01_O_MODELO_ATOMICO_ATUAL

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Universidade de Brasília (UnB)
Instituto de Química
Química Orgânica Fundamental
QUÍMICA ORGÂNICA QUÍMICA ORGÂNICA QUÍMICA ORGÂNICA QUÍMICA ORGÂNICA 
FUNDAMENTALFUNDAMENTAL
O MODELO ATÔMICO ATUALO MODELO ATÔMICO ATUAL
Breve HistóricoBreve Histórico
“Na raiz de toda ciência “Na raiz de toda ciência 
está a nossa curiosidade está a nossa curiosidade 
insaciável sobre nós insaciável sobre nós insaciável sobre nós insaciável sobre nós 
mesmos e nosso mesmos e nosso 
mundo”mundo”
Breve HistóricoBreve Histórico
Alquimia
Química, Antropologia, Astrologia, Magia, 
Filosofia, Metalurgia, Matemática, Misticismo 
e Religião
1-Transmutação de metais;
2-Elixir da vida longa;
3-Vida humana artificial;
4-Enriquecer a realeza.
Breve HistóricoBreve Histórico
Lavoisier
“Na natureza nada se cria e nada “Na natureza nada se cria e nada 
se perde, tudo se transforma”
Breve HistóricoBreve Histórico
QuímicaQuímica
OrgânicaOrgânica InorgânicaInorgânica
Breve HistóricoBreve Histórico
Pensamento Grego
Atomismo:
Leucipo (450 a.C.) Leucipo (450 a.C.) 
Demócrito (470-380 a.C.)
Matéria Contínua:
Aristóteles (384-322 a.C.)
Breve HistóricoBreve Histórico
Dalton - 1803
Thomsom - 1897Thomsom - 1897
Rutheford - 1911
Breve HistóricoBreve Histórico
• A investigação dos átomos ocorre por
meio das propriedades da radiação
eletromagnética que eles emitem ou
absorvem.absorvem.
• Espectroscopia: análise da radiação
eletromagnética absorvida ou emitida
por substâncias.
Breve HistóricoBreve Histórico
Luz?????
Comprimento
de Onda
Carga
Oscilante
Direção
de 
Propagação
Oscilante
Onda eletromagnética é uma combinação de um
campo elétrico e um campo magnético.
Breve HistóricoBreve Histórico
Luz?????
C Velocidade da onda no vácuo
C = 300.000 Km/s
λ m ou nmλ m ou nm
υ Hz = ciclos/s = s-1
λλλλ v = c
Breve HistóricoBreve Histórico
Luz?????
Breve HistóricoBreve Histórico
Espectro eletromagnético
Breve HistóricoBreve Histórico
Planck e o corpo negro
• Max Planck (1900): estudando corpos negros
concluiu que a energia só pode ser liberada (ou
absorvida) por átomos em certos pedaços de
tamanhos mínimos, chamados quantum.
ν=hE
• A relação entre a energia e a frequência é onde
h é a constante de Planck (6,626 X 10-34 J.s).
Breve HistóricoBreve Histórico
Planck e o corpo negro
Para desenvolver esta teoria, Planck
teve que abrir mão da física clássica,
que não restringe a quantidade deque não restringe a quantidade de
energia que pode ser transferida de
um objeto a outro.
Breve HistóricoBreve Histórico
Planck e o corpo negro
Para entender a quantização: considere
a subida em uma rampa versus a
subida em uma escada. Para a rampa,subida em uma escada. Para a rampa,
há uma alteração constante na altura,
enquanto na escada há uma alteração
gradual e quantizada na altura.
Breve HistóricoBreve Histórico
Einstein e o Efeito fotoelétrico - 1905
Breve HistóricoBreve Histórico
Efeito fotoelétrico
• O efeito fotoelétrico fornece evidências
para a natureza de partícula da luz -
“quantização”.
• Se a luz brilha na superfície de um• Se a luz brilha na superfície de um
metal, há um ponto no qual os elétrons
são expelidos do metal.
• Os elétrons somente serão expelidos
se a frequência mínima é alcançada.
Breve HistóricoBreve Histórico
Efeito fotoelétrico
• Abaixo da frequência mínima, nenhum
elétron é expelido.
• Acima da frequência mínima, o número
de elétrons expelidos depende da
intensidade da luz.
