- Evolução dos modelos atômicos; - Estudo da eletrosfera; Prof. Kemil.

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1 - Evolução dos modelos atômicos; - Estudo da eletrosfera; Prof. Kemil

2 EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS Durante algum tempo a curiosidade sobre do que era constituída a matéria parecia impossível de ser desvendada. Até que em 450 a.c. o filósofo grego Leucipo de Mileto afirmava que a matéria era formada por partículas cada vez menores até que chegasse num ponto que não poderia ser mais dividida. Leucipo de Mileto

3 EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS 20 anos depois Demócrito de Abdera, discípulo de Leucipo, afirmou que a matéria era constituída de minúsculas partículas indivisíveis que as chamou de ÁTOMO, que no grego significa indivisível. Demócrito de Abdera

4 EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS I. MODELO ATÔMICO DE JOHN DALTON Em 1803, o cientista inglês John Dalton desenvolveu uma teoria sobre a estrutura da matéria tomando como base a ideia de Demócrito (partícula indivisível): Para Dalton, átomo é uma esfera extremamente pequena, maciça, indestrutível e indivisível. John Dalton É conhecido hoje como Modelo Atômico de Dalton (modelo bola de bilhar ).

5 EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS I. MODELO ATÔMICO DE JOHN DALTON Ele utilizou pequenos círculos para representar os átomos dos diferentes elementos químicos.

6 EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS # POSTULADOS DE DALTON: Todas as substâncias são constituídas de minúsculas partículas denominadas átomos; Os átomos não podem criados e nem destruídos; Átomos de mesmo elemento são iguais em todas suas propriedades; Átomos de elementos diferentes possuem propriedades físicas e químicas diferentes; Substâncias compostas são constituídas de um pequeno número de átomos simples. Assim, por exemplo, duas substâncias simples compostas pelos átomos simples X e Y, podem formar substâncias compostas do tipo X+Y, ou X+2Y ou 2X+Y e assim por diante.

7 EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS II. MODELO ATÔMICO DE JOSEPH THOMSON O segundo modelo atômico foi proposto por Joseph John Thomson, que levantou questionamentos sobre o modelo de Dalton, pois, este modelo não explicava fenômenos como à eletricidade, já que por sua vez partículas elétricas de cargas negativas (-) já tinham sido descobertas e chamadas de elétrons.

8 EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS II. MODELO ATÔMICO DE JOSEPH THOMSON Em seu modelo Thomson propôs que o átomo é uma esfera de carga elétrica positiva, não maciça, incrustada de elétrons (negativos), de modo que sua carga total seja nula. Joseph Thomson Thomson denominou este segundo modelo atômico de Pudim de Passas Elétrons ( )

9 EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS III. MODELO ATÔMICO DE ERNEST RUTHERFORD Com o advento da Radioatividade possibilitou que cientistas descobrissem outra partícula subatômica 1836 vezes mais pesada que o elétron e dotada de carga de valor igual, porém de sinal positivo (+), esta foi denominada de próton. Assim, um cientista chamado de Ernest Rutherford, em 1911, pôde realizar seu experimento que o possibilitou de criar o terceiro modelo atômico. Ernest Rutherford

10 EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS # Experimento de Rutherford:

11 EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS # OBSERVAÇÕES E CONCLUSÕES DE RUTHERFORD POR MEIO DO EXPERIMENTO: A maioria das partículas atravessou a placa de ouro sem sofrer desvio considerável em sua trajetória. Portanto, no átomo há grandes espaços vazios; Algumas partículas foram rebatidas na direção contrária ao feixe de radiação. Logo, a massa do átomo é concentrada praticamente no núcleo, que é pequeno e denso; Certas partículas sofreram grande desvio em sua trajetória. Então, o núcleo do átomo tem carga positiva (+).

12 EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS O 3º modelo atômico dizia que o átomo era formado por um núcleo denso, responsável por toda a massa do átomo e nele estariam partículas dotadas de carga positiva (prótons) e girando ao redor do núcleo estariam os elétrons (dotados de carga negativa) neutralizando a carga do átomo. Este modelo foi comparado ao Sistema Planetário, onde o Sol seria o núcleo e os planetas seriam os elétrons.

13 O Nêutron! EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS Foi descoberto por James Chadwick, pois esta não era eletrizada, ou seja, era eletricamente neutra, assim responsável pela coalizão das partículas positivas do núcleo, pois um nêutron é formado por um próton, mais um elétron e mais uma partícula sem carga chamada de neutrino (η).

