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Modelos Atômicos

Prof.: Frede Santiago

Filósofos Gregos

A ideia de átomo não nasceu de um trabalho

com base experimental, mas sim de

deduções filosóficas, isto é, fruto de um

raciocínio abstrato.

Leucipo e Demócrito (Sec.V a.c.)Defendeu a ideia de que a matéria era composta por

pequeníssimas partículas.

Átomos

Modelo de Dalton (1803)

O átomo é formado de

pequenas partículas

esféricas, maciças,

homogêneas, indivisíveis

e indestrutíveis.

✔ Pequenas esferas maciças.

✔ Homogênea, indivisíveis e indestrutíveis.

✔ O modelo ficou conhecido como “Bola de Bilhar”.

Bola de Bilhar

Modelo de Thomson (1898)

A descoberta e estudo de descargas

elétricas em gases rarefeitos e

da radioatividade, nos fins do século

XIX, fez Thomson propor um modelo

de átomo no qual os elétrons

estariam uniformemente distribuídos

em uma esfera maciça de carga positiva.

✔ O átomo é uma esfera maciça de carga positiva

impregnada de cargas negativas.

✔ A quantidade de cargas negativas devem compensar o

tamanho da esfera positiva.

✔ O modelo ficou conhecido como “Pudim de Passas”.

Modelo de Rutherford (1911)

Em 1911, Rutherford realizou

experiências bombardeando

uma finíssima lâmina de ouro

com partículas alfa (α), cuja

carga elétrica positiva, emitidas

pelo polônio, um material

radioativo.

Bloco de

chumbo

Fonte de partículas α

(Polônio)

α α α α α α α

Fina lâmina de ouro

Anteparo de ZnS

Observação ConclusãoA maior parte das partículas α atravessaram a lâmina sem sofrer desvios.

A maior parte do átomo deve ser vazio. Nesse espaço devem estar localizados os elétrons.

Poucas partículas α (1 em 20.000) não atravessam a lâmina e voltam.

Deve existir no átomo uma pequena região onde está concentrada sua massa (núcleo).

Algumas partículas α sofriam desvio na de trajetória ao atravessar a lâmina.

O núcleo do átomo deve ser positivo, o que provoca uma repulsão nas partículas α.

Modelo Planetário

Modelo de Bohr (1913)

Em 1913 Niels Bohr

propôs um modelo que é

uma espécie de

aperfeiçoamento do

modelo de Rutherford.

✔ O átomo tem núcleo positivo.

✔ Os elétrons negativos giram em torno ao redor do

núcleo.

✔ Os elétrons giram em torno do núcleo em orbitas bem

definidas de modo a ter energia constante, ou seja, nem

perdem nem ganham energia.

✔ Essas orbitas são as camadas K, L, M, N, O, P, Q, ou

níveis 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, a partir do núcleo.

+K L M N O P Q

Aumenta a energia

1 2 3 4 5 6 7

✔ Assim quando o elétron recebe energia suficiente,

salta para uma órbita mais energética (estado

excitado).

✔ Ao retornar para uma órbita menos energética, o

elétron libera a diferença de energia

correspondente, na forma de ondas

eletromagnéticas (luz, por exemplo).

+ -

L N

Energia

-

Energia (Luz)

Estado excitado

Estado fundamental

OBS.: Modelo de SommerfeldAlgum tempo depois um cientista alemão, Sommerfeld,

definiu o conceito de órbitas elípticas para os elétrons.

Modelo de Schrodinger (1926)Modelo atual

Determinou, através de uma

infinidade de operações

matemáticas, as regiões no espaço

que apresentariam máxima

probabilidade de se encontrar um

elétron. Ou seja, o elétron é um

conjunto de ondas que vibram ao

redor do núcleo.

Partícula - OndaOrbital

(Maior probabilidade de se encontrar

o elétron)

Exercícios1) Associe as afirmações a seus respectivos responsáveis:

I- O átomo não é indivisível e a matéria possui propriedades elétricas

(1897).

II- O átomo é uma esfera maciça (1808).

III- O átomo é formado por duas regiões denominadas núcleo e

eletrosfera (1911).

a) I - Dalton, II - Rutherford, III - Thomson.

b) I - Thomson, II - Dalton, III - Rutherford.

c) I - Dalton, II - Thomson, III - Rutherford.

d) I - Rutherford, II - Thomson, III - Dalton.

e) I - Thomson, II - Rutherford, III - Dalton.

2) Assinale a alternativa que completa melhor os espaços

apresentados na frase abaixo:

“O modelo de Rutherford propõe que o átomo seria composto

por um núcleo muito pequeno e de carga elétrica ..., que

seria equilibrado por …, de carga elétrica …, que ficavam

girando ao redor do núcleo, numa região periférica

denominada ...”

a) neutra, prótons, positiva e núcleo.

b) positiva, elétrons, positiva, eletrosfera.

c) negativa, prótons, negativa, eletrosfera.

d) positiva, elétrons, negativa, eletrosfera.

e) negativa, prótons, negativa, núcleo.

