Temática: Estrutura atômica

Temática: Estrutura atômica
~ 500 a.C.
Surge a preocupação com a constituição
da matéria.
matéria
Aristóteles
 Tudo na natureza seria formado pela combinação
desses 4 elementos em diferentes proporções:
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Os Gregos
A primeira ideia do átomo surgiu cerca de 400 anos (a.C.), através dos
pensamentos filosóficos dos gregos, que segundo a História, Leucipo foi o
primeiro a conceber a idéia de pequenas partículas, cada vez menores,
constituindo a matéria.
Demócrito de Abdera,
outro filósofo grego, discípulo de Leucipo,
afirmava que o mundo material estava constituído de pequenas partículas o
qual denominou átomo que significa: não tem partes (a = não; tomo =
parte)
DEMÓCRITO
LEUCIPO
Modelo
Atômico
de
J.
Dalton
(1808)
John Dalton, brilhante cientista inglês, através de experimentos, deu uma visão
científica a idéia do átomo criada pelos antigos filósofos gregos.
Para Dalton cada átomo seria: uma partícula extremamente pequena (invisível),
maciça, indivisível, esférica, indestrutível (numa reação ocorre rearranjo dos
átomos) e que varia em tamanho e massa a depender do elemento químico.
A teoria (resumidamente: esfera maciça) é, didaticamente, associada a ideia de
bolas de bilhar ou de gude, com tamanhos diferentes, representando os
elementos
químicos
constituintes
da
matéria.
Dalton admitiu que a matéria era
constituída por pequenas esferas maciças
indivisíveis — os átomos.
 Átomos: esféricos, maciços e indivisíveis.
(Modelo associado a uma bola de bilhar)
 Átomos de um mesmo elemento seriam idênticos em massa em
todas as outras propriedades.
 Átomos de diferentes elementos químicos são diferentes.
Elemento: Hidrogênio
Oxigênio
Iodo
 Os átomos são indestrutíveis, de modo que as reações químicas
não passam de reorganizações dos átomos:
+
+
1897
Inglês JOSEPH JOHN THOMSON
 Átomos: esféricos, maciços e formados por um material
positivo, no qual os elétrons estavam dispersos.
Material positivo
Thomson
Elétrons
 Modelo foi associado a um pudim de passas.
 Átomos passaram a ser considerados divisíveis.
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Modelo proposto com base nos experimentos
Placa carregada positivamente
Polo
Polo
Placa carregada negativamente
Independente do gás colocado
na ampola, observava-se um
feixe luminoso que ia do polo
negativo ao polo positivo.
O feixe luminoso era desviado na direção da
placa carregada positivamente: portanto,
esse feixe era constituído por partículas
negativas.
 Conclusão: as partículas negativas (então chamadas de elétrons) eram
arrancadas dos átomos dos gases, devido a alta voltagem aplicada.
Logo, os átomos deveriam ser constituídos
por elétrons (cargas negativas).
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Modelo Atômico de Rutherford (1911)
No início do século XX, Ernest Rutherford, juntamente com
uma equipe de colaboradores, realizou dentre muitas, a
célebre experiência da “lâmina de ouro”, derrubando o
modelo
proposto
por
Thomson.
A experiência consistia em bombardear uma finíssima folha
de ouro com partículas α proveniente de um pedaço de metal
polônio.
Modelo proposto com base no experimento
+
Material radioativo:
Polônio
 Pouquíssimas partículas não atravessaram a lâmina: bateram e voltaram.
 Algumas partículas atravessaram a lâmina, mas sofreram desvio de direção;
 Maioria das partículas alfa atravessou a folha;
Como esses resultados fundamentaram o modelo proposto????
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Fundamentação do modelo proposto
Núcleo do átomo de ouro
Partículas alfa
Eletrosfera do átomo de ouro
Folha de ouro
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Modelo
Atômico
de
Böhr
(1913)
Este físico dinamarquês propôs um aperfeiçoamento do modelo de Rutherford,
baseado nos conhecimentos e conceitos da Teoria Quântica e com sustentação
experimental em eletroscopia, ele postulou que:
Os elétrons descrevem órbitas circulares(camadas) bem definidas, ao redor do
núcleo, tendo cada órbita uma energia constante e sendo maior, quanto mais
afastado
do
núcleo
for
a
camada;
Os elétrons quando absorvem energia “pulam” para uma camada superior
(afastada do núcleo) e quando voltam para o seu nível de energia original liberam
a energia recebida, na forma de onda eletromagnética(luz).
As camadas, orbitais ou níveis de energia foram denominadas K, L, M, N, O, P e Q.
