TEORIAS ATÔMICAS

1

TEORIAS ATÔMICAS TEORIAS ATÔMICAS

ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

Campus Medianeira

AULA DE QUÍMICA :

EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS

Explicar a natureza da Matéria =Teoria dos Quatro Elementos

384-322 a.C. Aristóteles

ELEMENTOS E ÁTOMOS

2

EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS

ELEMENTOS E ÁTOMOS

“Toda matéria era constituída por minúsculas

partículas, denominadas átomos”.

ÁTOMO

A = não, TOMO = divisível

480-428 a.C. LEUCIPO

460-370 a.C. DEMÓCRITO

3

AULA DE ESTRUTURA ATÔMICA - Dra Cristiana da Silva

EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS

1. Toda matéria é composta de partículas

fundamentais chamadas átomos.

ELEMENTOS E ÁTOMOS

John Dalton

(1766 – 1844)

1 cientista

TEORIA DE DALTON (1807)

4

AULA DE ESTRUTURA ATÔMICA - Dra Cristiana da Silva

EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS

2. Todos os átomos de um determinado elemento

são idênticos, tendo o mesmo tamanho, massa e

propriedades químicas. Os átomos de um elemento

são diferentes dos átomos de todos os outros

elementos.

TEORIA DE DALTON (1807)

ELEMENTOS E ÁTOMOS

John Dalton

(1766 – 1844)

1 cientista

Átomos do

elemento X

Átomos do

elemento Y

Um composto dos

elemento XY

5

EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS

3. Os compostos são formados pela combinação de

átomos de elementos diferentes em proporções

fixas.

ELEMENTOS E ÁTOMOS

John Dalton

(1766 – 1844)

TEORIA DE DALTON (1807)

LEI DAS PROPORÇÕES DEFINIDAS

Átomos do

elemento X

Átomos do

elemento Y

Um composto dos

elemento XY

Joseph Proust

(1754 – 1826) 6

EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS

3. quando combinamos, em uma reação química, uma mesma

massa de um elemento com diferentes massas de outro elemento, o

resultado é a formação de diferentes substâncias, mas a relação

(divisão) das massas que variam resulta em números inteiros e

pequenos.

John Dalton

(1766 – 1844)

TEORIA DE DALTON (1807)

LEI DAS PROPORÇÕES MÚTIPLAS

7

Monóxido de carbono

Dióxido de carbono

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EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS

4. Uma reação química envolve apenas a

separação, combinação ou rearranjo dos átomos:

não podem ser criados, nem destruídos.

TEORIA DE DALTON (1807)

ELEMENTOS E ÁTOMOS

John Dalton

(1766 – 1844)

“LEI DA CONSERVAÇÃO DA MASSA”

8

EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS

“Bola de bilhar”

ELEMENTOS E ÁTOMOS

TEORIA DE DALTON (1807)

1 cientista

John Dalton

(1766 – 1844)

9

EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS

ELEMENTOS E ÁTOMOS

Vários tipos de átomos e moléculas

descritos por John Dalton (retrato) em

“Um Novo sistema de Filosofia

Química” (1808).

John Dalton

(1766 – 1844)

TEORIA DE DALTON

(1808)

10

EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS

DESCOBRIMENTO DA ESTRUTURA ATÔMICA

- Descoberta do Elétron

- Descoberta da Radioatividade

- Experimento de Thomson

- Experimento de Mulliken

- Experimento de Rutherford

ELEMENTOS E ÁTOMOS

11

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EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS

12

Ao estudar as descargas no interior deste aparelho, Thomson, descobriu o elétron.

A descarga emitida tinha carga elétrica negativa

Thomson provou que os elétrons eram corpúsculos, dotados de carga elétrica e de massa, que fazem parte de toda a matéria.

Observava-se uma fluorescência esverdeada devido à existência de partículas de carga negativa que saem dos átomos do cátodo.