Breve HistóricoBreve Histórico
Efeito fotoelétrico
Breve HistóricoBreve Histórico
O modelo de Bohr
Breve HistóricoBreve Histórico
O modelo de Bohr
a- Um elétron descreve órbitas circulares 
ao redor do núcleo;
b- as órbitas diferem entre si pelo raio e 
pela quantidade de energia;
c- um elétron pode encontrar-se em uma 
série limitada de órbitas;
Breve HistóricoBreve Histórico
O modelo de Bohr
d- a passagem de um elétron de uma 
órbita para a outra envolve absorção ou órbita para a outra envolve absorção ou 
emissão de energia, conforme o elétron 
se mova para uma órbita mais externa 
ou mais interna, respectivamente;
e- enquanto permanecer em uma órbita, 
o elétron é dito estacionário e não emite 
energia;
Breve HistóricoBreve Histórico
O modelo de Bohr
energia;
f- cada órbita é caracterizada por um 
número quântico (n), que pode 
assumir valores inteiros (1,2,3,4...). 
Inconsistência: 
- Falhava ao prever espectro 
Breve HistóricoBreve Histórico
O modelo de Bohr
- Falhava ao prever espectro 
emitido por átomos com mais de 
um elétron!
- A idéia de quantização de Bohr 
permanece;
- Alteração do Núcleo
O modelo O modelo atõmicoatõmico atualatual
O átomo atual
- Alteração do Núcleo
- Contribuições feitas para 
aperfeiçoar a localização dos 
elétrons;
- Descoberta de partículas 
nucleares:
O modelo O modelo atõmicoatõmico atualatual
O átomo atual
Prótons (Rutherford, 1920). 
Nêutrons (Chadwick, 1932).
1924 - De BROGLIE E A DUALIDADE 
ONDA-PARTÍCULA DO ELÉTRON:
h / λλλλ = p
O modelo O modelo atõmicoatõmico atualatual
O átomo atual
h / λλλλ = p
p = m . v.
1925 - O PRINCÍPIO DA INCERTEZA DE 
HEISENBERG 
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
1010--2424 1010
--2828
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
Z = número atômico ou número 
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
Z = número atômico ou número 
de prótons
A = massa atômica total
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
6C12 8O167N14
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
ISÓTOPOSISÓTOPOS
ISÓTOPOS
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
5B10,811
80,22%
19,78%5B10
5B11
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
ISÓBAROSISÓBAROS
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
ISÓTONOSISÓTONOS
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
PROCESSOS NUCLEARES:
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
PROCESSOS NUCLEARES:
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
PROCESSOS NUCLEARES:
1896-1902, Henri Becquerel e o casal Marie e Pierre Curie:
Minério de urânio (Pechblenda) emitia radiações bem mais fortes que os 
raios-X. São descobertos também o Polônio e o rádio.
A “radioatividade” é proposta.
1902, Rutherford:
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
PROCESSOS NUCLEARES:
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
PROCESSOS NUCLEARES:
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
PROCESSOS NUCLEARES:
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
PROCESSOS NUCLEARES:
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
PROCESSOS NUCLEARES:
1919, Rutherford: Transmutação!1919, Rutherford: Transmutação!
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
1919, Rutherford: Transmutação!1919, Rutherford: Transmutação!
[ ] HOFHeN 1117818942147 +→→+
PROCESSOS NUCLEARES:
Tempo de meiaTempo de meia--vida: vida: Tempo para Tempo para 
decaimento de metade da amostra decaimento de metade da amostra 
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
decaimento de metade da amostra decaimento de metade da amostra 
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
PROCESSOS NUCLEARES:
Datação por 14C:
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
HCnN 11
14
6
1
0
14
7 +→+
anostC 5760,
2
1
14
6 =
PROCESSOS NUCLEARES:
Fissão Nuclear:
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
PROCESSOS NUCLEARES:
Fusão Nuclear:
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
54
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
Dualidade onda Dualidade onda 
partícula da matériapartícula da matéria
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
J.J.J.J. ThomsomThomsom
Prêmio Prêmio nobelnobel por mostrar que o elétron é por mostrar que o elétron é 
uma partícula (1906)uma partícula (1906)
G.P.G.P. ThomsomThomsom
Prêmio Prêmio nobelnobel por mostrar que o elétron é por mostrar que o elétron é 
uma onda (1937)uma onda (1937)
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
Planck: Planck:ν=hE
Einstein: Einstein: 
ν=hE
1924 - De BROGLIE E A 
DUALIDADE ONDA-PARTÍCULA 
DO ELÉTRON:
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
λλλλ = h / p
1925 - O PRINCÍPIO DA 
INCERTEZA DE HEISENBERG 
λλλλ = h / p
p = m . v.
