Estrutura Atômica. Descrever a estrutura do átomo e definir seus termos fundamentais;

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1 Estrutura Atômica Objetivos Descrever a estrutura do átomo e definir seus termos fundamentais; Estudar a evolução histórica do modelo atômico para conhecer os fundamentos da Tabela Periódica

2 Átomos e Elementos Para os químicos, o átomo é o tijolo fundamental da construção de nosso universo. Nossa compreensão atual dos átomos, de sua estrutura e de sua função foi possível a partir de muitas experiências, particularmente no século XX. Vários importantes experimentos envolveram a descoberta das partículas do átomo: os elétrons, os prótons e os nêutrons. Aula 2: Estrutura do Átomo. Profa. Adélia

3 Desenvolvimento histórico do conceito de átomo 3 à Leucipo (~ 500 a.c.) e Demócrito de Abdera (~ 400 a.c.): existe um limite para a divisão da matéria, denominado átomo (não divisível) corpúsculo sólido, compacto, indestrutível e que pode adotar diferente formatos. Diferentes combinações de diferentes átomos dariam origem à variedade das coisas. à Aristóteles ( a.c.): não aceitava o atomismo matéria contínua e infinitamente divisível e importância dos atributos imateriais. à A negação ao atomismo perdurou até o século XVII, tanto que o apoio ao atomismo chegou a ser considerado herético. Aula 2: Estrutura do Átomo. Profa. Adélia

4 Estrutura Atômica u Grécia Antiga: Alquimistas (400 a.c.) - Matéria consiste de partículas distintas indivisíveis (átomos) - Ausência de evidências experimentais u Teoria Atômica dos Gregos - Em 430 a.c. Leucipo formula a primeira teoria científica sobre a composição da matéria. - Em 400 a.c. Demócrito confirma esta teora de que a matéria é constituída por partículas minúsculas e indivisíveis - Em 300 a.c. Epicuro continua a sustentar a teoria atômica de seus antepassados

5 Alquimistas Idade Média Os árabes aprofundam-se no desenvolvimento da alquimia (Pedra Filosofal e o Elixir da Longa Vida) 5

6 Século XVII Antoine Lavoisier (1789) Química como ciência quantitativa. Lei da Conservação da Massa Na natureza, nada se cria, nada se perde, tudo se transforma

7 Postulados Modelo Atômico de Dalton (~1808) 7 Á TOMO não divisível Maciça Indivisível Bolinha de Bilhar indestrutível

8 1. A Natureza Discreta da Matéria: Um elemento é composto por minúsculas partículas denominadas átomos. Todos os átomos de um determinado elemento químico apresentam as mesmas propriedades. 2. Lei da Conservação de Massa: Átomos de elementos diferentes apresentam propriedades diferentes. Em uma reação química comum, nenhum átomo de qualquer elemento desaparece ou transforma num átomo de outro elemento. 3. Lei da Composição Constante: Compostos são formados pela combinação de átomos de dois ou mais elementos. Em um determinado composto, os números relativos de átomos de um certo tipo são definidos constantes. De um modo geral, estes números relativos podem ser expressos como números inteiros ou frações simples. 8

9 : O modelo de Dalton apresentava problemas para descrever os seguintes resultados: Átomos eram compostos de cargas elétricas diferentes. Os elétrons eram partículas que constituíam o átomo e tinham uma carga e massa bem definida. Elétrons podiam ser retirados e colocados nos átomos. Helmoholtz (1811): Tanto a eletricidade positiva quanto a negativa estão dividida em proporções elementares definidas. Avogadro (1811), distinguiu o átomo com sendo a menor partícula que pode participar de uma reação química e a menor partícula que pode existir permanentemente. Faraday (1832) Leis da eletrólise. J. J. Thompson (1897) Descoberta do elétron 9

10 * 1897: Modelo atômico de Thomson 10 u Descobriu o elétron em 1897 Pudim de passas

11 Determinação da Relação cargamassa do elétron (J.J. Thomson) 11 Seus experimentos com raios catódicos levou ao descobrimento dos elétrons e das partículas subatômicas. Thomson utilizu o tubo de raios catódicos en três diferentes experimentos Aula 2: Estrutura do Átomo. Profa. Adélia

12 Determinação da Carga do Elétron (Millikan) Uma névoa fina de gotas de óleo é introduzida em uma câmara. As gotas caem na câmara inferior e são ionozadas por um feixe de raios X. Os elétrons se aderem `as gotas de óleo que caem devido a gravidade. O valor da carga do elétron é determinado pelo ajuste da tensão das placas. Aula 2: Estrutura do Átomo. Profa. Adélia 12

13 Descobertas de Milikan 13 Utilizando este experimento, Millikan determinou que a carga no elétron é 1,60 x C. Conhecendo a proporção carga-massa, 1,76 x 10 8 C/g, Millikan calculou a massa do elétron: 9,10 x g. Com números mais exatos, concluimos que a massa do elétron é 9,10939 x g.

