Aula 1 quimica geral

MODELOS ATÔMICOS
MODELOS ATÔMICOS
FILÓSOFOS GREGOS
Tales de Mileto (625-547)
• A ÁGUA é a essência de tudo.
Anaxímenes (séc. VI a.C.)
• O AR seria o elemento que constituiria
O universo.
Heráclito (540-480 a.C.)
• O FOGO é o terceiro elemento da
Matéria, capaz de transformá-la.
Empédocles (480-430 a.C.)
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• A TERRA é o quarto elemento da
Matéria.
Aristóteles (séc. IV a.C.)
• Água, Ar, Fogo e Terra podem se
transformar um no outro, dando origem a
Novos materiais.
MODELOS ATÔMICOS
FILÓSOFOS GREGOS
Demócrito (470-360 a.C.)
Leucipo (séc V a.C.)
• A matéria não pode ser dividida
infinitamente.
• A matéria tem um limite com as
Características do todo.
• Este limite seriam partículas bastante
Pequenas que não poderiam ser
Divididas, os ÁTOMOS.
NÃO
DIVIDIR
ÁTOMO = INDIVISÍVEL
MODELOS ATÔMICOS
1º MODELO ATÔMICO
EXPERIMENTAL
John DALTON (1766-1844)
• Os átomos são esféricos e maciços.
• São indivisíveis e indestrutíveis.
• Átomos de elementos diferentes têm
Massas diferentes.
• Átomos combinam-se em várias
Proporções de números simples,
Formando substâncias.
• Durante uma reação química, os
Átomos não são criados nem destruídos,
Apenas trocam de parceiros para
Produzirem novas substâncias.
DEFEITO DO MODELO
• Não explicou a eletricidade.
• Não explicou a radioatividade.
MODELOS ATÔMICOS
A ELETRICIDADE E O
ELÉTRON
Tales de Mileto (Antigüidade)
• Lã atritada a pedaço de âmbar (elektron)
Eletriza-se.
Michael Faraday (1791-1867)
• Uma solução atravessada pela corrente
Elétrica, deposita materiais com massas
Proporcionais à corrente.
• A eletricidade está relacionada com
Uma partícula.
William Crookes (1832-1919)
• Ampolas de gás a baixa pressão submetida
A elevada diferença de potencial emitiam raios
Luminosos do pólo negativo para o positivo.
J. J. Thomson (1856-1909
• Os raios catódicos das ampolas de Crookes
Desviavam na direção do pólo positivo, portanto
Têm carga elétrica negativa, chamados ELÉTRONS.
MODELOS ATÔMICOS
O MODELO ATÔMICO DE DALTON PROPUNHA
QUE O ÁTOMO ERA UMA ESFERA INDIVISÍVEL
E INDESTRUTÍVEL, COMPLETAMENTE MACIÇA E,
SENDO ASSIM, NÃO PODERIA EXPLICAR
SATISFATORIAMENTE OS FENÔMENOS ELÉTRICOS
DA MATÉRIA.
PORTANTO, O MODELO ESTÁ INCORRETO!
MODELOS ATÔMICOS
MODELO ATÔMICO
DE THOMSON
J. J. Thomson (1856-1909)
• O átomo como um todo tem carga nula.
• Assim sendo, se há a presença de
Elétrons com carga negativa, há também
A presença de cargas positivas no átomo.
CONTRIBUIÇÃO DE THOMSON
SOBRE O MODELO ATÔMICO
• Thomson propôs que o átomo seria uma
Espécie de bolha gelatinosa, completamente
Maciça onde haveria a totalidade da carga
Positiva homogeneamente distribuída.
• Incrustada nessa gelatina estariam os
Elétrons (de carga negativa).
• Juntos à massa, formariam uma carga
Líquida igual a zero.
O MODELO ATÔMICO DE THOMSON
FOI DERRUBADO EM 1908 POR
ERNERST RUTHERFORD.
Professor Fabiano Ramos Costa
MODELOS ATÔMICOS
A RADIOATIVIDADE E A
DERRUBADA DO MODELO
ATÔMICO DE THOMSON
Wilhelm Röntgen (1845-1923)
• Estudava raios emitidos pela ampola de
Crookes.
• Repentinamente, notou que raios
Desconhecidos saíam dessa ampola,
Atravessavam corpos e impressionavam
Chapas fotográficas.
• Como os raios eram desconhecidos,
Chamou-os de RAIOS-X.
Henri Becquerel (1852-1908)
• Tentava relacionar fosforescência de
Minerais à base de urânios com os raios-X.
• Pensou que dependiam da luz solar.
• Num dia nublado, guardou uma amostra
De urânio numa gaveta embrulhada em
Papel preto e espesso. Mesmo assim,
Revelou uma chapa fotográfica.
• Inicia-se, portanto os estudos relacionados
À RADIOATIVIDADE.
MODELOS ATÔMICOS
CASAL CURIE
versus
RADIOATIVIDADE
Pierre Curie (1859-1906)
Marie Curie (1867-1934)
• Estudaram incansavelmente os fenômenos
Relacionados à radioatividade, mas não
Puderam explicar a origem da radiação
Emitida por determinados átomos.
SENDO O ÁTOMO, ATÉ ENTÃO,
COMPLETAMENTE MACIÇO, COMO
EXPLICAR TAL FENÔMENO?
QUAL A CARGA DAS PARTÍCULAS
RADIOATIVAS: NEGATIVA, POSITIVA
OU NEUTRA? QUAL SUA MASSA?
Um outro pesquisador, Ernerst Rutherford,
Convencido por J. J. Thomson, começa a
Pesquisar materiais radioativos e, aos 26 anos
De idade, notou que havia dois tipos de radiação:
Uma positiva (alfa) e outra negativa (beta). Assim
Inicia-se o processo para determinação de
NOVO MODELO ATÔMICO.
10/26
MODELOS ATÔMICOS
MODELO ATÔMICO DE
RUTHERFORD
Ernerst Rutherford (1871-1937)
• Observou que as partículas alfa (positivas)
Desviavam bem pouco da sua trajetória ao
Passar um campo elétrico, quando comparadas
Com o desvio das partículas beta (negativas)
• CONCLUSÃO: a partícula alfa tem mais
Massa que a partícula beta.
• A velocidade das partículas alfa era da ordem
De 21.000km/s.
RUTHERFORD PROPÕE A DOIS DE SEUS
ALUNOS, JOHANNES HANS WILHELM
GEIGER E ERNERST MARSDEN QUE
BOMBARDEASSEM FINAS FOLHAS DE
METAIS COM AS PARTÍCULAS ALFA A FIM
DE COMPROVAR, OU NÃO, O MODELO DE
ÁTOMO DE THOMSON.
MODELOS ATÔMICOS
MODELO ATÔMICO DE
RUTHERFORD
Caso o Modelo de Thomson Estivesse CORRETO!!!
• Como o átomo, segundo Thomson, era uma espécie de bolha gelatinosa,
