Estrutura atômica da matéria Química Geral Prof. Armando Rodrigues.

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1 Estrutura atômica da matéria Química Geral Prof. Armando Rodrigues

2 Evolução do modelo atômico Histórico – Os primeiros a pensar no assunto foram os filósofos gregos chamados de filósofos da natureza. A ideia comum desses filósofos era a de que deveria existir uma matéria básica, a partir da qual todas as outras eram originadas. Vários foram os filósofos que buscaram explicações para os fenômenos observados na natureza. Dentre eles podemos citar alguns: Tales de Mileto : Acreditava que a água era a origem de todas as coisas. Anaxímenes : Acreditava que o ar era a matéria básica de todas as coisas. Heráclito : Acreditava que o fogo seria o único elemento que constituiria todas as coisas.

3 Evolução do modelo atômico terraarfogoágua Empédocles – Acreditava na existência de quatro elementos básicos: terra, ar, fogo e água e tudo existente era produto da junção desses quatros elementos em proporções diferente. Os primeiros a excluir esses elementos míticos foram: Leucipo : Pregava a ideia de que toda matéria seria constituída por átomos, para ele a menor porção da matéria que não poderia ser dividida em partes menores. Demócrito :Era discípulo de Leucipo, desenvolveu e aperfeiçoou esta teoria, descrevendo a forma e o comportamento dos átomos de uma maneira bem avançada para a época.

4 MODELO ATÔMICO DE DALTON: O modelo da bola de bilhar (1803)‏ Átomo, uma minúscula partícula (esfera):  maciça;  indestrutível;  impenetrável;  indivisível;  sem cargas elétricas Modelo Atômico de Dalton (1803)‏

5 A partir das experiências de Lavoisier e de Proust, Dalton formulou os seguintes postulados: A matéria é constituída por pequenas partículas denominadas átomos. Os átomos são indestrutíveis. Em reações químicas, os átomos mudam suas posições relativas, mas permanecem intactos. As massas e outras propriedades dos átomos de um dado elemento diferentes são diferentes. Quando átomos de elementos diferentes combinam- se para formar compostos, são formadas por novas partículas mais complexas mas sempre em quantidades com a mesma razão numérica.

6 EXPERIÊNCIAS DE LAVOISIER E DE PROUST Fonte: crv.educacao.mg.gov.br/sistema_crv/banco_obje

7 MODELO ATÔMICO DE THOMSON Fonte: upload.wikimedia.org/.../c/c1/J.J_Thomson.jpg

8 Os raios catódicos: A descoberta do elétron Com essas observações o alemão Goldstein demonstrou que a luz esverdeada do tubo provinha do eletrodo negativo(cátodo) e denominou-a raios catódicos. 1859- Henrich Geissler e Julius Plucker – experimento da passagem de corrente elétrica em tubo contendo gás rarefeito obtendo uma luz esverdeada. As evidências sobre as partículas constituintes do átomo começaram a surgir de maneira mais concreta no final de século XIX. Com experiências de descargas elétricas em gases rarefeitos.

9 A ampola de Crookes Em 1878, o inglês William Crookes (1822- 1919) com base no tubo de raios catódicos, construiu um aparelho para melhor estudar os raios catódicos. Descobrindo assim uma série de propriedades. Na ampola de Crookes, o ânodo (pólo positivo)‏ é colocado ao lado do cátodo (pólo negativo)‏ Propriedades dos Raios Catódicos São perpendiculares ao cátodo; São retilíneos; Têm massa; Têm carga negativa Estava então descoberto o elétron, um dos constituintes do átomo.

10 Síntese do Modelo Atômico de Thomson Em 1903 o cientista inglês Joseph J.Thomson, através de experiências realizadas com gases concluiu que a matéria era formada por cargas elétricas positivas e negativas sendo: Elétron- partícula subatômica de carga negativa. Para Thomson o átomo seria:  Uma esfera maciça e positiva, com cargas negativas distribuídas ao acaso na esfera.  A quantidade de cargas positivas e negativas seriam iguais tornando-o neutro.

11 O experimento de Rutherford Em 1910, Rutherford e sua equipe de trabalho estudaram os ângulos, nos quais as partículas alfa ( α ) são desviadas e como passam através de uma fina lâmina de ouro.

12 O fragmento de polônio foi colocado no interior de um bloco de chumbo com um orifício através do qual saía um feixe de partículas alfa provenientes do polônio.

13 Diante do feixe de partículas alfa foi colocada uma chapa recoberta internamente com material fluorescente (ZnS), para que nela se registrassem as cintilações provocadas pela colisão das partículas alfa.

