ETEC SANTA ISABEL

LUCAS KAORU KOBO FERREIRA1 MDULO/ TCNICO EM QUMICA

OBJETIVO

Obter maior conhecimento dos pensamentos sobre os modelos atmicos atravs da histria Adquirir conscincia de grandes nomes da Qumica Adquirir cincia de pensamentos e linhas de raciocnio fundamentais para a Qumica moderna

INTRODUOAo longo da histria, o homem sempre tentou desvendar os segredos e mistrios da natureza, dentre eles do que as coisas so feitas.Para explicar tal questo, grandes pensadores surgiram e desenvolveram teorias dentre as quais muitas so irrefutveis.

CONTEDO

LINHA DO TEMPO DOS MODELOS ATMICOS

DEMCRITO E LEUCIPO Demcrito (aproximadamente 460-370 a.C.) e vinha da cidade porturia de Abdera, a norte do Mar Egeu. Demcrito concordava com os seus predecessores ao afirmar que as transformaes observveis na natureza no significavam que algo se alterasse realmente. Admitiu, portanto, que tudo tinha de ser composto de elementos pequenos e invisveis, eternos e imutveis. Demcrito designava estas pequenas partculas por tomos.O termo tomo significa indivisvel. Para Demcrito, era fundamental afirmar que aquilo a partir do qual tudo formado no pode ser dividido em partes cada vez menores. Se os tomos pudessem ser constantemente divididos em partes cada vez menores, a natureza teria comeado a fluir como uma sopa cada vez mais lquida. Os elementos constitutivos da natureza tinham ainda de se conservar eternamente porque nada pode nascer do nada. Nisto, Demcrito estava de acordo com Parmnides e os eleatas. Alm disso, os tomos eram slidos e compactos. Mas no podiam ser iguais. Porque se os tomos fossem iguais, no teramos uma explicao vlida para o fato de poderem ser combinados de modo a formarem tudo, desde papoulas e oliveiras pele de cabra e cabelo humano. Existe uma quantidade infinita de tomos diferentes na natureza segundo Demcrito. Alguns so redondos e lisos, outros so irregulares e curvos. E precisamente porque tm formas to diversas, podem ser combinados para formarem corpos completamente diversos. Mesmo sendo numerosos e diferentes todos so eternos, imutveis e indivisveis. Quando um corpo por exemplo, uma rvore ou um animal morre e entra em decomposio, os seus tomos dispersam-se e podem ser utilizados de novo em novos corpos. Os tomos movem-se no espao vazio e agregam-se para formar as coisas que vemos nossa volta. Alm disso, as peas do Lego tm ganchos, com os quais podem ser encaixadas umas nas outras; por isso podem ser transformadas em todas as figuras possveis. Esta combinao pode ser mais tarde desfeita e depois construrem-se novos objetos a partir das mesmas peas. Hoje, podemos quase afirmar que a teoria de Demcrito estava certa. A natureza de fato formada por diversos tomos, que se combinam uns com os outros e se separam de ovo. Um tomo de hidrognio que est numa clula na extremidade do meu nariz pertenceu, outrora, tromba de um elefante. Um tomo de carbono do meu miocrdio esteve j na cauda de um dinossauro. Hoje em dia, a cincia descobriu que os tomos se dividiam em partculas elementares ainda menores. Demcrito no tinha acesso aos aparelhos eletrnicos do nosso tempo. O seu nico instrumento era a razo. Mas a razo no lhe deixava nenhuma alternativa. Se aceitarmos que nada se pode alterar, que nada surge do nada e que nada desaparece nesse caso a natureza tem de ser formada por elementos constitutivos minsculos que se combinam e se separam uns dos outros. Demcrito no tinha em conta uma fora ou um esprito que interviesse nos processos naturais. As nicas coisas que existem, segundo ele, so os tomos e o espao vazio. Dado que ele s acreditava no que material.Nos movimentos dos tomos no h uma finalidade consciente. Isso no significa que tudo o que acontece seja ao acaso, porque tudo segue as leis constantes da natureza. Demcrito achava que tudo o que acontece tem uma causa natural, uma causa que reside nas prprias coisas.Segundo Demcrito, a teoria atomista esclarecia tambm as nossas sensaes. A percepo que temos de alguma coisa deve-se ao movimento dos tomos no vazio. Quando vejo a lua, o que acontece que os tomos lunares atingem o meu olho. E a alma? No pode ser constituda por tomos, por coisas materiais? Para Demcrito a alma era constituda por tomos de alma redondos e lisos. Quando um homem morre, os tomos da alma dispersam-se em todas as direes e podem dar vida a outra alma. Isto significa que o homem no possui uma alma imortal. Leucipo considerado o mestre de Demcrito, e muitos autores consideram essa teoria atomstica de autoria de Leucipo.LAVOISIER