3) Em relação ao modelo atômico de Rutherford, julgue os itens a seguir

como verdadeiros ou falsos:

a) Esse modelo baseia-se em experimentos com eletrólise de soluções

de sais de ouro.

b) Ele apresenta a matéria constituída por elétrons em contato direto com

os prótons.

c) O modelo foi elaborado a partir de experimentos em que uma fina

lâmina de cobre era bombardeada com partículas α.

d) Segundo esse modelo, só é permitido ao elétron ocupar níveis

energéticos nos quais ele se apresenta com valores de energia múltiplos

inteiros de um fóton.

e) Esse modelo é semelhante a um sistema planetário, em que os

elétrons distribuem-se ao redor do núcleo, assim como os planetas em

torno do Sol.

4) Considerando o autor e a ideia, associe a 1ª coluna à 2ª:

a) Dalton ( ) Modelo atômico planetário

b) Rutherford ( ) Átomo indivisível

c) Thomson ( ) Modelo Atômico do ”pudim de passas”

Nesta associação, considerando como associação correta a

ordem decrescente, teremos:

a) a, b, c b) a, c, b c) c, b, a

d) b, c, a e) b, a, c

5) Thomson determinou, pela primeira vez, a relação entre a

massa e a carga do elétron, o que pode ser considerado

como a descoberta do elétron. É reconhecida como uma

contribuição de Thomson ao modelo atômico:

a) o átomo ser indivisível.

b) a existência de partículas subatômicas.

c) os elétrons ocuparem níveis discretos de energia.

d) os elétrons girarem em órbitas circulares ao redor do

núcleo.

e) o átomo possuir um núcleo com carga positiva e uma

eletrosfera.

6) Considere as seguintes afirmações referentes aos postulados elaborados por

Bohr ao conceber o seu modelo atômico:

I. Em um átomo são permitidas somente algumas órbitas circulares ao elétron;

II. Cada uma dessas órbitas apresenta energia variável;

III. Um elétron só pode assumir determinados valores de energia, que

correspondem às órbitas permitidas, tendo, assim, determinados níveis de

energia ou camadas energéticas;

IV. Um elétron pode absorver energia de uma fonte externa somente em unidades

discretas, chamadas de quanta ou quantum no singular.

Indique a alternativa correta:

a) todas estão corretas.

b) somente I e III estão corretas.

c) somente II e III estão corretas.

d) somente I, III e IV estão corretas.

e) somente I e IV estão corretas.

7) Qual das alternativas a seguir indica corretamente o

modelo atômico de Niels Bohr?

a) Descobriu o tamanho do átomo e seu tamanho

relativo.

b) Os elétrons giram em torno do núcleo em

determinadas órbitas.

c) Modelo semelhante a um “pudim de passas” com

cargas positivas e negativas em igual número.

d) Modelo semelhante a um “sistema solar” em que o

átomo possui um núcleo e uma eletrosfera.

e) Átomos esféricos, maciços e indivisíveis.

8) Uma moda atual entre as crianças é colecionar figurinhas que brilham

no escuro. Essas figuras apresentam em sua constituição a substância

sulfeto de zinco. O fenômeno ocorre porque alguns elétrons que

compõem os átomos dessa substância absorvem energia luminosa e

saltam para níveis de energia mais externos. No escuro, esses elétrons

retornam aos seus níveis originais, liberando energia luminosa e fazendo

a figurinha brilhar. Essa característica pode ser explicada

considerando-se o modelo atômico proposto por:

a) Dalton.

b) Thomson.

c) Lavoisier.

d) Rutherford.

e) Bohr.

9) No modelo atômico atual, os elétrons:

a) são partículas que estão mergulhadas em uma

massa homogênea de carga positiva.

b) ocupam níveis definidos de energia.

c) giram ao redor do núcleo em órbitas circulares ou

elípticas.

d) têm caráter corpuscular e de onda,

simultaneamente.

e) podem ter a sua posição e velocidade

determinadas em um dado instante.

10) As afirmativas a seguir descrevem estudos sobre mode los atômicos,

realizados por Niels Bohr, John Dalton e Ernest Rutherford.

I. Partículas alfa foram desviadas de seu trajeto, devi do à repulsão que o núcleo

denso e a carga positiva do metal exerceram.

II. Átomos (esferas indivisíveis e permanentes) de um elemento são idênticos em

todas as suas pro priedades. Átomos de elementos diferentes têm propriedades

diferentes.

III. Os elétrons movem-se em órbitas, em torno do núcleo, sem perder ou ganhar

energia.

