Modelos atômicos

A evolução dos modelos atômicos.

Professor João Augusto Rosa

O que é um modelo?

É uma simplificação de um sistema que possui maior complexidade,mas ainda assim reproduz na sua essência o comportamento dosistema complexo, que é o alvo de estudo e entendimento.

O que compõe a matéria?

Todas as coisas que existem são constituídas de matéria. Mas afinal de contas, do que a matéria é constituída?

Como as coisas são formadas?

Os diversos materiais que existem são formados de quê?

Esses materiais são constituídos por uma unidade formadora?

Essas unidades formadoras são as mesmas para todos os tipos de materiais?

O atomismo grego

Os gregos propuseram que a matéria seria constituída porpartículas, porém não tinham como provar estespensamentos. Esses questionamentos estavam no âmbitofilosófico.

• Por volta de 400 a.C.: Demócrito e Leucipo

“As únicas coisas que existem são átomos e os espaços entreeles”.

O atomismo grego

Aristóteles acreditava que a matéria seria contínua, ou seja,uma pequena porção de matéria teria todas as suaspropriedades.

• Para Demócrito e Leucipo a matéria era descontínua, ouseja, formada por pequenas porções e espaços vazios entreelas.

A ideia de continuidade da matéria é equivocada visto que aspropriedades (cor, cheiro, densidade, etc) se manifestam notodo e não apenas em um partícula.

O modelo atômico de Dalton (1766 - 1844):

Por volta de 1800, baseado nas leis de Proust e nalei da conservação das massas (lei de Lavoisier),John Dalton propôs seu modelo atômico atravésde postulados.

Postulado: é uma afirmação ou verdade admitida sem a necessidadede uma demonstração; O que se considera como fato reconhecido eponto de partida de uma argumentação

O modelo atômico de Dalton:

Para Dalton o átomo seria uma esfera maciça, indivisível eindestrutível.

Este modelo atômico é conhecido como modelo da “bola debilhar”.

Na figura a seguir, os átomos são representados de acordocom este modelo:

Postulados de Dalton:

Toda matéria é constituída de átomos. Átomos não podem ser criados enem destruídos.

Os átomos são indivisíveis;

Todos os átomos de um dado elemento químico são idênticos, tendo amesma massa, o mesmo tamanho e as mesmas propriedades químicas. Osátomos de elementos químicos diferentes são diferentes entre si.

Os compostos são constituídos por átomos de mais de um elementoquímico. Em qualquer composto existe uma proporção definida nacombinação dos átomos.

Todas as reações químicas consistem na separação, na combinação ou norearranjo de átomos, mas nunca na criação ou destruição deles.

Quando um surge um novo modelo?

Um novo modelo surge quando o modelo ou os modelos vigentes nãoconseguem explicar fenômenos ou problemas que possam aparecer.

Um novo modelo surge quando o atual se torna obsoleto ouincompleto.

Joseph John Thomson (1856-1940)

Realizou experimentos com a ampola de Crookes(“tubo de raios catódicos”) com os quaiscomprovou algumas das propriedades dos raioscatódicos (os elétrons):

- Os raios catódicos apresentavam massa;

- Possuíam, também, carga negativa;

- Se propagavam em linha reta;

- Eram um componente comum a toda matéria.

Joseph John Thomson (1856-1940)

Ampola de Crookes:consistia num tubo quecontinha um gás a baixapressão. Quando ligado auma fonte de energia, ogás é submetido adescargas elétricas fazendosurgir uma luminescênciacaracterística, os raioscatódicos.

Joseph John Thomson (1856-1940)Experimentos com a ampola de Crookes (“tubo de raios catódicos”)

Modelo atômico de Thomson

Thomson conseguiu provar, então, que no átomoexiste uma partícula de carga negativa, oELÉTRON, muito menor e mais leve que qualquerátomo.

Com a descoberta dos elétrons, Thomson propôsum modelos atômico no qual o átomo seria umaesfera com massa positiva nos quais elétronsestariam nela incrustrados de modo que a cargaestivesse uniformemente distribuída.

Modelo atômico de Thomson

Este modelo atômico é conhecido como modelodo “pudim de passas”.

