Do que as Coisas no Universo são Formadas? Disciplina: Física IV

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2 Do que as Coisas no Universo são Formadas? Disciplina: Física IV

3 OS PRÉ-SOCRÁTICOS E A BUSCA DO PRINCÍPIO UNIVERSAL, NA GRÉCIA A filosofia surge quando a tradição religiosa e mitológica é colocada em dúvida. Pois, as sociedades antigas descreviam a natureza ou os fenômenos naturais por mitos ou seres superiores. Filósofos pré-socráticos : suas obras não foram conservadas. Tudo o que se sabe sobre eles é indireto, baseado em pequenos trechos de seus escritos citados por autores posteriores (os fragmentos dos pré-socráticos) e em descrições feitas por autores posteriores a Sócrates (os testemunhos, ou doxografia ). Grécia Antiga: surgiu às 1 as discussões sobre a natureza de todas as coisas que compõe o Universo e os 1 os estudos sobre o movimento foram realizados. Os fenômenos naturais eram estudados pelos recém-surgidos "filósofos naturais" (cientistas) que tinham por objetivo racionalizar o mundo, deixando de lado os conceitos míticos e religiosos. Os filósofos pré-socráticos (séc. VI a.c) tentavam entender a Physis o mundo natural:

4 OS PRÉ-SOCRÁTICOS E A BUSCA DO PRINCÍPIO UNIVERSAL, NA GRÉCIA Entre os Séc. IX e VI a.c: Devido o contato comercial e cultural com outros povos, trouxe aos gregos novas concepções religiosas, políticas, filosóficas, científicas (matemática e astronomia) que confrontou com o pensamento tradicional. Surgiu uma sociedade mais aberta, pessoas mais confiantes em seu próprio poder individual, que procurava fundamentar-se apenas no pensamento, na razão. Assim, costuma-se dividir a filosofia grega em 2 períodos: antes e depois de Sócrates. Sócrates, um dos mais importantes filósofos da história

5 OS PRÉ-SOCRÁTICOS E A BUSCA DO PRINCÍPIO UNIVERSAL, NA GRÉCIA Pré-socrásticos (séc. VI a.c) -> o movimento era a mudança na realidade. - A matéria era contínua, não aceitavam o vazio e, portanto, não podia haver átomos ; - descrição era sensorialista baseada em propriedades macroscópicas. Fala-se e escreve-se muito sobre Tales e outros; mas pouco se sabe, realmente, sobre o que eles ensinaram. Tales, Anaximandro e Anaxímenes de Mileto (Séc. VI a.c). Possuem um ponto em comum: as coisas se originam de 1 única matéria primordial, que seria o princípio (em grego, argué, arché, tipo de argila primordial). A idéia básica pode ser esclarecida por meio de uma comparação (analogias). Tales afirmava que o princípio era: a água. De onde ele tirou essa idéia? Não sabemos. Tales de Mileto ( a.c.) No séc. IV a.c, Aristóteles, principal fonte, se baseou que a água seria aquilo de onde se origina a vida e que é necessária p/ manter todos os seres. Logo, ela é também o fim de tudo.

6 OS PRÉ-SOCRÁTICOS E A BUSCA DO PRINCÍPIO UNIVERSAL, NA GRÉCIA Anaximandro de Mileto ( a.c.) O PENSAMENTO DE ANAXIMANDRO: A ORIGEM A PARTIR DO APEIRON (Infinito ou ilimitado) O apeiron é uma substância ou matéria primordial (se existe, ela é única) desconhecida, talvez até impossível de ser observada, por ser infinita, preenchendo todo o espaço. Ele existiria dentro de tudo o que conhecemos, portanto, não existiria vazio ou outro tipo de substância. ANAXÍMENES: A ORIGEM A PARTIR DO AR Redefiniu o infinito como sendo o ar ou vapor. O ar quente (rarefeito) se torna fogo; ao se tornar frio (condensado), produz as nuvens, depois água, terra, rochas, etc. Observação da mudança de estado do ar. Esse ar está sempre se movendo e originava até mesmo os deuses. P/ ele, a alma era um tipo de ar interno. Anaximenes ( a.c.) Chamou a atenção p/ a importância do ar nos seres vivos: a respiração. Os 3 filósofos deixaram sem solução o problema da mudança.

