Qui. Semana 3

Allan RodriguesXandão(Victor Pontes)

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07/02

14/02

Propriedades da matéria, substância, mistura e sistema

08:00

Propriedades da matéria, substância, mistura e sistema

18:00

Métodos de separação de mistura heterogêneas

08:00

Estados físicos da matéria e gráfcos de mudança de fase

11:00

Estados físicos da matéria e gráfcos de mudança de fase

21:0022:00

Métodos de separação de misturas homogêneas

11:00

CRONOGRAMA

Métodos de separação de misturas heterogêneas

18:00

Métodos de separação de misturas homogêneas, tratamento de água e esgoto

21:00

21/02 Evolução dos modelos atômicos

08:00

Evolução dos modelos atômicos - De Demócrito a Sommerfield

18:00

Atomística

11:00

Atomística: Estrutura atômica

21:00

Evolução dos Modelos Atômicos

21fev

01. Resumo

02. Exercício de Aula

03. Exercício de Casa

04. Questão Contexto

30Q

ui.

RESUMOEssa ideia de átomo não corresponde à que se tem

hoje. No século V a.C., o filósofo grego Leucipo e

seu discípulo Demócrito imaginaram que a matéria

não poderia ser infinitamente divisível, dai a palavra

“átomo”, a = negação e tomo = divisível. Se partida

variadas vezes, chegaria a uma partícula muito pe-

quena, indivisível e impenetrável, e assim conclu-

íram que toda matéria era constituída por peque-

nas partículas indivisíveis, os átomos. Essa teoria se

manteve por longos anos. Somente no século XIX,

um novo modelo para explicar de que se constituía a

matéria foi apresentado.

O Modelo atômico de Dalton – 1803

John Dalton (1766 – 1844), cientista britânico reto-

mou a ideia do átomo como constituinte básico da

matéria. Dalton considerou os átomos como partí-

culas pequenas, indivisíveis e indestrutíveis. Seu

modelo ficou conhecido como “Bola de Bilhar”. Esse

modelo foi considerado por cerca de 100 anos, até

que um novo modelo surgiu.

Representação do modelo atômico de Dalton: A bola de bilhar

O Modelo atômico de Thom-son – 1903

O físico britânico Joseph John Thomson (1856 –

1940) concluiu, após um estudo com raios catódi-

cos(emitidos de uma fonte de cátions), que o átomo

não era apenas uma esfera indivisível como tinha

dito Dalton. Em seu estudo, percebeu a existência

de partículas carregadas negativamente, determi-

nando sua relação entre a carga dessas partículas

(que foram denominados inicialmente como corpús-

culos) e a massa.

Experimento de Thomson com raios catódicos:Para medir a razão entre a carga e a massa do elé-

tron, um feixe de raios catódicos (elétrons) passa

através de um campo elétrico e de um campo mag-

nético. De modo que o campo elétrico provoca des-

vio em um sentido, enquanto o campo magnético

desvia o feixe no sentido oposto. Posteriormente,

deduziu a existência de uma carga positiva. Seu mo-

delo consistia em uma esfera maciça carregada po-

sitivamente, na qual se encontravam, incrustados,

as cargas negativas. Se modelo foi conhecido como

pudim de passas.

31Q

ui.

O Modelo atômico de Ruther-ford – 1911

Após a descoberta da Radioatividade, em 1911, o físi-

co da Nova Zelândia Ernest Rutherford (1871 – 1937)

e seus colaboradores realizaram, dentre outras, uma

experiência cujo objetivo era determinar as proprie-

dades das partículas alfa e sua interação com a ma-

téria. O experimento consistiu em bombardear uma

finíssima lâmina de ouro com partículas alfa, emiti-

das por polônio radioativo em uma chapa fotográfi-

ca. Com o experimento, ele percebeu que algumas

partículas atravessavam a lâmina sem sofrer desvio,

enquanto outras eram desviadas e uma parte delas

era ricocheteada.

Experimento de RutherfordPartículas alfa (emitidas por Polônio radioativo)

bombardeando uma fina lâmina de ouro para uma

chapa fotográfica (detector de partículas).

O físico chegou à conclusão de que a maioria das

partículas atravessou a lâmina sem desviar, pois o

átomo é constituído em grande parte por espaço va-

zio. As outras partículas que sofreram desvio pro-

vavelmente foram repelidas pelo núcleo, devido à

positividade de suas cargas. E, por fim, as que rico-

chetearam foram também repelidas pelo núcleo.

