PROFESSORA: Shaiala Aquino

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1 PROFESSORA: Shaiala Aquino
Faculdade de Tecnologia e Ciências – FTC Colegiado de Engenharia Civil Química Geral AULA 02 Estrutura Atômica PROFESSORA: Shaiala Aquino

2 Evolução da Estrutura Atômica
Modelo de Demócrito Modelo de Dalton Modelo de Thomson Modelo de Rutherford Modelo de Bohr Modelo da Nuvem Eletrônica

3 Teoria Atômica de Dalton
Entre 1803 e 1808, Dalton propôs uma teoria para explicar as leis enunciadas por Lavoisier e Proust. 1 – Matéria é formada por átomos. 2 – Átomos são indestrutíveis e imutáveis. 3 – Cada elemento é caracterizado pela sua massa. 4 –Elementos combinam –se em razões de números inteiros. John Dalton (1766 – 1844)

4 Teoria Atômica de Dalton
Dalton acreditava que o átomo era: uma esfera maciça homogênea indestrutível indivisível Carga elétrica neutra Teoria da bola de bilhar

5 Teoria Atômica de Thomson Tubos de raios catódicos
Os raios catódicos são constituídos pelo fluxo de partículas menores que o átomo é dotados de carga elétrica negativa – Os elétrons. Sir Joseph John Thomson ( 1856 – 1940) Tubos de raios catódicos

6 Teoria Atômica de Thomson
2. Campo elétrico faz com que o feixe de elétrons seja defletido em um sentido. O campo magnético deflete o feixe no sentido oposto. 1. Um feixe de elétrons (raios de cátodo) passa através de um campo elétrico e de um campo magnético. Eletrodo Positivo Tela sensibilizada Eletrodo negativo Partículas eletricamente carregadas Ímã 3. A relação da carga-massa do elétron determinada balanceando-se os efeitos desses campos.

7 Experiência da Gota de Óleo de Millikan Robert Andrews Millikan
Nada pode possuir carga menor do que a do elétron (chamada carga fundamental e = 1,60x C); 2. Toda a carga elétrica é um múltiplo inteiro da carga fundamental, ou seja, Q = N.e (N é um inteiro).

8 Experiência da Gota de Óleo de Millikan
1. Um névoa fina de gotas de óleo é introduzida em uma câmara. As gotas caem uma a uma na câmara inferior. 2. As moléculas de gás na câmara inferior são ionizadas (separadas em elétrons e em fragmento positivo) por um feixe de raios X. 5. Ajuste da tensão nas placas, a força da gravidade sobre a gotícula balanceada pela atração da gota negativa pela placa superior, positiva . A analise dessas forças fornece um valor para a carga no elétron. 3. Os elétrons aderem-se às gotículas de óleo. 4. As gotículas negativamente carregadas caem devido à força da gravidade.

9 Descoberta do Próton Eugene Goldstein (1850 – 1930)

10 Descoberta do Próton

11 Teoria Atômica de Rutherford
O átomo consistiria em um núcleo muito pequeno, positivamente carregado, rodeado por uma nuvem de elétrons. A massa do átomo estaria quase que totalmente concentrada no núcleo. Ernest Rutherford (1871 – 1937)

12 Modelo Atômico de Rutherford

13 Descoberta do Nêutron Os átomos são constituídos por núcleos muito pequenos e muito densos, cercados por “nuvens” de elétrons relativamente grandes distâncias do núcleo. Todos os núcleos contêm prótons. Núcleos de todos os átomos, exceto o hidrogênio, contêm também nêutrons. James Chadwick (1891 – 1974) Partícula Massa (g) Carga (C) Unidade de Carga Elétron 9,1095 x10 -28 -1,6022 x -1 Próton 1,67252 x +1 Nêutron 1,67495 x

14 Teoria Atômica Moderna (Século XX)
Qual a relação entre a estrutura atômica e o comportamento químico das substâncias? Interação da Luz/matéria - As substâncias emitem e absorvem luz. Mas, o que é a luz?

15 Teoria Atômica Moderna (Século XX) Radiação Eletromagnética
Amplitude V Nó Direção Campo elétrico Campo magnético Grandeza Símbolo Unidade S.I. Frequência  ν  (letra grega ni ) Hertz (Hz) Comprimento de Onda λ(letra grega lambda) Metro (m) Amplitude A

16 Teoria Atômica Moderna (Século XX) Espectros visível da luz.

17 Energia Quantizada Para explicar a relação entre temperatura, a intensidade luminosa e os comprimentos de onda da radiação emitida por um corpo negro, em 1900 o físico alemão chamado Max Planck propôs que a energia absorvida ou liberada só poderia ocorrer em “pacotes” definidos de tamanhos mínimos, que receberam o nome de QUANTUM. Max Planck

