MODELOS ATÔMICOS PROFº LENNON CHIEPPE MOREIRA

Transcrição

1 MODELOS ATÔMICOS Modelos Atômicos são os aspectos estruturais dos átomos que foram apresentados por cientistas na tentativa de explicar o átomo e a sua composição. PROFº LENNON CHIEPPE MOREIRA

2 O ÁTOMO Atualmente, sabemos que o nêutron é uma das partículas fundamentais que, juntamente aos prótons, formam o núcleo dos átomos. Ao redor destes últimos existem os elétrons.

3 O INÍCIO DE TUDO Nos dias de hoje, o estudo sobre os átomos parece ser algo bastante corriqueiro e, ao mesmo tempo, com ares de modernidade! O que nem todos sabem é que esse tipo de estudo não tem absolutamente nada de recente, visto que começou há mais de 2000 anos, na Grécia antiga, com Leucipo e Demócrito.

4 PARA ENTENDER Para entender o modelo, vamos analisar o significado da palavra átomo, que foi escolhida justamente pelos filósofos gregos e permanece sendo utilizada até hoje: Átomo significa algo que não pode ser dividido e era justamente nisso que consistia o modelo atômico de Leucipo e Demócrito

5 PARA ENTENDER O átomo era colocado como a menor partícula da matéria e, por conta disso, não podia ser dividido. Era como se você pegasse qualquer objeto e começasse a reparti-lo em pedaços cada vez menores, até que chegasse um momento em que não pudesse mais ser dividido. Isso era o átomo dos gregos.

6 SERIA ASSIM MESMO?

7 PARA ENTENDER Acreditava que todo tipo de matéria fosse formado por diminutas partículas que denominou átomos (sem divisão). Como esta ideia não pôde ser comprovada por Demócrito e seus contemporâneos, ela ficou conhecida como 1º modelo atômico, mas meramente filosófico.

8 PARA ENTENDER Por fim, Leucipo e Demócrito ainda que acreditavam que o átomo era eterno, não havendo nada que o pudesse destruir. Toda essa teoria já está ultrapassada, no entanto, foi de fundamental importância. O modelo atômico de Leucipo e Demócrito lançou as bases para que outros cientistas pudessem repensar sobre o assunto e renovar aquele modelo, de acordo com as ideias e recursos da sua época.

9 RADAR DO ÁTOMO

10 ANTES DE DALTON LEIS PONDERAIS Antes de John Dalton postular a sua ideia, ele baseou seus estudos nas chamadas Leis Ponderais, criadas por Lavoisier e Proust. Leis ponderais são generalizações estabelecidas a partir do estudo das relações entre as massas das substâncias de uma reação química. Foram estabelecidas por Lavoisier, Proust e Dalton

11 LEI DA CONSERVAÇÃO DA MASSA O cientista francês Antoine Laurent Lavoisier realizou inúmeras experiências em que pesava os participantes antes e depois da reação química, e verificou que as massas permaneciam inalteradas quando tal reação ocorria em sistema fechado. Com base nesses experimentos, em 1774, enunciou a seguinte lei:

12 LEI DA CONSERVAÇÃO DA MASSA

13 LEI DAS PROPORÇÕES DEFINIDAS O cientista francês Joseph Louis Proust também realizou cuidadosas investigações sobre o tipo e a quantidade de elementos presentes em diversas substâncias compostas, e chegou a uma importante generalização, em 1797, que é conhecida como Lei de Proust:

14 LEI DAS PROPORÇÕES DEFINIDAS

15 LEIS DAS PROPORÇÕES MULTIPLAS Depois de ter sido esclarecido que duas ou mais substâncias simples podem se combinar em proporções diferentes, originando compostos diferentes, o cientista inglês John Dalton notou que, se fosse fixada a massa de uma das substâncias, as massas das outras guardariam entre si uma relação de números inteiros e pequenos. Em 1803, esse cientista formulou a seguinte hipótese, que é também conhecida como Lei de Dalton:

16 LEIS DAS PROPORÇÕES MULTIPLAS

17 JOHN DALTON (Eaglesfield, 6 de setembro de 1766 Manchester, 27 de julho de 1844) As ideias de Demócrito permaneceram inalteradas por aproximadamente 2200 anos. Em 1808, Dalton retomou estas ideias sob uma nova perspectiva: a experimentação.

18 PARA ENTENDER E tentado comprovar as leis ponderais das reações químicas, enunciou a sua teoria atômica que pode ser assim resumida: - A matéria é constituída por pequenas partículas chamadas átomos - Os átomos são considerados como esferas maciças, homogêneas, indivisíveis e indestrutíveis e sem carga (modelo Bola de Bilhar) - Átomos que possuem as mesmas propriedades são do mesmo tipo (mesmo elemento químico). - Uma reação química seria uma reorganização de átomos

19 PARA ENTENDER MODELO ATÔMICO DE DALTON

20 POR FIM Apesar da incerteza no coração de Dalton da teoria atômica, os princípios da teoria sobreviveu. Para ter a certeza, a convicção de que átomos não podem ser subdivididos, criados ou destruídos em pequenas partículas quando são combinados, separados, ou reorganizados em reações químicas é incompatível com a existência de fusão e cisão nuclear, mas tais processos são reações nucleares e não reações químicas. Além disso, a ideia de que todos os átomos de um dado elemento são idênticos em suas propriedades físicas e químicas não é exatamente verdade, como sabemos agora que os diferentes isótopos de um elemento tem pesos um pouco diferentes.