14 Em seguida colocou-se uma lâmina delgada de ouro (Au) interceptando o feixe de partículas alfa ( α ).

15 NÍVEL MACROSCÓPICO

16 Rutherford e seus colaboradores notaram que: A grande maioria das partículas alfa atravessava livremente a lâmina, como se nada existisse em seu caminho, e continuava produzindo cintilações numa região da chapa fluorescente. Ocasionalmente, algumas eram desviadas de sua trajetória, ao atravessar a lâmina, e produziam cintilações em pontos afastados da região de incidência da grande maioria das partículas. E muito raramente, algumas eram refletidas ao incidir sobre a lâmina de ouro.

17 NÍVEL MICROSCÓPICO

18 O modelo atômico de Rutherford O átomo contém imensos espaços vazios No centro do átomo existe um núcleo muito pequeno e denso. O núcleo do átomo tem carga positiva, uma vez que as partículas alfa (positivas) foram repelidas Para equilibrar as cargas positivas existem os elétrons ao redor do núcleo O raio do átomo é cerca de 10.000 vezes maior do que o raio do núcleo

19 Conclusões de Rutherford Modelo Planetário do Átomo. O átomo é formado por um núcleo muito pequeno e denso, com carga positiva, no qual se concentra praticamente toda a massa do átomo. Ao redor do núcleo localizam-se os elétrons neutralizando a carga positiva. Assim, ele criou o Modelo Planetário do Átomo. Modelo atômico de Rutherford (1911)‏

20 Modelo Quântico para o átomo: O modelo de Niels Bohr Baseando-se na teoria dos quanta de Max Planck e na explicação de Einsten para o efeito fotoelétrico, que consideravam que a energia se propaga na forma de pacotes (quanta) ‏ Bohr postulou que os elétrons estão confinados em certos níveis estáveis de energia → estados estacionários de energia

21 . Os Postulados de Niels Bohr (1885-1962) 1° Postulado: Os elétrons descrevem órbitas circulares estacionárias ao redor do núcleo, sem emitirem nem absorverem energia

22 2º postulado: 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).

23 Sommerfeld Sua principal contribuição para a evolução do modelo atómico foi a inclusão no modelo de Niels Bohr, os orbitais elípticos e a relatividade restrita, obtendo assim o modelo-Sommerfeld que dividia os níveis em subníveis(regiões menores) o que eliminava a decadência do elétron que ocorria no modelo de Bohr acrescentando mais dois números quânticos além de estabelecer que os orbitais não tinham que se estabelecer num mesmo plano.

24 . De Broglie e a dualidade onda-partícula Louis De Broglie postulou que a matéria teria comportamento dual, ou seja, a matéria poderiam ter comportamento ondulatório ou comportamento de partículas O princípio da incerteza de Heisenberg Werner Heisenberg é um cientista alemão que se propôs a mostrar, ou exprimir matematicamente, sua tese de que a posição e velocidade do elétron em torno do núcleo do átomo são impossíveis de precisar simultaneamente.

25 Descoberta dos Neutrôns Em 1932, o físico inglês James Chadwick, realizando experiências com partículas alfa, verificou que os núcleos continham, além dos prótons, outras partículas, de massa aproximadamente igual à do próton mas eletricamente neutras, às quais chamou de nêutrons. Os nêutrons já haviam sido previstos por Rutherford, que imaginou que somente seria possível os prótons compartilharem o minúsculo volume do núcleo atômico se lá existissem partículas de carga neutra. Descoberta do orbital Estabelecido por Schrodinger em 1926, fala que existe uma região do espaço atômico onde haveria maior probabilidade de encontrar o elétron.

26 Modelo Atomico Atual O modelo atômico atual é um modelo matemático- probabilístico que se baseia em dois princípios: Princípio da Incerteza de Heisenberg e no Princípio da Dualidade da Matéria de Louis de Broglie. O modelo atômico atual aceita tais princípios: · Elétrons possuem carga negativa, massa muito pequena e se movem em órbitas ao redor do núcleo atômico; · O núcleo atômico está situado no centro do átomo, sendo constituído por prótons que são partículas de carga elétrica positiva, cuja massa é de aproximadamente 1.837 vezes superior a massa do eletrón, e por nêutrons, partículas sem carga e com massa aproximadamente igual a dos protóns; · O átomo é eletricamente neutro porque possui número igual de elétrons e protóns.

27 CONCEITOS SOBRE O ÁTOMO Número Atômico (Z): quantidades de prótons. Z = p = e Número de Massa (A): a soma das partículas que constitui o átomo. A = Z + n + e A = Z + n REPRESENTAÇÃO DE UM ÁTOMO

28 SEMELHANÇA ATÔMICA ISÓTOPOS: mesmo número de prótons. ISÓBAROS: mesmo número de massa. ISÓTONOS: mesmo número de nêutrons.

29 ISOELETRONICOS: mesmo número de elétrons. ÍONS: são átomos que ganharam ou perderam elétrons