Pode-se comparar este modelo com umpanetone ou uma melancia.

Eugene Goldstein

Em 1886 Eugene Goldstein constatou que alguns raios iam emdireção oposta à dos raios catódicos.

Receberam o nome de “raios canais”.

- Partículas 1936 vezes mais pesadas que o elétron;

- Partícula de natureza positiva

- Tratava-se dos PRÓTONS.

Breve Histórico da Radioatividade

Wilhelm Conrad Röntgen:

- Percebeu que um sal (tiocianato de bário) brilhava no escuro quando aampola de Crookes era ligada e o brilho cessava quando o equipamentoera desligado.

- Não sabendo qual radiação causava tal brilho, chamou-a de “RAIOS-X”.

-Em dezembro de 1895 fez com que os raios atravessassem a mão desua esposa atingindo uma chapa fotográfica, onde ficaram revelados osossos da mulher.

Breve Histórico da Radioatividade

Antoine Henry Becquerel

- Soube da descoberta dos raios-x e tentou relacionar os mesmos com afosforescência rochas que brilhavam no escuro não obtendo sucesso.

- Um sal de urânio guardado sobre uma placa de prata fez marcaçõesnum papel fotográfico, deixando-a desenhada no papel. Ou seja, aradiação emitida pelo sal marcou o papel.

- Estes eram os “raios-α” (alfa), diferentes dos raios-x, visto quenenhum aparelho era necessário ser ligado para que o sal emitisse talradiação.

Breve Histórico da Radioatividade

Marie Curie

- Juntamente com seu irmão Jacques e seu marido Pierre Curie, propôsque a emissão de raios alfa tinha de ser um fenômeno do interior dopróprio átomo de urânio, ou seja, os raios eram parte da matéria, aocontrário dos raios-x.

- Sugeriram pela primeira vez o termo “radioatividade” (radioactivity).

- Descobriu os elementos químicos polônio e rádio.

Modelo atômico de Rutherford

Em 1911, Ernest Rutherford juntamente com doisde seus alunos (Hans Geiger e Ernest Marsden)realizaram um experimento no qualbombardearam uma finíssima lâmina de ourocom partículas “alfa” proveniente de uma fonteradioativa.

As partículas alfa eram de grande energia enatureza positiva.

Modelo atômico de Rutherford

- Esperava-se que aspartículas alfasofressem peque-nos desvios (de nomáximo 3°),ocasionados darepulsão da massapositiva do átomo.

Modelo atômico de Rutherford

Resultados do experimento:

99,9% das partículas alfa atravessoua folha de ouro sem sofrer desvios.

Algumas partículas alfa sofrerampequenos desvios.

Algumas partículas alfa sofreramgrandes desvios.

Modelo atômico de Rutherford

Interpretação dos resultados:

A maior constituição dos átomos éde espaços vazios.

No átomo há um núcleo queconcentra as cargas positivas.

Fora do núcleo estariam os elétronsnuma região chamada deeletrosfera.

Modelo atômico de Rutherford

No modelo atômico de Rutherford (“modelonuclear”)o núcleo é sempre desenhado emtamanho superdimensionado.

Rutherford desconfiou da presença departículas de carga neutra no núcleo do átomo,mas suas pesquisas foram inconclusivas. Em1932 James Chadwick propôs a existência dosnêutrons.

Partículas fundamentais do átomo

PRÓTON NÊUTRON ELÉTRON

CARGA POSITIVA NEUTRA NEGATIVA

MASSA RELATIVA 1 u 1 u 1u/1936 ≈ 0

SÍMBOLO p1+ ou p+ n1

0 ou n1 e- ou e

LOCALIZAÇÃO Núcleo Núcleo eletrosfera

Isótopos, isóbaros, isótonos e isoeletrônicos

Átomo x Elemento químico

O que é um átomo?

O que é elemento químico?

Massa de um átomo?

Massa de um elemento químico?

Cálculo da massa de um elemento químico

A massa de um elemento químico é a médiaponderada dos seus isótopos levando emconsideração a abundância de cada um deles.

Exemplo:

Cloro-37: 24,2% de abundância.

Cloro-35: 75,8% de abundância.