Qumica Geral

tomo

Proposto na Grcia como a menor particular existente e indivisvel.

tomo de Dalton

Dalton diante de problemticas tericas de sua poca, como:

- Teoria da Conservao de Massas (A soma dos reagente igual ao

produto)

- Teoria das Composies Definidas (Por que certos tipos de matria

tem as mesmas caractersticas?)

Propostas de Dalton

1. Toda matria composta de partculas fundamentais, os tomos.

2. Todo tomo permanente e indivisvel, ele no pode ser criado nem destrudo.

3. Os elementos so caracterizados por seus tomos. Todo tomo de um dado elemento

idntico em todos os aspectos. tomos de diferentes elementos tm diferentes

propriedades.

4. As transformaes qumicas consistem em uma combinao, separao ou rearranjo

de tomos.

5. Compostos qumicos so formados de tomos de 2 ou mais elementos em razo fixa.

Com estas afirmaes ele explica as questes anteriores. Conservao de massas: se cada tomo

tem sua prpria caracterstica e se tomos so rearranjados, permanecendo inalterados durante

uma reao qumica, ento a massa total dos tomos dos reagentes deve ser a mesma que a do

produto.

Lei da composio definida: se cada composto caracterizado por propores fixas entre os

nmeros de tomos dos seus elementos componentes e se cada tomo de um dado elemento

tem a mesma massa, ento a composio de cada composto deve ser sempre a mesma.

Falhas da Proposta

- Ele no cita prtons, nutrons ou eltrons.

- No menciona istopos

- No separa tomos de molculas

Abundncia Isotpica

A maioria dos elementos encontrado naturalmente com uma mistura de vrios istopos.

Ex: Boro encontrado numa proporo de 19,9% 510 + 80,1% 5

11 a soma destes

istopos representa a abundncia isotpica de um dado elemento.

A maneira de se calcular a quantidade ou percentual de istopos numa amostra chamado de

espectrometria de massas.

Bola de Bilhar

Espectrmetro de Massas

um dispositivo derivado do mesmo aparelho e tecnologia utilizado por J. J. Thomson na

determinao da carga/massa do eltron. Gera um grfico apresentando a abundncia de

determinados elementos em um grfico (Espectro de Massas).

Espectrmetro de Massas

Espectro de Massas

Funcionamento

Os tomos provenientes de uma amostra so arrastados por um gs. Estes sero aquecidos,

volatizados e transformados em ons por um bombardeiro de eltrons de alta energia, estes

eltrons removem alguns eltrons da regio extra nuclear do tomo. Os ons resultantes so

acelerados por um campo eltrico e desviados por um campo magntico de acordo com os

istopos presentes na amostra. Diferentes ngulos sero detectados no filme fotogrfico, cada

feixe de ons especficos possuir uma relao de carga/massa tambm especfica em

comparao com padres de pureza atmica e com banco de dados de bibliotecas de massas.

Assim conhecer em probabilidades, as substncias, elementos e istopos presentes na

amostra.

Dilema do tomo Estvel

Quais seriam as possibilidades de comportamento dos eltrons em um tomo?

1 Possiblidade: se o eltron em torno de um ncleo atmico estivesse parado e no em

movimento pela atrao de cargas opostas este seria atrado em direo ao ncleo e todo tomo

entraria em colapso.

2 Possibilidade: se o eltron estivesse em movimento e descrevendo uma trajetria em torno

do ncleo, este deveria constantemente mudar sua trajetria para manter sua rbita. Este

modelo de Rutherford foi aceito, porm j era conhecido que toda partcula carregada quando

experimenta mudana de movimento, emite energia radiante. No caso de um eltron, esta

energia deveria ser emitida de forma contnua, o que nem sempre era observado. Se isto fosse

observado, o eltron tambm perderia energia e aos poucos cairia no ncleo atmico, levando

o tomo ao colapso.

No importa qual alternativa fosse aceita, elas no so compatveis com a realidade.

tomo de Bohr

Em 1913, Bohr concluiu que deveriam haver princpios ainda

desconhecidos da fsica que regiam a mecnica do tomo. Ele j

sabia que quando a corrente eltrica atravessa um gs, este emite

energia rapidamente em forma de luz, porm limitada a um certo

comprimento de onda. Deduziu que, em um tomo, um eltron no

livre para possuir qualquer quantidade de energia, ou seja, um

eltron em um tomo pode ter somente certas quantidades de energia, isto , a energia de um

eltron quantizada.

Ftons

Max Planck e Albert Einstein de formas independentes, mostraram que radiaes

eletromagnticas se comportavam como se fossem compostas de minsculos pacotes de

energia chamado de ftons ou quantus.

Demonstraram tambm que cada fton possua uma energia proporcional a frequncia de

radiao.

Energia de um fton:

=

=

= (6,631034/)

=

O comprimento de onda e a velocidade da luz esto relacionados pela equao:

=

=

= (300000/)

=

Relacionando com a energia do fton temos:

=

possvel observar que a energia do fton inversamente proporcional ao comprimento de

onda.

Bohr demonstra que um tomo tem um conjunto de energia quantizadas, ou nveis de energia

disponveis para seus eltrons.

Definiu ainda que cada nvel de energia tem uma populao mxima de eltrons e de que um

tomo naturalmente se encontra em seu estado fundamental, onde todos os seus eltrons esto

nos nveis mais baixos de energia, mais baixo que lhes so disponveis.

Quando um tomo absorve energia (eltrica,

termina, etc), seus eltrons so elevados a um

nvel mais elevado de energia chamado estado

excitado. Quando retorna ao seu estado normal,

emite luz. Como possvel observar pela

expresso:

21 1

1 = =

Sendo 21 o eltron excitado e 1

1 o eltron em seu estado normal.

Eltrons

Aps os primeiros entendimentos do comportamento dualstico do eltron, a mecnica

clssica foi deixada de lado para que uma nova interpretao quntica fosse utilizada no nvel

atmico.

Princpio da incerteza de Heisenberg

impossvel conhecer simultaneamente e com certeza a posio e o momento de uma

partcula, tal como um eltron.

Nveis de Energia

Os orbitais sero agora denominados apenas didaticamente e correspondem a nveis dos

estados individuais de energia ou regio do espao com maior manifestao de energia.

Spin uma propriedade de direo do eltron. Aps os

experimentos de Stern-Gerlach que pulverizavam,

aquecidos e ebulidos em um campo magntico no

uniforme, e notavam que alguns sofriam desvios

particulares de direo enquanto outros no eram

afetados.

Sabendo que tomos no tem carga eltrica e que partculas com carga ou spin possuem

momento magntico, deduziram que tomos que possuem todos os eltrons emparelhados no

sofriam desvios pois este emparelhamento, em possveis sentidos opostos, se anulariam, no

caso de tomos com eltrons nicos em uma direo sofriam desvios.

Partculas e Ondas

Como Planck j havia demonstrado, ftons so quantus de energia e so um tipo de energia

radiante ou eletromagntica, tambm possuam dualidade partcula-onda, ele deduziu a

frmula relacionando a sua energia com sua frequncia. ( = )

Einstein j havia relacionado a energia total de qualquer partcula com sua massa. ( = 2)

De Broglie combinou as frmulas e relacionou a massa com a frequncia de uma energia

eletromagntica ( =

). Relacionou os dois aspectos da natureza dualista da luz.

Obs: Como a velocidade de eltrons no uma constante obteve-se =

, sendo a

velocidade do eltron.