completamente neutra, no momento em que as partículas alfa (numa
velocidade muito grande) colidissem com esses átomos, passariam direto,
podendo sofrer pequeníssimos desvios de sua trajetória.
O QUE REALMENTE FOI
OBSERVADO?????????
• A maioria das partículas alfa passou direto pela fina folha de metal, sem
sofrer desvios.
Contudo, vez em quando, algumas partículas alfa desviavam bastante da
trajetória com ângulos até mesmo superiores a 90º.
Algumas partículas retornaram...
ENTÃO, COMO EXPLICAR TAL FATO?
MODELOS ATÔMICOS
MODELO ATÔMICO DE
RUTHERFORD
PROPOSTA DE RUTHERFORD
PARA EXPLICAR AS OBSERVAÇÕES
DO LABORATÓRIO
• Para que a partícula alfa pudesse inverter sua
Trajetória, deveria encontrar uma carga positiva
Bastante concentrada na região nuclear, com
Massa bastante pronunciada.
• Rutherford propôs que essa região central,
Chamada NÚCLEO, conteria toda a massa do
Átomo, assim como a totalidade da carga positiva.
• Os elétrons estariam girando circularmente ao
Redor desse núcleo, numa região chamada de
ELETROSFERA.
• Para cada elétron deveria existir uma carga
Positiva na região nuclear. Essa partícula positiva
Foi denominada PRÓTON.
• A região nuclear deveria ser cerca de 10.000 a
100.000 vezes menor que a eletrosfera, pois
De cada 10.000 a 100.000 partículas que
Passaram direto, uma sofreu deflexão.
SURGE ASSIM, O ÁTOMO NUCLEAR
• O próton é cerca de 1836 vezes mais pesado que
1 elétron.
MODELOS ATÔMICOS
O PROBLEMA DO MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD
Para os físicos, toda carga elétrica em movimento, Como os elétrons, perde
energia na forma de luz, Diminuindo sua energia cinética e a conseqüente
Atração entre prótons e elétrons faria com que houvesse Uma colisão entre eles,
destruindo o átomo. ALGO QUE NÃO OCORRE.
PORTANTO, O MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD, MESMO EXPLICANDO O
QUE FOI OBSERVADO NO LABORATÓRIO APRESENTA UMA INCORREÇÃO.
MODELOS ATÔMICOS
MODELO ATÔMICO DE
BOHR
Niels Bohr (1885-1962)
• Estudava espectros de emissão do gás
hidrogênio.
• O gás hidrogênio aprisionado numa ampola
Submetida a alta diferença de potencial emitia
Luz vermelha. Ao passar por um prisma, essa
Luz se subdividia em diferentes comprimentos
De onda e freqüência, caracterizando um
Espectro luminoso descontínuo.
A EXPLICAÇÃO
• Os elétrons estão movimentando ao redor do
Núcleo em órbitas de energia FIXA, QUANTIZADA E ESTACIONÁRIA (AS CAMADAS).
• Ao receber energia, o elétron salta para uma
Camada mais externa (mais energética), ficando
Num estado EXCITADO.
• Ao retornar para uma camada menos energéTica, libera parte da energia absorvida na forma
De ondas eletromagnética (LUZ), que pode ser
Visível, ou não.
Professor Fabiano Ramos Costa
MODELOS ATÔMICOS
MODELO ATÔMICO DE
BOHR
A ELETROSFERA
K L M N O P Q
2 8 18 32 32 18 8
• A energia do elétron, numa camada é sempre
A mesma.
• Só é permitido ao elétron movimentar-se na
Camada.
• Quanto mais afastada do núcleo, maior a
Energia da camada.
• Cada camada de energia possui uma quantidade máxima de elétrons.
• A energia emitida pelo elétron corresponde à
diferença entre a energia das camadas de
origem e destino.
• Quanto maior a energia transportada, maior
Será a freqüência da onda eletromagnética.
• Retornos eletrônicos para a camada K,
liberação de luz no ULTRAVIOLETA.
• Retornos eletrônicos para a camada L,
liberação de luz no VISÍVEL.
•Retornos eletrônicos para a camada M,
liberação de luz no INFRAVERMELHO.
MODELO ATÔMICO DE
SOMMERFELD
MODELOS ATÔMICOS
A ELETROSFERA
• Para átomos com mais de um elétron,
Ao se ampliar as raias luminosas, subdivisões
Apareciam, caracterizando que o elétron, ao
Retornar para a camada, não voltava
Exatamente para a camada, mas para bem
Próximo dela, emitindo ondas eletromagnéticas
Com energias bem próximas umas das outras.
• Os átomos multieletrônicos devem possuir
Subcamadas ou subníveis de energia, caracterizados por órbitas elípticas, além das circulares
segundo o modelo de Bohr.
?
Ampliação
Feixe de
Luz
Espectro
Descontínuo
• Em cada nível só pode existir uma órbita
circular, as outras são elípticas.
MODELOS ATÔMICOS
625 a.C.
Séc. IV a.C.
Teoria dos
Quatro
Elementos;
Água,
Ar,
Fogo,
Terra
Séc. V a.C.
Teoria
Atômica:
Demócrito
Leucipo
1803
John
Dalton
1º Modelo
Atômico
Experimental
Filósofos Gregos
a. C.
LINHA DO TEMPO
1897
J. J.
Thomson
Introduziu
Cargas
Elétricas
No Modelo
Atômico
1911
1913
Ernerst
Rutherford
Modelo
Atômico
Nuclear
Niels
Bohr
Camadas
Eletrônicas
Circulares
Átomos Maciços
Matéria Contínua
1925
Sommerfeld
Camadas
Eletrônicas
Elípticas
Átomos Nucleados
Matéria Descontínua
MODELOS ATÔMICOS
MODELO ATÔMICO
ATUAL (ORBITAL)
Problemas Acerca do Modelo de Bohr
• 1924 – Louis de Broglie: Dualidade da Matéria
Toda e qualquer massa pode se comportar
como onda.
• Heisenberg: Princípio da Incerteza
É impossível determinar ao mesmo tempo a
posição e a velocidade do elétron.
• Schrödinger: Orbitais
O elétron, como onda, pode ser encontrado ao
redor do núcleo em regiões de máxima
Probabilidade (orbital).
MODELOS ATÔMICOS
MODELO ATÔMICO
ATUAL (ORBITAL)
ESTUDO DOS ORBITAIS

