ESTRUTURA ATÔMICA

Modelos Atômicos

1.Modelo atômico de Dalton2.Modelo atômico de Thomson3.Modelo atômico de Rutherford4.Modelo atômico de Rutherford-Bohr5.Modelo atômico atual

MODELOS ATÔMICOS1808 - Dalton

Primeiro modelo atômico com base experimental. O átomo é uma

partícula maciça e indivisível. O modelo vingou até 1897.

A teoria de John Dalton foi baseada no seguinte modelo:

1 - Toda matéria é composta de partículas fundamentais, os átomos;

2 - Os átomos são permanentes e indivisíveis, eles não podem ser criados nem destruídos;

MODELO DE BOLA DE BILHAR

3 - Os elementos são caracterizados por seus átomos. Todos os átomos de um dado elemento são idênticos em todos os aspectos. Átomos de diferentes elementos têm diferentes propriedades;

4 - As transformações químicas consistem em uma combinação, separação ou rearranjo de átomos;

5 - Compostos químicos são formados de átomos de dois ou mais elementos em uma razão fixa.

MODELO ATÔMICO DE THOMSON

Thompson (1898)1. Pudim de passas.2. Átomo maciço.3. Carga elétrica

Negativa.

Em uma ampola, William Crookes submeteu um gás a uma pressão ambiente e a uma alta tensão. Quando os elétrons saem do cátodo, colidem com moléculas do gás, ocorrendo a sua ionização e liberação de luz, que ilumina toda a ampola.

A partir dessa conclusão, Thomson pôde, posteriormente, descobrir a existência do

elétron.

OBSERVAÇÕES DE THOMSON

• Na ausência de campo magnético ou elétrico os raios catódicos avançam em linha reta;

•O fenômeno da emissão da luz é independente do gás e do metal utilizado no eletrodo;

• Os raios catódicos eram atraídos para a placa positiva do capacitor.

OBSERVAÇÕES DE THOMSON

• Os raios catódicos, quando incidem sobre um anteparo, produzem uma sombra na parede oposta do tubo, permitindo concluir que se propagam em linha reta.

OBSERVAÇÕES DE THOMSON

• Os raios catódicos movimentam um molinete ou catavento de mica, permitindo concluir que são dotados de massa.

OBSERVAÇÕES DE THOMSON

• Os raios catódicos são desviados por um campo de carga elétrica positiva, permitindo concluir que são dotados de carga elétrica negativa

A Descoberta do PrótonEm 1886, Goldstein obteve os raios canais, que se propagam em sentido oposto ao dos raios catódicos. Experiências posteriores mostram que:Os raios canais são constituídos por partículas positivas denominadas prótons;

A Descoberta do Nêutron(Chadwick)

Modelo Atômico de Rutherford (1911)

Durante a realização da experiência, Rutherford observou que:

a)    a maioria das partículas α atravessaram a folha de ouro sem sofrer desvios e sem alterar a superfície da folha de ouro.

b)    algumas partículas α sofreram desvios ao atravessar a folha de ouro.

c)    muito poucas partículas α não atravessaram a folha de ouro e voltaram.

Em função dos resultados obtidos, Rutherford concluiu que:

1- O átomo é descontínuo, ou seja, predominam grandes espaços vazios denominados eletrosfera onde estariam localizados os elétrons.

2- O átomo é constituído por uma pequena região maciça, denominada de núcleo, onde estaria concentrada a massa do átomo.

3- O núcleo do átomo é positivo.

4- O raio de átomo de ouro é da ordem de 10 mil a 100 mil vezes maior do que o seu próprio núcleo.

ÁTOMO MODELO CLÁSSICO

Conceitos Fundamentais

Número Atômico ( Z )

EZ

É o número de prótons do núcleo de um átomo.

Número que identifica o átomo.

Número de Massa ( A )

A = Z + N

É a soma do número de prótons ( Z ) e do número de nêutrons ( N ) existentes no núcleo

de uma átomo

AE

Isótopos, Isóbaros e Isótonos

Isótopos : são átomos que apresentam o mesmo número atômico

e diferentes números de massas.

1 H

1 prótio

2 H

1 deutério

3 H

1trítio

Isótonos : são átomos que apresentam diferentes números atômicos, diferentes

números de massa, e o mesmo número de nêutrons

37 Cl17

40 Ca20

Isótonos : são átomos que apresentam diferentes números atômicos, diferentes

números de massa, e o mesmo número de nêutrons

37 Cl17

40 Ca20

Isóbaros : são átomos que apresentam diferentes

números atômicos e mesmo número de massa.