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
• Em 1925 de Broglie 
sugeriu que todas as 
partículas deveriam
ser entendidas como
tendo propriedadestendo propriedades
de ondas.:
λλλλ = h / mv
• mv é o momento
linear
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
OO princípioprincípio dada incertezaincerteza dede HeisenbergHeisenberg:: nana escalaescala
dede massamassa dede partículaspartículas atômicasatômicas,, nãonão podemospodemos
determinardeterminar exatamenteexatamente aa posiçãoposição,, aa direçãodireção dodo
movimentomovimento ee aa velocidadevelocidade simultaneamentesimultaneamente..
ParaPara osos elétronselétrons:: nãonão
podemospodemos determinardeterminar seuseu
momentomomento ee suasua posiçãoposição
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
61
momentomomento ee suasua posiçãoposição
simultaneamentesimultaneamente..
EQUAÇÃO DE 
SCHRÖDINGER:
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
λ = λ0 / n
EQUAÇÃO DE SCHRÖDINGER:
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
EQUAÇÃO DE SCHRÖDINGER: 
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
Formato dos orbitais:
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
Formato dos orbitais:
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
OS NÚMEROS QUÂNTICOS:
Número quântico principal (n):
- qualquer valor inteiro positivo 
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
não nulo (1, 2, 3,...).
- representa os níveis de energia 
permitidos para o átomo
- determina o tamanho do orbital. 
OS NÚMEROS QUÂNTICOS:
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
OS NÚMEROS QUÂNTICOS:
Número quântico secundário (l):
- determina a forma do orbital.
- para um dado (n), (l) pode ter 
valores inteiros de 0 até (n-1).
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
valores inteiros de 0 até (n-1).
- corresponde a uma subcamada 
de energia e aparece designado 
pelas letras s (l=0), p (l=1), d (l=2), 
f (l=3), g (l=4),... 
OS NÚMEROS QUÂNTICOS:
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
OS NÚMEROS QUÂNTICOS:
Número quântico magnético (ml):
- fornece a orientação do orbital no 
espaço;
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
espaço;
- assume valores inteiros de -l até l, 
incluindo o zero - existem 2l + 1 
orbitais diferentes para um mesmo 
nível (n) e subnível (l) de energias.
OS NÚMEROS QUÂNTICOS:
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
OS NÚMEROS QUÂNTICOS:
n l
(subnível)
m (número
de orbitais)
Notação completa
dos orbitais
1 0 (s) 1 (1) 1s
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
1 0 (s) 1 (1) 1s
2 0 (s)
1 (p)
1 (1)
3 (3)
2s
2px, 2py, 2pz
3 0 (s)
1 (p)
2 (d)
1 (1)
3 (3)
5 (5)
3s
3px, 3py, 3pz
3dz2,3dx2-y2,
3dxz,3dxy,3dzy
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
Feixe de elétrons
OS NÚMEROS QUÂNTICOS:
Número quântico spin (ms):
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
Número quântico spin (ms):
- postulado de Pauli
- assume valores 
+1/2 (sentido horário) 
-1/2 (quando anti-horário)
OS NÚMEROS QUÂNTICOS:
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
Diagrama de Pauling:
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
Distribuição eletrônica:
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
Distribuição eletrônica:
- Preencher um subnível antes de 
colocar elétrons no próximo; 
- um orbital recebe seu segundo 
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
- um orbital recebe seu segundo 
elétron; após todos os orbitais do 
subnível possuírem um; 
- dois elétrons em um orbital, deve-
se indicar spin contrários.
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
84
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
85
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
86
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
87
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
88
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
89
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
90
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
91
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
92
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
93
O modelo atômico atualO modelo atômico atual
O modelo O modelo atõmicoatõmico atualatual
Continua...Continua...Continua...Continua...Continua...Continua...Continua...Continua...Continua...Continua...Continua...Continua...Continua...Continua...Continua...Continua...