 
s2
p6
d
• Em cada orbital só há, no máximo, 2 elétrons,
representados por meia-seta para cima e
meia-seta para baixo (spins). Os elétrons
obrigatoriamente têm de possuir spins opostos.
• Os orbitais se combinam formando os
subníveis.
10
f 14
PARA COLOCAR OS SUBNÍVEIS EM
ORDEM CRESCENTE DE ENERGIA NAS
CAMADAS UTILIZAREMOS O DIAGRAMA
DE LINUS PAULING
• Os subníveis se combinam formando as
camadas.
MODELO ATÔMICO
ATUAL (ORBITAL)
MODELOS ATÔMICOS
DIAGRAMA DE LINUS PAULING
1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
5s 5p 5d 5f
6s 6p 6d
7s 7p
• Coloca os subníveis em ordem crescente de
Energia.
2
6
2
2
1s 2s 2 p 3s
10
6
2
6
2
3 p 4 s 3d 4p 5s
10
6
2
4d 5p 6s
14
10
6
2
4f 5
d6
p7
s
14
10
6
5f 6d 7p
MODELO ATÔMICO
ATUAL (ORBITAL)
MODELOS ATÔMICOS
1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
5s 5p 5d 5f
6s 6p 6d
7s 7p
CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA
• Fazer a configuração eletrônica do crômio,
possuidor de 24 elétrons na sua eletrosfera.
2
6
2
2
1s 2s 2 p 3s
4
6
2
3d
3 p 4s