40 K19

40 Ca20

Elemento Químico

Se um átomo perde elétrons, ele se torna um íon positivo, chamado cátion.

Elemento químico é o conjunto de átomos que apresentam o mesmo número

átômico ( Z ).

Elemento Químico

Se um átomo perde elétrons, ele se torna um íon positivo, chamado cátion.

Elemento químico é o conjunto de átomos que apresentam o mesmo número

átômico ( Z ).

Se um átomo ganha elétrons, ele se torna um íon negativo,

chamado ânion.

ATOMÍSTICA EXPERIMENTAL

MODELO DE DALTON

MODELO DE THOMSON

MODELO DE RUTHERFOD

De acordo com a teoria desenvolvida por Maxwell , partículas dotadas de aceleração deveriam emitir energia. Esta emissão implica a perda de energia e, assim, ao invés dos elétrons ficarem em órbitas estáveis, eles aproximariam do núcleo em movimento espiral e o átomo “desmontaria”.

Deficiências do modelo atômico proposto por Rutherford

MODELO ATÔMICO DE NIELS BOHR ( 1913 )

Niels Bohr formulou uma teoria (1913) sobre o

movimento dos elétrons, fundamentado na Teoria

Quântica da Radiação (1900) de Max Planck.

   

Teoria Quântica    De acordo com Max Planck (1900), quando uma

partícula passa de uma situação de maior para outra de menor energia ou vice-versa, a energia é perdida

ou recebida em "pacotes" que recebe o nome de quanta (quantum é o singular de quanta).

   O quantum é o pacote fundamental de energia e é indivisível. Cada tipo de energia tem o seu quantum.

   A Teoria Quântica permitiu a identificação dos elétrons de um determinado átomo, surgindo assim 

os "números quânticos".

DIFRAÇÃO Espectro contínuo

Espectro descontínuo ou atômico

Raia ou banda do espectro

Assim como as impressões digitais identificam uma pessoa, o espectro de um

elemento químico identifica esse elemento.

POSTULADOS DE BÖHR• Os elétrons se movem ao redor do núcleo em um número limitado de órbitas bem definidas – órbitas estacionárias - "camadas eletrônicas" (K,L,M,N,O,P e Q).

•Em órbita estacionária o elétron não emite nem absorve energia;

•Ao saltar de uma órbita estacionária para outra, o elétron emite ou absorve uma quantidade de energia – quantum; (dado pela relação E = h.v , onde v é a freqüência e h é a constante de Planck).

Os elétrons saltam de um nível para outromais externo, absorvendo uma quantidade de energia definida (quantum de energia)

Ao retornar ao nível mais interno, o elétron emite um quantum de energia, na forma de luz de cor bem definida.

SÓDIOCOBRE

CÁLCIO

Camadas eletrônicas

Os elétrons estão distribuídos em camadas ou níveis de energia

núcleo

camadaK L M N O P Q1 2 3 4 5 6 7

nível

Número máximo de elétrons nas camadas ou níveis de energia

(EQUAÇÃO DE RYDBERG)

e = 2 . n 2

CAMADAS

K L M N O P Q

ELÉTRONS

2 8 18 32 50 72 98

Número máximo de elétrons nas camadas ou níveis de energia

K L M N O P Q2 8 18 32 32 18 2

Modelo Atômico de Sommerfeld - Os elétrons de um mesmo nível, ocupam órbitas de trajetórias diferentes (circulares e elípticas) a que denominou de subníveis, que podem ser de quatro tipos: s , p , d , f .

Subníveis de energia As camadas ou níveis de energia são formados de

subcamadas ou subníveis de energia, designados pelas letras s, p, d, f.

Subnível s p d fNúmero máximo

de elétrons

2 6 10 14

Um dos grandes mistérios que a natureza propiciava à espécie humana era a luz. Durante dezenas de milhares de anos a nossa espécie só pode contar com este ente misterioso por meio de fogueiras, queima de óleo em lamparinas, gordura animal, algumas resinas vegetais etc. Somente a partir da revolução industrial é que se pode contar com produtos como querosene, terebintina e outras substâncias. Mas, mesmo assim, a natureza da luz permanecia um grande mistério, ou seja qual fenômeno físico ou químico gera luz. Somente a partir das primeiras décadas do século XX é que Ernest Rutherford e Niels Bohr propuseram uma explicação razoável sobre a emissão luminosa. Com base no texto, qual alternativa expõe o postulado de Bohr que esclarece a emissão luminosa?

