O Modelo Atômico Atual

Fonte: http://www.notapositiva.com/trab_estudantes/trab_estudantes/fisico_quimica/10historiadoatomo.htm

Vamos recordar!!!!!

ALGUMAS PERGUNTAS:1- Quais as falhas da teoria de Dalton?

� R: o átomo era indivisível. � R: Os átomos eram diferentes para cada elemento químico e possuíam

também massas diferentes entre si, mas massas iguais quando se tratavado mesmo elemento.

� 2 - Por que o modelo de Rutheford derrubou a teoria de Thomson?

� 99% das partículas alfa positivas ao colidirem com a lâmina fina de ouroconseguiam passar;

� Porque o átomo era formado de um grande vazio de elétrons commassa extremamente pequena e no seu centro havia um núcleo.

� Porque o átomo era formado de um grande vazio de elétrons commassa extremamente pequena e no seu centro havia um núcleo.

� Por que 1% das partículas alfas eram desviadas ?

� O núcleo era carregado de partículas positivas( prótons) e com massapraticamente igual a de todo o átomo. Portanto algumas partículas alfasao se colidirem com os prótons se repeliam.

� Em que Bohr ajudou Rutherford?

� Os elétrons tinham a tendência de permanecer em suas órbita. Quandoganhavam energia ( pulavam para uma camada mais externa),entretanto tinham a tendência a devolver essa energia e retornavam asua órbita mais interna.

QUESTÕES PARA REFLEXÃO

� Segundo Rutherford-Bohr se os elétrons estavam

numa eletrosfera em camadas bem definidas em

torno do núcleo, então poderíamos localizar

precisamente sua posição.

� A física clássica no final do século XIX, previa que

os elétrons , ao circundar o núcleo, deviam perderos elétrons , ao circundar o núcleo, deviam perder

energia e colidir com ele ( paradoxo do colapso do

átomo);

� Os elétrons ao passarem por fendas muito pequenas

forneciam resultados que só podiam ser explicados

se fossem considerados como ondas e não como

partículas( conceito de dualidade onda/partícula);

FÍSICA CLÁSSICA X QUÍMICA

Mecânica Ondulatória, ou Mecânica Quântica ou Teoria Quântica

PEDRA ANGULAR

DA QUÍMICA MODERNA

Teoria Quântica

Evidências da Dualidade

• (...) A luz emitida pelos átomos nos forneceinformações sobre como os elétrons estãodispostos no átomo. Ao mesmo tempo, umentendimento sobre as ondas estacionárias nosentendimento sobre as ondas estacionárias nospermite vislumbrar uma explicação de por queos átomos podem existir. Assim a melhorintrodução da mecânica quântica é entender anatureza da radiação eletromagnética(...)

• ( Brady, 2009)

Radiação Eletromagnética

� Uma onda eletromagnética é geralmenterepresentada como uma onda senoidal, que temuma amplitude, comprimento de onda efreqüência.

� Essas ondas não precisam de um meio para sepropagar, tal como a água ou o som necessitam.propagar, tal como a água ou o som necessitam.Elas podem atravessar o espaço vazio,independentemente de como a a radiação tenhasido produzida.

� Em qualquer onda, o produto de seucomprimento de onda pela sua freqüência éigual a velocidade da onda.

Velocidade de Onda (v)

• V = freqüência x comprimento de onda

• Freqüência (υ) = 1/s = s-1 = Hz

• Comprimento de Onda (λ) = (m)

• A velocidade da radiação eletromagnética no• A velocidade da radiação eletromagnética novácuo é sempre constante e comumentedenominada velocidade da luz (c), cujo valor é3,0x 108 ms-1 .

c = λ . υ = 3,0 x 108

Vocês sabiam?

• A velocidade da luz é uma das constantes físicas mais cuidadosamente medidas, porque o padrão da grandeza metro(m) é definido em termos dela.termos dela.

• v = 2,99792458 x 108 m/s (velocidade da luz no vácuo)• 1 m = a distância percorrida pela luz no vácuo em 1 /

299.792.458 de segundo.