7 OS PRÉ-SOCRÁTICOS E A BUSCA DO PRINCÍPIO UNIVERSAL, NA GRÉCIA - Criador da palavra filósofo. Pitágoras de Samos ( a.c.) - Não distingue forma, lei e substância, considerando o número o elo entre os 4 elementos (terra, água, ar e fogo). - P/ ele, as coisas são feitas de números (estudo das propriedades dos números é sinônimo de harmonia). - O cosmo (termo que contém as idéias de ordem, de correspondência e de beleza) é regido por relações matemáticas.

8 OS PRÉ-SOCRÁTICOS E A BUSCA DO PRINCÍPIO UNIVERSAL, NA GRÉCIA Xenófanes de Colofon ( a.c): Teve como discípulo Parmênides e teve influência da escola Pitagórica. P/ ele o arché era a terra. Heráclito de Éfeso, na Ásia Menor, ( a.c.): propunha que a matéria básica do Universo seria o fogo. Parmênides de Eléia ( a.c.): Segundo ele, existem 2 elementos: o fogo e a terra. O 1º elemento é criador, o 2º é matéria. Os homens nasceram da terra. Trazem em si o calor e o frio, que entram na composição de todas as coisas.

9 OS PRÉ-SOCRÁTICOS E A BUSCA DO PRINCÍPIO UNIVERSAL, NA GRÉCIA OS 4 ELEMENTOS DE EMPÉDOCLES (Séc. V a.c) Empédocles de Sicilia, filósofo Empédocles de Sicília ( a.c.): Apresentou a concepção dos 4 elementos ou raízes que são associados a 4 divindades e aos 4 estados da natureza: : Zeus (fogo) plasma; Hera (ar) gasoso; Hades (terra) sólido; Nestis (água) líquido. Aquilo que existe, existe sempre, mudando apenas suas combinações (diferentes proporções) e sua aparência (formam as coisas). A idéia de Empédocles surge de vários elementos, ao invés de 1 único princípio. Ela é aproveitada pelos filósofos atomistas.

10 A FILOSOFIA PLATÔNICA E ARISTOTELICA Eles defendiam a concepção de Empédocles de Sicília dos 4 elementos (terra, ar, fogo e água) ou raízes. Eles não defendiam a ideia de vácuo. Platão (428/ /347 a.c.) Timeu assume que tudo foi planejado de acordo com leis matemáticas (segue a tradição Pitagórica) p/ provar que devem existir 4 substâncias naturais (terra, fogo, água e ar) e também 4 figuras geométricas 3-D. Platão e Aristóteles. Platão segura na mão o seu livro Timeu,. Aristóteles ( a.c.) Aceitava a Teoria dos 4 Elementos de Empédocles, mas acrescentava um 5º elemento ou quintessência (o éter). Assim, o universo seria, dividido em 2 partes distintas: 1- o mundo celeste, a partir da Lua, seria feito de éter. 2- o mundo terrestre, ou sublunar (abaixo da Lua), seria formado pelos 4 elementos. as da terra, cubos As do fogo, tetraedros (pirâmides de base triangular) as do ar, octaedros as da água, icosaedros

11 MODELOS ATÔMICOS FILÓSOFOS GREGOS Tales de Mileto ( ) A ÁGUA é a essência de tudo. Anaxímenes (séc. VI a.c.) O AR seria o elemento que constituiria O universo. Heráclito ( a.c.) O FOGO é o terceiro elemento da Matéria, capaz de transformá-la. Anaxímenes (VI a.c.) AR Tales de Mileto ( a.c.) ÁGUA ARISTÓTELES (IV a.c.) FOGO TERRA Heráclito ( a.c.) Empédocles ( a.c.) Empédocles ( a.c.) A TERRA é o quarto elemento da Matéria. Aristóteles (séc. IV a.c.) Água, Ar, Fogo e Terra podem se transformar um no outro, dando origem a Novos materiais. Professor Fabiano Ramos Costa

12 A FILOSOFIA ATOMISTA Leucipo de Mileto (500a.C-?) Demócrito de Abdera ( a.C) No séc. V a.c, eles admitiam a idéia de um princípio material de todas as coisas e a existência de espaço vazio (vácuo) infinito no qual essa matéria se movia. Até essa época, o universo era totalmente preenchido pela matéria. Propuseram a 1 ª Teoria Atômica chamada de Descontinuidade da Matéria. Esses átomos se reuniam, depois, a outros átomos, p/ formar novos objetos. Átomos de: aço formato que se assemelha a ganchos, que os prendem solidamente entre si; água são lisos e escorregadios; sal, por causa de seu gosto, são ásperos e pontudos; ar são pequenos e pouco ligados, penetrando todos os outros materiais; alma e fogo são esféricos e muito delicados. Difundiram o Atomismo Epicuro de Samos ( a.c), atomista mais importante dessa época. Titus Lucretius Carus ou Lucrécio (98-55 a.c)

