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Química Geral
Estrutura atômica da matéria
Prof. Armando Rodrigues
Evolução do modelo atômico
• Histórico – Os primeiros a pensar no assunto foram os
filósofos gregos chamados de filósofos da natureza. A ideia
comum desses filósofos era a de que deveria existir uma
matéria básica, a partir da qual todas as outras eram
originadas. Vários foram os filósofos que buscaram
explicações para os fenômenos observados na natureza.
Dentre eles podemos citar alguns:
• Tales de Mileto: Acreditava que a água era a origem de
todas as coisas.
• Anaxímenes: Acreditava que o ar era a matéria básica de
todas as coisas.
• Heráclito: Acreditava que o fogo seria o único elemento
que constituiria todas as coisas.
Evolução do modelo atômico
• Empédocles – Acreditava na existência de quatro
elementos básicos: terra, ar, fogo e água e tudo existente era
produto da junção desses quatros elementos em proporções
diferente.
Os primeiros a excluir esses elementos míticos foram:
• Leucipo: Pregava a ideia de que toda matéria seria
constituída por átomos, para ele a menor porção da matéria
que não poderia ser dividida em partes menores.
• Demócrito:
Era discípulo de Leucipo, desenvolveu e
aperfeiçoou esta teoria, descrevendo a forma e o
comportamento dos átomos de uma maneira bem
avançada para a época.
MODELO ATÔMICO DE DALTON:
O modelo da bola de bilhar (1803)
Átomo, uma minúscula partícula (esfera):
 maciça;
 indestrutível;
 impenetrável;
 indivisível;
 sem cargas elétricas
Modelo Atômico de Dalton
(1803)
A partir das experiências de Lavoisier e de Proust,
Dalton formulou os seguintes postulados:
• A matéria é constituída por pequenas partículas
denominadas átomos.
• Os átomos são indestrutíveis. Em reações químicas, os
átomos mudam suas posições relativas, mas
permanecem intactos.
• As massas e outras propriedades dos átomos de um
dado elemento diferentes são diferentes.
• Quando átomos de elementos diferentes combinamse para formar compostos, são formadas por novas
partículas mais complexas mas sempre em
quantidades com a mesma razão numérica.
Fonte: crv.educacao.mg.gov.br/sistema_crv/banco_obje
EXPERIÊNCIAS DE LAVOISIER E DE PROUST
Fonte: upload.wikimedia.org/.../c/c1/J.J_Thomson.jpg
MODELO ATÔMICO DE THOMSON
Os raios catódicos: A descoberta do elétron
As evidências sobre as partículas constituintes do átomo
começaram a surgir de maneira mais concreta no final de
século XIX. Com experiências de descargas elétricas em
gases rarefeitos.
1859- Henrich Geissler e Julius Plucker –
experimento da passagem de corrente
elétrica em tubo contendo gás rarefeito
obtendo uma luz esverdeada.
Com essas observações o alemão Goldstein
demonstrou que a luz esverdeada do tubo
provinha do eletrodo negativo(cátodo) e
denominou-a raios catódicos.
A ampola de Crookes
Em 1878, o inglês William Crookes (18221919) com base no tubo de raios
catódicos, construiu um aparelho para
melhor estudar os raios catódicos.
Descobrindo
assim uma série de
propriedades.
Propriedades dos Raios Catódicos
•São perpendiculares ao cátodo;
• São retilíneos;
• Têm massa;
• Têm carga negativa
• Estava então descoberto o
elétron, um dos constituintes
do átomo.
Na ampola de Crookes, o ânodo (pólo positivo)
é colocado ao lado do cátodo (pólo negativo)
Síntese do Modelo Atômico de Thomson
Em 1903 o cientista inglês Joseph J.Thomson, através de
experiências realizadas com gases concluiu que a
matéria era formada por cargas elétricas positivas e
negativas sendo:
• Elétron- partícula subatômica de carga
negativa.
Para Thomson o átomo seria:
 Uma esfera maciça e positiva, com
cargas negativas distribuídas ao acaso
na esfera.
 A quantidade de cargas positivas e negativas seriam
iguais tornando-o neutro.
•
O experimento de Rutherford
Em
1910,
Rutherford
e
sua
equipe
de
trabalho
estudaram os ângulos, nos quais
as partículas alfa (α) são
desviadas e como passam
através de uma fina lâmina de
ouro.
O fragmento de polônio foi colocado no interior
de um bloco de chumbo com um orifício
através do qual saía um feixe de partículas alfa
provenientes do polônio.
Diante do feixe de partículas alfa foi colocada
uma chapa recoberta internamente com
material fluorescente (ZnS), para que nela se
registrassem as cintilações provocadas pela
colisão das partículas alfa.
Em seguida colocou-se uma lâmina delgada
de ouro (Au) interceptando o feixe de
partículas alfa (α).
NÍVEL MACROSCÓPICO
Rutherford e seus colaboradores notaram que:
 A grande maioria das partículas alfa atravessava livremente
a lâmina, como se nada existisse em seu caminho, e
continuava produzindo cintilações numa região da chapa
fluorescente.