1
4s




3d



5

s d sd
2
4

1 5
MODELO ATÔMICO
ATUAL (ORBITAL)
MODELOS ATÔMICOS
1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
5s 5p 5d 5f
6s 6p 6d
7s 7p
CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA
• Fazer a distribuição eletrônica do cobre,
possuidor de 29 elétrons na sua eletrosfera.
2
6
2
2
1s 2s 2 p 3s
9
6
2
3d
3 p 4s

    
1
4s

3d
10
    
sd 
sd
2
9
1 10
MODELO ATÔMICO
ATUAL (ORBITAL)
MODELOS ATÔMICOS
1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
5s 5p 5d 5f
6s 6p 6d
7s 7p
CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA
• Fazer a distribuição eletrônica do Ferro,
possuidor de 26 elétrons na sua eletrosfera.
2
6
2
2
1s 2s 2 p 3s
6
6
2
3d
3 p 4s

 




  


MODELOS ATÔMICOS
REPRESENTANDO UM ÁTOMO
NÚMERO ATÔMICO
• Indica o total de prótons no núcleo de
um átomo.
• É representado pela letra “Z”, maiúscula.
NÚMERO DE MASSA
• É calculada através da somados do
total de prótons com o total de nêutrons
No núcleo do átomo.
•É representado pela letra “A”, maiúscula.
REPRESENTANDO UM ÁTOMO
A
Z
X
O nêutron foi descoberto em 1932 pelo físico inglês Chadwick.
C arg a
25/26
REPRESENTANDO UM ÁTOMO
MODELOS ATÔMICOS
40
20
Ca
39
19
32
16
K
S
1
2
Z = 20
p+
A = 40
nº = 20
Z = 19
p+
A = 39
nº = 20
Z = 16
p+ = 16
A = 32
nº = 16
= 20
= 19
= 20
• Total de prótons = total elétrons.
• ÁTOMO NEUTRO.
= 18
• Total de prótons > total elétrons.
• ÍON POSITIVO = CÁTION.
• e- = Z(P) – carga, e-=19-1=18
e- = 18
• Total de prótons < total elétrons.
• ÍON NEGATIVO = ÂNION.
•e- = Z(P) – carga, e-=16-(-2)=18
e-
e-