Unidade 1

- Viso moderna da estrutura atmica

- Estrutura eletrnica dos tomos

Prof. Arthur Moreira Alves

Disciplina: Qumica geral e inorgnica

Evoluo do modelo atmico

Em 430 400 a.C, Leucipo e Demcrito formulam a primeira teoria cientfica

sobre a composio da matria.

Toda a matria constituda por tomos e vazio;

O tomo uma partcula pequenssima, invisvel e que no pode ser dividida;

Os tomos encontram-se em constante movimento;

Universo constitudo por um nmero infinito de tomos, indivisveis e eternos;

384 a.C. - 322 a.C. Aristteles acreditava que a matria era contnua e

composta por:

1803 d.C. John Dalton Unidade rgida, macia, extremamente pequena,

indivisvel e eletricamente neutra.

Todos os tomos de um dado elemento so idnticos.

Os tomos de diferentes elementos tm massas diferentes.

Os tomos tm a capacidade de se "juntar" (ligar) e formar "tomos compostos"

(hoje chamados molculas).

Em uma reao qumica, os tomos no so criados e nem destrudos, ocorre um

rearranjo de tomos para produzir novas substncias.

Raios Catdicos e eltrons

Um tubo de raios catdicos (CRT) um recipiente fechado com um eletrodo em

cada extremidade.

Uma voltagem alta aplicada atravs dos eletrodos.

A voltagem faz com que partculas negativas se desloquem do eletrodo negativo

(ctodo) para o eletrodo positivo (nodo).

A trajetria dos eltrons pode ser alterada pela presena de um campo

magntico.

Considere os raios catdicos saindo do eletrodo positivo atravs de um pequeno

orifcio.

Se eles interagirem com um campo magntico perpendicular a um campo

eltrico aplicado, os raios catdicos podem sofrer diferentes desvios

A quantidade de desvio dos raios catdicos depende dos campos magntico e

eltrico aplicados.

Por sua vez, a quantidade do desvio tambm depende da proporo carga-

massa do eltron.

1897 - Joseph John Thomson:

Determinou que a proporo carga-massa de um eltron 1,76 x 108 C/g.

Trabalhando com tubos catdicos concluiu que, a partir de matria neutra,

poderiam ser separada cargas.

Pela separao da radiao, conclui-se que o tomo consiste de entidades

neutras e carregadas negativa e positivamente.

Thomson sups que todas essas espcies carregadas eram encontradas em uma

esfera.

O experimento da gota de leo de Millikan (1909)

Considere o seguinte experimento:

Gotas de leo so borrifadas sobre uma chapa carregada positivamente

contendo um pequeno orifcio.

medida que as gotas de leo passam atravs do orifcio, elas so carregadas

negativamente.

A gravidade fora as gotas para baixo. O campo eltrico aplicado fora as gotas

para cima.

Quando uma gota est perfeitamente equilibrada, seu peso igual fora de

atrao eletrosttica entre a gota e a chapa positiva.

Sempre encontrava valores mltiplos de 1,60 x 10-19 C e concluiu que essa era a

carga de um nico eltron.

Encontrando a massa do eltron

Thomson:(Razo carga/massa)

Millikan:(Carga do eltron)

Logo, a massa do eltron aproximadamente:

1911 Ernest Rutherford Um modelo nuclear para o tomo

EXPERIMENTO:

Uma fonte de partculas (alfa) foi colocada na boca de um detector circular.

As partculas foram lanadas atravs de um pedao de chapa de ouro.

A maioria das partculas passaram diretamente atravs da chapa, sem desviar.

Algumas partculas foram desviadas com ngulos grandes.

Se o modelo do tomo de Thomson estivesse correto, o resultado de Rutherford seriaimpossvel.

CONCLUSES:

Para que a maioria das partculas passe atravs de um pedao de chapa sem sofrerdesvio, a maior parte do tomo deve consistir de carga negativa difusa de massabaixa, o eltron.

Para explicar o pequeno nmero de desvios grandes das partculas, o centro ouncleo do tomo deve ser constitudo de uma carga positiva densa.

O tomo consite de entidades neutras, positivas e negativas (neutrons, protons e eltrons).

Os prtons e nutrons esto localizados no ncleo do tomo, que pequeno. A maiorparte da massa do tomo se deve ao ncleo.

Pode haver um nmero varivel de nutrons para o mesmo nmero de prtons. Osistopos tm o mesmo nmero de prtons, mas nmeros diferentes de nutrons.

Os eltrons esto localizados fora do ncleo. Grande parte do volume do tomo se deve aos eltrons.

Aprox. 370 m de dimetro.

Rutherford demonstrou que a maior parte do tomo era espao vazio,

estando a carga positiva localizada no ncleo (ponto central do tomo),

tendo este a maior parte da massa do tomo. Os eltrons estariam girando

em torno do ncleo. (Modelo planetrio)

* 1 = 10-10 m

Mas, o modelo de Rutherford apresentava alguns pontos ainda sem

explicao:

1913 - O modelo atmico de Niels Bohr

Bohr introduziu a idia de que o eltron ento ocuparia certas rbitas ou nveis de

energia.

Introduziu a idia de QUANTIZAO. Ou seja, a energia do eltron quantizada.

Eltrons circulam em torno do ncleo em orbitas definidas. Ao sofrerem alteraes

de orbita absorvem ou emitem radiao eletromagntica.

Fundamentando modelo atmico de Bohr...

James Maxwell (1864): desenvolveu uma teoria eletromagntica para a luz. (onda eletromagntica)

O metal aquecido emite luz (energia), cuja cor depende da temperatura

(vermelho ao branco brilhante)

Em 1900 o fsico alemo Max Planck assumiu que eram os tomos vibrantes

no objeto aquecido que emitiam radiao

Essas vibraes eram quantizadas, ou seja, apenas certas vibraes, com

certas frequncias, so permitidas: pacotes de energia

Planck introduziu uma importante equao que relaciona a energia de um

sistema vibrante frequncia da vibrao, sendo utilizada como constante

de proporcionalidade (h)

h = constante de Planck = 6.6262 x 10-34 Js

O efeito fotoeltrico e os ftons

Einstein sups que a luz trafega em pacotes de energia denominados ftons.

A energia de um fton:

Os ftons no tem todos a mesma energia. Os quanta de luz azul so de maior

energia que os de luz vermelha, pois tem menor e, portanto, maior frequncia.

h = constante de Planck = 6.6262 x 10-34 Js

f = frequncia = s-1

Maior energia

Menor energia

Espectro contnuo

Ento:

Os eltrons no modelo de Bohr podem se mover apenas entre rbitas atravs da

absoro e da emisso de energia em quantum (h.f)

As cores de gases excitados surgem devido ao movimento dos eltrons entre os

estados de energia no tomo

Quanto mais afastada do ncleo for a rbita maior o contedo de energia

Construindo o modelo atmico atual...

Princpio da Dualidade Partcula-Onda: L. de Broglie em 1924 props que todos os

objetos que se movem (o eltron tambm) apresentam propriedades de onda.

O princpio da incerteza de Heisenberg: Na escala de massa de partculas

atmicas, no podemos determinar exatamente a posio, a direo do movimento

e a velocidade simultaneamente (incluindo o eltron)

Schrodinger aplicou a idia do eltron se comportar como onda, ele desenvolveu a

equao de onda, onde cada funo de onda ou ORBITAL descreve um nvel de

energia permitido para o eltron.

Nmeros qunticos indicam localizao mais provvel do eltron