM ORBITAL TEM SPIN +1/2
Mas de que é feito o núcleo atômico?
Até 1920, o núcleo do átomo era considerado com uma
esfera maciça de carga elétrica positiva.
+++
++++
+++
Mas, em 1920, Rutherford caracteriza o próton como
sendo a unidade de carga elétrica positiva.
No decurso das suas investigações depara-se com:
Átomos do mesmo
elemento químico
apresentam massas
diferentes.
Deverá existir
outra partícula no
núcleo atômico!
Chadwick: 1932
Mas só em 1932, James
Chadwick descobre o nêutron.
James Chadwick
(1891 – 1974)
Após vários anos de busca,
encontrou, em 1932, uma
partícula subatômica no núcleo
do átomo, além do já
conhecido próton.
+
+
+
O Nêutron não tem carga elétrica, e tem
aproximadamente a mesma massa do próton.
Os Quarks...
O Nêutron e o próton não são partículas
indivisíveis. No seu interior existem ainda
outras partículas que são os quarks.
Evolução do Modelo atômico…
Modelo de Demócrito
Modelo de Dalton
Modelo de Thomson
Modelo de
Rutherford
Modelo da Nuvem
Eletrônica
Modelo de Bohr
“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
1 pm = 10-12 m
1  = 100 pm
Dimensão dos átomos
Um ponto final
pode conter mais
de 3 milhões de
átomos.
Se 100 milhões de pessoas se
reduzissem ao tamanho de
átomos, formavam uma fila de
apenas 1cm.
Semelhança de Átomos
• Número atômico e número de massa
Número Atômico (Z): quantidades de prótons. Z = p
Átomos neutros: Z = p = e
Número de Massa (A): a soma das partículas que
constitui o átomo.
A=Z+n
REPRESENTAÇÃO DE UM ÁTOMO
ISÓTOPOS: mesmo número de prótons.
ISÓBAROS: mesmo número de massa.
ISÓTONOS: mesmo número de nêutrons.
ISOELETRÔNICOS: mesmo número de elétrons.
ÍONS: são átomos que ganharam ou perderam
elétrons