Átomos, sólidos, liquidos adapted from the slides of dr. don franceschetti...

Átomos, Sólidos, Liquidos

Adapted from the slides of Dr. Don Franceschetti

physics.memphis.edu/People/franceschetti/ Atoms,%20Solids,%20Liquids.ppt

Hipótese Atómica

• Especulação Filosófica, até1800• c. 1800 John Dalton re-analiza a hipótese atómica.• 1827 Robert Brown descobre o Movimento

Browniano.• 1905 Einstein explica o Mov. Browniano como

resultado das colisões moleculares.

Os Elementos

• Existem aprox. 88 elementos naturais.• São conhecidos uns 120 elementos.• 90% dos átomos do universo são hidrogênio.• O Sol fussiona Hidrogênio para formar Hélio.• Outras estrelas velhas criam elementos mais

pessados, até o ferro. Só supernovas podem criar elementos mais pessados.

• Somos feitos de pó estelar.

TABELATABELA

 H                                 He  

 Li Be                     B C N O F Ne  

 Na Mg                     Al Si P S Cl Ar  

 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr  

 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe  

 Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn  

 Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt                    

       Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu  

       Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr    

ClásicoConocido

Raramente usado

Átomos são…

• Incrivelmente pequenos, • Numerosos, temos aprox.

100,000,000,000,000,000,000,000 átomos num grama d’agua.

• Sem idade, eles tem a idade do Universo.• Se encomtram por toda parte: cada vez que

você enche os pulmões de ar, esse ar contém átomos que já estiveram nos pulmões de cada ser humano que já existiu.!

Não podemos ver os átomos pois…

• O comprimento de onda da luz visível é muito maior do que o diâmetro de um átomo.

• Porém, podemos vé-los usando elétrons: Microscopia de Tunelamento (TEM) e Microscopia de Força Atómica (AFM)

Microscopia de Tunelamento (TEM) e Microscopia de Força Atómica (AFM)

A corral made by placing 48 iron atoms in a circle, one at a time, onto a surface of gold (Reprinted with permission from IBM)

First “Picture” Thorium 1979

Hoje

AFM-image with the highest resolution ever obtained (77 pm=0. 77 Ǻ). Subatomic structures are visible within single tungsten atoms. The simultaneously recorded STM image (please move the cursor on image) shows the atomic positions. Image size 500 × 500 pm2.Hembacher et al. SCIENCE...

Hoje

Electrons

• Ben Franklin, believed electrical phenomena were due to an excess or a deficiency of electric fluid. Electricity can flow through a gas.

• Crooks experimented with cathode rays in partially evacuated tubes.

• 1897 J. J. Thomson showed that cathode rays are particles: electrons. Determines charge to mass ratio.

• 1909 Millikan determines electron charge in oil drop experiment.

1909: Experimento de Millikan da gota de óleo

http://www68.pair.com/willisb/millikan/experiment.html

 mgota =  1.0 x10-15 kg.  g é -9.8 m/s2.

A carga  q das gotas era sempre múltiplo de -1.6 x 10 -19 C,  

a carga do elétron.

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1~

e

e

O Núcleo Descoberto por Ernest Rutherford no famoso experimento de espalhamento de partículas alfa.

O Núcleo

…Os átomos são na maior parte espaço vazio.

Particles in the Nucleus

• Protons carry single positive charges

• Atomic number is number of protons in the nucleus.

• Atomic number determines chemical behavior

• Neutrons are neutral particles.

• Isotopes differ in number of neutrons.

Shell Model of Atom

                                       H                                 He  

  Li Be                     B C N O F Ne  

  Na Mg                     Al Si P S Cl Ar  

  K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr  

  Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe  

  Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn  

  Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt                    

        Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu  

        Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr    

TABELATABELA

Número mágico: 8

Por qué é Periódica ?

We use chemical symbols to represent atoms

• Usually these make sense• H is Hydrogen• O is Oxygen• S is Sulphur• C is Carbon• H2O is a molecule of water• H2SO4 is a molecule of sulfuric acid• Atoms combine to form molecules by sharing

electrons

Some symbols are stranger

• Na (natrium) is sodium

• K (kalium) is potassium

• W (wolfram) is Tungsten

• Sb (stibnum) is Antimony

• NaCl represents one formula unit of Sodium chloride, table salt

• Atoms can also bind by donating electrons to form charged ions.

Atoms Cannot Reproduce!

Biological reproduction is based on copying molecular structures.

Atoms in a newborn infant come from food eaten by mother (except a very few—from father) .

Prenatal nutrition is very important. Inadequate Ca or Fe will be leached from mother’s body.

3 phases (states) of matter

• Gas fills any container—lots of space between molecules

• Liquid takes shape of container but doesn’t expand to fill—molecules bumping into each other

• Solids retain shape--atoms bound to each other

Estrutura Cristalina

• Los sólidos podem ser cristalinos ou amorfos• Cristais possuem ordenamento tridimensional

dos átomos• Podemos conhecer uma estrutura cristalina

através de difração de raios-X• Um sólido policristalino, por ex. fio de cobre,

aluminio das calotas, cerâmicos no piso.• Os sólidos amorfos não tem ordem de longo

alcançe.

ABC.ABC...ABC.ABC...

AB.AB...AB.AB... ou ou AC.AC...AC.AC...

NaClNaCl

CaFCaF22

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MnFMnF

HAFM: ErEr66MnMn2323FIM: Fe Fe33OO44

- Fe- Fe

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Bonding in Solids

• Solids can be – Ionic, electrons transferred between atoms

which then attract each other e.g. NaCl– Metallic, electrons shared by all atoms, e.g.

Au– Covalent, chemical bonds between

neighboring atoms, e. g. diamond– Hydrogen bonded, e.g. ice– van der Waals bonded, e.g. dry ice

Density

• Gold 19,320 kg/m3

• Mercury 13,600 kg/m3

• Water 1,000 kg/m3

• Gases, roughly 1 kg/m3 so 99.9% of a gas is empty space.

V

m

Density = mass/volume

is characteristic of the substance.

Outra medida de volume• O litro é uma medida de volume.

• Originalmente era exatamente 1 dm3

• Hoje é o volume ocupado por 1 kg d’agua pura.

1 cm

1 cm3 = 0.001 l

1 dm

1 dm3 = 1 l

1 m

1 m3 = 1000 l

11 1.0001.000 1.000.0001.000.000