Modelos Atômicos CMF - 2014 Gerdean

O Que é Química? Química é uma Ciência Experimental que estuda a estrutura, composição e a transformação da matéria.

A alquimia

ESTRUTURA DA MATÉRIA A matéria é formada por moléculas ou agregados, que por sua vez são formados por partículas minúsculas chamadas de átomos.

Átomos & Moléculas H + H H H H H H + H + O O Átomos Moléculas

Elementos Químicos Átomos Nome Símbolo Natureza Ferro Fe Fe3O4 Cálcio Ca CaCO3 Prata Ag (Argentum) Ag Oxigênio O O2

Substâncias

Exercícios

Leis Ponderais das Reações Leis ponderais são leis que falam das massas das substâncias que participam das reações químicas. As principais leis ponderais são: Lei da Conservação das Massas (ou lei de Lavoisier); Lei das Proporções de Massa (ou Lei de Proust).

Lei da Conservação da Massa O químico francês Antoine Lavoisier (1743-1794) realizou muitas experiências que levaram à seguinte conclusão: a massa antes e depois de qualquer reação é sempre a mesma.

Lei de Lavoisier Experiência Conclusão 3g 8g  11g Carbono + Oxigênio  Gás Carbônico 3g 8g  11g Veja que: 3g + 8g = 11g (ohhhh!!!) “A soma das massas antes da reação é igual à soma das massas após a reação”

Foi observado, porém, que a queima de algumas substâncias havia aumento da massa, enquanto na queima de outras havia diminuição. O grande mérito de Lavoisier foi ter descoberto que essas diferenças de massa se davam por causa da absorção ou liberação de gases durante as reações. Por exemplo, a queima da palha de aço ocorre consumo de oxigênio do ar, o que produz uma substância composta de ferro e oxigênio com massa maior do que a massa da palha de aço.

Medindo a massa de palha de aço antes e depois de sua queima, observa-se o aumento da massa do material sólido.

Ferro + Oxigênio  Óxido de ferro Para compreender melhor essa lei podemos esquematizar: Ferro + Oxigênio  Óxido de ferro m1 + m2 = m3 Segundo os dados acima a soma da massa das substâncias reagentes é igual à massa das substâncias dos produtos. A Lei de Lavoisier pode ser resumida pela frase: “Na natureza nada se cria, nada se perde; tudo se transforma”.

Lei das Proporções de Massa “Uma substância pode ser proveniente de diferentes fontes naturais ou ser obtida por diversos processos. No entanto, seja qual for o método de obtenção, a substância terá sempre a mesma composição química fixa”. Essa foi a conclusão que chegou o químico francês Joseph Louis Proust (1754-1826).

Em 1797, Proust enunciou a lei das Proporções Definidas (ou Lei de Proust): “As substâncias reagem sempre na mesma proporção para formarem outra substância.”

Lei de Proust Experiência Conclusão Carbono + Oxigênio  Gás Carbônico 3g + 8g  11g ou 6g + 16g  22g ou 9g + 24g  33g “A proporção das massas que reagem permanece sempre constante”

Modelos: Dalton Rutherford Thompson Bohr Atual

Modelos Atômicos Podemos dizer que o conceito do átomo nasceu na Grécia há aproximadamente 2.500 anos. Os seus atributos foram objeto de especulação de muitos filósofos e cientistas que não pouparam imaginação para descrevê-los Demócrito (5 a.C.): filósofo. Toda substância é constituída de partículas indivisíveis (A-Tomo). Empédocles (5 a.C.): filósofo pitagoriano. Os átomos podem ser agrupados em quatro classes: água, terra, fogo e ar.

Aristóteles (4 a. C. ): filósofo dos filósofos Aristóteles (4 a.C.): filósofo dos filósofos. Dentro da ideia de Empédocles, supôs que os átomos apresentam propriedades: quente, frio, seco e úmido.

Idade média: Vazio Científico Epícuro (4 a.C.): filósofo que disse: “embora não possam ser divididos, possuem estrutura”. Idade média: Vazio Científico (± 2000 anos) Dalton (1808): cientista. O átomo é uma partícula maciça, indivisível, assemelhada à uma bola de bilhar. Neutra. Para cada tipo de substância, há um tipo de átomo diferente.

Thomson (1898): Descobriu o elétron (raio catódico) - (partícula subatômica). Ridicularizado por Mendeleiev. O átomo seria uma partícula indestrutível, com carga positiva e com partículas negativas (elétrons) incrustadas, tal qual um pudim de passas.

Lenard (1903): Para justificar a neutralidade das coisas, propôs que as cargas contrárias estariam juntas e se anulariam (dinamotos). Nagaoka (1904): modelo saturniano.