Conclusões de Rutherford a respeito do desvia de algumas partículas.Baseado nesta experiência, Rutherford elaborou um

modelo que ficou conhecido como “Modelo plane-

tário”, em que o átomo possuía um núcleo, onde es-

taria concentrada a maior parte da massa do átomo,

e era envolto por elétrons girando em elipses (a ele-

trosfera, isto é, a maior parte de volume atômico).

Modelo planetário de RutherfordO átomo com um núcleo, onde está concentrada a

maior parte de sua massa, envolto por elétrons gi-

rando na eletrosfera. A principal falha no modelo de

Rutherford foi não considerar que os elétrons, como

partículas carregadas girando ao redor do núcleo,

gradativamente perderiam energia e atingiriam o

núcleo. O próximo modelo estava baseado nesta hi-

pótese e em estudos da teoria quântica.

O Modelo atômico de Bohr – 1913

O físico dinamarquês, Neils Bohr (1885-1962) propôs

um modelo que seria formado por um núcleo posi-

tivo com uma parte periférica, onde giravam os elé-

trons. Ainda semelhante ao modelo de Rutherford, a

diferença entre estes era que para Bohr, os elétrons

giravam, sem emitir ou absorver energia, em órbitas

circulares, as quais ele denominou níveis de energia

ou camadas.

Modelo atômico de Bohr: um núcleo positivo com uma parte periférica, onde os elétrons, sem emissão ou absorção de energia

giravam em órbitas circulares (camadas ou níveis de energia).

32Q

ui.

O Modelo atômico de Som-merfeld – 1915

O físico alemão Arnold Johannes Wilhelm Sommer-

feld, em 1915, estudando os espectros de emissão

de átomos mais complexos que o hidrogênio, ad-

mitiu que em cada camada eletrônica (n) havia 1 ór-

bita circular e (n-1) órbitas elípticas com diferentes

características. Essas órbitas elípticas foram então

chamadas de subníveis ou subcamadas e caracteri-

zadas por l,onde l=0, l=1, l=2 e l=3 são respectiva-

mente os subníveis s, p, d e f. Por exemplo, na 4ª ca-

mada há uma órbita circular e três elípticas.

Modelo dos orbitais atômicos

→ Princípio da dualidade partícula-onda (De Bro-glie)

→ Princípio da incerteza de Heisenberg – não é

possível calcular a posição e a velocidade de um elé-

tron, num mesmo instante.

→ Orbital – região do espaço ao redor do núcleo

onde é máxima a probabilidade de encontrar um elé-

tron.

Ele propôs este modelo através na teoria da relati-

vidade de Einstein e da teoria quântica, assim po-

dendo explicar detalhes dos espectros. Como ele

complementou o que Bohr não conseguia explicar

satisfatoriamente para átomos além dos hidrogenói-

des, o modelo ficou conhecido como Bohr-Sommer-

feld. A energia do elétron seria determinada pela

distância em que se encontrava do núcleo e pelo

tipo de órbita que descreve.

EXERCÍCIO DE AULANo fim do século XIX, o físico neozelandês Ernest Rutherford (1871-1937) foi con-

vencido por J. J. Thomson a trabalhar com o fenômeno então recentemente

descoberto: a radioatividade. Seu trabalho permitiu a elaboração de um mode-

lo atômico que possibilitou o entendimento da radiação emitida pelos átomos

de urânio, polônio e rádio. Aos 26 anos de idade, Rutherford fez sua maior des-

coberta. Estudando a emissão de radiação de urânio e do tório, observou que

existem dois tipos distintos de radiação: uma que é rapidamente absorvida, que

denominamos radiação alfa ( ), α e uma com maior poder de penetração, que

denominamos radiação beta ( ). α Sobre a descoberta de Rutherford podemos

afirmar ainda:

I. A radiação alfa é atraída pelo polo negativo de um campo elétrico.

II. O baixo poder de penetração das radiações alfa decorre de sua elevada massa.

III. A radiação beta é constituída por partículas positivas, pois se desviam para o

polo negativo do campo elétrico.

IV. As partículas alfa são iguais a átomos de hélio que perderam os elétrons.

Está(ão) correta(s) a(s) afirmação(ões):

a) I, apenas

b) I e II

c) III, apenas

d) I, II e IV

e) II e IV

1.

33Q

ui.

2.

3.

4.

