LOGO Modelos Atômicos Profa. Núria Galacini
Demócrito: no século IV a.c. afirmava que a matéria era composta de partículas indivisíveis, o átomo.
John Dalton: em 1808 formulou uma definição acerca dos átomos: Os elementos são constituídos por partículas extremamente pequenas, chamados átomos. Todos os átomos de um dado elemento são idênticos, têm o mesmo tamanho, massa e propriedades químicas. Os átomos de um elemento são diferentes dos átomos de outro elemento qualquer.
Os compostos são constituídos por átomos de mais de um elemento. Em qualquer composto a razão entre o número de átomos de qualquer dos elementos é um número inteiro, ou uma fração simples. Por exemplo: NaCl 1 átomo de Na (sódio) : 1 átomo de Cl (cloro)
Modelo atômico de John Dalton: bola de bilhar Segundo Dalton, o átomo seria uma esfera uniforme, como uma bola de bilhar.
J.J. Thomson: em 1897, ele demonstrou que o átomo não era indivisível (descoberta do elétron) : http://www.youtube.co m/watch?v=9zhj1x-agk&feature=related
Tubo de raios catódicos: Partículas emitidas pelo pólo negativo da lâmpada são dirigidas para o pólo positivo. Um orifício permite que estas partículas o atravessem, originando o raio catódico (o pólo negativo da lâmpada chama-se cátodo). Este raio atinge uma placa fluorescente. Colocando um campo elétrico no caminho do raio catódico, este é atraído pelo prato possuindo carga positiva (cargas opostas se atraem) e repelido pelo prato de carga negativa (cargas iguais se repelem), indicando que se trata de partículas carregadas negativamente: os elétrons. Sendo os átomos eletricamente neutros, então cada átomo deveria conter igual número de cargas positivas e negativas.
Modelo atômico de J.J. Thomson: pudim de passas (ou ameixas?) Segundo Thomson, o átomo seria como um pudim de passas, ou seja os elétrons deveria estar encrustrados numa esfera uniforme e positiva.
Curiosidade Descoberta do próton: Em 1886, o físico alemão Eugen Goldstein, usando uma aparelhagem semelhante à de Thomson, observou o aparecimento de um feixe luminoso no sentido oposto ao dos elétrons. Concluiu que os componentes desse feixe deveriam apresentar carga elétrica positiva.
Em 1904, Ernest Rutherford, ao realizar o mesmo experimento com o gás hidrogênio, detectou a presença de partículas com carga elétrica positiva ainda menores, as quais ele denominou prótons. A massa de um próton é aproximadamente 1 836 vezes maior que a de um elétron.
Experimento de Rutherford: Em 1910, Rutherford decide usar partículas α (partículas alfa emitidas por átomos radioativos) para provar a estrutura do átomo. Para isso bombardeou finas películas de ouro com estas partículas α, sendo os resultados surpreendentes: a maioria das partículas atravessava a película, algumas mudavam de direção, e outras (poucas) voltavam para trás. Obs.: as partículas α são constituídas de 2 prótons e 2 nêutrons e hoje conhecemos a partícula alfa como sendo o átomo de hélio. 2He 4 = 2 α 4
Experimento de Rutherford http://www.youtube.com/watch?v=q8ruo2ekngw
As observações feitas durante o experimento levaram Rutherford a tirar uma série de conclusões:
Modelo atômico de Ernest Rutherford: sistema solar Rutherford propôs assim, que as cargas positivas estavam concentradas num núcleo, na parte central do átomo.
... apesar do sucesso de Rutherford, na tentativa de explicar a estrutura do átomo, continuavam muitos aspectos por esclarecer. Por exemplo, sabia-se que o hidrogênio continha um próton e o hélio 2 prótons, mas a relação de massas não era de 2:1 mas sim de 4:1 (despreza-se a massa dos elétrons que é muito pequena comparada com a dos prótons)...
... isto só foi resolvido com a descoberta do nêutron por Chadwick, em 1932. Chadwick bombardeou uma película de berílio com partículas α, e o metal emitia uma radiação altamente energética, constituída por partículas neutras, e com uma massa ligeiramente superior à do próton: o nêutron.
...com esta descoberta, a constituição do átomo ficou definitivamente estabelecida: os átomos são constituídos por núcleos muito pequenos e muito densos, cercados por nuvens de elétrons a distâncias relativamente grandes do núcleo. Todos os núcleos contêm prótons. Núcleos de todos os átomos, exceto o hidrogênio, contêm também nêutrons.
Niels Bohr: em 1913, propôs um novo modelo atômico, relacionando a distribuição dos elétrons na eletrosfera com sua quantidade de energia.
O modelo atômico de Bohr: esse modelo baseia-se nos seguintes postulados: Os elétrons descrevem órbitas circulares ao redor do núcleo. Cada uma dessas órbitas tem energia constante. Os elétrons que estão situados em órbitas mais afastadas do núcleo apresentarão maior quantidade de energia. Quando um elétron absorve certa quantidade de energia, salta para uma órbita mais energética. Quando ele retorna à sua órbita original, libera a mesma quantidade de energia, na forma de onda eletromagnética (luz). Essas órbitas foram denominadas níveis de energia. São conhecidos sete níveis de energia ou camadas, denominadas K, L, M, N, O, P e Q.
