Modelos Atômicos

AULA
QUÍMICA- TONI - ATITUDE
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MODELOS ATÔMICOS
- Dalton:
Dalton foi o primeiro cientista a desenvolver uma teoria atômica, segundo
a qual a matéria se compõem de pequeníssimas partículas indestrutíveis
chamadas átomos. De acordo com essa teoria, os átomos de determinada
substância ou elemento são idênticos entre si, mas são diferentes dos átomos
dos outros elementos.
Verificou ainda que as reações químicas não passam de uma
redisposição dos átomos, e que, para se obter um composto de substâncias
diversas, é preciso formar átomos compostos contendo um número definido de
átomos de cada elemento. Essa teoria já está ultrapassada hoje em dia.
- Rutherford:
Propôs um modelo atômico: o átomo seria como um sistema solar em
miniatura, cujo "sol" - o núcleo - concentra quase toda a massa e toda a carga
positiva do sistema; gravitando em torno do núcleo, em órbitas elípticas, estão
os elétrons, cuja soma de cargas negativas é igual a carga positiva nuclear com
o que se tem o equilíbrio elétrico e a consequente estabilidade do conjunto. O
dinamarquês Bohr deu uma fundamentação teórica ao modelo.
- Bohr:
Sugeriu que um átomo de hidrogênio consistia em umm único elétron
perfazendo uma órbita circular ao redor de um próton central (o núcleo), sendo
a energia do próton quantizada (isto é, o elétron poderia carregar apenas uma
quantidade bem definida de enrgia). Com esse modelo, conseguiu explicar a
origem das bolsas espectrais.
NÚMERO MÁXIMO DE ELÉTRONS NOS NÍVEIS DE ENERGIA
Os elétrons da eletrosfera distribuem-se em sete camadas eletrônicas
que são designadas pelas letras do alfabeto: K,L,M,N,O,P,Q. Os elétrons de
cada uma das camadas possuem uma quantidade de energia sempre inferior à
da camada seguinte. A quantidade de energia dos elétrons determina um nível
de energia que recebe ummvalor numérico denominado número quântico. Cada
número quântico corresponde a uma camada eletrônica.
CAMADA
N° MAX. ELET.
K
2
L
8
M 18
N 32
O 32
P 18
Q 2
Seja qual for a última camada de um átomo, ele nunca pode possuir mais
de 8 elétrons. A penúltima camada geralmente tem 8 ou 18 elétrons. Quando
um átomo se combina com outro, há uma tendência a completar-se o n° máximo
de elétrons da última camada.
ISÓTOPOS, ISÓBAROS, ISÓTONOS
- isótopos:
São átomos do mesmo elemento químico, com o mesmo número atômico
(prótons representado por Z), porém n° de massa (prótons + nêutrons,
representado por A) diferentes. Ex: O carbono 12 é isótopo do carbono 14,
porque o 12 tem Z=6 e A=12, e o 14 tem Z=6 e A=14.
- isóbaros:
São átomos com diferentes n°s atômicos. Portanto, Pertencem a
elementos químicos diferentes, mas tem o mesmo número de massa. Ex: O
potássio 40 é isóbaro do cálcio 40, porque o potássio 40 tem Z=19 e A=40, e o
cácio 40 tem Z=20 e A=40.
- isótonos:
São átomos de elementos químicos diferentes, de diferentes números
atômicos, diferentes números de massa, e mesmo número de nêutrons. Ex: o
hidrogênio 3 é isótono do hélio 4, porque o H tem Z=1 e A=3, então tem 2
nêutrons (A-Z), e o hélio tem Z=2 e A=4, então também tem 2 nêutrons.
Rutherford e Bohr
Modelos atômicos, conjuntos de hipóteses sobre a estrutura e o
comportamento do átomo.
A teoria atômica moderna começa com John Dalton ao observar, em
1803, que os elementos químicos ligam-se em proporções bem
definidas e deste fato concluir que o elemento químico é uma
partícula maciça indivisível e eletricamente neutra. Várias
experiências, porém, sugeriam que a neutralidade da matéria poderia
ser rompida. Por exemplo, a matéria podia ser eletrizada por atrito.
Em 1903, Joseph John Thomson sugeriu um modelo, o "pudim de
ameixas de Thomson", em que o átomo era concebido como uma
esfera de carga positiva (o pudim) dentro da qual encontravam-se
pequenos núcleos de carga negativa (as ameixas). A carga elétrica
total do "pudim" era nula. Este modelo não resistiu às experiências.
Em 1911, Ernest Rutherford realizou um experimento que o levou a
sugerir que o átomo de um elemento é constituído por cargas
negativas, os elétrons, que orbitam em torno de um núcleo
positivamente carregado, um modelo similar ao Sistema Solar. Esse
modelo, aperfeiçoado por Niels Bohr, é conhecido como modelo de
Rutherford-Bohr. Posteriormente, o modelo de Rutherford-Bohr foi
substituído pela moderna teoria quântica do átomo, em que o elétron
ligado ao núcleo positivo é descrito por uma "nuvem" de
probabilidade, o orbital.