14 Descoberta do Próton (Eugene Goldstein) Os elétrons colidem com as moléculas de gás neste tubo de raios catódicos c o m u m cátodo perfurado. As moléculas tornam-se positivas e são atraídas ao cátodo negativo. 14 Algumas partículas positivas passam através dos furos e formam um feixe ou raio. Assim como os raios catódicos, os raios positivos (raios canais) são defletidos por campos eletromagnéticos, mas de forma menos intensa, pois as partículas positivas são mais pesadas do que os elétrons. Aula 2: Estrutura do Átomo. Profa. Adélia

15 Partículas Subatômicas 15 Prótons, Elétrons e Nêutrons: Desenvolvimento da Estrutura Atômica Eletricidade está envolvida em muitas das experiências a partir das quais a teoria da estrutura atômica foi derivada. Experimentos de Benjamin Franklin ( ). Radioatividade contribuiu para a evolução das partículas subatômicas. Experimentos de Henri Becquerel ( ). Descobriu o Urânio (1896); Experimentos de Marie Curie e colaboradores (1898) isolaram Po e Ra que emitiam raios incomuns quando se desintegram. Aula 2: Estrutura do Átomo. Profa. Adélia

16 Radioatividade Em 1896, o físico Henri Becquerel ( ) descobriu que um minério de urânio emitia raios capazes de escurecer uma placa fotográfica, mesmo se esta estivesse protegida pela luz. Em 1898, Marie Curie isolou o polônio e o rádio e que estes emitiam raios luminosos quando se desintegram. Ela chamou este fenômeno de Radioatividade. Aula 3: Átomos e Elementos. Profa. Adélia

17 Tipos de Emissões Radioativas Raios (alfa, α), (beta, β) e (gama, γ) de um elemento radioativo são separados pela passagem entre placas eletricamente carregadas. Aula 3: Átomos e Elementos. Profa. Adélia

18 Características dos Átomos 18 Elétrons (e): descobertos pela experiência dos raios catódicos. Carga do elétron: -1,60x10-19 C (-1) Massa do elétron: 9,109382x10-28 g Prótons (Z): descobertos pela experiência dos raios canais. Carga do elétron: +1,60x10-19 C (+1) Massa do próton: 1,672622x10-24 g Nêutrons (n): descobertos por James Chadwick. Carga elétrica ZERO (0) e massa 1,674927x10-24 g Aula 2: Estrutura do Átomo. Profa. Adélia

19 1911: Modelo atômico de Rutherford Espalhamento de partículas α por uma fina folha de metal. 19

20 Conclusões de Rutherford Ø O átomo é um GRANDE VAZIO Ø Núcleo : a vezes menos que o átomo Ø Na região ao redor do núcleo eletrosfera estão os elétrons. 20

21 * 1932: Modelo atômico de Rutherford 21 NÚCLEO Prótons (P): carga + Nêutrons (N): carga nula ELETROSFERA Elétrons (e - ): carga -

22 Estrutura Atômica 22 Cátions = íons positivos (p>e) Ânions = íons negativos (e>p) A Z E Na 11p 11e 12n p 11 Na 10e 12n Todo cátion é menor que o seu respectivo átomo neutro.

23 Estrutura atômica Cl 17p 17e 18n 17p p 17 Cl 18e 18n 17p Todo ânion é maior que o seu respectivo átomo neutro. Ø Espécies isoeletrônicas O 8 2-, Na, F, Mg, Ne 10

24 1913: Modelo atômico de Bohr 24

25 Bohr: salto de camadas 25

26 26

27 Bohr: cores de chama 27

28 Distribuição Eletrônica Fe Exemplos: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6 K=2 L=8 M=14 N=2 26 Fe2+ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 K=2 L=8 M=14 16 S2- (somam- se 2 elétrons) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 K=2 L=8 M=8 Aula 2: Átomos e Elementos. Subníveis: Profa. Adélia s p d f (2, 6, 10, 14 elétrons)

29 Modelo Quântico Natureza ondulatória do elétron 29