Antoine Laurent deLavoisiernasceu em Paris, no dia 26 de agosto de 1743. Era filho de um rico advogado e logo ficou rfo por parte de me. Como sua famlia tinha boas condies financeiras, ele foi muito bem educado e logo cedo, com a idade de 22 anos de idade, ganhou uma medalha de ouro da Academia de Cincias por ter feito um projeto de iluminao para as ruas de Paris.Lavoisier considerado o pai da qumica moderna. Foi ele quem descobriu que agua umasubstncia composta, formada por doistomosdehidrognioe um deoxignio: H2O. Essa descoberta foi muito importante para a poca, pois, segundo ateoriadeTales de Mileto, que ainda era aceita, a gua era um dos quatro elementosterrestres primordiais, a partir da qual outros materiais eram formados. Em 1789, Lavoisier lanou oTratado Elementar de Qumica, no qual apresentava uma nomenclatura moderna para os elementos qumicos, pois at ento se usava a linguagem obscura da alquimia. Outras descobertas de Lavoisier foram a relao do processo de respirao com a combusto, a sugesto do termo oxignio para o gs que foi isolado na poca por Priestley e, finalmente, a conhecida lei de conservao da matria ou lei de conservao das massas, conhecida atualmente pelo seguinte enunciado: Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma.

JOHN DALTONJohn Dalton foi um grande estudioso da constituio da matria. Por exemplo, ele estudou diferentes reaes qumicas, medindo as massas dos reagentes antes e depois das reaes. Assim, em 1808, depois de muitas pesquisas e experimentos cientficos, Dalton publicou um livro com o temaNovo sistema filosfico da qumica,no qual apresentava a teoria de que a matria constituda de tomos, que eram, segundo ele, minsculas partculas indivisveis e indestrutveis.Alm disso, ele dizia tambm que cada elemento qumico era formado por tomos idnticos e nicos, que os tomos eram imutveis, que os elementos qumicos podiam se combinar para formar compostos diferentes e que as reaes qumicas eram rearranjos dos tomos em diferentes compostos, mas no mudavam o nmero total de tomos que tomavam parte na reao. Ele ainda criou uma notao nova para representar reaes qumicas que combinavam tomos diferentes.John Dalton foi tambm o cientista que introduziu o conceito de massa atmica, descobriu uma importante lei da Fsica, que a Lei das presses parciais dos gases, atuou como meteorologista e manteve registros meteorolgicos por quase 60 anos, tendo feito suas ltimas anotaes no dia de sua morte.

J. J. THOMSONFilho de um livreiro, nasceu em 1856, em Manchester (Inglaterra). Pretendia ser engenheiro, mas dificuldades financeiras devidas morte de seu pai o levaram a estudar Matemtica, Fsica e Qumica. Tornou-se professor em Cambridge, onde organizou o laboratrio Cavendish, de grande importncia nas pesquisas sobre estrutura atmica. Em 1906, recebeu o prmio Nobel por seus trabalhos envolvendo as propriedades dos eltrons. Faleceu em 1940.Joseph John Thomson props, em 1903, um novo modelo de tomo, formado por uma pasta positiva recheada pelos eltrons de carga negativa, o que garantia a neutralidade eltrica do modelo atmico (esse modelo ficou conhecido como pudim de passas). Comeava-se, ento, a admitir oficialmente a divisibilidade do tomo e a reconhecer a natureza eltrica da matria. O modelo atmico de Thomson explicava satisfatoriamente os seguintes fenmenos: eletrizao por atrito, entendendo-se que o atrito separava cargas eltricas (parte das positivas em um corpo e igual parte das negativas em outro, como no caso do basto atritado com tecido); corrente eltrica, vista como um fluxo de eltrons; formao de ons negativos ou positivos, conforme tivessem, respectivamente, excesso ou falta de eltrons; descargas eltricas em gases, quando os eltrons so arrancados de seus tomos (como na ampola de Crookes). Representao do modelo atmico de Thomson.

