Ministério da Educação Universidade Federal do Paraná Setor Palotina Aula 3 Teoria Atômica, Massas Atômicas e Moleculares e Íons Prof. Isac G. Rosset Ciências Exatas UFPR Palotina Prof. Isac G. Rosset - UFPR - Palotina - Ciências Exatas 2 1
AS PRIMEIRAS IDÉIAS SOBRE A COMPOSIÇÃO DA MATÉRIA Em 430 a.c, Leucipo formula a primeira teoria científica sobre a composição da matéria. Em 400 a.c, Demócrito confirma esta teoria de que a matéria é constituída por partículas minúsculas e indivisíveis: Átomo Aristóteles rejeita o modelo de Demócrito Aristóteles acreditava que a matéria era contínua e composta por: Ar Água (384 a.c. -322 a.c.) Terra Fogo O Modelo de Demócrito permaneceu na sombra durante mais de 20 séculos... 2
O PRIMEIRO MODELO John Dalton nasceu em 6 DE SETEMBRO de 1766 e faleceu em 27 de julho de 1844 na Inglaterra. J. J. THOMSON (1856-1940) 3
Para DALTON A matéria é constituída de diminutas partículas amontoadas como laranjas. Teoria Atômica - Revisão Teoria de Dalton - 100% aceita??? NÃO!! Conclusão : Átomos se desintegram!! - Existência de partículas subatômicas. 1833- Faraday - Mesma quantidade de corrente quantidades diferentes depositadas de metais diferentes Semelhantemente: partícula fundamental de um elemento - átomo Partícula fundamental de eletricidade - elétron 4
Em 1897, Josef J. Tompson desenvolveu um modelo atômico, denominado Modelo do pudim de passas. Ele concluiu que as partículas negativas demonstradas no experimento de Crookes, os elétrons, eram muito menores que os átomos que a continham, provando assim que os átomos não era indivisível Átomo de Thomsom Para Thomson cada átomo seria: uma esfera com carga elétrica positiva e as partículas negativas os elétrons em volta 5
Esquema da Experiência de Rutherford (1911) Modelo Atômico de Rutherford (1911) Observando as cintilações na tela de ZnS, Rutherford verificou que muitas partículas "alfa" atravessavam a lâmina de ouro, sem sofrerem desvio, e poucas partículas "alfa" sofriam desvio. Como as partículas "alfa" têm carga elétrica positiva, o desvio seria provocado por um choque com outra carga positiva, isto é, com o núcleo do átomo, constituído por prótons. 6
Prof. Isac G. Rosset - UFPR - Palotina - Ciências Exatas 13 O modelo atômico de Rutherford "modelo planetário" 7
Teoria Atômica - Revisão Raios Catódicos Thomson - 1887 Relação carga/massa do elétron -1,76 x 10 8 C/g Teoria Atômica - Revisão Millikan - 1909 Raios Canais Chadwick - 1932 Elétron Carga -1,60 x 10-19 C Massa 9,09 x 10-28 g Atual 9,1093897 x 10-28 Próton Massa 1,672623 x 10-24 g Nêutron Massa 1,6749286 x 10-24 g 8
Carga e massa do elétron Raios canais Teoria Atômica - Revisão Rutherford - 1910 Avaliou as idéias de Thomson Átomo - Núcleo e elétrons raio do núcleo - ca. 0,001pm (10-12 m) raio do átomo - 100pm Átomos e íons!! Geiger e Marsden 9
Estrutura eletrônica dos átomos Elementos Propriedades são dependentes da distribuição dos elétrons Radiação eletromagnética Espectro eletromagnético 10
Radiação eletromagnética E = h c/λ E= hν ν freqüência número de ciclos por segundo λ Comprimento de onda pico a pico ou vale a vale h- Constante de Planck 6,6261 x 10-27 erg.s c- Velocidade da luz 3,00 x 10 8 m/s Exemplo ν = c/λ Exemplo: Qual a freqüência da luz amarela (λ = 625 nm) ν = 3,00 x 10 8 m/s 625nm x 10-9 m 1 nm = 4,80 x 10 14 s -1 (Hz) Espectro eletromagnético Espectro de emissão 11
Espectros de emissão (linhas) Balmer e Rydberg Equação de Rydberg Cálculo dos comprimentos de onda das linhas do espectro 1/λ = R H (1/n 1 2-1/n 2 2 ) onde R H = 109,678 cm -1 n 2 > n 1 Exemplo: Espectro de Hidrogênio Considerando n 1 = 2 e n 2 =4 1/λ = 109,678 cm -1 (1/2 2-1/4 2 ) 1/λ = 2,056 x 10 4 cm -1 λ = 4,864 x 10-5 cm Análise dimensional λ = 4,864 x 10-5 cm x 10-2 m x 1nm 1 cm 10-9 m λ = 486,4 nm Cor verde 12
Espectros de emissão Hidrogênio Espectros de emissão Hidrogênio R = 1,097 x 10 7 m -1 13
O significado dos espectros de linhas O átomo excitado perde energia que não é arbitrária A E elétron é quantizada Fundamento das teorias de estrutura eletrônica dos átomos 1 o. Modelo Teórico Niels Bohr - 1913 Elétrons ao redor do núcleo - órbitas E = -b/n 2 b= 2,18 x 10-18 J Calcular a energia do elétron em qualquer órbita O Átomo de Hidrogênio Prof. Isac G. Rosset - UFPR - Palotina - Ciências Exatas 28 14
A massa atômica Prof. Isac G. Rosset - UFPR - Palotina - Ciências Exatas 29 A massa atómica de um elemento químico é a média, cuja ponderação é a ocorrência. A massa do átomo de um dado isótopo é o seu número de massa expresso em unidade(u). Por exemplo há dois isótopos conhecidos do Cloro, sendo eles o Cloro-35 e o Cloro-37. O primeiro, com massa atómica de 34,9689 u tem uma ocorrência na natureza em torno de 75,77%, enquanto que o outro isótopo, de massa 36,96590 u, tem uma ocorrência de 24,23%. Dito de outra forma, qualquer amostra de átomos de Cloro será átomos de Cloro-37. Sendo assim, a massa atómica do elemento Cloro é Prof. Isac G. Rosset - UFPR - Palotina - Ciências Exatas 30 15
A massa molecular A massa molecular de uma substância é a massa de uma molécula dessa substância relativa à unidade de massa atômica u (igual a 1/12 da massa do isótopo carbono-12, 12C). Formalmente deve ser chamada massa molecular relativa devido a esta relação. Soma das massas dos prótons+nêutrons de todos os componentes Exemplo para uma substâncias composta: Massa molecular da água = 18,015 u; Massa molar da água = 18,015 g/mol; Massa de uma molécula de água = 2,99 x10-23 g; Prof. Isac G. Rosset - UFPR - Palotina - Ciências Exatas 31 Número de mols = Um mol de água Prof. Isac G. Rosset - UFPR - Palotina - Ciências Exatas 32 16
Íons Positivo = átomo que perdeu elétrons Negativo = átomo que ganhou elétrons Prof. Isac G. Rosset - UFPR - Palotina - Ciências Exatas 33 17