14 EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS IV. MODELO ATÔMICO DE BOHR O modelo de Rutherford explica satisfatoriamente o resultado da experiência com partículas, porém possui algumas deficiências, pois não explicava os espectros (cores) atômicos. Em 1913, Niels Bohr propôs um modelo que conseguisse explicar os espectros atômicos, baseado nos seguintes postulados: Niels Bohr

15 EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS # POSTULADOS DE BOHR: O elétron move-se em órbitas circulares em torno do núcleo atômico central, chamadas de camadas ou níveis (K, L, M, N,...); Cada um desses níveis possui um valor determinado de energia; Um elétron pode passar de um nível para outro de maior energia, desde que absorva energia externa (calor, eletricidade, luz, etc.). Quando isso acontece, dizemos que o elétron foi excitado; O retorno do elétron ao seu nível inicial se faz acompanhar da liberação de energia na forma de ondas eletromagnéticas (calor, luz visível, ultravioleta, etc.).

16 EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS

17 EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS V. MODELO ATÔMICO DE SOMMERFELD: Após o modelo de Bohr postular a existência de órbitas circulares específicas, definidas, em 1916 Arnold Sommerfeld deduziu algumas equações matemáticas postulou a existência de órbitas não só circulares, mas elípticas também. Para Sommerfeld, num nível de energia n, havia uma órbita circular e (n 1) órbitas elípticas de diferentes excentricidades. O núcleo do átomo ocupa um dos focos da elipse. Arnold Sommerfeld

18 EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS V. MODELO ATÔMICO DE SOMMERFELD: No primeiro nível (n=1) possui apenas uma órbita circular (possui 1 subnível). O segundo nível (n=2) possui uma órbita circular e uma órbita elíptica (possui 2 subníveis). O terceiro (n=3) possui uma órbita circular e 2 órbitas elípticas (3 subníveis), e assim por diante.

19 MODELO ATÔMICO ATUAL

20 CARACTERÍSTICAS DAS PARTÍCULAS SUBATÔMICAS

21 CARACTERÍSTICAS DO ÁTOMO # NÚMERO ATÔMICO (Z): Representa o número de prótons do núcleo do átomo. Cada tipo de átomo é caracterizado por um número atômico. Ex 1 : O átomo de Sódio (Na) possui o número atômico igual a 11 (Z=11), isso quer dizer que o Na possui em seu núcleo 11 prótons e consequentemente 11 elétrons em sua eletrosfera, caso esteja no seu estado fundamental. OBS 1 : O átomo no seu estado fundamental é eletricamente neutro, ou seja, o número de prótons é igual ao número de elétrons e este por sua vez será igual ao número atômico.

22 CARACTERÍSTICAS DO ÁTOMO Ex 2 : O átomo de Hélio (He) possui em seu núcleo 2 prótons (p + ) e 2 nêutrons (N) e na eletrosfera 2 elétrons (e - ). Portanto seu número atômico é igual a 2 (Z=2). + + Hélio + Hidrogênio Lítio Boro Berílio Carbono +

23 CARACTERÍSTICAS DO ÁTOMO # ELEMENTO QUÍMICO: são conjuntos de átomos (ou íons) de mesmo número atômico. # NÚMERO DE MASSA (A): é a soma do número de prótons (p + ) com o número de nêutrons (N) existentes no mesmo átomo. A = Z + N ou A = p + + N

24 CARACTERÍSTICAS DO ÁTOMO Ex 3 : O Chumbo (Pb) possui um número atômico (Z) igual a 82 e sua massa atômica (A) é de aproximadamente 207. Temos então para o elemento químico Chumbo: Z = 82 (ou seja, 82 prótons e 82 elétrons) A = 207 u.m.a N = o número de nêutrons será calculado por meio da expressão A = Z + N. A = Z + N 207 = 82 + N = N 125 = N Então, o átomo Chumbo no seu estado fundamental possui Z = 82 (p + e e ), A = 207 e N = 125 (nêutrons).

25 CARACTERÍSTICAS DO ÁTOMO # REPRESENTAÇÃO DO ELEMENTO QUÍMICO:

26 CARACTERÍSTICAS DO ÁTOMO # ÍONS: Os átomos quando reagem podem perder ou ganhar elétrons, formando íons. OBS 1 : Existem íons que possuem o mesmo número total de elétrons estes são chamados de íons isoeletrônicos, porém não podem ter o mesmo número de prótons.