CuriosidadesSub-grandezas do metro

• 1 mm = 10-3 m

• 1 µm = 10-6 m

• 1nm = 10-9 m

• 1pm = 10-12 m

Espectro Eletromagnético

A luz possui um espectro contínuo!!!

A Radiação Eletromagnética= Quanta ou Fótons

• Max Plank ( 1900) e Albert Einstein( 1950):

• A energia de um fóton de radiaçãoeletromagnética é proporcional à freqüência daradiação, e não a intensidade ou ao brilho,como se acreditava até aquela época.como se acreditava até aquela época.

• Energia do fóton: E = hυ, onde:• h = cte. de Plank = 6,626 x 10-34 j.s• Hipótese: Os elétrons assimcom a radiação

eletromagnética, poderiamser representadoscomo ondas ou partículas!!!

Como confirmar a hipótese?

• Os espectros atômicos em linhas seriam a evidência de que os elétrons nos que os elétrons nos átomos têm energias quantizadas.

Fonte: Brady, 2009.

A Representação Matemática do Espectro

• Equação de Rydberg:

• 1 = RH 1 - 1

λ n12 n2

21 2

Onde: λ = comprimento de onda (cm);

RH = cte. de Rydberg = 1,096776 X 107 m-1;

n = são parâmetros que variam de 1 a ∞;

Vamos aplicar...

• As linhas da porção visível do espectro dohidrogênio são chamadas de série de Balmer,para a qual n1 = 2 na equação de Rydberg.Calcule o comprimento de onda emCalcule o comprimento de onda emnanômetros da linha espectral nesta sériepara a qual n2 = 4 .

Lembra-se do modelo de Bohr:• O modelo explicou a equação de Rydberg para o

hidrogênio.• E = - b/ n2 , onde:• b= cte. de Bohr= 2,18 x 10-18 j• n = número quântico ( n = 1,2,3 ...∞), ou seja:

E = (- 2,18 x 10-18 j) (1/n2)• E = (- 2,18 x 10-18 j) (1/n2)• Quanto mais perto do núcleo (n=1), menos

energético e mais estável o elétron se encontra.• O modelo de Bohr falhou porque só explicou a

equação de Rydberg para o hidrogênio.

O Modelo Partícula/ Onda do Elétron de Luis de Broglie

• Equação de Broglie: O comprimento de onda de uma onda de matéria =

• λ = h / mv , onde:

• h= cte. de Plank;• h= cte. de Plank;

• m = massa da partícula;

• v = velocidade

• Obs: m.v = momento

O Princípio da Incerteza de Heisenberg• Em função da dualidade onda-matéria do

elétron a sua posição e velocidade não podemser determinadas com precisãosimultaneamente;

• ∆x .∆p >= h/4π , onde:

• ∆x =incerteza na determinação da posição;• ∆x =incerteza na determinação da posição;• ∆p = incerteza na determinação do momento do

elétron= m.v• h = cte. de Plank, então:• ∆x.∆mv >= h/4π

O Modelo dos Orbitais

• Erwin Schroedinger ( 1887- 1961) : resolveumatematicamente uma equação chamada deequação de onda, obtendo um conjunto defunções matemáticas chamadas de funçõesfunções matemáticas chamadas de funçõesde onda, o qual denominou de orbital.

• Cada orbital em um átomo possui uma

energia característica e é visto como uma

descrição da região em torno do núcleo onde

se espera poder encontrar o elétron;

Como encontro o elétron?

• As funções de onda que descrevem os orbitais são caracterizados pelos valores de três números quânticos:

• Número quântico principal (n);• Número quântico principal (n);

• Número quântico azimutal ( l);

• Número quântico magnético(m);

Conclusões

• O modelo atômico moderno aproximou ainda maisas duas ciências ( química e física);

• A química clássica sempre perseguiu a idéia daexistência de um modelo eletrônico para o átomo;

• A física clássica via evidências, mas não encontrava• A física clássica via evidências, mas não encontravaconstatações para explicar a existência do referidomodelo;

• Nasceu a mecânica ondulatória ou mecânicaquântica, juntando as duas ciências e criando novasciências a química e física quântica;

• Será que tudo agora está explicado?......