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Átomo e Modelos Atômicos. Demócrito (Sec. V a.c.) Átomo Demócrito (460 – 370 A.C.) defendeu a ideia de que a matéria era composta por pequeníssimas partículas.

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1 Átomo e Modelos Atômicos

2 Demócrito (Sec. V a.c.) Átomo Demócrito (460 – 370 A.C.) defendeu a ideia de que a matéria era composta por pequeníssimas partículas. Modelo baseado apenas na intuição e na lógica.

3 Modelo proposto por Demócrito: Toda a matéria é constituída por átomos e vazio; O átomo é uma partícula pequeníssima, invisível,e que não pode ser dividida; Os átomos encontram-se em constante movimento; Universo constituído por um número infinito de átomos, indivisíveis e eternos;

4 Aristóteles (Sec. IV a.c.) Aristóteles (384 a.C a.C.) Modelo de Demócrito foi rejeitado por um dos maiores filósofos de todos os tempos – Aristóteles. O Modelo de Demócrito permaneceu na sombra durante mais de 20 séculos... Ar Água TerraFogo Aristóteles acreditava que a matéria era contínua e composta por quatro elementos:

5 Dalton (1807) Séc. XIX – Dalton “ressuscita” A Teoria Atômica. John Dalton (1776 – 1844) Na segunda metade do séc. XVIII, a Química sofreu uma grande evolução. Certos fatos não podiam ser explicados pela teoria de Aristóteles, como a Lei de Lavoisier: “A massa dos reagentes é igual à massa dos produtos”. Para explicar estes fatos Jonh Dalton propôs, em 1807, o seu modelo atômico.

6 Átomo Modelo proposto por Dalton: A matéria é composta por pequenos corpúsculos, que não se subdividem – os Átomos; Os átomos do mesmo elemento são iguais entre si – têm a mesma massa; A matéria é formada pela união de diferentes átomos em proporções definidas.

7 Thomson (1904) J. J. Thomson ( ) Thomson realizou uma série de experiências utilizando um tubo de raios catódicos (tubo semelhante aos tubos existentes no interior dos televisores). Neste tubo, eram efetuadas descargas elétricas através de um gás rarefeito. Tubo de raios catódicos

8 O experimento de Thomson Um efeito curioso era obtido quando se passava uma corrente elétrica em um tubo que continha um gás À medida que o gás se tornava mais rarefeito os efeitos mudavam Quando era feito vácuo suficiente e a voltagem aumentada grandemente aparecia um único feixe diretamente para o cátodo Raios Catódicos

9 Selecionador de Velocidades Defletor do Feixe Conclusão: os raios catódicos são eletricamente carregados! O experimento de Thomson Os raios catódicos eram defletidos por campos elétricos e magnéticos!

10 Em 1897 Thomson propõe novo modelo: Ao estudar as descargas no interior deste aparelho, Thomson, descobriu o elétron. A descarga emitida tinha carga elétrica negativa e era de natureza corpuscular. A sua massa era muito menor que a massa de qualquer átomo conhecido – eram os elétrons. Thomson provou que os elétrons eram corpúsculos, dotados de carga elétrica e de massa, que fazem parte de toda a matéria. Observava-se uma fluorescência esverdeada devido à existência de partículas de carga negativa que saem dos átomos do cátodo.

11 Elétrons (partículas com carga elétrica negativa) Esfera com carga elétrica positiva Modelo proposto por Thomson (1904): O átomo era uma esfera maciça de carga elétrica positiva, estando os elétrons dispersos na esfera. O número de elétrons seria tal que a carga total do átomo seria zero. Modelo de Pudim de Passas

12 Rutherford (1911) Ernest Rutherford ( ) Cientista neozelandês, estudou com J.J. Thomson. Em 1908 realizou uma experiência que lhe permitiu propor um novo modelo atómico.

13 Experiência de Rutherford Fonte de partículas  Feixe de partículas  Ecrã fluorescente Folha de ouro

14 Resultados previstos segundo o modelo de Thomson: Resultados obtidos: As partículas α deveriam atravessar as folhas de ouro sem sofrer desvios. A maior parte das partículas α comportava-se como esperado, mas um significativo número delas sofria desvios acentuados. ● ● ● ● ● ● ● ● Experiência de Rutherford

15 Embora a maior parte das partículas se comportasse como esperado, uma parte significativa não só foi desviada, como algumas voltaram para trás. Resultados da experiência de Rutherford Partículas α Existe, no interior do átomo, uma região central positiva – o núcleo, que exerce fortes forças repulsivas sobre as partículas alfa.

16 Modelo proposto por Rutherford (1911): O átomo é uma estrutura praticamente vazia, e não uma esfera maciça; É constituído por: • Núcleo muito pequeno com a carga positiva, onde se concentra quase toda a massa do átomo. • Elétrons com carga negativa movendo-se em volta do núcleo. O átomo seria um sistema semelhante ao sistema solar. Modelo Planetário

17 Mas este modelo era incompatível com algumas das teorias da Física... De acordo com o que se conhecia, o elétron ao realizar a sua órbita perderia energia acabando por cair sobre o núcleo, destruindo o átomo.