13 MODELOS ATÔMICOS FILÓSOFOS GREGOS Leucipo (séc V a.c.) Demócrito ( a.c.) A matéria não pode ser dividida infinitamente. A matéria tem um limite com as características do todo. Este limite seriam partículas bastante pequenas que não poderiam ser divididas, os ÁTOMOS. Atomismo A = não Tomos = partes +. Átomo = indivisível Idéia filosófica usado para explicar o universo, onde uma pequena partícula era formadora de tudo. O Átomo dos Gregos Era uma partícula indivisível, compacta e indestrutível.

14 O Átomo de Dalton Procurando explicar as leis de Lavoisier e Proust, o cientista John Dalton, criou uma teoria baseada na idéia do atomismo. Sugeriu um modelo com átomos para descrever as propriedades de reações químicas. Dalton converteu a filosofia atomística dos gregos em uma teoria científica, no livro New System of Chemical Philosophy. Essa teoria dizia: A matéria era formada por átomos; Os átomos de símbolos diferentes possuem propriedades diferentes; Compostos químicos = combinação de dois ou mais átomos. John Dalton ( ) Pela 1 a vez, vemos os átomos sendo usados p/ descrever quantidades mensuráveis. Modelo da Bola de Bilhar Era uma esfera indivisível, maciça, homogênea, de massa e volume variando de acordo com o elemento. Tabela de Dalton, dos elementos e suas combinações

15 MODELOS ATÔMICOS 1º MODELO ATÔMICO EXPERIMENTAL John DALTON ( ) Os átomos são esféricos e maciços. São indivisíveis e indestrutíveis. Átomos de elementos diferentes têm massas diferentes. Átomos combinam-se em várias proporções de números simples, formando substâncias. Durante uma reação química, os átomos não são criados nem destruídos, apenas trocam de parceiros p/ produzirem novas substâncias. DEFEITO DO MODELO Não explicou a eletricidade. Não explicou a radioatividade.

16 MODELOS ATÔMICOS A ELETRICIDADE E O ELÉTRON Tales de Mileto ( a.c.) Lã atritada a pedaço de âmbar (elektron) eletriza-se. Característica elétrica da maéria. Michael Faraday ( ) Uma solução atravessada pela corrente elétrica, deposita materiais com massas proporcionais à corrente. A eletricidade está relacionada com uma partícula. William Crookes ( ) Ampolas de gás a baixa pressão ou ampolas de Crookes. submetida a elevada ddp emitiam raios luminosos do pólo (catodo) p/ o + (anodo) denominado de raios catódicos por Eugen Goldstein ( ). J. J. Thomson ( ) Os raios catódicos das ampolas de Crookes desviavam na direção do pólo +, portanto têm carga elétrica -, chamadas ELÉTRONS.

17 1897: átomo não é indivisível Thomson descobre uma peça fundamental do átomo: o elétron Thomson, no Lab. Cavendish: Temos nos raios catódicos matéria em um novo estado"

18 O que são os raios catódicos? 1894: Thomson mede a vraios catódicos <<< c. 1895: Raios catódicos têm carga elétrica -. Os átomos teriam partes? Thomson sugeria que sim! Dizia que os raios catódicos seriam realmente feixes de pequenas partes do átomo. Crookes fez experiências levaram-no a concluir isso. 1ª- Os raios catódicos, quando incidem sobre um anteparo, produzem uma sombra na parede oposta do tubo, permitindo concluir que se propagam em linha reta. 2ª- mostrou que os raios catódicos são desviados por um campo elétrico p/ o lado da placa +. Dessas experiências, Thomson concluiu que os raios eram partículas carregadas -. A questão então era Que partículas são essas? átomos, moléculas, ou uma subdivisão de matéria? 3ª- Apesar dele não poder medir diretamente a carga e a massa de tal partícula, ele pode medir quanto os raios eram desviados por um campo magnético, e quanta energia eles carregavam. A partir desses dados, obteve a razão entre massa e carga elétrica (m/e).