1a fase UTFPR

A) Ao receber uma quantidade bem definida de energia, um elétron “salta” de um nível mais externo para um nível mais interno.B) Um elétron que ocupe um nível mais externo “pula” para nível mais interno, liberando uma quantidade bem definida de energia .C) Quanto mais próximo do núcleo estiver um elétron mais energia ele pode emitir na forma de luz; quanto mais distante do núcleo estiver um elétron menos energia ele pode emitir.D) Ao se mover em um nível de energia definida, um elétron libera energia na forma de luz visível.E) Os elétrons movem-se em níveis bem definidos de energia , que são denominados níveis estacionários.

B

O físico dinamarquês Niels Bohr(1885-1962) enunciou, em 1913, um modelo atômico que relacionou a quantidade de energia dos elétrons com sua localização na eletrosfera. Em relação às transições eletrônicas, um elétron, ao absorver energia, pode sofrer a seguinte transição:

a) Da órbita N para órbita M.b) Da órbita P para órbita O.c) Da órbita L para órbita K.d) Da órbita O para órbita P.e) Da órbita M para órbita L.

Fuvest-SP

D

Assinale a(s) proposição(ões) VERDADEIRA(S):01. A ionização do átomo de neônio acontece com a perda de elétrons do subnível “2p”.02. A luz emitida tanto pelo gás neônio, quanto pelos fogos de artifício pode ser explicada através do salto dos elétrons para níveis mais energéticos. Esta luz será liberada quando da volta do elétron à sua camada de origem.04. A luz emitida pelo gás neônio ocorre pela reação química entre todos os átomos presentes no tubo.08. O neônio é um gás nobre com a seguinte configuração eletrônica: 1s2 2s2 2p6.

Ne2010

(UFSC)A luz emitida nos luminosos a base de gás neônio, são originadas em tubos de baixa pressão com descarga elétrica de alta voltagem. Os chineses, desde o século X, utilizavam efeitos luminosos pela queima de fogos de artifício. Assinale a(s) proposição(ões) VERDADEIRA(S):

02

Quando se salpica um pouco de cloreto de sódio ou bórax nas chamas de uma lareira, obtêm-se chamas coloridas. Isso acontece porque nos átomos dessas substâncias os elétrons excitados:

a) Absorvem energia sob forma de luz, neutralizando a carga nuclear e ficando eletricamente neutros.b) Retornam a níveis energéticos inferiores, devolvendo energia absorvida sob forma de luz.c) Recebem um quantum de energia e distribuem-se ao redor do núcleo em órbitas mais internas.d) Emitem energia sob forma de luz e são promovidos para órbitas mais externas.e) Saltam para níveis energéticos superiores,superando a carga nuclear e originando um ânion.

(Fuvest)

B

1a fase UTFPR Um dos grandes mistérios que a natureza propiciava à espécie humana era a luz. Durante dezenas de milhares de anos a nossa espécie só pode contar com este ente misterioso por meio de fogueiras, queima de óleo em lamparinas, gordura animal, algumas resinas vegetais etc. Somente a partir da revolução industrial é que se pode contar com produtos como querosene, terebintina e outras substâncias. Mas, mesmo assim, a natureza da luz permanecia um grande mistério, ou seja qual fenômeno físico ou químico gera luz. Somente a partir das primeiras décadas do século XX é que Ernest Rutherford e Niels Bohr propuseram uma explicação razoável sobre a emissão luminosa. Com base no texto, qual alternativa expõe o postulado de Bohr que esclarece a emissão luminosa?A) Ao receber uma quantidade bem definida de energia, um elétron “salta” de um nível mais externo para um nível mais interno.B) Um elétron que ocupe um nível mais externo “pula” para nível mais interno, liberando uma quantidade bem definida de energia .C) Quanto mais próximo do núcleo estiver um elétron mais energia ele pode emitir na forma de luz; quanto mais distante do núcleo estiver um elétron menos energia ele pode emitir.D) Ao se mover em um nível de energia definida, um elétron libera energia na forma de luz visível.E) Os elétrons movem-se em níveis bem definidos de energia , que são denominados níveis estacionários.

X

Considere as seguintes afirmações:I – O nível de energia de um átomo, cujo número quântico principal é igual a 4, pode ter, no máximo 32 elétrons.II – A configuração eletrônica 1s22s22px

22py2

representa um estado excitado do átomo de oxigênio.III – O estado fundamental do átomo de fósforo contém três elétrons desemparelhados.IV – O átomo de nitrogênio apresenta o primeiro potencial de ionização menor que o átomo de flúor.V – A energia necessária para excitar um elétrons do estado fundamental do átomo de hidrogênio para o orbital 3s é igual àquela necessária para excitar este mesmo elétron para o orbital 3d.