ERNEST RUTHERFORDEm 1911, Rutherford fez uma experincia muito importante, que veio alterar e melhorar profundamente a compreenso do modelo atmico. Resumidamente, a experincia descrita a seguir. Radioterapia aplicada com o uso da bomba de cobalto no tratamento do cncer.Vemos ento que um pedao do metal polnio emite um feixe de partculas , que atravessa uma lmina finssima de ouro. Rutherford observou, ento, que a maior parte das partculas atravessava a lmina de ouro como se esta fosse uma peneira; apenas algumas partculas desviavam ou at mesmo retrocediam. Como explicar esse fato? Rutherford viu-se obrigado a admitir que a lmina de ouro no era constituda de tomos macios e justapostos, como pensaram Dalton e Thomson. Ao contrrio, ela seria formada por ncleos pequenos, densos e positivos, dispersos em grandes espaos vazios.Os grandes espaos vazios explicam por que a grande maioria das partculas no sofre desvios. Entretanto, lembrando que as partculas so positivas, fcil entender que: no caso de uma partcula passar prximo de um ncleo (tambm positivo), ela ser fortemente desviada; no caso extremo de uma partcula chocar diretamente com um ncleo, ela ser repelida para trs. Surge, porm, uma pergunta: se o ouro apresenta ncleos positivos, como explicar o fato de a lmina de ouro ser eletricamente neutra? Para completar seu modelo, Rutherford imaginou que ao redor do ncleo estavam girando os eltrons. Sendo negativos, os eltrons iriam contrabalanar a carga positiva do ncleo e garantir a neutralidade eltrica do tomo. Sendo muito pequenos e estando muito afastados entre si, os eltrons no iriam interferir na trajetria das partculas . Em resumo, o tomo seria semelhante ao sistema solar: o ncleo representaria o Sol; e os eltrons seriam os planetas, girando em rbitas circulares e formando a chamada eletrosfera.

NIELS BOHRO dinamarqus especialista em fsica atmica Niels Bohr, nasceu em 1885, e faleceu em 1962. No ano de 1913, estabeleceu ummodelo atmicoque usado at os dias atuais.Bohr chegou a esse modelo de tomo refletindo sobre o dilema do tomo estvel. Ele acreditava na existncia de princpios fsicos que descrevessem os eltrons existentes nos tomos. Esses princpios ainda eram desconhecidos e graas a esse fsico passaram a ser usados.Tudo comeou com Bohr admitindo que um gs emitia luz quando uma corrente eltrica passava nele. Isso se explica pelo fato de que os eltrons, em seus tomos, absorvem energia eltrica e depois a liberam na forma de luz. Com isso, ele deduziu que um tomo tem um conjunto de energia disponvel para seus eltrons, isto , a energia de um eltron em um tomo quantizada. Esse conjunto de energias quantizadas mais tarde foi chamado de nveis de energia. Mas se um tomo absorve energia de uma descarga eltrica, alguns de seus eltrons ganham energia e passam para um nvel de energia maior, nesse caso o tomo est em estado excitado.Com essas constataes Bohr aperfeioou o modelo atmico de Rutherford conhecidocomo modelo do sistema planetrio, onde os eltrons se organizam na eletrosfera na forma de camadas.