21 POR FIM No entanto, Dalton tinha criado uma teoria de imenso poder e importância. Na verdade, Dalton, na inovação, foi muito importante para o futuro da ciência.

22 RADAR DO ÁTOMO

23 JOSEPH JOHN THOMSON (Manchester, 18 de dezembro de 1856 Cambridge, 30 de agosto de 1940) As experiências de Thomson podem ser consideradas o início do entendimento da estrutura atômica. Suas experiências com o tubo de raios catódicos permitiu concluir irrefutavelmente a existência dos elétrons.

24 PARA ENTENDER O átomo de Dalton era neutro, ou seja, não possuía cargas elétricas. Como explicar, então, a atração existente entre um pedaço de vidro e um pano de lã, após serem atritados um contra o outro? Se os átomos fossem neutros, não poderíamos presenciar tal fenômeno. DALTON NÃO EXPLICOU A ELETRICIDADE

25 PARA ENTENDER Thomson, a partir de seus experimentos com os tubos de raios catódicos, criou um modelo em que o átomo era formado por cargas positivas e negativas. Tal modelo foi chamado de pudim de ameixas ou pudim de passas. Ele possuiria partículas menores de carga negativa, os elétrons, que ficavam distribuídos aleatoriamente sobre uma esfera carregada positivamente, Esse modelo é capaz de explicar tais atrações.

26 OS RAIOS CATÓDICOS Utilizando uma ampola de Crookes, isto é, tubos de vidro fechados com um eletrodo positivo e outro negativo, contendo gases a pressões extremamente baixas; Thomson fez uma descoberta imprescindível para a evolução do modelo atômico.

27 OS RAIOS CATÓDICOS Ele submeteu estes gases a voltagens elevadíssimas, desse modo foi possível observar o aparecimento de emissões, que foram denominadas raios catódicos. Em seguida, foi colocado um campo elétrico externo e, por fim, verificou-se que o feixe de raios catódicos era desviado, sempre indo na direção e sentido da placa carregada positivamente. Portanto, estas emissões possuíam cargas negativas.

28 OS RAIOS CATÓDICOS Outro ponto importante é que não importava o gás utilizado, sempre ocorria o mesmo; assim Thomson chegou à conclusão lógica de que estas cargas negativas estavam presentes em toda e qualquer matéria, eram parte integrante destas.

29 VIDEO DO TUBO CATÓDICO

30 POR FIM Desse modo, provou-se que, ao contrário do que Dalton havia afirmado, o átomo não era indivisível, pois possuía uma partícula subatômica negativa, que ficou denominada elétron. E para manter a estabilidade, deduziu que os elétrons estariam aderidos a uma esfera positiva, entretanto, não provou a existência dele.

31 PARA ENTENDER MODELO ATÔMICO DE THOMSON

32 RADAR DO ÁTOMO

33 NESSE MEIO DE CONVERSA...

34 NESSE MEIO DE CONVERSA... Röntgen (1923) estudava raios emitidos pela ampola de Crookes. Repentinamente, notou que raios desconhecidos saíam dessa ampola, atravessavam corpos e impressionavam chapas fotográficas. Surge ai o estudo dos raios-x ( x porque ele não sabia o nome)

35 NESSE MEIO DE CONVERSA... Becquerel (1900) tentava relacionar fosforescência de minerais à base de urânio com os raios X. Pensou que dependiam da luz solar. OLHA SÓ: Num dia nublado, guardou uma amostra de urânio numa gaveta embrulhada em papel preto e espesso. Mesmo assim, revelou uma chapa fotográfica. O CARA GUARDOU UM PEDAÇO DE URÂNIO NUMA GAVETA!!!

36 MERECE...

37 ERNEST RUTHERFORD (Brightwater, Nova Zelândia, 30 de agosto de 1871 Cambridge, 19 de outubro de 1937) Lord Ernest Rutherford foi o homem que revolucionou o conceito de átomo. A partir da realização de uma experiência que consistia no bombardeamento de uma radiação emitida pelo polônio (Po) sobre uma fina placa de ouro (da espessura de uma folha de papel), Rutherford derrubou os modelos anteriores, mostrando ao mundo um modelo mais completo do que os iniciais.

38 ERNEST RUTHERFORD (Brightwater, Nova Zelândia, 30 de agosto de 1871 Cambridge, 19 de outubro de 1937) Rutherford propõe a dois de seus alunos - Johannes Hans Wilhelm Geiger e Ernerst Marsden - que bombardeassem finas folhas de metais com as partículas alfa, a fim de comprovar, ou não, a validade do modelo atômico de Thomson.

