Aprofundamento de Química

Apresentação em tema: "Aprofundamento de Química"— Transcrição da apresentação:

1 Aprofundamento de Química
MODELOS ATÔMICOS Prof.MSc. Arthur M.A.

2 Dalton – Esfera maciça e indivisível
“Bola de bilhar”

3 Investigando a matéria
Instrumento criado por Sir. William Crookes: “Ampola de Crookes” Gás a baixa pressão (10 a 0,01 mmHg) Alta voltagem entre os eletrodos Eletrodo negativo na região mais estreita e positivo na região mais larga

4 A descoberta do elétron
Gás, normalmente não conduz eletricidade Baixíssima pressão Descarga elétrica do gás Emitiu forte luminosidade (RAIOS CATÓDICOS) Fluxo luminoso do CÁTODO em direção ao ÂNODO

5 J. J. Thomson dedicou-se a pesquisar a natureza dos raios catódicos (feixe que sai do cátodo), concluindo que: 1) Os raios catódicos são corpusculares (possuem massa), pois são capazes de mover um pequeno moinho colocado dentro da ampola de Crookes

6 2) Os raios catódicos caminham em linha reta
2) Os raios catódicos caminham em linha reta. Projetam na parede oposta da ampola a sombra de qualquer anteparo.

7 3) Os raios catódicos possuem carga elétrica negativa
3) Os raios catódicos possuem carga elétrica negativa. Quando é aplicado um campo elétrico externo à ampola, os raios catódicos se dirigem para o campo positivo. Pela medida do desvio dos raios catódicos sob ação de um campo magnético, Thompsom pôde determinar a relação e/m entre a carga do elétron (e) e sua massa (m).

8 Thomson, finalmente concluiu:
Os raios catódicos eram parte integrante de toda espécie de matéria, uma vez que a experiência podia ser repetida com qualquer tipo de gás; E denominou, então, os raios catódicos de elétrons

9 Descoberta do próton (Eugen Goldstein)
* Raios anódicos = raios canais

10 Elucidação de Eugen Goldstein
* Os raios anódicos (canais) também são desviados por campo elétrico, entretanto, para o pólo negativo.

11 Conclusões de Goldstein:
Os raios canais possuem carga elétrica positiva. Eles são desviados para a placa negativa na presença de um campo elétrico externo à ampola. A massa das partículas constituintes dos raios canais é aproximadamente igual à massa das moléculas do gás residual (gás contido no interior da ampola de Goldstein) Quando o gás é o hidrogênio, a massa das partículas dos raios canais é a menor e aproximadamente 1836 vezes maior que a massa do elétron, e a carga dessas partículas é igual à do elétron, com sinal contrário.

12 Thomson – Esfera maciça, positiva, com cargas negativas (elétrons) em sua superfície
“Pudim de passas” * Não mencionou prótons

13 Experimento de Rutherford

14 Rutherford – Átomo com 2 regiões:
1) Pequeníssimo núcleo central, denso, maciço e positivo 2) Eletrosfera com elétrons girando em torno do núcleo. (Grande espaço vazio) * Mencionou que o núcleo era constituído pelas mesmas partículas de Goldstein, e pela 1ª vez as denominou de prótons.

15 Auto-destruição do átomo
Problema 1: Contradiz conceitos físicos consagrados Lei do eletromagnetismo de Maxwell : “Uma carga elétrica em movimento acelerado emite energia (perde energia) sob a forma de ondas eletromagnéticas". Auto-destruição do átomo Mas isso não ocorre

16 Max Planck - Teoria dos quanta.
A energia se propaga de forma descontínua, como "pacotinhos de energia" denominados quantum (no plural, quanta). Espectro completo das radiações eletromagnéticas Cada uma dessas ondas eletromagnéticas, visível ou não, representa uma energia que se propaga numa certa freqüência, à qual corresponde um determinado valor de quantum.

