QUÍMICAProf.MHsp2...

Estrutura Atômica

ÁTOMO: o desenvolvimento de uma idéia.O átomo é a partícula que representa um determinado elemento químico. O desenvolvimento da Química como ciência deu-se ao acatar e desenvolver esse conceito e no trabalho de definir as propriedades físicas e químicas dos mesmos. Nas culturas grega e hindu (há mais de 2500 anos) pregava-se

que o universos era formado de quatro elementos fundamentais: Fogo, ar, terra e água.

A=não TOMO=divisão

450 a.C. – Leucipo de Mileto: A matéria pode se dividir em partículas cada vez menores até atingir uma partícula fundamental, minúscula e indivisível.

400 a.C. – Demócrito de Abdera: Denominação átomo para a menor partícula de matéria. Considerado o pai do atomismo grego.

ÁTOMO: cultura grega.

EVOLUÇÃO DOS MODELOS

350 a.C. – Aristóteles: A descontinuidade da matéria: os quatro elementos fundamentais (a água, o fogo, o ar e a terra).

Apesar de errado, o conceito aristotélico de matéria, juntamente com toda a sua filosofia, foi aceito oficialmente durante mais de 2000 anos. Nesse período, apenas ao alquimistas aceitavam a existência de elementos básicos.

DALTON 1803: modelo da bola de bilhar

Primeiro modelo atômico com base experimental. O átomo é uma partícula neutra maciça e indivisível. O modelo vingou até 1897.

DALTON 1803: modelo da bola de bilhar

A ampola de CrookesNa metade do século XIX, Sir William Crookes desenvolveu um dispositivo para estudar descargas elétricas em gases a baixa pressão (Tubo de Crookes). Este dispositivo era constituído de um tubo com uma saída ligada a um sistema de vácuo e dois eletrodos, sendo um negativo (cátodo) e outro positivo (ânodo), ligados a uma fonte de alta tensão acima de 20.000 V.

Tubo A: vácuo mediano com certa incandescência no interior do tubo.Tubos B e C: Quanto menor a pressão interna mais a incandescência aparece em torno do ânodo.Tubo D: a introdução de um pedaço de ZnS possibilita a projeção de uma sombra na parede do ânodo.

THOMPSON 1897: pudim de passas

Descargas elétricas em alto vácuo (tubos de Crookes) levaram à descoberta do elétron (raios catódicos). O átomo seria uma partícula maciça, mas não indivisível. Seria formado por uma geléia com carga positiva, na qual estariam incrustados os elétrons (modelo do pudim de passas).

O número de elétrons seria tal que a carga total do átomo seria zero.

THOMPSON 1897: pudim de passas

Determinação da relação carga/massa do elétron.

Thompson verificou que os raios catódicos sofriam desvio em sua trajetória, caracterizando assim sua natureza negativa. Aplicando os campos elétrico e magnético simultaneamente, Thompson pôde determinar a relação q/m do

recém descoberto elétron.

Na época: -1,8x1011C/kg Hoje corrigida: -1,76x108C/g

PHILIP LENARD 1903

Philip Lenard aperfeiçoou o modelo que descrevia a estrutura dos átomos. Como a matéria é ordinariamente eletricamente neutra (ninguém leva um choque elétrico ao segurar um objeto), Lenard ponderou que as cargas negativas e positivas que compõem os átomos devem anular-se mutuamente. Desta forma, propõe que o átomo seja formado por pares de cargas negativas e positivas distribuídos pelo seu interior.

HANTARO NAGAOKA 1904

Foi um grande físico. Nasceu no ano de 1865 no Japão.

Nagaoka criou o Modelo Atômico Saturniano, em 1904. O modelo estabelecia que o átomo era formado de um caroço central carregado positivamente e, portanto, rodeado de anéis de elétrons, girando semelhante ao planeta Saturno, por isso, o nome do modelo.

Hantaro Nagaoka faleceu no ano de 1950.

EINSTEIN 1905

Teoria da relatividade. Relação entre massa e energia (E = mc2). Esclarecimento do efeito fotoelétrico. Denominação fóton para o quantum de energia radiante.

A experiência de Millikan 1908

Robert Millikan realizou um experimento pulverizando gotas de óleo entre duas placas metálicas paralelas. Após a irradiação com raios-X, as gotas de óleo receberam elétrons do ar. Millikan impediu que as gotas caíssem com uma variação no campo elétrico entre as placas. Conhecendo a massa da gota de óleo e carga necessária para que esta permanecesse suspensa, Millikan determinou a carga de elétron (-1,602x10-19C). Utilizando a relação c/m do elétron determinada por Thompson, Millikan calculou a massa do elétron (9,1x10-28g).

RUTHERFORD 1911

O átomo seria formado por um núcleo muito pequeno, com carga positiva, onde estaria concentrada praticamente toda a sua massa. Ao redor do núcleo ficariam os elétrons, neutralizando sua carga. Este é o modelo do átomo nucleado, um modelo que foi comparado ao sistema planetário, onde o sol seria o núcleo e os planetas seriam os elétrons. Nesta perspectiva, a eletrosfera teria um raio de 104 a 105 vezes maior que o núcleo.

RUTHERFORD 1911

CRONOLOGIA DOS MODELOS ATÔMICOS

É uma onda eletromagnética que se propaga no vácuo e possui é um perturbações oscilantes dentro do campo visível do olho humano.

c = .

c: velocidade da luz = 2,9979246x108m/s: comprimento de onda

: freqüência

LUZ

A amplitude esta relacionada com a intensidade do brilho(energia por unidade de volume) da onda. A intensidade é

proporcional ao quadrado da amplitude (A2).

TESTE DE CHAMATodo composto químico, quando levado à chama ou exposto a raios catódicos (no caso de gases), emite luz com cor característica. Por exemplo, na figura abaixo podem ser vistas as cores para diversos compostos metálicos quando levados à chama.

LINHAS ESPECTRAIS

SÉRIES ESPECTRAISSérie de Balmer(luz visível)

,...5,4,3

121. 22

nn

R

Série de Paschen (Infravermelho)

,...6,5,4

131. 22

nn

R

Série de Lyman(ultravioleta)

,...4,3,2

111. 22

nn

R

Série de Brecktt(ultravioleta)

,...7,6,5

141. 22

nn

R

R = 3,29 x 1015 Hz (constante de Rydberg)

SÉRIES ESPECTRAIS

SÉRIES ESPECTRAIS

BOHR - 1913

Niels Bohr (1885-1962), físico dinamarquês, resgatou a teoria de Rutherford e sugeriu que as leis que davam conta do movimento dos grandes corpos não eram adequadas para explicar o comportamento do mundo atômico. Assim, utilizando a teoria do alemão Max Planck

(pai da Física Quântica), Bohr concebeu a idéia de que um elétron poderia ocupar certas órbitas, ou níveis de energia. Suas previsões

foram mais tarde confirmadas experimentalmente por outros cientistas, embora ninguém imaginasse como funcionavam.

Postulados:•Os elétrons movem-se ao redor do núcleo em órbitas bem definidas (orbitas estacionárias);•Movendo-se em uma órbita estacionária, o elétron não emite nem absorve energia;•Ao saltar de uma camada para outra, o elétron emite ou absorve uma quantidade definida de energia (quantum)•Niels Bohr mostrou que a energia do elétron na n-ésima órbita do átomo de hidrogênio é dada pela equação:En = – R.h.c/n2, onde R é a constante de Rydberg, h é a constante de Planck e c é a velocidade da luz.

Condição de frequência de Bohr

BOHR - 1913