Modelos atômicos. Química Fundamental I. Prof. Edson Nossol

Transcrição

1 Modelos atômicos Química Fundamental I Prof. Edson Nossol Uberlândia, 26/04/2017

2 Demócrito (V a.c.): matéria partículas muito pequenas e indivisíveis (átomos) Dalton (1808): químico, matemático e filósofo inglês

3 Demócrito (V a.c.): matéria partículas muito pequenas e indivisíveis (átomos) Dalton (1808): químico, matemático e filósofo inglês

4 Demócrito (V a.c.): matéria partículas muito pequenas e indivisíveis (átomos) Dalton (1808): químico, matemático e filósofo inglês (Lei das proporções Proust 1797)

5 Demócrito (V a.c.): matéria partículas muito pequenas e indivisíveis (átomos) Dalton (1808): químico, matemático e filósofo inglês (Lei da conservação de massa Lavoisier 1774)

6 Thomson (1897): Prof. Física Cavendish Lab - Cambridge ΔE=0 H 2 ΔE>>0 Raios catódicos= Cargas negativas Corpúsculo elétron (John Stoney-eletroquímico)

7 Thomson (1897): Prof. Física Cavendish Lab - Cambridge ΔE>>>0 ΔE=0 H 2 ΔE>>0 Existe uma carga positiva também!

8 Thomson (1897): Prof. Física Cavendish Lab - Cambridge (não são prótons!) Modelo pudim de passas

9 Thomson (1897): Prof. Física Cavendish Lab - Cambridge (não são prótons!) carga e- / massa e- = -1,76 x 10 8 C/g

10 Robert Millikan (191X): físico americano carga do elétron

11 Wilhelm Rontgen (1895): físico alemão metais emitem radiação incomum quando expostos aos raios catódicos raios X Antoine Bequerel (189X): físico francês compostos de urânio emitem espontâneamente Marie Curie (189X): radioatividade: emissão espontânea de partículas e/ou radiação

12 Antoine Bequerel (189X): físico francês compostos de urânio emitem espontâneamente

13 Antoine Bequerel (189X): físico francês compostos de urânio emitem espontâneamente

14 Ernest Rutherford (1910): físico neozelandês Marsden e Geiger partículas α detector partículas α / min partículas α Au (0,6 μm) detector partículas α partículas α / min

15 Fe Modelo nuclear partículas α detector O maior acontecimento da minha vida! 20 partículas α / min Rutherford detector de partículas retroespalhadas partículas α partículas α

16 Ernest Rutherford: ( ) Diâmetro do núcleo: m Carga do núcleo: +Ze carga do elétron número atômico r núcleo /r átomo = 1/10000 Reação negativa da comunidade científica!!!

17 Modelo de Rutherford: reação negativa da comunidade científica!!! Colapso do núcleo: Atração coulombica (eletrostática) Déficit energético: aceleração do elétron Niels Bohr (1912): dinamarquês - financiamento Carlsberg Modelo quantitativo

18 Niels Bohr (1912): elétrons em órbita não descreviam movimento em espiral em direção ao núcleo Primeira Lei: elétron no átomo somente podia moverse em determinadas órbitas (sem emissão de radiação) Segunda Lei: em circunstâncias apropriadas, o elétron podia passar de um estado estacionário a outro. elétrons saltam de uma órbita permitida para outra à medida que os átomos irradiam ou absorvem energia.

19 Segunda Lei: em circunstâncias apropriadas, o elétron podia passar de um estado estacionário a outro. elétrons saltam de uma órbita permitida para outra à medida que os átomos irradiam ou absorvem energia.

20 Segunda Lei: em circunstâncias apropriadas, o elétron podia passar de um estado estacionário a outro. Emissão de raios X

21 Modelo de Bohr: átomo com um elétron orbitando em torno do núcleo. Ex: H, He +, Li 2+, Rg 110+ (fase gasosa) F = e2 4πε o r 2 F = 0

22 Modelo de Bohr: átomo com um elétron orbitando em torno do núcleo. Ex: H, He +, Li 2+, Rg 110+ (fase gasosa) F = e2 4πε o r 2 F = Descrição do átomo: r em função do tempo? Segunda lei de Newton: F= ma

23 dv/dt = s Qual está errada? Lei de Coulomb F = e2 4πε o r 2 Segunda lei de Newton: F= ma Não funciona em escala de tamanho reduzida Mecânica quântica

24 Dualidade onda-partícula Química Fundamental I Prof. Edson Nossol Uberlândia, 26/04/2017

25 Mecânica quântica Matéria e radiação podem se comportar como partículas ou ondas Radiação eletromagnética é constituída de partículas chamadas fótons Propriedades das ondas => Variação periódica de alguma propriedade

26 Mecânica quântica Matéria e radiação podem se comportar com partículas ou ondas Radiação eletromagnética é constituída de partículas chamadas fótons Propriedades das ondas => Variação periódica de alguma propriedade

27 Mecânica quântica Matéria e radiação podem se comportar com partículas ou ondas Radiação eletromagnética é constituída de partículas chamadas fótons Propriedades das ondas => Variação periódica de alguma propriedade

28 Mecânica quântica Matéria e radiação podem se comportar com partículas ou ondas Radiação eletromagnética é constituída de partículas chamadas fótons Propriedades das ondas => Amplitude (a): desvio do nível médio (positivo ou negativo) 0 + -

29 Luz (radiação eletromagnética): variação periódica dos campos Comprimento de onda (λ) elétrico e magnético Amplitude Campo elétrico Campo elétrico

30 Comprimento de onda (λ) : distância entre sucessivos mínimos ou máximos Frequência (ν): número de ciclos por unidade de tempo

31 1 máximo... -λ, 0, +λ, 2λ... Pela equação podemos obter diretamente a amplitude e a intensidade máxima (i= a 2 ) da luz!

32 1 acos (2πνt) máximo 1/ν = período (tempo que leva para ocorrer 1 ciclo) Frequência (ν): número de ciclos por unidade de tempo # ciclos por segundo = Hz (Ex: 5 s -1 ou 5 Hz)

33 Qual a velocidade da luz?

34 Qual a velocidade da luz? radiação eletromagnética: velocidade constante!

35 Qual a velocidade da luz? Não são independentes!

36 Inversamente proporcionais!

37 P. Zrazhevskiy, M. Sena, X. Gao, Designing multifunctional quantum dots for bioimaging, detection, and drug delivery, 39 (2010) pp

38 Superposição das ondas em fase Interferência construtiva Fora de fase Interferência destrutiva

39 Symphony Hall (1900) Boston USA