19 EXPERIÊNCIAS ELÉTRICAS Em 1897, o físico inglês Joseph John Thomson, passou a chamar os raios catódicos de elétrons. Thomson determinou, o valor da relação e/m entre a carga do elétron e sua massa. e m 1, C Kg 1 Conclusão: Átomo não é fundamental!!!

20 EXPERIÊNCIAS ELÉTRICAS Em 1886, o físico Eugen Goldtein descobriu um novo tipo de raios positivos, os quais dependem do gás utilizado. As menores partículas que compunham, denomina-se próton.

21 MODELOS ATÔMICOS O MODELO ATÔMICO DE DALTON NÃO EXPLICAVA SATISFATORIAMENTE OS FENÔMENOS ELÉTRICOS DA MATÉRIA. PORTANTO, O MODELO ESTÁ INCORRETO!

22 MODELOS ATÔMICOS Joseph John Thompson Modelo atômico de Pudim de passas. MODELO ATÔMICO DE THOMSON (1898) J. J. Thomson ( ) O átomo como um todo tem carga nula. Assim sendo, se há a presença de elétrons com carga -, há também a presença de cargas + no átomo. CONTRIBUIÇÃO DE THOMSON SOBRE O MODELO ATÔMICO Thomson propôs que o átomo seria uma espécie de bolha gelatinosa, completamente maciça onde haveria a totalidade da carga + homogeneamente distribuída. Incrustada nessa gelatina estariam os Elétrons (de carga negativa). Juntos à massa, formariam uma carga líquida igual a zero. O MODELO ATÔMICO DE THOMSON FOI DERRUBADO EM 1908 POR ERNERST RUTHERFORD.

23 EXPERIÊNCIA DE MILLIKAM A determinação da carga de elétron foi feita pela 1ª vez por Millikam, em 1909 através da seguinte experiência.

24 CARGA E MASSA DO ELÉTRON e m 1, C Kg 1 e 1, C m 1, , C 19 C Kg 1 m 9, Kg

25 Matéria e Carga Elétrica A Matéria é formada de átomos que por sua vez são formados por partículas, cujas cargas e massas são: Interação Forte Interação Fraca Interações Gravitacional e Eletromagnética

26 Matéria e Carga Elétrica A estrutura atômica mostra que os elétrons são as partículas que orbitam em torno do núcleo, onde se localizam os prótons. ÁTOMO Núcleo Eletrosfera -Prótons -Neutrons - Elétrons Para o átomo de H, onde: r = 5, m Atração elétrica entre elétron e 3, N Atração gravitacional entre elétron e 8, N F F c G 3, , ,

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28 MODELOS ATÔMICOS A RADIOATIVIDADE E A DERRUBADA DO MODELO ATÔMICO DE THOMSON Wilhelm Röntgen ( ) Estudava raios emitidos pela ampola de Crookes. Repentinamente, notou que raios Desconhecidos saíam dessa ampola, Atravessavam corpos e impressionavam Chapas fotográficas. Como os raios eram desconhecidos, Chamou-os de RAIOS-X. Henri Becquerel ( ) Tentava relacionar fosforescência de Minerais à base de urânios com os raios-x. Pensou que dependiam da luz solar. Num dia nublado, guardou uma amostra De urânio numa gaveta embrulhada em Papel preto e espesso. Mesmo assim, Revelou uma chapa fotográfica. Inicia-se, portanto os estudos relacionados À RADIOATIVIDADE.

29 MODELOS ATÔMICOS CASAL CURIE versus RADIOATIVIDADE Pierre Curie ( ) Marie Curie ( ) Estudaram incansavelmente os fenômenos relacionados à radioatividade, mas não puderam explicar a origem da radiação emitida por determinados átomos. SENDO O ÁTOMO, ATÉ ENTÃO, COMPLETAMENTE MACIÇO, COMO EXPLICAR TAL FENÔMENO? QUAL A CARGA DAS PARTÍCULAS RADIOATIVAS: NEGATIVA, POSITIVA OU NEUTRA? QUAL SUA MASSA? Um outro pesquisador, Ernerst Rutherford, convencido por J. J. Thomson, começa a pesquisar materiais radioativos e, aos 26 anos de idade, notou que havia 2 tipos de radiação: Uma positiva (alfa) e outra negativa (beta). Assim inicia-se o processo para determinação de NOVO MODELO ATÔMICO.