39 PARA ENTENDER Em 1911, o químico e físico neozelandês, Ernest Rutherford, contestou a Teoria de Dalton através de uma experiência relativamente simples. Para verificar se os átomos eram maciços, Rutherford bombardeou uma fina lâmina de ouro com pequenas partículas de carga positivas, denominada partículas alfa, emitidas por um material radioativo proveniente do polônio.

40 PARA ENTENDER A substância emissora de partículas ALFA foi colocada no interior de um bloco de chumbo, pois ele impede que a radiação se espalhe por outras direções. Para identificar os pontos atingidos pelas partículas após sua emissão, foi colocada ao redor da placa de ouro uma lâmina de sulfeto de zinco, que emitia luminosidade quando atingida por partícula alfa.

41 PARA ENTENDER

42 PARA ENTENDER A grande maioria das partículas alfa atravessava a folha de ouro quase sem desvio, como previa o modelo atômico de Thomson.

43 PARA ENTENDER O grande e surpreendente resultado foi que algumas poucas partículas (aproximadamente 1 em ) eram ricocheteadas pelos átomos da folha de ouro a grandes ângulos.

44 PARA ENTENDER O grande e surpreendente resultado foi que algumas poucas partículas (aproximadamente 1 em ) eram ricocheteadas pelos átomos da folha de ouro a grandes ângulos.

45 PARA ENTENDER As observações feitas durante o experimento levaram Rutherford a tirar uma série de conclusões:

46 PARA ENTENDER De acordo com o modelo atômico de Thomson, todas as partículas alfa deveriam atravessar a matéria. Rutherford descobriu que algumas delas eram defletidas. Mas, se o modelo de Thomson não explicava o experimento de Geiger-Marsden, que modelo explicaria?

47 PARA ENTENDER O átomo consistiria em um núcleo muito pequeno, positivamente carregado, rodeado por uma nuvem de elétrons. A massa do átomo estaria quase que totalmente concentrada no núcleo. Seu modelo baseou-se no experimento de Geiger-Marsden.

48 PARA ENTENDER Rutherford propôs que no núcleo, além dos prótons, deveria existir pares de prótons e elétrons, os quais ele chamou de nêutrons. Somente em 1932, Chadwick descobriu a existência dos nêutrons. A maior parte da massa do átomo se encontra no núcleo, onde se encontram os prótons e os nêutrons.

49 POR FIM A descrição do átomo de Rutherford lançou as bases para todos os futuros modelos atômicos e o desenvolvimento da física nuclear.

50 RADAR DO ÁTOMO

51 NIELS HENRICK DAVID BOHR (Copenhag, 7 de outubro de 1885 Copenhag, 18 de novembro de 1962) No ano de 1913, o dinamarquês especialista em física atômica Niels Bohr ( ) estabeleceu o modelo atômico sistema planetário que é usado atualmente.

52 PARA ENTENDER O modelo de Rutherford afirmava que os elétrons giravam em torno do núcleo, a uma certa distância. No entanto, sabia-se na época, que elétrons girando em torno do núcleo deveriam perder energia e assim, sua órbita seria cada vez mais próxima do núcleo, o que acabaria provocando sua queda no núcleo, o que seria uma volta ao modelo de Thomson.

53 PARA ENTENDER Em 1913, estudando o átomo de hidrogênio, Bohr formulou um novo modelo atômico, concluindo que o elétron do átomo não emitia radiações enquanto permanecesse na mesma órbita, emitindo-as apenas quando em deslocamento.

54 PARA ENTENDER De um nível de maior energia (órbita mais distante do núcleo, onde a energia cinética do elétron tende a diminuir enquanto que sua energia potencial tende a aumentar; mas, sua energia total aumenta) para outro de menor energia (órbita menos distante, onde sua energia cinemática tende a aumentar e sua energia potencial tende a diminuir; mas, sua energia total diminui).

55 PARA ENTENDER

56 PARA ENTENDER

57 PARA ENTENDER Essas órbitas foram denominadas níveis de energia. Hoje são conhecidos sete níveis de energia ou camadas, denominadas K, L, M, N, O, P e Q.

58 POR FIM Com essas constatações Bohr aperfeiçoou o modelo atômico de Rutherford conhecido como modelo do sistema planetário, onde os elétrons se organizam na eletrosfera na forma de camadas.

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60 FINALIZANDO Temos que ter em mente que os modelos atômicos não foram sendo descartados um após o outro, e sim aperfeiçoados. Cada pesquisador teve a sua contribuição no desenvolvimento dos modelos atômicos, mesmo que pequena, mas se suma importância para a ciência. Novos postulados continuam sendo investigados e desenvolvidos, assim como a tabela periódica.

61 COMO TRABALHAVAM OS CIENTISTAS DA ÉPOCA

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