18 Bohr (1913) Niels Bohr ( ) Niels Bohr trabalhou com Thomson, e posteriormente com Rutherford. Tendo continuado o trabalho destes dois físicos, aperfeiçoou, em 1913, o modelo atômico de Rutherford.

19 Modelo proposto por Bohr : Apenas algumas órbitas seriam permitidas aos elétrons; Cada órbita correspondia a um nível de energia bem definido do elétron; Os elétrons podem saltar de uma órbita para outra, ao absorver ou emitir energia. O nível mais energético seria o mais distante do núcleo, e o menos energético o mais próximo.

20 Modelo de Bohr Resolução da estabilidade Bohr postulou (enunciou sem provar) a existência do núcleo atômico (prótons) e que os elétrons, girando em torno do núcleo, não emitiam radiação se estivessem em certas “órbitas “permitidas”!

21 Modelo de Bohr Outro postulado de Bohr foi que o átomo só emitiria radiações quando “saltasse” de uma órbita mais “alta” para uma mais “baixa”.

22 Modelo de Bohr Outro postulado de Bohr foi que o átomo só absorveria radiações quando recebesse uma quantidade exata para “saltar” para a órbita permitida mais alta.

23 Também este modelo apresentava algumas falhas... Este modelo adequa-se muito bem a átomos com apenas um elétron, falhando para átomos com vários elétrons; Este modelo também não explica a interação entre vários átomos. No entanto, ainda é o modelo mental utilizado por muitos cientistas, visto ser de fácil visualização.

24 Por volta de 1927, os cientistas deixaram de acreditar que o elétron teria uma trajetória bem definida em torno do núcleo. Schrödinger (1927) Erwin Schrödinger (1887 – 1961) Nuvem eletrônica Schrödinger propôs o modelo da

25 Nuvem eletrônica...

26 Os elétrons movem-se de forma desconhecida com velocidade elevadíssima; O movimento do elétron passou a ser descrito por uma nuvem eletrônica; Quanto mais densa é a nuvem, maior é a probabilidade de se encontrar aí o elétron; A nuvem é mais densa próximo do núcleo, e menos densa longe do núcleo. Modelo da Nuvem Eletrônica

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30 CARACTERIZAM O ELÉTRON n - nível l - subnível m – magnético m s - spin

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32 1) Faça a distribuição eletrônica em camadas ou geométrica. 2) Faça a distribuição em ordem energética. 3) Qual o subnível mais energético ? 4) Qual a camada de valência ? 5) Qual o número de elétrons por camada ? 6) Quantos elétrons este átomo apresenta na última camada ? 7) Quais os números quânticos, para o elétron mais energético, do subnível mais energético ? CONVENÇÃO: O 1° ELÉTRON A ENTRAR EM UM ORBITAL TEM SPIN +1/2

33 Mas de que é feito o núcleo atômico? Até 1920, o núcleo do átomo era considerado com uma esfera maciça de carga elétrica positiva Mas, em 1920, Rutherford caracteriza o próton como sendo a unidade de carga elétrica positiva. No decurso das suas investigações depara-se com: Átomos do mesmo elemento químico apresentam massas diferentes. Deverá existir outra partícula no núcleo atômico!

34 Chadwick: 1932 Mas só em 1932, James Chadwick descobre o nêutron. Após vários anos de busca, encontrou, em 1932, uma partícula subatômica no núcleo do átomo, além do já conhecido próton. James Chadwick (1891 – 1974) O Nêutron não tem carga elétrica, e tem aproximadamente a mesma massa do próton

35 Os Quarks... O Nêutron e o próton não são partículas indivisíveis. No seu interior existem ainda outras partículas que são os quarks.

36 Modelo de Demócrito Modelo de Thomson Modelo de Bohr Modelo de Dalton Modelo de Rutherford Modelo da Nuvem Eletrônica Evolução do Modelo atômico…

37 “Fotografar” os átomos... Hoje em dia dispomos de potentes microscópios que nos permitem obter imagens dos átomos: são os microscópios eletrônicos.

38 Dimensão dos átomos 100 pm 1 pm = m 1  = 100 pm

39 Dimensão dos átomos Se 100 milhões de pessoas se reduzissem ao tamanho de átomos, formavam uma fila de apenas 1cm. Um ponto final pode conter mais de 3 milhões de átomos.

40 Semelhança de Átomos •Número atômico e número de massa Número Atômico (Z): quantidades de prótons. Z = p Átomos neutros: Z = p = e Número de Massa (A): a soma das partículas que constitui o átomo. A = Z + n REPRESENTAÇÃO DE UM ÁTOMO

41 ISÓTOPOS: mesmo número de prótons. ISÓBAROS: mesmo número de massa. ISÓTONOS: mesmo número de nêutrons.

42 ISOELETRÔNICOS: mesmo número de elétrons. ÍONS: são átomos que ganharam ou perderam elétrons


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