Observação:
O modelo de Böhr, porem, não explicava o comportamento de átomos com vários
elétrons.
Niels Bohr 1885-1962
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 camadas da eletrosfera representam os níveis de energia da eletrosfera.
Assim, as camadas K, L, M, N, O, P e Q constituem os 1º, 2º, 3º, 4º, 5º, 6º e
7º
níveis
de
energia,
respectivamente.
A partir dessa descrição, é fácil deixar-se induzir por uma concepção de um
modelo que lembra a órbita de um planeta, com elétrons orbitando ao
redor do "núcleo-sol".
Modelo Atômico de Sommerfeld (1916)
A partir do modelo de Böhr, Arnold Sommerfeld propôs que os níveis de
energia(camadas) estariam subdivididos em regiões menores denominadas subníveis
de energia. Os subníveis foram chamados de: (s, p, d, f ) a partir dos nomes técnicos
da espectografia (Sharp, Principal, Difuse e Fundamental).
Arnold Sommerfeld (1868-1951)
Ao pesquisar o átomo, Sommerfeld concluiu que os elétrons de um mesmo nível,
ocupam órbitas de trajetórias diferentes (circulares e elípticas) a que denominou
de subníveis, que podem ser de quatro tipos: s
, p, d, f.
ENERGIA DOS NÍVEIS
K
L
M
N
O
P
Q
MODELO ATÔMICO ATUAL
Schrodinger, em 1926, lançou as bases da Mecânica Quântica Ondulatória,
apresentando um novo modelo atômico que ainda é valido. No modelo os
elétrons passam a ser partículas-onda.
Neste novo modelo estão alguns princípios que muda completamente a ideia
de que os elétrons são “bolinhas” em movimento rápido, girando em torno do
núcleo.
Erwin Schrödinger. (1887 - 1961)
Princípios do modelo atômico atual
Princípio da dualidade: Proposto por De Broglie em 1924, fala que o elétron em
movimento está associado a uma onda característica (partícula-onda);
Louis de Broglie (1892-1989)
Princípio da incerteza: Proposto por Heisenberg em 1926, fala que é impossível
calcular a posição e a velocidade de um elétron, num mesmo instante;
Werner Karl Heisenberg (1901-1976).
Princípio do orbital: Estabelecido por Schrodinger em 1926, fala que existe uma
região do espaço atômico onde haveria maior probabilidade de encontrar o elétron,
denominado de orbital.
Princípio da exclusão: Estabelecido por Wolfang Pauli em 1925, fala que em um
átomo, dois elétrons não podem apresentar o mesmo conjunto de números
quânticos.
Wolfgang Pauli (1900 - 1958)
Princípio da máxima multiplicidade: Estabelecido por Hund,
fala que durante a caracterização dos elétrons de um átomo, o
preenchimento de um mesmo subnível deve ser feito de modo
que tenhamos o maior número possível de elétrons isolados,
ou seja, desemparelhados.
(1896-1997)
Em 1932, James Chadwick provou que, no núcleo não
existiam somente cargas elétricas positivas, mas também,
partículas com carga neutra que de certa forma isolam os
prótons, evitando repulsões, e por isso foram
denominados de nêutrons.
James Chadwick (1891-1974)
Carga elétrica
Elemento Químico
Nº DE MASSA
A=P+N
ÁTOMO
P = e-
CARGA = ZERO
CÁTION
ÍON
ÂNION
Nº ATÔMICO
Z=P
Nº DE ÁTOMOS
Exemplo:
átomo neutro:
íon:
40
40
20
20
0
Ca
Z = 20
P = 20
E = 20
N = 20
A = 40
Ca
Z = 20
P = 20
E = 18
N = 20
A = 40
2+
Semelhanças atômicas
Isótopos
São átomos com o mesmo número de prótons e diferentes números
de massa.
1
H
1
Prótio
2
D
1
Deutério
3
T
1
Trítio
Isóbaros
São átomos de elementos químicos diferentes que possuem o
mesmo número de massa.
40
Ca
20
40
Ar
18
Semelhanças atômicas
Isótonos
São átomos de elementos químicos diferentes que possuem o
mesmo número de nêutrons.
9
19
F
10
20
Ne
Isoeletrônicos
São átomos ou íons com o mesmo número de
elétrons.
3N
7
10 elétrons
2O
8
10 elétrons
1F
9
10 elétrons
0
Ne
10
10 elétrons
1+
Na
11
10 elétrons
Semelhanças atômicas
ISÓTO
ISÓB
ISÓTO
OS
ROS
OS
ISOEL
TRÔNICOS
Subníveis em ordem crescente de energia
7p
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10
7p6