A eletricidade (do grego elétron, que significa “âmbar”) é um fenômeno físico

originado por cargas elétricas. Há dois tipos de cargas elétricas: positivas e ne-

gativas. As cargas de nomes iguais (mesmo sinal) se repelem e as de nomes

distintos (sinais diferentes) se atraem. De acordo com a informação, assinale a

alternativa correta.

a) O fenômeno descrito acima não pode ser explicado utilizando-se o modelo

atômico de Dalton.

b) O fenômeno descrito acima não pode ser explicado utilizando-se o modelo

atômico de Thomson.

c) Os prótons possuem carga elétrica negativa.

d) O fenômeno descrito acima não pode ser explicado utilizando-se o modelo

atômico de Rutherford.

e) Os elétrons possuem carga elétrica positiva.

Considere as seguintes afirmações, referentes à evolução dos modelos atômi-

cos:

I. No modelo de Dalton, o átomo é dividido em prótons e elétrons.

II. No modelo de Rutherford, os átomos são constituídos por um núcleo muito

pequeno e denso e carregado positivamente. Ao redor do núcleo estão distribu-

ídos os elétrons, como planetas em torno do Sol.

III. O físico inglês Thomson afirma, em seu modelo atômico, que um elétron, ao

passar de uma órbita para outra, absorve ou emite um quantum (fóton) de ener-

gia.

Das afirmações feitas, está(ão) correta(s):

a) apenas III.

b) apenas I e II.

c) apenas II e III.

d) apenas II.

e) todas.

Assinale a afirmativa que descreve ADEQUADAMENTE a teoria atômica de Dal-

ton. Toda matéria é constituída de átomos:

a) os quais são formados por partículas positivas e negativas.

b) e todos os átomos de um mesmo elemento são idênticos.

c) os quais são formados por um núcleo positivo e por elétrons que gravitam em

diferentes camadas eletrônicas.

d) os quais são formados por um núcleo positivo e por elétrons que gravitam li-

vremente em torno desse núcleo.

34Q

ui.

EXERCÍCIOS PARA CASA

1. Relacione os nomes dos cientistas e filósofos apresentados na coluna à esquerda

com suas descobertas na coluna à direita:

a) Demócrito

b) Thomson

c) Rutherford

d) Dalton

e) Chadwick

( ) Descobridor do nêutron.

( ) Seu modelo atômico era semelhante a uma

bola de bilhar.

( ) Seu modelo atômico era semelhante a um

“pudim de passas”.

( ) Foi o primeiro a utilizar a palavra átomo.

( ) Criou um modelo para o átomo semelhante

5. Os fundamentos da estrutura da matéria e da atomística baseados em resultados

experimentais tiveram sua origem com John Dalton, no início do século XIX. Des-

de então, no transcorrer de aproximadamente 100 anos, outros cientistas, tais

como J. J. Thomson, E. Rutherford e N. Bohr, deram contribuições marcantes de

como possivelmente o átomo estaria estruturado. Com base nas ideias propos-

tas por esses cientistas, marque (V) para verdadeira e (F) para falsa.

(_____) Rutherford foi o primeiro cientista a propor a ideia de que os átomos

eram, na verdade, grandes espaços vazios constituídos por um centro pequeno,

positivo e denso com elétrons girando ao seu redor.

(_____) Thomson utilizou uma analogia inusitada ao comparar um átomo com

um “pudim de passas”, em que estas seriam prótons incrustados em uma massa

uniforme de elétrons dando origem à atual eletrosfera.

(_____) Dalton comparou os átomos a esferas maciças, perfeitas e indivisíveis,

tais como “bolas de bilhar”. A partir deste estudo surgiu o termo “átomo” que sig-

nifica “sem partes” ou “indivisível”.

(_____) O modelo atômico de Bohr foi o primeiro a envolver conceitos de mecâ-

nica quântica, em que a eletrosfera possuía apenas algumas regiões acessíveis

denominadas níveis de energia, sendo ao elétron proibido a movimentação entre

estas regiões.

(_____) Rutherford utilizou em seu famoso experimento uma fonte radioativa

que emitia descargas elétricas em uma fina folha de ouro, além de um anteparo

para detectar a direção tomada pelos elétrons. Assinale a alternativa correta, de

cima para baixo.

a) F - V - V - V - F

b) V - V - F - V - F

c) V - F - F - F - F

d) F - V - V - F - V

e) V - F - F - F - V

35Q

ui.

3. O conhecimento sobre estrutura atômica evoluiu à medida que determinados

fatos experimentais eram observados, gerando a necessidade de proposição de

modelos atômicos com características que os explicassem.

Fatos Observados

Características do Modelo Atômico

I. Investigações sobre a natureza elétri-

ca da matéria e descargas elétricas em

tubos de gases rarefeitos.

