teorias atÔmicas
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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
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Monóxido de carbono
Dióxido de carbono
AULA DE ESTRUTURA ATÔMICA - Dra Cristiana da Silva
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)
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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)
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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
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AULA DE ESTRUTURA ATÔMICA - Dra Cristiana da Silva
EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS
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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.
AULA DE ESTRUTURA ATÔMICA - Dra Cristiana da Silva
EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS
1897 – J. J. Thompson
ELEMENTOS E ÁTOMOS
MODELO DE ÁTOMO DE THOMSON
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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
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EXPERIMENTO DE RUTHERFORD
Lâmina de ouro
Tela de detecção
Fenda
Emissor de
partículas α
AULA DE ESTRUTURA ATÔMICA - Dra Cristiana da Silva
EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS
E. Rutherford
H. Geiger
E. Marsden
ELEMENTOS E ÁTOMOS
Átomos da lâmina
Interpretação de Rutherford Partículas
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AULA DE ESTRUTURA ATÔMICA - Dra Cristiana da Silva
EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS
ELEMENTOS E ÁTOMOS
O experimento de Rutherford contrariava,
o experimento de Thomson?
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EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS
ELEMENTOS E ÁTOMOS
+ -
- - -
-
Átomos da lâmina
+ -
- - -
-
+ -
- - -
-
+ -
- - -
-
+ -
- - -
-
+ -
- - -
-
Átomo de Thomson Partículas
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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”.
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AULA DE ESTRUTURA ATÔMICA - Dra Cristiana da Silva
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”.
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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
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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
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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
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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
+ +
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AULA DE ESTRUTURA ATÔMICA - Dra Cristiana da Silva
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
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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.
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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
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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
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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