O modelo de Böhr permite relacionar as órbitas (níveis de energia) com os espectros descontínuos dos elementos.
Evolução dos modelos atômicos O trabalho de Böhr despertou o interesse de vários cientistas para o estudo dos espectros descontínuos. Um deles, Sommerfeld, percebeu, em 1916, que as raias obtidas por Böhr eram na verdade um conjunto de raias mais finas e supôs então que os níveis de energia estariam divididos em regiões ainda menores, por ele denominadas subníveis de energia. O número de cada nível indica a quantidade de subníveis nele existentes. Por exemplo, o nível 1 apresenta um subnível, o nível 2 apresenta dois subníveis, e assim por diante. Esses subníveis são representados pelas letras s, p, d, f, g, h,.
Evolução dos modelos atômicos Estudos específicos para determinar a energia dos subníveis mostraram que: existe uma ordem crescente de energia nos subníveis; os elétrons de um mesmo subnível contêm a mesma quantidade de energia; os elétrons se distribuem pela eletrosfera ocupando o subnível de menor energia disponível.
Distribuição eletrônica por Pauling A criação de uma representação gráfica para os subníveis facilitou a visualização da sua ordem crescente de energia. Essa representação é conhecida como diagrama de Linus Pauling. Cada um desses subníveis pode acomodar um número máximo de elétrons:
Distribuição eletrônica por Pauling Distribuição eletrônica por subníveis Como num átomo o número de prótons (Z) é igual ao número de elétrons, conhecendo o número atômico poderemos fazer a distribuição dos elétrons nos subníveis.
Antes da Tabela Periódica Distribuição eletrônica por subníveis Na prática: Outro exemplo: subnível mais externo subnível mais energético
Antes da Tabela Periódica Distribuição eletrônica por subníveis
Distribuição eletrônica por Pauling Distribuição eletrônica por subníveis para íons
DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA PARA ÍONS Tudo que acontece com o átomo acontece na ELETROSFERA, especificamente com a CAMADA DE VALÊNCIA (CV)!
Exercícios (ITA - 2010) Historicamente, a teoria atômica recebeu várias contribuições de cientistas. Assinale a opção que apresenta, na ordem cronológica CORRETA, os nomes de cientistas que são apontados como autores de modelos atômicos. a) Dalton, Thomson, Rutherford e Bohr. b) Thomson, Millikan, Dalton e Rutherford. c) Avogadro, Thomson, Bohr e Rutherford. d) Lavoisier, Proust, Gay-Lussac e Thomson. e) Rutherford, Dalton, Bohr e Avogadro.
Exercícios (ITA - 2010) Historicamente, a teoria atômica recebeu várias contribuições de cientistas. Assinale a opção que apresenta, na ordem cronológica CORRETA, os nomes de cientistas que são apontados como autores de modelos atômicos. a) Dalton, Thomson, Rutherford e Bohr. (X) b) Thomson, Millikan, Dalton e Rutherford. c) Avogadro, Thomson, Bohr e Rutherford. d) Lavoisier, Proust, Gay-Lussac e Thomson. e) Rutherford, Dalton, Bohr e Avogadro.
Exercícios (PUC-RJ - 2009) Na produção de fogos de artifício, diferentes metais são misturados à pólvora para que os fogos, quando detonados, produzam cores variadas. Por exemplo, o sódio, o estrôncio e o cobre produzem, respectivamente, as cores amarela, vermelha e azul. Se a localização dos elétrons num determinado nível depende da sua quantidade de energia, é incorreto afirmar que: a) quando a pólvora explode, a energia produzida excita os elétrons dos átomos desses metais, fazendo-os passar de níveis de menor energia para níveis de maior energia. b) os níveis de menor energia são aqueles mais próximos do núcleo, e os níveis de maior energia são aqueles mais distantes do núcleo. c) quando o elétron retorna para o estado fundamental, ele cede energia anteriormente recebida sob a forma de luz. d) a luminosidade colorida nos fogos de artifício não depende do salto de elétrons de um nível para outro. e) no laboratório, o estrôncio poderia ser identificado pela coloração vermelha quando este recebe o calor de uma chama.
Exercícios (PUC-RJ - 2009) Na produção de fogos de artifício, diferentes metais são misturados à pólvora para que os fogos, quando detonados, produzam cores variadas. Por exemplo, o sódio, o estrôncio e o cobre produzem, respectivamente, as cores amarela, vermelha e azul. Se a localização dos elétrons num determinado nível depende da sua quantidade de energia, é incorreto afirmar que: a) quando a pólvora explode, a energia produzida excita os elétrons dos átomos desses metais, fazendo-os passar de níveis de menor energia para níveis de maior energia. b) os níveis de menor energia são aqueles mais próximos do núcleo, e os níveis de maior energia são aqueles mais distantes do núcleo. c) quando o elétron retorna para o estado fundamental, ele cede energia anteriormente recebida sob a forma de luz. d) a luminosidade colorida nos fogos de artifício não depende do salto de elétrons de um nível para outro. (X) e) no laboratório, o estrôncio poderia ser identificado pela coloração vermelha quando este recebe o calor de uma chama.