17 Niels Bohr – “Os fenômenos atômicos não podem ser explicados pelas Leis da Física Clássica”
Utilizando conceitos da física quântica de Max Planck, Bohr explicou de maneira satisfatória porque o elétron não é sugado pelo núcleo dando mais consistência ao modelo proposto por Rutherford. Elétron com energia constante O elétron gira ao redor do núcleo em órbitas circulares (níveis de energia ou camadas eletrônicas) sem perder ou ganhar energia (energia constante).

18 Vetor força de atração eletrostática
Mas, como o elétron se mantém no mesmo nível de energia girando? Para que um elétron permaneça em sua órbita, a atração eletrostática entre o núcleo e o elétron, que tende a puxar o elétron em direção ao núcleo deve ser igual a força centrífuga, que tende a afastar o elétron Vetor força centrífuga Vetor força de atração eletrostática

19 Problema 2: O modelo de Rutherford não explica os espectros atômicos

20 Baseado na teoria da energia quantizada de Planck, Bohr propôs que:
O elétron pode saltar para uma camada mais externa, sendo que, para tal é necessário que ele ganhe energia externa (quantum) Um elétron que saltou para uma camada de maior energia fica instável e tende a voltar à sua camada de origem; nesta volta ele devolve a mesma quantidade de energia que havia ganho para o salto e emite um fóton (Einstein) de luz A quantidade de energia (quantum) é dada por q = h x f onde h é a constante de Planck e f a frequência da luz emitida.

21 Sabendo que: q = h x f :. f = q/h O quantum (q) tem número inteiro Constante de Planck = 6, × 10-34 m2 kg / s Logo: As frequências de luz que serão emitidas serão bem definidas e NÃO serão emitidas todas as frequências do espectro.

22 Isto explica as diferentes colorações emitidas (frequências de ondas eletromagnéticas), observadas quando átomos de diferentes elementos são excitados Neônio: luz vermelha, Argônio: luz azul, vapor de Na: luz amarela, vapor de mercúrio, etc.

23 Fluorescência ou Fosforescência ?
Luminescência é a emissão de luz causada por certos materiais que absorvem energia e podem emiti-la em forma de luz visível. Fluorescência ou Fosforescência ? Fluorescência Intervalo entre absorção e emissão é curto (ocorre imediatamente). Ocorre quando determinados materiais são irradiados com luz visível ou ultravioleta Fosforescência Intervalo entre absorção e emissão é longo (segundos ou horas). Ocorre quando determinados materiais mantém luminescência própria.

24 Mas, o modelo de Bohr é perfeito?
Logo após Bohr enunciar seu modelo verificou-se que um elétron, numa mesma camada, apresentava energias diferentes. Como poderia ser possível se as órbitas fossem circulares? Sommerfeld - sugeriu que as órbitas fossem elípticas, pois em uma elipse há diferentes excentricidades (distância do centro), gerando energias diferentes para uma mesma camada. A energia do elétron seria determinada pela distância do elétron ao núcleo e pelo tipo de órbita que ele descreve. Para cada camada eletrônica (n), havia 1 órbita circular e (n-1) órbitas elípticas de diferentes excentricidades

25 Modelo atômico Atual James Chadwick - A descoberta do nêutron
Nêutrons - Partículas, de carga elétrica neutra e massa aproximadamente igual à do próton, que evitam a repulsão dos prótons Modelo atômico Atual Modelo matemático-probabilístico que se baseia em dois princípios: Princípio da Incerteza de Heisenberg: é impossível determinar com precisão a posição e a velocidade de um elétron num mesmo instante. 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. Impossibilidade de determinar a exata trajetória do elétron a partir da energia e da velocidade. Buscou-se trabalhar com a provável região onde é possível encontrá-lo. Erwin Schröndinger - baseado nestes dois princípios criou o conceito de Orbital Orbital é a região onde é mais provável encontrar um életron

26 Não mais se determina onde o elétron está, mas qual a probabilidade de que esteja em uma região do espaço.  Modelo atômico da nuvem eletrônica Os cientistas abandonaram a idéia de que o elétron descrevia uma trajetória definida em torno do núcleo e passaram a admitir que existem zonas onde há maior probabilidade de encontrar os elétrons, designadas por orbitais.

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