30 MODELOS ATÔMICOS MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD (1911) Ernerst Rutherford ( ) Elemento radioativo Caixa de chumbo Observou que as partículas (+) desviavam bem pouco da sua trajetória ao passar por um campo elétrico, quando comparadas com o desvio das partículas (-). CONCLUSÃO: a partícula tem mais massa que a partícula. vpartículas alfa km/s RUTHERFORD PROPÕE A 2 DE SEUS ALUNOS, JOHANNES HANS WILHELM GEIGER E ERNERST MARSDEN QUE BOMBARDEASSEM FINAS FOLHAS DE METAIS COM AS PARTÍCULAS A FIM DE COMPROVAR, OU NÃO, O MODELO DE ÁTOMO DE THOMSON.

31 Experiência de Rutherford por Geiger-Marsden (1908) Em 1908 Hans Geiger e Ernest Marsden, trabalhando com Ernest Rutherford no Laboratório de Física da Universidade de Manchester, mediram a distribuição angular das partículas alfa ao ser espalhadas a partir de uma folha fina de ouro (10-4 mm). As patículas alfa (átomos ionizados de He) são emitidas por uma fonte radioativa Polônio (Po) e colimadas em um feixe dirigido para a lâmina ou folha de ouro no qual são bombardeadas. As partículas alfa são espalhadas e detectadas (por sinais de luz) ao se chocarem em uma tela de cintilação de Sulfeto de Zinco.

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33 MODELOS ATÔMICOS MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD Caso o Modelo de Thomson Estivesse CORRETO!!! Como o átomo, segundo Thomson, era uma espécie de bolha gelatinosa, completamente neutra, no momento em que as partículas alfa (numa velocidade muito grande) colidissem com esses átomos, passariam direto, podendo sofrer pequeníssimos desvios de sua trajetória. O QUE REALMENTE FOI OBSERVADO????????? A maioria das partículas alfa passou direto pela fina folha de metal, sem sofrer desvios. Contudo, vez em quando, algumas partículas alfa desviavam bastante da trajetória com Ângulos superiores a 90º. Algumas partículas retornaram... ENTÃO, COMO EXPLICAR TAL FATO?

34 12/26 MODELOS ATÔMICOS MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD PROPOSTA DE RUTHERFORD PARA EXPLICAR AS OBSERVAÇÕES DO LABORATÓRIO P/ que a partícula pudesse inverter sua trajetória, deveria encontrar uma carga + bastante concentrada na região nuclear, com massa bastante pronunciada. Rutherford propôs que essa região central, chamada NÚCLEO, conteria toda a massa do átomo, assim como a totalidade da carga +. Os elétrons estariam girando circularmente ao redor desse núcleo, numa região chamada de ELETROSFERA. P/ cada elétron deveria existir uma carga + na região nuclear. Essa partícula + era o PRÓTON. A região nuclear deveria ser cerca de a vezes menor que a eletrosfera, pois de cada a partículas que passaram direto, uma sofreu deflexão. SURGE ASSIM, O ÁTOMO NUCLEAR O próton é cerca de 1836 vezes mais pesado que 1 elétron.

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36 Átomo é instável. PORTANTO, O MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD, MESMO EXPLICANDO O QUE FOI OBSERVADO NO LABORATÓRIO APRESENTA UMA INCORREÇÃO.

37 O PROBLEMA DO MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD P/ os físicos, toda carga elétrica em movimento, como os elétrons, perde energia na forma de luz, diminuindo sua energia cinética e a conseqüente atração entre prótons e elétrons faria com que houvesse uma colisão entre eles, destruindo o átomo. ALGO QUE NÃO OCORRE.

38 MODELOS ATÔMICOS MODELO ATÔMICO DE BOHR (1913) Niels Bohr ( ) Estudava espectros de emissão do gás Hidrogênio. O gás Hidrogênio (H2) aprisionado numa âmpola submetida a alta ddp emitia luz vermelha. Ao passar por um prisma, essa luz se subdividia em diferentes comprimentos de onda e freqüência, caracterizando um espectro luminoso descontínuo. A EXPLICAÇÃO Os elétrons estão movimentando ao redor do núcleo em órbitas de energia FIXA, QUANTIZADA E ESTACIONÁRIA (AS CAMADAS). Ao receber energia, o elétron salta p/ uma camada mais externa (mais energética), ficando num estado EXCITADO. Ao retornar p/ uma camada menos energética, libera parte da energia absorvida na forma de ondas eletromagnética (LUZ), que pode ser visível, ou não.