II. Determinação das Leis Ponderais

das Combinações Químicas

III. Análise dos espectros atômicos

(emissão de luz com cores característi-

cas para cada elemento)

IV. Estudos sobre radioatividades e dis-

persão de partículas alfa

1. Átomos maciços, indivisíveis e in-

destrutíveis

2. Atómos com núcleo denso e positi-

vo, rodeado pelos elétrons negativos.

3. Átomos como uma esfera positi-

va onde estão distribuídas, uniforme-

mente, as partículas negativas.

4. Átomos com elétrons movimentan-

do-se ao redor do núcleo em trajetó-

rias circulares - denominadas níveis -

com valor determinado de energia

A associação correta entre o fato observado e o modelo atômico proposto, a par-

tir deste subsídio, é:

a) I – 3; II – 1; III – 2; IV – 4

b) I – 1; II – 2; III – 4; IV – 3

c) I – 3; II – 1; III – 4; IV – 2

d) I – 4; II – 2; III – 1; IV – 3

e) I – 1; II – 3; III – 4; IV – 2

4. Uma importante contribuição do modelo de Rutherford foi considerar o átomo

constituído de:

a) elétrons mergulhados numa massa homogênea de carga positiva.

b) uma estrutura altamente compactada de prótons e elétrons.

c) um núcleo de massa desprezível comparada com a massa do elétron.

d) uma região central com carga negativa chamada núcleo.

e) um núcleo muito pequeno de carga positiva, cercada por elétrons.

Fogos de artifício utilizam sais de diferentes íons metálicos misturados com um

material explosivo. Quando incendiados, emitem diferentes colorações. Por

exemplo: sais de sódio emitem cor amarela, de bário, cor verde, e de cobre, cor

azul. Essas cores são produzidas quando os elétrons excitados dos íons metáli-

cos retornam para níveis de menor energia. O modelo atômico mais adequado

para explicar esse fenômeno é o modelo de:

a) Rutherford

b) Rutherford-Bohr

c) Thomson

d) Dalton

2.

36Q

ui.

Modelo Atômico: Rutherford

Características: elétron, de carga negativa, em órbita em torno de um núcleo

central, de carga positiva. Não há restrição quanto aos valores dos raios das ór-

bitas e das energias do elétron.

Modelo Atômico: Bohr

Características: elétron, de carga negativa, em órbita em torno de um núcleo

central, de carga positiva. Apenas certos valores dos raios das órbitas e das ener-

gias do elétron são possíveis.

O número de erros cometidos pelo estudante é:

a) 0

b) 1

c) 2

d) 3

5. Ao resumir as características de cada um dos sucessivos modelos do átomo de

hidrogênio, um estudante elaborou o seguinte resumo:

Modelo Atômico: Dalton

Características: Átomos maciços e indivisíveis.

Modelo Atômico: Thomson

Características: elétron, de carga negativa, incrustado em uma esfera de carga

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 elé-

trica …, que ficavam girando ao redor do núcleo, numa região periférica deno-

minada ...”

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.

6.

37Q

ui.

Em relação ao modelo atômico de Rutherford, julgue os itens a seguir como ver-

dadeiros 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

ouro 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 distri-

buem-se ao redor do núcleo, assim como os planetas em torno do Sol.

7.

QUESTÃO CONTEXTO

O “Homem de Ferro 2” retrata a como Tony Stark luta para substituir o metal pa-

ládio, que faz parte do reator de seu peito, por um metal atóxico. Depois de inter-

pretar informações deixadas por seu pai, nosso Iron man projeta um holograma

do elemento que poderia vir a substituir o paládio, cuja imagem se assemelha à

figura abaixo.

Qual dos modelos atômicos a imagem acima representa?

38Q

ui.

01.Exercícios para aula1. d

2. a

3. d

4. b

5. c

02.Exercícios para casa1. e; d; b; a; c;

2. b

3. c

4. e

5. a

6. d

7. a) Falso. O modelo atômico de Rutherford

baseia-se em experimentos de bombardeio de finas

lâminas de um metal por partículas.

b) Falso. Segundo o modelo atômico de

Rutherford, os elétrons estão na região periférica

do átomo (eletrosfera).

c) Verdadeiro.

d) Falso. Essa proposição foi feita por Bohr,

e não por Rutherford.

e) Verdadeiro.

03.Questão contextoRutherford imaginou que o átomo seria composto

por um núcleo positivo e muito pequeno. Ele tam-

bém acreditava que os elétrons giravam ao redor do

núcleo e neutralizavam a carga positiva do núcleo.

Este modelo foi difundido no meio científico em

1911. Rutherford sugeriu que o átomo pareceria com

o nosso sistema solar no qual o Sol seria o núcleo e

os planetas seriam os elétrons.

GABARITO

39Q

ui.