Os eltrons esto distribudos em camadas ao redor do ncleo. Admite-se a existncia de7camadas eletrnicas, designadas pelas letras maisculas:K, L, M, N, O, PeQ. medida que as camadas se afastam do ncleo, aumenta a energia dos eltrons nelas localizados.1 postulado A energia emitida (ou absorvida) por um sistema atmico no contnua, como mostrado pela eletrodinmica, mas se processa atravs de transies do sistema de um estado estacionrio para algum outro diferente.Portanto, um tomo s emite radiao (seja ela de qualquer comprimento de onda, na regio do visvel ou no) caso seja excitado de algum modo, saindo, assim, de um estado estacionrio (permanente e constante).2 postuladoRadiao de frequncia bem definida emitida por um sistema atmico quando h transio de eltron entre camadas. Sendo a energia total liberada pela transio desse eltron definida por E = hf, onde f = frequncia da radiao (emhertz) e h = constante de Planck (em J.s).A partir desse postulado, pode-se afirmar que essa energia liberada nada mais que a diferena entre as energias das camadas onde a transio ocorre. Assim, quando um eltron realiza um salto quntico entre as camadas K e L de um tomo X, a diferena energtica dada por:EL-EK= hf.3 postuladoO equilbrio dinmico dos sistemas nos estados estacionrios (baseados em interaes eletrostticas e eletromagnticas) obedece s leis da mecnica clssica.Assim, para transies em diversos estados estacionrios (mudana de camadas) essas leis clssicas no se aplicam. Mesmo que ocorram no limite de grandes rbitas e altas energias (camadas mais externas).4 postuladoAs possveis rbitas descritas por eltrons em torno do ncleo atmico so mltiplos inteiros de h/2. Inclusive nas rbitas provenientes de uma transio.Esse postulado pode ser compreendido da seguinte forma: imaginando os eltrons com movimento ondulatrio, para que o tomo esteja estvel energeticamente, essas ondas no podem sofrer interferncia tal que se aniquilem mutuamente ou causem qualquer tipo de instabilidade no tomo. Assim, todas devem estar em harmonia, essa, definida pelo mltiplo inteiro daconstante de Planckcorrigida para um movimento circular.5 postuladoO estado no qual a energia emitida mxima deve ser, tambm, um mltiplo inteiro da constante de Planck corrigida para um movimento circular em relao ao momento angular do eltron.Assim, de acordo com o 4 postulado, como as rbitas sosempremltiplos inteiros de h/2, as energias mximas emitidas quando o tomo excitado (mais precisamente, quando um eltron realiza salto quntico) tambm so proporcionais a h/2.p, comp= momento angular do eltron.SOMMERFELD Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld(Knigsberg,5 de dezembrode1868Munique,26 de abrilde1951) foi umfsicoalemoque introduziu aconstante de estrutura finaem 1916. Foi indicado 81 vezes para oNobel de Fsica.Seu livro:Estruturaatmicae linhas espectraisde 1919 tornou-se um clssico da teoria atmica. Tornou-se tambm um dos fundadores da mecnica quntica, tendo sido o codescobridor da lei de quantizao de Sommerfeld-Wilson , uma generalizao do modelo atmico de Bohr, substituda, mais tarde, pela equao de Schrdinger. Sua principal contribuio para a evoluo do modelo atmico foi a incluso no modelo de Niels Bohr, os orbitais elpticos e a relatividade restrita, obtendo assim o modelo-Sommerfeld que dividia os nveis em subnveis(regies menores) o que eliminava a decadncia do eltron que ocorria no modelo anterior(Bohr) acrescentando mais dois nmeros qunticos(azimutal e o magntico) alm de estabelecer que os orbitais no tinham que se estabelecer num mesmo plano. Didaticamente colocamos assim: Os eltrons esto na eletrosfera em camadas que estariam subdivididas em regies menores denominadas subnveis (s,p,d,f...)de energia., no necessariamente circulares.

