atomo_vf_Cq108 - Departamento de Química
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O átomo Modelos Atômicos • Modelo de átomo que pode parecer familiar a você. • Núcleo em volta do qual os elétrons orbitam em diferentes níveis de energia. Um modelo que usa ideias familiares para tentar explicar fatos não familiares observados na natureza Linha do tempo da Teoria Atômica Criador da palavra átomo Os filósofos importantes daquele tempo como Aristóteles e Platão não apoiaram a nova teoria. Why? Aristotle and Plato favored the earth, fire, air and water approach to the nature of matter. Their ideas held sway because of their eminence as philosophers. The atomos idea was buried for approximately 2000 years. Mais de 2000 anos se passaram. Modelo de Dalton (1803) No início do século XVIII, o químico inglês John Dalton realizou um número de experimentos que levaram a aceitação da ideia da existência do átomo. Esta teoria é considerada o fundamento da Química moderna. A descoberta da estrutura atômica Raios catódicos e elétrons Radioatividade Modelo de Thomson: In 1897, the English scientist J.J. Thomson provided the first hint that an atom is made of even smaller particles. Modelo do pudim de passas Em 1911, Ernest Rutherford propôs uma experiência na qual uma folha de ouro era bombardeada por partículas a (He2+). a Qual era o resultado esperado? Modelo de Rutherford Probabilidade experimental = 10-4 Probabilidade prevista pelo modelo de Thomson = 10-3500 Um átomo é composto por um pequeno núcleo carregado positivamente e rodeado por uma grande eletrosfera, que é uma região envolta do núcleo que contém elétrons. No núcleo está concentrada a carga positiva e a maior parte da massa do átomo. Teoria atômica moderna: estrutura eletrônica e propriedades Scanning tunnelling microscope (STM) picture of a stadium-shaped "quantum corral" made by positioning iron atoms on a copper surface. This structure was designed for studying what happens when surface electron waves in a confined region. Courtesy, Don Eigler, IBM. O átomo segundo Bohr Problemas encontrados por Bohr 1.Estabilidade do átomo nuclear 2.Espectros atômicos Modelo de Bohr De acordo com o modelo de Bohr os elétrons se movem em órbitas definidas ao redor do núcleo. Estas órbitas (ou niveis de energia) são localizadas a uma certa distânica do núcleo. Num estado estacionário o átomo não emite radiação e sua eletrosfera mantém-se estável. Conceito de Bohr: • Os elétrons estão distribuídos em camadas ao redor do núcleo. • Existem 7 camadas eletrônicas, representadas pelas letras maiúsculas: K, L, M, N, O, P e Q. • À medida que as camadas se afastam do núcleo, aumenta a energia dos elétrons nelas localizados. As leis da física clássica não se enquadram neste modelo. Quando um elétron salta de um nível menor para um nível mais elevado, ele absorve energia e quando ele retorna para um nível menor, o elétron emite uma radiação em forma de luz. Espectro contínuo Espectro atômico do hidrogênio Modelo de Bohr Espectro atômico Espectrometria de Absorção Atômica Definição : A espectroscopia de absorção atômica (AAS) consiste na medida da absorção da energia luminosa por átomos no estado fundamental, nas regiões do visível e ultravioleta. Fabricante Analytic Jena Forno Chama Fabricante Perkin-Elmer Espectrofotometria de absorção Atômica A Aparelho de AAS é constituído basicamente por: Um sistema de nebulização e vaporização de soluções; Uma fonte de energia (chama) para atomização e excitação dos elementos; Uma fonte de emissão de linhas de ressonância (lâmpada de cátodo oco); Monocromador, dispositivo que seleciona o comprimento de onda que incide na amostra. Detector : sistema de detecção final que gera um sinal elétrico proporcional a intensidade da luz percebida. Registrador 1924: Natureza do elétron é questionada.... Estudando o espectro de emissão do átomo de hidrogênio com técnicas mais avançadas: Isso ajudou a corrigir problemas apresentados pelo modelo proposto por Niels Bohr. Arnold Sommerfeld percebeu que as linhas espectrais não eram únicas, mas formadas por conjuntos de linhas muito próximas umas das outras. Para várias linhas espectrais, várias órbitas... Para cada “n”, n possíveis valores de “l”. Sommerfeld utilizou um número, chamado de “número quântico do momento angular do orbital ou azimutal” (l) para representá-las. Foi determinado que o número máximo de elétrons num subnível é dado por: 2 (2 l + 1). Aos subníveis foram dados nomes: Nome Valor de “l” “s” (sharp) 0 Capacidade: 2 (2 l + 1) 2 “p” (principal) 1 6 “d” (diffuse) 2 10 “f” (fundamental) 3 14 “g” 4 18 “h” 5 22 “i” 6 26 Esses nomes são relativos aos orbitais correspondentes Resumindo... Cada elétron num átomo é “identificado” por um conjunto de números quânticos: Nome Símbolo Característica especificada Informação fornecida Valores possíveis Principal n Nível Distância em relação ao núcleo 1, 2, 3, 4, 5, 6, ... Azimutal (secundário) l Subnível Forma do orbital 0, 1, 2, 3, ... (n-1) Magnético ml Orbital Orientação do orbital - l, ..., 0, ..., +l Spin ms Spin Spin + 1/2, - 1/2 “Não existem dois elétrons num átomo com o mesmo conjunto de números quânticos (Princípio da Exclusão de Pauli)”. Átomos de prata têm um elétron desemparelhado (isolado, pelo Princípio de Aufbau): O fato de eles sofrerem desvio ao passar em um campo magnético significa que são dotados de “spin”. Repulsão elétrica Atração magnética Wolfgang Pauli (1900 – 1958) “Um orbital comporta no máximo dois elétrons, desde que tenham spins contrários (antiparalelos)”. Observe um exemplo de distribuição eletrônica por subníveis (Princípio Aufbau): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 Subníveis 1s 2s 2p 3s 4s 5s 6s 3p 4p 5p 6p Em ordem de camadas: Seja o elemento Fe (Z = 26): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 3d 4d 4f Caso fosse o cátion Fe2+: 5d 5f 5g 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 6d 6f 6g 6h 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 7s 7p 7d 7f 7g 7h 7i Modelos atômicos Número atômico / Número de massa / Isótopos