39 MODELOS ATÔMICOS K L M N O P Q MODELO ATÔMICO DE BOHR A ELETROSFERA A energia do elétron, numa camada é sempre a mesma. Só é permitido ao elétron movimentar-se na Camada. Quanto mais afastada do núcleo, maior a Energia da camada. Cada camada de energia possui uma quantidade máxima de elétrons. A energia emitida pelo elétron corresponde à diferença entre a energia das camadas de origem e destino. Quanto maior a energia transportada, maior Será a freqüência da onda eletromagnética. Retornos eletrônicos para a camada K, liberação de luz no ULTRAVIOLETA. Retornos eletrônicos para a camada L, liberação de luz no VISÍVEL. Retornos eletrônicos para a camada M, liberação de luz no INFRAVERMELHO.

40 MODELO DE BOHR

41 MODELO DE BOHR Baseado na mecânica quântica, Niels Böhr apresentou uma correção ao modelo de Rutherford através dos seguintes postulados: 1. Em um átomo são permitidas somente algumas órbitas circulares ao elétron, sendo que em cada uma dessas órbitas o elétron apresenta energia constante. 2. Um elétron não pode assumir qualquer valor de energia, mas somente determinados valores que correspondem às órbitas permitidas, tendo, assim, determinados níveis de energia ou camadas energéticas. 3. Um elétron, quando localizado numa dessas órbitas, não perde nem ganha energia espontaneamente.

42 MODELO DE BOHR 4. Um elétron pode absorver energia de uma fonte externa somente em unidades discretas chamas quanta. 5. Quando um elétron absorve um quantum de energia, ele salta para uma órbita mais energética, ligeiramente mais afastada do núcleo. 6. Quando o elétron retorna à órbita menos energética, ele perde, na forma de onda eletromagnética, uma quantidade de energia que corresponde à diferença de energia existente entre as órbitas envolvidas no movimento do elétron.

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44 Modelo atômico de Bohr (1913) n Átomo de Bohr Estados estacionários: não perdem energia Somente algumas órbitas (com determinado raio seria possível) r 1 0, n a0 0, ( m) 9 m com n Raio de 1,2,3 Bohr 1eV = Energia adquirida por um elétron quando acelerado por uma diferença de potencial de 1V 13,6 E n ev 2 n

45 Modelo atômico de Bohr (1913) 13,6 E n ev 2 n E f 1 1 Ei 13,6 2 2 ni n f E(eV ) 0 E(eV ) 0 n i n f hf n f n i hf Fóton de luz emitido E f E i Fóton de luz absorvido E f E i

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48 Aplicação do Modelo de Bohr: foguete pirotécnico ou fogo de artifício É um explosivo com pavio p/ iniciar a combustão que provoca a rápida ascensão do foguete, que a certa altura explode violentamente. Conforme o elemento químico adicionado junto à mistura explosiva, podem ser obtidas diferentes cores, ver na tabela abaixo: As cores nos fogos de artifício vem de sua composição, que inclui os sais emissores e ainda o material combustível, necessário p/ o aquecimento dos sais. - arte vinda da China antiga; - Antes do Séc. XIX só o amarelo e o laranja eram produzidas; os compostos clorados, entretanto, adicionaram vermelhos e verdes. - Todos os compostos, quando aquecidos, emitem luz. Lembrar: ao colocar um garfo metálico na chama do fogão; ele, aquecido, emite luz vermelha.

49 corrente 1914 d.d.p retarda o elétron entre G e A. d.d.p entre C e G. o espalhamento inelástico de elétrons por átomos da gota de mercúrio (= 150 o C) na forma de vapor no tubo. Energia de excitação do Hg (4,9eV).

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52 MODELOS ATÔMICOS MODELO ATÔMICO DE SOMMERFELD ( ) A ELETROSFERA Para átomos com mais de um elétron, Ao se ampliar as raias luminosas, subdivisões Apareciam, caracterizando que o elétron, ao Retornar para a camada, não voltava Exatamente para a camada, mas para bem Próximo dela, emitindo ondas eletromagnéticas Com energias bem próximas umas das outras. Os átomos multieletrônicos devem possuir Subcamadas ou subníveis de energia, caracterizados por órbitas elípticas, além das circulares, segundo o modelo de Bohr.? Feixe de Luz Ampliação Em cada nível só pode existir uma órbita circular, as outras são elípticas. Espectro Descontínuo

53 MODELO DE SOMMERFELD Com o avanço da espectroscopia, foi possível observar que as raias consideradas anteriormente constituídas por uma única linha eram, na realidade, um conjunto de linhas distintas muito próximas umas das outras.