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EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS

1897 – J. J. Thompson

ELEMENTOS E ÁTOMOS

MODELO DE ÁTOMO DE THOMSON

13

A carga positiva está distribuída

sobre toda esfera

EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS

E. Rutherford

H. Geiger

E. Marsden

ELEMENTOS E ÁTOMOS

14

EXPERIMENTO DE RUTHERFORD

Lâmina de ouro

Tela de detecção

Fenda

Emissor de

partículas α

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EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS

E. Rutherford

H. Geiger

E. Marsden

ELEMENTOS E ÁTOMOS

Átomos da lâmina

Interpretação de Rutherford Partículas

15

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EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS

ELEMENTOS E ÁTOMOS

O experimento de Rutherford contrariava,

o experimento de Thomson?

16

EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS

ELEMENTOS E ÁTOMOS

+ -

- - -

-

Átomos da lâmina

+ -

- - -

-

+ -

- - -

-

+ -

- - -

-

+ -

- - -

-

+ -

- - -

-

Átomo de Thomson Partículas

17

EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS

E. Rutherford

H. Geiger

E. Marsden

ELEMENTOS E ÁTOMOS

+

núcleo Região extranuclear

“Todas as cargas positivas e quase toda a

massa estão concentradas em um pequeno

núcleo, e todos os elétrons circundam o

núcleo”.

18

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EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS

E. Rutherford

H. Geiger

E. Marsden

ELEMENTOS E ÁTOMOS

“Todas as cargas positivas e quase toda a massa

estão concentradas em um pequeno núcleo, e

todos os elétrons circundam o núcleo”.

19

EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS

núcleo Região extranuclear

Prótons (p) e nêutrons (n)

Propriedades das Partículas atômicas fundamentais

Partícula símbolo carga Massa (kg)

elétron e- -1 9,109 x 10-31

próton p +1 1,673 x 10-27

nêutron n 0 1,675 x 10-27

O ÁTOMO MODERNO ELEMENTOS E ÁTOMOS

20

EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS

O ÁTOMO MODERNO

ELEMENTOS E ÁTOMOS

Número Atômico (Z) é o número de prótons do núcleo de um

átomo. É o número que identifica o átomo.

ZEA

Número de Massa (A) é a soma do número de prótons (Z) e do

número de nêutrons (N) existentes no núcleo de um átomo.

Símbolo ZE

ZAE

21 número de nêutrons (N) = A-Z número de nêutrons (N) = A-Z

EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS

O ÁTOMO MODERNO

Átomo = eletricamente neutro

023

11 NaZ = 11

e = 11

Cátion

Na23

11

A = 23

N = A-Z =12

Z = 11

e = 10

ânion

Cl35

17A = 35

N = A-Z =18

Z = 17

e = 18

ELEMENTOS E ÁTOMOS

22

6 prótons, 8 (14 - 6) nêutrons, 6 elétrons

6 prótons, 5 (11 - 6) nêutrons, 6 elétrons

C 14

6

C 11

6

EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS

EXEMPLO 1: Indique o número de prótons, de nêutrons e de elétrons,

em cada uma das seguintes espécies:

a)

b)

c) O

17

8 8 prótons, 9(17 - 8) nêutrons, 8 elétrons

23

c) Hg

199

80 80 prótons, 119 (199 - 80) nêutrons, 80 elétrons

29 prótons, 34 (63 -29) nêutrons, 29 elétrons

Cu 63

29

EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS

EXEMPLO 2: Quantos prótons e nêutrons e elétrons existem no

seguinte isótopo de cobre:

24

a) Z = 74, A = 186 W

186

74

EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS

EXEMPLO 3: Escreva o símbolo apropriado para cada um dos

isótopos seguintes:

25

b) Z = 80, A = 201

Hg 201

80

USE A TABELA PERIÓDICA

E. Rutherford

O átomo deve ter

uma estrutura

planetária.

