modelo atÔmico

Júlio Souza

Faculdade Pitágoras

Engenharia Ambiental

MODELO ATÔMICO

Leucipo e Demócrito (400 a.C)

A matéria é descontínua e formada por partículas indivisíveis os átomos.

(A = não ; tomo = parte).

ÁTOMO = não + divisível

Modelo Grego

Tudo começou na Grécia…

Demócrito (460-370 a.C.) ÁTOMO

Limite de divisibilidade

No século V a. C. …

Entretanto …

Aristóteles (384-322 a.C.)

A matéria é contínua!

Átomo Partícula esférica, maciça, neutra e indivisível

“Os átomos são inalteráveis.”

John Dalton (1766 - 1844 )

Foto do modelo original de Dalton para representar

átomos.

Já no início do século XIX…

Fenômenos elétricos

Radioatividade

Descargas elétricas em gases a baixa pressão

Descoberta do elétron (Joseph John Thomson)

Thomson

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Thomson

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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.

• 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.

Conclusões

Thomson propôs um novo modelo atómico …

Nos finais do século XIX…

Modelo “pudim de passas”

Esfera com carga eléctrica

positiva

Electrões (partículas com carga eléctrica

negativa)

Nos finais do século XIX…

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 prótonEugen 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 radioatividadeErnest Rutherford

Radioatividade

Química

Experiência da “Lâmina de ouro” (1911)

Modelo de Rutherford

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• Modelo “Planetário”

• Descobriu o núcleo.

• Átomo imenso vazio.

• Núcleo 10.000 x menor

que o átomo.

Rutherford

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”

• Esfera maciça

• Homogênea

• Indestrutível

• “Pudim de passas”

• Tubos de raios catódicos

• Descobriu o elétron.

• “Planetário” • Descobriu o núcleo

• Átomo imenso vazio

• Núcleo 10.000 x menor que o átomo

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Os postulados de BohrEnergia 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.

• 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.

Teoria Quântica

• 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).

Segundo postulado de Bohr.

Um átomo irradia energia quando um elétron salta de uma órbita de maior energia para uma de menor energia.

Órbitas de Bohr para o

átomo de hidrogênio

A linha vermelha no espectro atômico é

causada por elétrons saltando

da terceira órbita para a segunda órbita

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 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

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 modernoNuvem eletrônica

• 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

Estrutura da Matéria e Atomística

DualidadeLuz

Fenômenos comuns Na difração

Emissão/absorção como partícula (hn)

Probabilidade deencontrar fótons

Transmissão como onda Resultante dasinterferências

O elétron também sofre difração

Em movimento = comportamento ondulatório

Em absorção/emissão = partícula

Conhecimento estatístico

• 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!!

Princípio de Incerteza de Heisenberg

MODELO DA NUVEM

ELECTRÓNICA

Schrödinger

(1887 – 1961)

Núcleo

Protons(carga +)

Nuvem Electrónica

Electrons(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

• 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.

Estrutura da Matéria e Atomística