MODELO ATÔMICO
Leucipo e Demócrito (400 a.C) Modelo Grego Leucipo e Demócrito (400 a.C) A matéria é descontínua e formada por partículas indivisíveis os átomos. (A = não ; tomo = parte). ÁTOMO = não + divisível
ÁTOMO No século V a. C. … Tudo começou na Grécia… Demócrito Limite de divisibilidade
Entretanto … A matéria é contínua! Aristóteles (384-322 a.C.)
John Dalton (1766 - 1844 ) Já no início do século XIX… Átomo “Os átomos são inalteráveis.” Átomo Partícula esférica, maciça, neutra e indivisível Foto do modelo original de Dalton para representar átomos.
Descargas elétricas em gases a baixa pressão Fenômenos elétricos Radioatividade Descargas elétricas em gases a baixa pressão
Descoberta do elétron (Joseph John Thomson)
Thomson
Thomson Do cátodo parte um fluxo de elétrons denominado raios catódicos, que se dirige à parede oposta do tubo, produzindo uma fluorescência devido ao choque dos elétrons, que partiram do cátodo, com os átomos do vidro da ampola.
Os raios catódicos movimentam um molinete ou catavento de mica, permitindo concluir que são dotados de massa.
Os raios catódicos são desviados por um campo de carga elétrica positiva, permitindo concluir que são dotados de carga elétrica negativa.
os elétrons se propagam em linha reta, Conclusões Sendo os raios catódicos um fluxo de elétrons, podemos concluir finalmente que: os elétrons se propagam em linha reta, os elétrons possuem massa (são corpusculares) e os elétrons possuem carga elétrica de natureza negativa.
Thomson propôs um novo modelo atómico … Nos finais do século XIX… Thomson propôs um novo modelo atómico … Modelo “pudim de passas”
Nos finais do século XIX… Esfera com carga eléctrica positiva Electrões (partículas com carga eléctrica negativa) Esfera de carga eléctrica positiva, na qual os eléctron de carga eléctrica negativa, se encontravam dispersos, em número suficiente para que a carga global fosse nula.
Descoberta do próton Eugen Goldstein
No interior da ampola de descarga em gases rarefeitos é colocado um cátodo perfurado.
Do cátodo perfurado partem os elétrons catódicos (representados em vermelho), que se chocam com as moléculas do gás (em azul claro) no interior do tubo.
Com o choque, as moléculas do gás perdem um ou mais elétrons, originando íons positivos (em azul escuro), que repelidos pelo ânodo, são atraídos pelo cátodo.
Os íons positivos atravessam os furos e colidem com a parede do tubo de vidro, enquanto os elétrons são atraídos pelo ânodo e ao colidirem com a parede de vidro do tubo produzem fluorescência.
Os raios canais são, na realidade, prótons.
Estudo da radioatividade Ernest Rutherford
Radioatividade
Experiência da “Lâmina de ouro” (1911) Modelo de Rutherford Química Experiência da “Lâmina de ouro” (1911)
Rutherford Modelo “Planetário” Descobriu o núcleo. Átomo imenso vazio. Núcleo 10.000 x menor que o átomo.
Quais as dimensões do núcleo? Se o átomo tivesse as dimensões de um estádio, o núcleo seria do tamanho de uma joaninha colocada no centro do campo.
Dalton Thomson Rutherford “Bola de bilhar” Homogênea Esfera maciça Indestrutível “Pudim de passas” Thomson Tubos de raios catódicos Descobriu o elétron. “Planetário” Descobriu o núcleo Rutherford Átomo imenso vazio Núcleo 10.000 x menor que o átomo
Os postulados de Bohr Energia quantizada
Os Postulados de Niels Bohr (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 Bohr formulou uma teoria (1913) sobre o movimento dos elétrons, fundamentado na Teoria Quântica da Radiação (1900) de Max Planck.
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.
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: 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 Bohr 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.
Modelo de Sommerfeld
1circular e as demais elípticas Órbitas: 1circular e as demais elípticas
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 .
Modelo atômico moderno Nuvem eletrônica
Modelos: Dalton Rutherford Thompson Bohr Atual
Estrutura da Matéria e Atomística Princípio de Incerteza de Heisenberg (1927) Física Clássica: qualquer grandeza de movimento de uma partícula pode ser medida e descrita de modo exato pode-se medir simultaneamente a posição e a velocidade de uma partícula sem perturbar o seu movimento. Física Quântica: o ato de medir interfere na partícula e modifica o seu movimento. No caso de sistemas microscópicos, que envolvem pequenas distâncias e pequenas quantidades de movimento, é impossível determinar simultaneamente, e com precisão arbitrária, a posição e a quantidade de movimento de cada partícula que constitui tais sistemas!!!
Estrutura da Matéria e Atomística Caráter Dual dos Elétrons Luz Fenômenos comuns Na difração Emissão/absorção como partícula (hn) Probabilidade de encontrar fótons Transmissão como onda Resultante das interferências Dualidade O elétron também sofre difração Em movimento = comportamento ondulatório Em absorção/emissão = partícula Conhecimento estatístico
Princípio de Incerteza de Heisenberg Conseqüências: O conceito de órbita não pode ser mantido numa descrição quântica do átomo; Se pode calcular apenas a probabilidade de encontrar um ou outro elétron numa dada região do espaço nas vizinhanças de um núcleo atômico Tais distribuições de probabilidade constituem o que se chama de ORBITAIS ATÔMICOS!!
MODELO DA NUVEM ELECTRÓNICA Schrödinger (1887 – 1961) Nuvem Electrónica Núcleo Electrons (carga - ) Protons (carga +) Neutrons (sem carga)
Há zonas à volta do núcleo onde é grande a probabilidade de encontrar os electrões (onde a nuvem electrónica é mais densa) e outras onde a probabilidade é menor (onde a nuvem electrónica é menos densa).
Orbitais atômicos
Estrutura da Matéria e Atomística Consequências do Aplicando o Modelo Quântico - os “números quânticos”: As soluções da equação de Schroedinger levam a funções de onda que se caracterizam pelos números quânticos: Número quântico principal (n): número total de nós; relacionado à distância média elétron-núcleo e aos níveis de energia de Bohr; Número quântico azimutal ou secundário (l): dá o número de nós angulares (relacionado à forma dos orbitais, ou seja ao tipo de trajetória dos elétrons); Número quântico magnético de orbital (ml): a interpretação do quadrado da função de onda ( 2 ) gera uma imagem física da distribuição de probabilidade de localização do elétron em certa região do espaço, o orbital Número quântico magnético spin (ms): associado ao momento magnético intrínseco do elétron.