 Ocasionalmente, algumas eram desviadas de sua trajetória,
ao atravessar a lâmina, e produziam cintilações em pontos
afastados da região de incidência da grande maioria das
partículas.
 E muito raramente, algumas eram refletidas ao incidir sobre
a lâmina de ouro.
NÍVEL MICROSCÓPICO
O modelo atômico de Rutherford
• O átomo contém imensos espaços vazios
• No centro do átomo existe um núcleo muito pequeno e denso.
• O núcleo do átomo tem carga positiva, uma vez que as
partículas alfa (positivas) foram repelidas
• Para equilibrar as cargas positivas existem os elétrons ao redor
do núcleo
• O raio do átomo é cerca de 10.000 vezes maior do que o raio
do núcleo
Conclusões de Rutherford
O átomo é formado por um núcleo muito pequeno e denso,
com carga positiva, no qual se concentra praticamente toda a
massa do átomo. Ao redor do núcleo localizam-se os elétrons
neutralizando a carga positiva. Assim, ele criou o Modelo
Planetário do Átomo.
Modelo atômico de
Rutherford (1911)
Modelo Quântico para o átomo: O
modelo de Niels Bohr
• Baseando-se na teoria dos quanta de Max
Planck e na explicação de Einsten para o
efeito fotoelétrico, que consideravam que a
energia se propaga na forma de pacotes
(quanta)
• Bohr postulou que os elétrons estão
confinados em certos níveis estáveis de
energia → estados estacionários de energia
Os Postulados de Niels Bohr (1885-1962)
.
1° Postulado: Os elétrons descrevem órbitas
circulares estacionárias ao redor do núcleo,
sem emitirem nem absorverem energia
2º postulado: Fornecendo energia (elétrica, térmica, ....)
a um átomo, um ou mais elétrons a absorvem e saltam
para níveis mais afastados do núcleo. Ao voltarem as
suas órbitas originais, devolvem a energia recebida em
forma de luz (fenômeno observado, tomando
como exemplo, uma barra de ferro aquecida ao rubro).
Sommerfeld
• Sua principal contribuição para a evolução do modelo
atómico foi a inclusão no modelo de Niels Bohr, os
orbitais elípticos e a relatividade restrita, obtendo assim
o modelo-Sommerfeld que dividia os níveis em
subníveis(regiões menores) o que eliminava a
decadência do elétron que ocorria no modelo de Bohr
acrescentando mais dois números quânticos além de
estabelecer que os orbitais não tinham que se
estabelecer num mesmo plano.
De
Broglie e a dualidade onda-partícula
.
Louis De Broglie postulou que a matéria teria
comportamento dual, ou seja, a matéria
poderiam ter comportamento ondulatório ou
comportamento de partículas
O princípio da incerteza de Heisenberg
Werner Heisenberg é um cientista alemão que se
propôs a mostrar, ou exprimir matematicamente,
sua tese de que a posição e velocidade do elétron
em torno do núcleo do átomo são impossíveis de
precisar simultaneamente.
Descoberta dos Neutrôns
Em 1932, o físico inglês James Chadwick, realizando experiências com partículas
alfa, verificou que os núcleos continham, além dos prótons, outras partículas, de
massa aproximadamente igual à do próton mas eletricamente neutras, às quais
chamou de nêutrons. Os nêutrons já haviam sido previstos por Rutherford, que
imaginou que somente seria possível os prótons compartilharem o minúsculo
volume do núcleo atômico se lá existissem partículas de carga neutra.
Descoberta do orbital
Estabelecido por Schrodinger em 1926, fala que existe
uma região do espaço atômico onde haveria maior
probabilidade de encontrar o elétron.
Modelo Atomico Atual
O modelo atômico atual é um modelo matemáticoprobabilístico que se baseia em dois princípios:
Princípio da Incerteza de Heisenberg e no Princípio da
Dualidade da Matéria de Louis de Broglie.
O modelo atômico atual aceita tais princípios:
·
Elétrons possuem carga negativa, massa muito pequena
e se movem em órbitas ao redor do núcleo atômico;
·
O núcleo atômico está situado no centro do átomo, sendo
constituído por prótons que são partículas de carga elétrica
positiva, cuja massa é de aproximadamente 1.837 vezes superior
a massa do eletrón, e por nêutrons, partículas sem carga e com
massa aproximadamente igual a dos protóns;
·
O átomo é eletricamente neutro porque possui número
igual de elétrons e protóns.
CONCEITOS SOBRE O ÁTOMO
Número Atômico (Z): quantidades de prótons.
Z=p=e
Número de Massa (A): a soma das partículas que constitui
o átomo.
A=Z+n+e
A=Z+n
REPRESENTAÇÃO DE UM ÁTOMO
SEMELHANÇA ATÔMICA
ISÓTOPOS: mesmo número de prótons.
ISÓBAROS: mesmo número de massa.
ISÓTONOS: mesmo número de nêutrons.
ISOELETRONICOS: mesmo número de elétrons.
ÍONS: são átomos que ganharam ou perderam
elétrons