18 Energia Quantizada Einstein supôs que a luz trafega em pacotes de energia denominados fótons. O fóton é um pacote minúsculo de energia que se comporta como uma partícula. Albert Einstein

19 Efeito Fotoelétrico Capacidade da luz em ejetar elétrons de diversas superfícies metálicas. Câmara Evacuada Energia Radiante Superfície Metálica Elétrons Emitidos Terminal Positivo Energia Radiante Indicador de Corrente Fonte de Voltagem Superfície Metálica

20 Espectros de Linhas Radiação composta por um único comprimento de onda é chamada de monocromática. A radiação que se varre uma matriz completa de diferentes comprimentos de onda é chamada de contínua. A luz branca pode ser separada em um espectro contínuo de cores. Tela Prisma Fenda Fonte de Luz

21 Teoria Atômica de Bohr Os elétrons movem-se ao redor do núcleo em trajetórias circulares, chamadas camadas ou níveis. Cada um desses níveis tem um valor determinado de energia. Não é permitido a um elétron permanecer entre dois níveis. Niels H. D. Bohr (1885 – 1962) O retorno do elétron ao nível inicial é acompanhado pela liberação de energia na forma de ondas eletromagnéticas.

22 Modelo Atômico de Bohr Uma novidade da teoria de Bohr está na afirmação de a energia dos elétrons ser quantizada, isto é, ter apenas alguns determinados valores.

23 Modelo Atômico de Bohr Modelo de Bohr
Os átomos são estáveis, e seus espectros de emissão são discretos, isto é, mostram apenas algumas freqüências bem definidas, específicas de cada elemento.

24 Teoria Atômica de Bohr

25 Elétron na orbita de menor energia
Teoria Atômica de Bohr Na Elétron na orbita de menor energia Elétron absorve a quantidade de energia do fóton adequado.

26 Teoria Atômica de Bohr Este modelo adequa-se muito bem a átomos com apenas um eletron, falhando para átomos com vários eletrons; 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.

27 Mecânica Quântica do Átomo
COMO PODE UM ELÉTRON SER UMA PARTÍCULA E UMA ONDA? Hipótese de De Broglie – Um elétron em um átomo pode ser descrito por equações para o movimento ondulatório. Princípio da incerteza de Heisenberg É impossível fixar a posição de um elétron em um átomo e sua energia com qualquer grau de certeza se o elétron for escrito como uma onda. Werner Heisenberg (1901 – 1976)

28 Mecânica Quântica e Orbitais Atômicos
Schrödinger propôs uma equação que contém os termos onda e partícula. A resolução da equação leva às funções de onda. A função de onda fornece o contorno do orbital eletrônico. O quadrado da função de onda fornece a probabilidade de se encontrar o elétron, isto é, dá a densidade eletrônica para o átomo. Erwin Schrödinger

29 Mecânica Quântica e Orbitais Atômicos
Schrödinger desenvolveu uma equação para calcular a amplitude da onda em vários pontos do espaço. O quadrado da amplitude é proporcional à probabilidade de encontrar uma partícula nesse ponto. Por essa razão, ψ2 é chamada de densidade de probabilidade. z x y Para os elétrons, é chamada de densidade eletrônica, a partir da qual são criados os diagramas de nuvens eletrônicas.

30 Orbitais e Números Quânticos
Os números quânticos descrevem as energias dos elétrons nos átomos e são de enorme relevância quando se trata de descrever a posição dos elétrons nos átomos. Número quântico principal (n); Número quântico secundário ou azimutal (l ); Número quântico magnético (m ou ml ) ; Número quântico spin (s ou ms).

31 Orbitais e Números Quânticos
n: Indica o nível de energia do elétron no átomo. 2n2 l : Indica a energia do elétron no subnível. 2p representa o subnível p l = 1) do 2º nível. 3d representa o subnível p ( l = 1) do 2º nível.

32 Níveis e Subníveis de Energia

33 Spin Eletrônico e o Princípio da Exclusão de Pauli
O spin eletrônico é quantizado, definido como ms= número quântico de rotação = ±½. O princípio da exclusão de Pauli: dois elétrons não podem ter a mesma série de 4 números quânticos. Portanto, dois elétrons no mesmo orbital devem ter spins opostos. Orbital cheio elétrons emparelhados ou Orbital semicheio elétrons desemparelhados

34 Regra de Hund Em um dado subnível, os elétrons tendem a ocupar orbitais diferentes e a manter spins desemparelhados. Ex: Preenchimento da subcamada d:

35 Distribuição Eletrônica em Níveis e Subníveis de Energia
Período: 1 1s2 Período: 2 2s2 2p6 Período: 3 3s2 3p6 3d10 Período: 4 4s2 4p6 4d10 4f14 Período: 5 5s2 5p6 5d10 5f14 Período: 6 6s2 6p6 6d10 Período: 7 7s2 7p6 Diagrama de Linus Pauling

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