LOUIS DE BROGLIEFsico e professor francs, nascido em Dieppe, prncipe e depois stimo duque de Broglie, que estabeleceu uma correspondncia entre onda e partcula e formulou a mecnica ondulatria. Descendente de famlia aristocrtica de ricos e nobres italianos de Piemonte, radicados na Frana (1640), de ilustres militares, polticos e diplomatas, formou-se em Licenciatura em Histria (1910) e logo depois cursou um ano de Direito.Mas a grande repercusso que alcanavam na poca as grandes transformaes na Fsica, fez com que seguisse seu irmo Maurice Broglie (1875-1960), 17 anos mais velho, que rompera com essa tradio familiar e dedicara-se a fsica. Maurice incentivou-o a ler os trabalhos de Jules Henri Poincar (1854-1912), que tratavam da aplicao da anlise matemtica aos problemas da astronomia e a certos fenmenos fsicos do mundo macroscpico.Com o irmo como secretrio do 1 Congresso Solvay (1911), que contou com a presena dos maiores especialistas em fsica de todo o mundo, ele tambm teve a rara oportunidade de ler as cpias recm-impressas dos ltimos trabalhos e estudos de Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858-1947) e Albert Einstein (1879-1955) e tomar, ento, conhecimento das primeiras teorias qunticas e relativsticas. Estes trabalhos iniciais demonstravam a insuficincia das teorias clssicas para a explicao de novos fenmenos descobertos e a necessidade de introduzir o conceito de quantum de luz. Seu entusiasmo foi to grande que se decidiu imediatamente pela carreira de fsico, largando seus estudos de histria.Assim, estimulado por estes novos conceitos, procurou avidamente uma base racional para essa nova maneira de estudar a luz. Licenciado em cincias fsicas, durante a Primeira Guerra Mundial foi engajado e passou a trabalhar no servio de radiotelegrafia do exrcito francs, perodo em que aprimorou seus estudos sobre o eletromagnetismo. Aps a primeira Guerra Mundial continuou trabalhando em fsica terica no laboratrio do irmo Maurice, na pesquisa da estrutura da matria, utilizando raios X. Nestas condies, conseguiu amadurecer as idias revolucionrias que seriam expostas em sua tese de doutoramento.Defendeu sua tese de doutorado na Sorbonne, Recherches sur la thorie des quanta (1924), resultado de uma pesquisa sobre a teoria dos quanta, formulao que marcou o surgimento da mecnica ondulatria, o movimento ondulatrio das partculas, associando os princpios da mecnica clssica aos da ptica e, assim, possibilitando a inveno do microscpio eletrnico (1927). Para formular sua teoria, ele fez a seguinte analogia: se a natureza havia demonstrado ser essencialmente simtrica, por exemplo, existindo cargas positivas e negativas, frio e calor etc e, alm disso, o universo observvel era composto inteiramente de matria e energia, como luz, raios csmicos etc, e se a luz tinha um comportamento ao mesmo tempo de onda e de partcula, talvez o mesmo acontecesse com a matria. Fisicamente sua teoria associava a qualquer partcula em movimento um comprimento de onda dado pela expresso l= h / mv, onde aparece a constante de Planck h, a massa da partcula m e sua velocidade escalar v.Recebida inicialmente com reservas, a prova experimental da teoria ondulatria da matria seria feita quatro anos aps a publicao de sua tese de doutoramento, atravs da experincia decisiva dos fsicos americanos Clinton Joseph Davisson (1881-1958), tambm um Nobel (1937), e Lester Halbert Germer (1896-1971). Nomeado professor (1928) do Instituto Henri Poincar, Universidade de Sorbonne, Paris, ganhou o Prmio Nobel de Fsica (1929) pela descoberta do comportamento ondulatrio dos eltrons, tornando-se, aos 37 anos de idade, um dos mais jovens membros da galeria dos prmios Nobel.Ganhou o Prmio Kalinga, concedido pela UNESCO (1952). Admitido como Membro da Academia de Cincias (1933) e da Academia Francesa de Letras por seu talento como escritor (1944), tambm publicou importantes trabalhos sobre fsica terica, histria e filosofia das cincias, como Introduction l'tude de la mcanique ondulatoire (1930), traduzidos para o ingls como An Introduction to the Study of Wave Mechanics (1930), Revolution in Physics (tr. 1953) e Non-Linear Wave Mechanics (tr. 1960) e Certitudes et incertitudes de la science (1966) e morreu em Paris.