O MUNDO QUÂNTICO O MUNDO QUÂNTICO

26

AULA DE ESTRUTURA ATÔMICA - Dra Cristiana da Silva

Há 2 possibilidades

do estado de

movimento do e-!

e- parado e- em movimento

O DILEMA DO ÁTOMO ESTÁVEL

O MUNDO QUÂNTICO O MUNDO QUÂNTICO

+ +

27

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Niels Bohr

(1885-1962) e- em movimento

Espiral da morte do e-

O DILEMA DO ÁTOMO ESTÁVEL

O MUNDO QUÂNTICO O MUNDO QUÂNTICO

28

29

Luz

branca

O espectro contínuo

O prisma refrata e dispersa a luz em diferentes

comprimentos, gerando uma continuidade de

cores. É o espectro contínuo.

ENERGIA RADIANTE ENERGIA RADIANTE

30

Gás

hidrogênio

410

434

486

656

Séries de

Balmer

O ESPECTRO DE LINHAS DO H ATÔMICO O ESPECTRO DE LINHAS DO H ATÔMICO

ALTA

TENSÃO

Tubo de descarga

fenda

Chapa fotográfica

Espectro

de linhas Prima

Luz separada em

vários componentes

Luz separada em

vários componentes

31

Cada elemento produz seu próprio espectro de linhas:

O ESPECTRO DE LINHAS DO H ATÔMICO O ESPECTRO DE LINHAS DO H ATÔMICO

32

A energia emitida só pode ser

múltiplo inteiro de uma quantidade

fixa de energia, o QUANTA.

Max Planck

E = hν n = frequência

h = 6,6208 x 10-34 Js

1900 1900

33

EXEMPLO 4: Qual é a energia de um fóton de luz amarela de frequência

5,2 x 1014 Hz?

fotonfóton hE n Jsh 34106208,6

1434 102,5106208,6 xxE fóton

JxE fóton19104,3

RESPOSTA:

+

1

2

3

4

5 n = Elétron no nível mais baixo de

energia permitido (n=1)

Órbitas permitidas

Neils Bohr

1885-1962

O DILEMA DO ÁTOMO ESTÁVEL

1- Os elétrons giram ao redor do núcleo positivo com

velocidade constante, em órbitas circulares, de raios

constantes.

2- A atração coulômbica entre o núcleo positivo e o elétron

que gira ao seu redor mantém o átomo.

34

O ÁTOMO DE HIDOGÊNIO SEGUNDO BOHR O ÁTOMO DE HIDOGÊNIO SEGUNDO BOHR

+

1

2

3

4

5 n = Elétron no nível mais baixo de

energia permitido (n=1)

Órbitas permitidas

Neils Bohr

1885-1962

O DILEMA DO ÁTOMO ESTÁVEL

3- Numa órbita estável o elétron não emite nem absorve

energia, estando em um estado estacionário.

Estado

fundamental

35

O ÁTOMO DE HIDOGÊNIO SEGUNDO BOHR O ÁTOMO DE HIDOGÊNIO SEGUNDO BOHR

Neils Bohr

1885-1962

O DILEMA DO ÁTOMO ESTÁVEL

4- Somente são permitidas órbitas nas quais o elétron tem

um momento angular L específico

36

O ÁTOMO DE HIDOGÊNIO SEGUNDO BOHR O ÁTOMO DE HIDOGÊNIO SEGUNDO BOHR

Neils Bohr

1885-1962

O DILEMA DO ÁTOMO ESTÁVEL

5- A transição entre dois estados de energia permitidos só é

possível com a perda ou ganho de energia exatamente igual à

diferença de energia dos dois níveis envolvidos na transição

(Condição de Ressonância).

Estado

fundamental

Estado

excitado

12 nn EEE

37

O ÁTOMO DE HIDOGÊNIO SEGUNDO BOHR O ÁTOMO DE HIDOGÊNIO SEGUNDO BOHR

38

Neils Bohr

1885-1962

5- A transição entre dois estados de energia permitidos só é possível com a perda ou ganho de energia exatamente igual à diferença de energia dos dois níveis envolvidos na transição (Condição de Ressonância).