Rutherford (1911): Modelo do sistema solar, baseado na experiência da lâmina de ouro.

Aspectos macroscópicos que evidenciam o modelo de Böhr. Böhr (1913): Modelo do sistema solar, aperfeiçoado Aspectos macroscópicos que evidenciam o modelo de Böhr.

  - Os Postulados  de Niels Böhr (1885-1962) - De acordo com o modelo atômico  proposto por Rutherford, os elétrons ao girarem  ao redor do núcleo, com o tempo perderiam energia, e se chocariam com o mesmo.     Como o átomo é uma estrutura estável, Niels Böhr formulou uma teoria (1913) sobre o movimento dos elétrons, fundamentado na Teoria Quântica da Radiação (1900) de Max Planck.     A teoria de Bohr fundamenta-se nos seguintes postulados:     1º postulado: Os elétrons descrevem órbitas circulares estacionárias ao redor do núcleo, sem emitirem nem absorverem energia.

2º postulado (de Niels Bohr): Fornecendo energia (elétrica, térmica, 2º postulado (de Niels Bohr): Fornecendo energia (elétrica, térmica, ....) a um átomo, um ou mais elétrons a absorvem e saltam para níveis mais afastados do núcleo. Ao voltarem as suas órbitas originais, devolvem a energia recebida em forma de luz (fenômeno observado, tomando como  exemplo, uma barra de ferro aquecida ao rubro).

Órbitas de Böhr para o átomo de hidrogênio Segundo postulado de Bohr. Um átomo irradia energia quando um elétron salta de uma órbita de maior energia para uma de menor energia. O comprimento de onda guarda relação com a energia. Os menores comprimentos de onda de luz significam vibrações mais rápidas e maior energia. A linha vermelha no espectro atômico é causada por elétrons saltando da terceira órbita para a segunda órbita

A linha verde-azulada no espectro atômico é causada por elétrons saltando da quarta para a segunda órbita. A linha azul no espectro atômico é causada por elétrons saltando da quinta para a segunda órbita A linha violeta mais brilhante no espectro atômico é causada por elétrons saltando da sexta para a segunda órbita.

Contribuição de Sommerfeld Órbitas: 1 circular e as demais elípticas 1868 - 1951

- Modelo Atômico de Sommerfeld (1916)     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 .

Teoria Quântica      De acordo com Max Planck (1900), quando uma partícula passa de uma situação de maior energia para outra de menor energia ou vice-versa, a energia é perdida ou recebida em "pacotes" que recebe o nome de quanta (quantum é o singular de quanta).    O quantum é o pacote fundamental de energia e é indivisível. Cada tipo de energia tem o seu quantum.     A Teoria Quântica permitiu a identificação dos elétrons de um determinado átomo, surgindo assim  os "números quânticos".

ATUAL (1930 >): Modelo estatístico ou probabilístico (princípio da Incerteza de Heisenberg).

Modelo atômico atual Princípio da incerteza de Heisenberg: é impossível determinar com precisão a posição e a velocidade de um elétron num mesmo instante. Orbital é a região onde é mais provável encontrar um elétron.

Princípio da dualidade da matéria de Louis de Broglie: o elétron apresenta característica DUAL, ou seja, comporta-se como matéria e energia sendo uma partícula-onda.   

Em 1923, Louis Broglie mostrou, através de uma equação matemática, que "qualquer corpo em movimento estaria associado a um fenômeno ondulatório". Desta maneira o elétron apresenta a natureza de uma partícula-onda, obedecendo assim, às leis dos fenômenos ondulatórios, como acontece com a luz e o som.

Teoria da Mecânica Ondulatória     Em 1926, Erwin Shcrödinger formulou uma teoria chamada de "Teoria da Mecânica Ondulatória" que determinou o conceito de "orbital" .     Orbital é a região do espaço ao redor do núcleo onde existe a máxima probabilidade de se encontrar o elétron.       O orbital  s  possui forma esférica       e os orbitais  p  possuem forma de halteres.

Contribuição de Schrödinger - A partir das equações de Schrödinger não é possível determinar a trajetória do elétron em torno do núcleo, mas, a uma dada energia do sistema, obtém-se a região mais provável de encontrá-lo.

Proteína luminosa dá Nobel de Química a biólogos dos EUA Leitura recomendada: Página 110 do livro texto “Proteína fluorescente revoluciona a Biologia. Fazer leitura do texto e responder questões ao final... O tema será explorada na avaliação parcial sobre Modelos Atômicos. Proteína luminosa dá Nobel de Química a biólogos dos EUA Extraída de água-viva, a GFP virou uma das ferramentas mais úteis da biologia, permitindo ver a atividade de genes Para comitê do prêmio, descoberta de trio teve impacto comparável ao da invenção do microscópio sobre o avanço da ciência