54 MODELO DE SOMMERFELD Para explicar esta multiplicidade das raias espectrais verificadas experimentalmente, em 1915 o físico alemão Arnold Sommerfeld propôs o seguinte modelo: Cada nível de energia n está dividido em n subníveis, correspondentes a uma órbita circular e a n-1 órbitas elípticas.

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57 O Átomo de Sommerfeld Observando espectros de emissão mais complexos, Sommerfeld deduziu teorias sobre os níveis de energia que alterariam algumas idéias dos modelos passados. Ele deduziu que: Os níveis de energia eram divididos em regiões ainda menores surge os SUBNÍVEIS; As denominações dos subníveis eram de acordo com a forma geométrica em que eram observados (circulares ou elípticas). S = Sharp P = principal D = diffuse F = fine

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60 17/26 MODELOS ATÔMICOS LINHA DO TEMPO 625 a.c. Séc. IV a.c. Séc. V a.c Teoria dos Quatro Elementos; Água, Ar, Fogo, Terra Teoria Atômica: Demócrito Leucipo John Dalton 1º Modelo Atômico Experimental J. J. Thomson Introduziu Cargas Elétricas No Modelo Atômico Ernerst Rutherford Modelo Atômico Nuclear Niels Bohr Camadas Eletrônicas Circulares Sommerfeld Camadas Eletrônicas Elípticas Filósofos Gregos a. C. Átomos Maciços Matéria Contínua Átomos Nucleados Matéria Descontínua

61 Teorias Finais De Broglie Propôs que os elétrons tinham comportamento duplo: PARTÍCULA-ONDA Heisenberg Núcleo Órbitas (níveis) Sugeriu que os elétrons não estavam em órbitas, mas em regiões de maior possibilidade de encontrá-los (ORBITAL). Orbital

62 MODELOS ATÔMICOS MODELO ATÔMICO ATUAL (ORBITAL) Problemas Acerca do Modelo de Bohr 1924 Louis de Broglie: Dualidade da Matéria Toda e qualquer massa pode se comportar como onda. Heisenberg: Princípio da Incerteza É impossível determinar ao mesmo tempo a posição e a velocidade do elétron. Schrödinger: Orbitais O elétron, como onda, pode ser encontrado ao redor do núcleo em regiões de máxima probabilidade (orbital).

63 d 2 s 6 p f MODELOS ATÔMICOS MODELO ATÔMICO ATUAL (ORBITAL) ESTUDO DOS ORBITAIS Em cada orbital só há, no máximo, 2 elétrons, representados por meia-seta para cima e meia-seta para baixo (spins). Os elétrons obrigatoriamente têm de possuir spins opostos. Os orbitais se combinam formando os subníveis. PARA COLOCAR OS SUBNÍVEIS EM ORDEM CRESCENTE DE ENERGIA NAS CAMADAS UTILIZAREMOS O DIAGRAMA DE LINUS PAULING Os subníveis se combinam formando as camadas.

64 MODELOS ATÔMICOS MODELO ATÔMICO ATUAL (ORBITAL) 1s 2s 2p DIAGRAMA DE LINUS PAULING Coloca os subníveis em ordem crescente de Energia. 3s 3p 3d 1s 2 2s 2 2 p 6 3s 2 4s 4p 4d 4f 3 p 6 4s d 4 p 5s 5s 6s 7s 5p 6p 7p 5d 6d 5f d 5 p 6s f 5d 6 p 7s f 6d 7 p

65 MODELOS ATÔMICOS MODELO ATÔMICO ATUAL (ORBITAL) 1s 2s 2p CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA Fazer a configuração eletrônica do cádmio, possuidor de 24 elétrons na sua eletrosfera. 3s 3p 3d 1s 2 2s 2 2 p 6 3s 2 4s 4p 4d 4f 3 p 6 4s 2 3d 4 5s 5p 5d 5f 6s 6p 6d 1 4s 3d 5 7s 7p s d s d

66 MODELOS ATÔMICOS MODELO ATÔMICO ATUAL (ORBITAL) 1s 2s 2p CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA Fazer a configuração eletrônica do cobre, possuidor de 29 elétrons na sua eletrosfera. 3s 3p 3d 1s 2 2s 2 2 p 6 3s 2 4s 4p 4d 4f 3 p 6 4s 2 3d 9 5s 5p 5d 5f 6s 6p 6d 1 4s 3d 10 7s 7p s d s d