A observação das linhas no espectro atômico do H sugere a existência de estados discretos de energia!!

O ÁTOMO DE HIDOGÊNIO SEGUNDO BOHR O ÁTOMO DE HIDOGÊNIO SEGUNDO BOHR

1808

1829 1909

Dualidade

Onda-partícula

1908

Joseph John Thomson

John Dalton

Niels Bohr Democritus

da abdera

450 a.c

“modelo planetário”

Ernest Rutherford

“pudim de passas”

ÁTOMO

“bola de bilar”

RESUMO RESUMO

39

NÚMERO QUÂNTICO NÚMERO QUÂNTICO

Qual é o significado dos números

quânticos n, l e ml?

O MUNDO QUÂNTICO O MUNDO QUÂNTICO

AULA DE ESTRUTURA ATÔMICA - Dra Cristiana da Silva

O MUNDO QUÂNTICO O MUNDO QUÂNTICO

RESUMO DO NÚMERO QUÂNTICO RESUMO DO NÚMERO QUÂNTICO

Nome símbol

o

Característica

especificada

Informação

fornecida

Valores possíveis

principa

l

n camada Distância

média do

núcleo

1, 2, 3, 4, ..., n

azimutal l subcamada Forma do

orbital

0, 1, 2, 3, 4, ..., n-1

magnéti

co

ml Orbital Orientação

do orbital

-l, (-l+1), ..., 0, ..., (l+1), +l

spin ms spin spin +1/2, -1/2

O MUNDO QUÂNTICO O MUNDO QUÂNTICO

NÚMERO QUÂNTICO NÚMERO QUÂNTICO

O número quântico principal (n)

Especifica o tamanho e o nível de energia ou “camada” principal que o

elétron ocupa. n=1, 2, 3, 4, 5,...

Letra K L M N O...

valor de n 1 2 3 4 5...

Dizemos que elétrons com mesmo n pertencem a mesma “camada”

O MUNDO QUÂNTICO O MUNDO QUÂNTICO

NÚMERO QUÂNTICO NÚMERO QUÂNTICO

Divide as camadas em grupos chamados subcamadas. O n determina os

valores de l. Para um dado valor de n, l varia de 0 até (n-1). l = 0, 1, 2, 3,(n-1)

Para n = 2, l = 0, 1 Há dois estados, de

mesma energia, para o momento angular

na camada com n = 2 dizemos que são

estados “degenerados” em energia.

Letra s p d f g

l 0 1 2 3 4

O número quântico principal n determina o tamanho da camada e o número

quântico de momento angular l o formato da “sub-camada”

O número quântico azimutal (l)

n = 1 l = 0

n = 2 l = 0, 1

n = 3 l = 0, 1, 2

n = 4 l = 0, 1, 2, 3

n = 5 l = 0, 1, 2, 3, 4

O MUNDO QUÂNTICO O MUNDO QUÂNTICO

NÚMERO QUÂNTICO NÚMERO QUÂNTICO

Especifica a orientação de orbitais no espaço. O l determina os valores de

ml. Para um dado valor de l, ml varia de –l a +l. ml = -l, ..., 0, ..., +1.

O número quântico magnético (ml)

l = 0 ml = 0

l = 1 ml = -l, 0, +1.

l = 2 ml = -2, -1, 0, +1, +2

l = 3 ml = -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3

Há (2l+1) tipos de orbitais em cada subcamada l.

O MUNDO QUÂNTICO O MUNDO QUÂNTICO

NÚMERO QUÂNTICO NÚMERO QUÂNTICO

Especifica as direções que o elétron gira sobre seu próprio eixo.

ms= -1/2 ou +1/2

O número quântico de spin (ms)

N

S N

S

O MUNDO QUÂNTICO O MUNDO QUÂNTICO