HEISENBERG

Segundo Werner Heisenberg, para encontrar a posio correta de um eltron, necessrio que ele interaja com algum instrumento de medida, como por exemplo, uma radiao. A radiao deve ter um comprimento de onda na ordem da incerteza com que se quer determinar esta posio.Quanto menor for o comprimento de onda, maior a preciso do local onde est o eltron.Quando se consegue descobrir o local provvel onde est o eltron, este eltron j no estar neste local.Segundo Heisenberg, difcil se prever a posio correta de um eltron na sua eletrosfera. Schrodinger em 1926 calculou a regio mais provvel onde o eltron possa estar. Para essa regio deu o nome de orbital.Orbital regio do espao que est ao redor do ncleo, onde h mxima probabilidade de se encontrar um eltron. importante ressaltar que no se pode ver um tomo isolado exatamente como foi descrito nos modelos atmicos. Algumas tcnicas utilizadas por supercomputadores mostram manchas coloridas, mostrando a localizao dos tomos de um determinado material. Essas imagens so obtidas por um microscpio de tunelamento que pode aumentar at 28 milhes de vezes. De acordo com o modelo de Rutherford-Bohr, o tomo apresenta nveis de energia ou camadas energticas, onde cada nvel possui um nmero mximo de eltrons. O nmero do nvel representa o nmero quntico principal (n). Cada nvel est dividido em subnveis de energia s, p, d, f.Representam o nmero quntico secundrio ou azimutal (l).SUBNVELspdf

NMERO QUNTICO0123

NMERO MX DE 261014

O subnvel indica a forma da regio no espao onde est o eltron.As siglas s, p, d, f vem das palavras em inglssharp, principal, diffuse e fine, respectivamente.Nmero mximo de eltrons em cada subnvel:K=1 ; 1sL = 2 ; 2s 2p6M = 3 ; 3s 3p6 3d10N = 4 ; 4s 4p6 4d10 4f14O = 5 ; 5s 5p6 5d10 5f14P = 6 ; 6s 6 p6 6d10Q = 7 ; 7sO diagrama acima mostra a notao utilizada para indicar o nmero de eltrons em um nvel e em um subnvel.Exemplos:1s - 2 no subnvel s do nvel 1 (K)2p3 - 3 no subnvel p do nvel 2 (L)5d6 6 no subnvel d do nvel 5 (O)Os orbitais so identificados pelo nmero quntico magntico (m). Indica a orientao desse orbital no espao. Para cada valor de l (subnvel), m assume valores inteiros que variam de l ..., O,... +lAssim:s 1p 3d 5f 7Cada orbital representado simbolicamente por um quadradinho. Ento eles podem ser assim:-3-2-10+1+2+3

Em cada orbital pode conter no mximo dois eltrons.Mas se os eltrons so cargas negativas, porque eles no se repelem e se afastam?Se os eltrons giram no mesmo sentido ou em sentido contrrio, eles criam campo magntico que os repelem ou os atraem. Essa rotao chamada de SPIN, palavra em ingls derivada do verboto spin, que significa girar.REFERNCIAS:

Livro: O mundo de sofia, Jostein GardeenLivro: Qumica, qumica geral vol. 1 , Ricardo FeltreLivro: Qumica geral, Editora COCSites:http://www.brasilescola.com/quimica/lavoisier.htm, Jennifer Fogaahttp://www.soq.com.br/conteudos/em/modelosatomicos/p7.php, http://www.dec.ufcg.edu.br/biografias/LouVictB.htmlhttp://www.brasilescola.com/quimica/john-dalton.htmhttp://www.infoescola.com/filosofos/leucipo/http://www.brasilescola.com/quimica/o-atomo-bohr.htmhttp://www.infoescola.com/quimica/postulados-de-bohr/