67 MODELOS ATÔMICOS MODELO ATÔMICO ATUAL (ORBITAL) 1s 2s 2p CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA Fazer a configuração eletrônica do Ferro, possuidor de 26 elétrons na sua eletrosfera. 3s 3p 3d 1s 2 2s 2 2 p 6 3s 2 4s 4p 4d 4f 3 p 6 4s 2 3d 6 5s 5p 5d 5f 6s 6p 6d 7s 7p

68 MODELOS ATÔMICOS REPRESENTANDO UM ÁTOMO NÚMERO ATÔMICO Indica o total de prótons no núcleo de um átomo. É representado pela letra Z, maiúscula. NÚMERO DE MASSA Indica a massa relativa de um átomo. É calculada através da somados do total de prótons com o total de nêutrons No núcleo do átomo. É representado pela letra A, maiúscula. REPRESENTANDO UM ÁTOMO arg A C a Z X O nêutron foi descoberto em 1932 pelo físico inglês Chadwick.

69 MODELOS ATÔMICOS REPRESENTANDO UM ÁTOMO Z = 20 p + = 20 e - = 20 Ca A = 40 nº = 20 Total de prótons = total elétrons. ÁTOMO NEUTRO Z = 19 p + = 19 e - = 18 Total de prótons > total elétrons. ÍON POSITIVO = CÁTION. 19 K A = 39 nº = Z = 16 p + = 16 e - = 18 Total de prótons < total elétrons. ÍON NEGATIVO = ÂNION. 16 S A = 32 nº = 16

70 Idade Antiga 4000a.C-Séc.V MODELOS ATÔMICOS (Personalidades) Idade Contemporânea séc. XIX-? Leucipo de Mileto (500a.C-?) Idade Moderna Séc.XV-Séc. XVIII Demócrito de Abdera ( a.C) E. Rutherford ( ) Modelo Planetário do Átomo ou Modelo do Átomo Nuclear Experiências de Radioatividade J. Dalton ( ) Modelo da Bola de Bilhar Leis Ponderais das Reações Químicas Idade Contemporânea séc. XIX-? N. H. D. Bohr ( ) Modelo Experiências de Espectroscopia do H A. J. W. Sommerfeld ( ) Espectroscopia de Átomos Multieletrônicos 1897, J.J. Thomson ( ) descobre o elétron Modelo Atômico de Pudim com Passas ou Ameixas Experiências de Eletricidade (Tubos de Crookes) E. Schrödinger ( ) Modelo de Orbitais

71 Quem comprovou a natureza elétrica do átomo? A idéia onde o universo era formado por átomos chamavase? Atomismo Qual o filósofo que nomeou o termo átomo? Thompson Qual o aparelho foi usado por Thompson para formular seu modelo atômico? Ampola de Crookes Demócrito O nome do cientista que nomeou o termo elétron foi... O que quer dizer átomo? Indivisível Como Dalton descrevia o átomo? Esfera indivisível, maciça, homogênea de massa e volume variável. Stoney, porém W. Gilbert já havia nomeado. Rutherford bombardeou que metal para realizar seu experimento? Ouro

72 Qual o elemento químico Rutherford usou para bombardear o ouro? Polônio Qual a região do átomo que é a mais densa (pesada)? Núcleo Como são chamados os prótons e os nêutrons por estarem no núcleo? Nucleons O que ocorreu com a maioria das partículas alfa no bombardeamento de Rutherford? Ultrapassaram a lâmina de ouro Qual modelo atômico foi comparado ao sistema solar? O modelo de Rutherford Porque o núcleo e a eletrosfera se atraem? Por que ambos possuem cargas contrárias Que experiência Bohr realizou para concluir a existência dos níveis de energia? Espectros de emissão Quantas órbitas foram dividida a eletrosfera? Sete órbitas

73 Em qual estado um elétron permanece em seus nível sem receber ou liberar energia? Estado fundamental Quantos elétrons tem a camada M? 18 Quem definiu a teoria dos subníveis? Sommerfeld Quais as letras que representam os quatro subníveis de Sommerfeld? Como um elétrons se comporta segundo De Broglie? Como uma partícula-onda O que é um orbital? Local de maior probabilidade de encontrar um elétron O que é um fóton? Forma de energia liberada por um elétron no estado excitado S, P, D e F

74 eletromagnética forte fraca Gráviton não foi detectada da Gravitacional.

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