Assinale a alternativa que indica a sequência correta do relacionamento desses

estudos com seus autores.

a) Rutherford, Dalton, Bohr

b) Rutherford, Bohr, Dalton

c) Dalton, Rutherford, Bohr

d) Dalton, Bohr, Rutherford

e) Bohr, Dalton, Rutherford

11) Qual das afirmativas a seguir melhor descreve o

comportamento de um elétron, comparado com partículas e ondas

tradicionais?

a) É uma partícula que, em certas circunstâncias especiais, se

comporta como uma onda.

b) É uma onda que, em certas circunstâncias, se comporta como

partícula.

c) À medida que passa o tempo, ora se comporta como partícula,

ora como onda.

d) É uma partícula que anda em torno do núcleo, numa trajetória

ondulada.

e) Seu comportamento pode ser interpretado como o de partícula

ou de onda.

Números Quânticos

São números que caracterizam cada elétron

de um átomo.

Principal (n)

Secundário (l)

Magnético (m)

Spin (s)

Número Quântico Principal (n)

Designa qual o nível de energia ou camada do

elétron.

+Núcleo

K L M N O P Q

1 2 3 4 5 6 7

Camadas

N° QuânticoPrincipal

OBS.:

n são números inteiros que teoricamente

variam de 1 a ∞. Porém, na prática,

assinala-se a existência de no máximo 7

níveis de energia.

Número Quântico Secundário ou Azimutal (l)

Caracteriza o subnível de energia de um elétron.

Os valores de l são números inteiros que,

teoricamente que variam de 0 até (n-1).

l = 0 ............(n - 1)

l = 0 (subnível

s)

Os subníveis conhecidos na prática são:

s p d f

l = 1 (subnível p)

l = 2 (subnível d)

l = 3 (subnível f)

Número Quântico magnético (m ou ml)

Indica a orientação dos orbitais.

OBS.:Princípio da Incerteza de Heisemberg

“É impossível determinar

com precisão a posição e a

Velocidade de um elétron

num mesmo instante”.

Orbital

É a região do espaço onde existe grande

probabilidade de se encontrar o elétron.

Orbital s Orbital p

O número quântico magnético está relacionado com

a quantidade de orbitais e suas orientações

espaciais em cada subnível.

Matematicamente, m assume valores dados pela

seguinte variação:

m = - l ........0........+ l

Ou seja, o número de orbitais em um subnível é

dada pela expressão: 2 l + 1.

Subnível Valores de l

Valores de m

Quantidadede orbitais

Representaçãográfica

s

p

d

f

0

1

2

3

0

-1, 0, +1

-2, -1, 0, +1, +2

-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3

1

3

5

7

s

p

d

f

ou0 0

ou0-1 +1 0-1 +1

ou0-1 +1-2 +2 0-1 +1-2 +2

ou0-1 +1-2 +2 +3-3 0-1 +1-2 +2 +3-3

Número Quântico de spin (s ou ms)

Indica o sentido de rotação do elétron (horário e

anti-horário).

Horário

s = -1/2

Anti-horário

s = +1/2

Princípio da Exclusão de Pauli

“Em um mesmo átomo não pode

existir dois elétrons que tenham os

quatros números quânticos iguais”.

Ou seja, um orbital comporta no

máximo, dois elétrons de spins

contrários.

Errado Errado Certo

Regra de Hund

“O preenchimento de orbitais

de um mesmo subnível deve

ser feito de modo que

tenhamos o maior número

possível de elétrons

desemparelhados.

p3

OBS.:1) Como os orbitais são graficamente representados

por um quadrado ou um circulo, teremos de acordo

com o princípio de Pauli, as representações:

ou

ou

ou

Orbital Vazio

Orbital Incompleto

Orbital Completo

Elétrons desemparelhados

ou celibatários

Elétrons emparelhados

2) Como os elétrons funcionam como um pequeno elétron-

ímã, se um orbital está completo, os campos magnéticos se

anulam e a espécie química não se magnetiza sob ação do

campo magnético (Diamagnéticas).

Já, se o orbital da espécie química está incompleto, o elétron

desemparelhado funciona como magneto que interage com o

campo magnético (Paramagnéticas).

Diamagnéticas

Não tem elétrons desemparelhados

Paramagnéticas

Têm pelo menos um elétron

desemparelhado

Exercícios1) Indique os quatros números quânticos para os elétrons

representados a seguir:

a) b)

(Camada L) (4° Nível)

n = n =

l = l =m = m =

s = s =

2

0

0

+1/2

4

2

-1

-1/2

c) d)

(Camada N) (Camada O)

n = n =

l = l =m = m =

s = s =

4

1

+1

-1/2

5

3

-3

+1/2

10) A figura a seguir foi proposta por um ilustrador para

representar um átomo de lítio (Li) no estado fundamental, segundo

o modelo de Rutherford-Bohr.

Constatamos que a figura está incorreta

em relação ao número de:

a) nêutrons no núcleo.

b) partículas no núcleo.

c) elétrons por camada.

d) partículas na eletrosfera.

e) massa na eletrosfera.