Das afirmações feitas, estão CORRETASa) apenas I, II e IIIb) apenas I, II e Vc) apenas III e IVd) apenas III, IV e Ve) todas

(ITA 2001)

2px 2py 2pz

MODELO DOS ORBITAIS ATÔMICOS

Princípio da Dualidade da matéria de Louis de Broglie - 1924

O elétron apresenta característica DUAL, ou seja, comporta-se como matéria e energia sendo uma partícula-onda.

Princípio de Incerteza de Heisenberg - 1926

Impossível determinar com precisão a posição e a velocidade de um elétron

num mesmo instante.

MODELO DOS ORBITAIS ATÔMICOS

Sommerfeld ( 1916 ) Órbitas elípticas.

Admite que em uma camada eletrônica havia uma órbita circular e órbitas elípticas, onde n é o número de

camada.Introdução dos subníveis de energia.

Teoria da Mecânica Ondulatória

Em 1926, Erwin Shröringer formulou uma teoria chamada de "Teoria da Mecânica Ondulatória" que

determinou o conceito de "orbital" . Orbital é a região do espaço ao redor do núcleo onde

existe a máxima probabilidade de se encontrar o elétron.

s p d f

NÚMEROS QUÂNTICOS

1 - Número quântico principal (n)

localiza o elétron em seu nível de energia.

Nível 1 2 3 4 5 6 7

Camada K L M N O P Q

2 - Número quântico secundário (l)

Localiza o elétron no seu subnível de energia e dá o formato do orbital.

valor de "l"

0 1 2 3 4 5 6

subnível s p d f g h i

3 - Número quântico magnético (m)

Localiza o elétron no orbital e dá a orientação espacial dos orbitais.

O número quântico magnético pode assumir valores que vão desde - l até + l, passando pelo zero.

Valores de l subnível valores de M n° orbitais

0 s 0 11 p -1, 0, +1 32 d -2,-1,0,+1,+2 5

3 f -3,-2,-1,0,+1,+2,+3 7

4- Número quântico de Spin (S):

Relacionado com o movimento de rotação do elétron em um orbital.

S = -1/2 e +1/2

NÚMEROS QUÂNTICOSOs estados energéticos dos elétrons

NNºº QQuuâânnttiiccoo SSiimmbboollooggiiaa IInnddiiccaaççããoo VVaarriiaaççããoo pprrááttiiccaa ((rreeaall))

PPrriinncciippaall n Nível 1 2 3 4 5 6 7 (K) (L) (M) (N) (O) (P) (Q)

AAzziimmuuttaall ((sseeccuunnddáárriioo)) l Subnível 0 1 2 3

(s) (p) (d) (f)

MMaaggnnééttiiccoo m Orientação espacial do

orbital

s2

p6

d10

f14

SSppiinn S Rotação do elétron

+ 1 – 1 2 2

0

-2 -1 0 +1 +2

-3 -2 -1 0 +1 +2 +3

0

-1 0 +1

-2 -1 0 +1 +2

-3 -2 -1 0 +1 +2 +3

IMPORTANTE

Princípio da exclusão de Pauli Em um orbital, podem existir no máximo dois elétrons

que devem ter spins contrários.

Regra de HundAo ser preenchido um subnível, cada orbital desse subnível recebe inicialmente apenas um elétron;

somente depois de o último orbital desse subnível ter recebido seu primeiro elétron começa o

preenchimento de cada orbital semicheio com o segundo elétron.

DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA

DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA

NívelCamad

aNº máximo de elétrons

Subníveis conhecidos

1º K 2 1s2º L 8 2s e 2p3º M 18 3s, 3p e 3d4º N 32 4s, 4p, 4d e 4f5º O 32 5s, 5p, 5d e 5f6º P 18 6s, 6p e 6d7º Q 8 7s

DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA

IMPORTANTE

Subnível mais energético – é o último subnível escrito, seguindo o diagrama de Linus Pauling.

Camada de valência – corresponde á última camada com elétrons de um átomo.

Elétron diferencial – é o último elétron a entrar no subnível mais energético.

ELETROSFERA

EletrosferaEletrosfera

Camadas ou níveis energéticosCamadas ou níveis energéticos

SubníveisSubníveis

OrbitaisOrbitais

A DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICADIAGRAMA DE LINUS CARL PAULING