Rutherford of Nelson, Lord Ernest (1871-1937), físico britânico.
Recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1908, por seu trabalho em
física nuclear e por sua teoria da estrutura atômica, que descreve o
átomo como um núcleo denso rodeado de elétrons.
Identificou os três componentes principais da radiação e denominouos raios alfa, beta e gama. Também demonstrou que as partículas
alfa são núcleos de hélio.
Em 1919, dirigiu um importante experimento, durante o qual
bombardeou nitrogênio com partículas alfa e obteve átomos de um
isótopo do oxigênio, além de prótons. Esta transmutação foi a
primeira a produzir uma reação nuclear de forma artificial.
Bohr, Niels (1885-1962), físico dinamarquês que fez contribuições
fundamentais para a física nuclear e para a compreensão da estrutura
do átomo.
Bohr nasceu em Copenhague, em 7 de outubro de 1885, e estudou na
Universidade de Copenhague, onde recebeu seu doutorado em 1911.
No mesmo ano, foi para a Universidade de Cambridge, na Inglaterra,
para estudar física nuclear com J. J. Thomson, mas logo transferiu-se
para a Universidade de Manchester, para trabalhar com Ernest
Rutherford.
A teoria atômica de Bohr, pela qual recebeu o Prêmio Nobel de Física
em 1922, foi publicada em diversos artigos entre 1913 e 1915. Seu
trabalho partiu do modelo atômico de Rutherford, segundo o qual o
átomo é formado por um núcleo compacto cercado por uma nuvem de
elétrons mais leves. O modelo de Bohr fez uso da teoria quântica e da
constante de Planck, para estabelecer que um átomo emite radiação
eletromagnética apenas quando um elétron salta de um nível
quântico para outro. Esse modelo foi fundamental para os
desenvolvimentos futuros da física atômica teórica.
Em 1916, Bohr voltou à Universidade de Copenhague como professor
de Física, e em 1920 foi nomeado diretor do então recém-criado
Instituto de Física Teórica. Lá, desenvolveu uma teoria relacionando
os números quânticos a sistemas que seguem as leis da física
clássica, e fez outras contribuições importantes à física teórica. Seu
trabalho ajudou a formulação do conceito de que os elétrons se
organizam em camadas e que os elétrons da camada mais externa
determinam as propriedades químicas do átomo.
Em 1939, reconhecendo o significado dos experimentos dos cientistas
alemães Otto Hahn e Fritz Strassmann com a fissão nuclear, Bohr
convenceu físicos presentes a uma conferência nos Estados Unidos da
importância daqueles experimentos. Mais tarde, demonstrou que o
urânio 235 é o isótopo de urânio que pode ser submetido a fissão.
Voltou à Dinamarca, onde foi forçado a permanecer pelos nazistas
que ocuparam o país em 1940. Mas depois fugiu para a Suécia e, de
lá, para a Inglaterra e, finalmente, os Estados Unidos, onde integrou
a equipe que trabalhou na construção da primeira bomba atômica, em
Los Alamos (estado do Novo México). Bohr opunha-se, no entanto, a
que o projeto fosse realizado em segredo e desejava que fosse
submetido a controle internacional. Em 1945, finda a Segunda Guerra
Mundial, voltou à Universidade de Copenhague, onde imediatamente
começou a trabalhar para promover o uso pacífico da energia nuclear.
Organizou a primeira Conferência Átomos para a Paz, realizada em
1955, em Genebra. Morreu em Copenhague, em 18 de novembro de
1962.
Bohr deduziu q como o elétron só pode ocupar determinadas órbitas,
as transições eletrônicas (ida e volta do elétron) ocorrem em número
restrito, o que produz somente alguns tipos de radiação
eletromagnética e não todas como no espectro contínuo.
Alguns postulados que o levaram a essa conclusão são:
- na eletrosfera os elétrons não se encontram em qualquer posição.
Eles giram ao redor do núcleo em órbitas fixas e com energia
definida.
As
órbitas
são
chamadas
camadas
eletrônicas,
representadas pelas letras K, L, M, N, O, P e Q a partir do núcleo, ou
níveis de energia representados pelos números 1, 2, 3, 4...;
- os elétrons ao se movimentarem numa camada eletrônica não
absorvem nem emitem energia;
- os elétrons de um átomo tendem a ocupar as camadas eletrônicas
mais próximas do núcleo, isto é, as que apresentam menor
quantidade de energia;
- um átomo está no estado fundamental quando seus elétrons
ocupam as camadas menos energéticas;
- quando um átomo recebe energia (térmica ou elétrica), o elétron
pode saltar para uma camada mais externa (mais energética). Nessas
condições o átomo se torna instável. Dizemos que o átomo se
encontra num estado excitado;
- os elétrons de um átomo excitado tendem a voltar para as camadas
de origem. Quando isso ocorre, ele devolve, sob a forma de onda
eletromagnética, a energia que foi recebida na forma de calor ou
eletricidade.