27 CARACTERÍSTICAS DO ÁTOMO # REPRESENTAÇÃO DO ÍON:

28 Ex 4 : CARACTERÍSTICAS DO ÁTOMO

29 CARACTERÍSTICAS DO ÁTOMO Ex 5 : Calcule os valores referentes ao átomo de Alumínio e do Cátion Al 3+. Z = N = A = p + = e = Ex 6 : Calcule os valores referentes ao átomo de Enxofre e ao Ânion Sulfeto S 2-. Z = N = A = p + = e =

30 CARACTERÍSTICAS DO ÁTOMO # FENÔMENOS ATÔMICOS A) ISOTOPIA: É o fenômeno em que átomos de um mesmo elemento químico (mesmo número atômico) apresentam números de massa diferentes. Esses átomos são denominados de Isótopos. - Mesmo nº atômico (Z); - Diferente nº de massa (A); - Diferente nº de nêutrons (N); Ex 7 :

31 CARACTERÍSTICAS DO ÁTOMO # FENÔMENOS ATÔMICOS B) ISOBARIA: É o fenômeno em que átomos de elementos químicos diferentes (números atômicos diferentes) apresentam mesmo número de massa. Esses átomos são denominados de Isóbaros. - Diferente nº atômico (Z); - Mesmo nº de massa (A); - Diferente nº de nêutrons (N); Ex 8 :

32 CARACTERÍSTICAS DO ÁTOMO # FENÔMENOS ATÔMICOS (C) ISOTONIA: É o fenômeno em que átomos de elementos químicos diferentes apresentam mesmo número de nêutrons. Esses átomos são denominados de Isótonos. - Diferente nº atômico (Z); - Diferente nº de massa (A); - Mesmo nº de nêutrons (N); Ex 9 :

33 ESTUDO DA ELETROSFERA Como já mencionado anteriormente, eletrosfera é a região onde os elétrons estão localizados, estes são distribuídos em 7 camadas que rodeiam o núcleo, representadas pelas letras K, L, M, N, O, P e Q, sucessivamente depois do núcleo. As camadas da eletrosfera representam um nível de energia, assim a camada K representa o 1º nível de energia, a camada L o 2º nível de energia e assim sucessivamente. K L M N O P Q 1º nível 2º nível 3º nível 4º nível 5º nível 6º nível 7º nível Kemil Química

34 ESTUDO DA ELETROSFERA Experimentalmente foi descoberta a quantidade máxima de elétrons em cada camada, representado abaixo:

35 ESTUDO DA ELETROSFERA Em cada camada ou nível de energia os elétrons se distribuem em subcamadas ou subníveis de energia representados pelas letras s, p, d e f em ordem crescente de energia, sendo o nível máximo de elétrons em cada subnível, também determinado experimentalmente, é de: s Sharp p Principal d Diffuse f Fundamental

36 ESTUDO DA ELETROSFERA # RESUMINDO:

37 DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA A distribuição de elétrons em um átomo pode ser realizada por meio de um diagrama chamado de Diagrama de Linus Pauling, pois foi idealizado por Linus Carl Pauling, cientista americano:

38 DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA # A distribuição eletrônica de um átomo deve obedecer à seguinte regra: O elétron tem preferência pelos níveis e subníveis de mais baixa energia, um subnível de energia só recebe um elétron quando todos de menor energia estiverem completos.

39 DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA # REPRESENTAÇÃO DE UM SUBNÍVEL DE ENERGIA COM SEUS ELÉTRONS:

40 DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA Ex 10 : Distribuição eletrônica dos seguintes átomos no estado fundamental Al, Fe, Na, Cl, O. Última camada - 13 Al: 1s²; 2s²; 2p6 ; 3s²; 3p¹ Camada mais energética - 26Fe: 1s²; 2s²; 2p 6 ; 3s²; 3p 6 ; 4s²; 3d 6-11 Na: - 17 Cl: - 8 O: Última camada Camada mais energética

41 DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA COM OS GASES NOBRES Há uma forma simplificada de representar a configuração eletrônica de um elemento químico. Tomando como base a tabela periódica, pode-se escrever o símbolo do gás nobre pertencente ao período anterior e em seguida, distribui-se os elétrons que o elemento possuir a mais em relação a esse gás nobre. Veja como fica a seguir: Ex 11 :

42 DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA DOS ÍONS # Regra geral: Os átomos com menos de 4 elétrons na última camada perdem todos esses elétrons quando se transformam em íons positivos (cátions). Alguns metais de transição também podem perder elétrons da penúltima camada. Os átomos com mais de 4 elétrons na última camada recebem o número de elétrons necessário para completar seu octeto, quando se transformam em íons negativos (ânions). Ex 12 : Átomo de Magnésio Z = 12: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 Íon Magnésio (Mg 2+ ) Z =12: 1s 2 2s 2 2p 6

43 DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA DOS ÍONS Átomo Ferro Z = 26: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6 Íon Ferro III (Fe 3+ ) Z = 26: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 Átomo de Flúor Z = 9: 1s 2 2s 2 2p 5 Íon Fluoreto (F - ) Z = 9: 1s 2 2s 2 2p 6