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18 /0 3 /2 0 2 5 1 QUÍMICA 01 MODELOS ATÔMICOS PAZ NA ESCOLA 07.05.2020 Centro Universitário Maurício de Nassau Química Geral e Inorgânica Modelos Atômicos Prof. Me. Alex José Silveira Filho Aracaju/SE 2025 Introdução Estruturas atômicas 2 LEUCIPO E DEMÓCRITO – 470 a.C. (FILÓSOFOS) propuseram idéias filosóficas a respeito dos Átomos; átomo: menor porção ou partícula de qualquer classe de substância; átomo indivisível. Propuseram o nome ÁTOMO para a partícula fundamental da matéria. Demócrito (460 – 370 A.C.) Leucipo de Mileto (440 A.C.) A matéria é descontínua e formada por partículas indivisíveis os átomos. (A = não ; tomo = parte). ÁTOMO = não + divisível Modelo baseado apenas na intuição e na lógica. 5 Introdução Estruturas atômicas Átomo 1 2 3 18 /0 3 /2 0 2 5 2 Átomo caracterizado como uma esfera maciça, indivisível e indestrutível. • Esfera maciça; • Indivisível; • Indestrutível; • Sem carga elétrica. Baseado nas “Leis Ponderais” “Bola de bilhar JOHN DALTON (1766-1844) 6 Modelos Atômicos Modelo Atômico de Dalton 7 • John Dalton propôs um modelo de átomo onde pregava as seguintes ideias: • toda matéria é composta por átomos; • os átomos são indivisíveis; • os átomos não se transformam uns nos outros; • os átomos não podem ser criados nem destruídos; • os elementos químicos são formados por átomos simples; • Os átomos do mesmo elemento são iguais entre si – têm a mesma massa. Modelos Atômicos Modelo Atômico de Dalton (1808) 7 Modelos Atômicos Modelo Atômico de Dalton (1803) Postulou... I) Todas as substâncias são constituídas de átomos, que não podem ser criados e nem destruídos. II)Cada substância é constituída de um único tipo de átomo. Substância simples ou elementos são formados de “átomos simples”, que são indivisíveis. Substâncias compostas são formadas por “átomos compostos”, capazes de se decompor, em “átomos simples”. III) Todos os átomos de uma mesma substância são idênticos na forma, no tamanho, na massa e nas demais propriedades. A massa de um ”átomo composto” é igual à soma das massas de todos os “átomos simples” componentes. IV) Os “átomos compostos” são formados por um pequeno número de “átomos simples”. 4 5 6 18 /0 3 /2 0 2 5 3 7 Modelos Atômicos Modelo Atômico de Dalton (1808) A figura a seguir traz alguns dos elementos químicos, sugeridos por Dalton. • Átomo: partícula maciça, mas não indivisível; • Esfera gelatinosa com os elétrons incrustrados, neutralizando a carga positiva do núcleo, formando um conjunto eletricamente neutro • Descoberta do elétron. • A existência de partículas subatômicas. J.J.Thomson (1856 – 1940) 8 Modelos Atômicos Modelo Atômico de Thomson (1898) O átomo seria uma esfera de massa positva incrustada de cargas negativas formando um conjunto eletricamente neutro, semelhante a um “pudim de passas”. 9 “Pudim de passas” Modelos Atômicos Modelo Atômico de Thomson (1898) 7 8 9 18 /0 3 /2 0 2 5 4 10 Ernest Rutherford (1871 – 1937) Modelos Atômicos Modelo Atômico de Rutherford (1911) 11 Modelos Atômicos Modelo Atômico de Rutherford (1911) 12 Modelos Atômicos Modelo Atômico de Rutherford (1911) • Interpretação sobre a região 1: Como grande parte da radiação alfa atravessou a lâmina de ouro sem nenhum empecilho, isso quer dizer que os átomos apresentavam grandes espaços vazios (eletrosfera), ou seja, regiões que não possuíam nada capaz de influenciar a radiação alfa; • Interpretação sobre a região 2: A quantidade pequena de radiação alfa que sofreu desvios passou próximo de uma região positiva (núcleo) do átomo, provavelmente de tamanho pequeno, o que promoveu o desvio. • Interpretação sobre a região 3: Como uma quantidade extremamente pequena de radiação alfa foi rebatida, isso quer dizer que elas se chocaram com uma região do átomo extremamente pequena que apresentava característica positiva. 10 11 12 18 /0 3 /2 0 2 5 5 13 Modelo Atômico de Rutherford Principais conclusões 1. O átomo é formado por grandes espaços vazios, tendo em vista que a maioria das partículas atravessaram a lâmina sem sofrer desvios; 2. O átomo é formado por duas regiões distintas: o núcleo e a eletrosfera; 3. As partículas positivas do átomo estão concentradas numa região extremamente pequena (núcleo); 4. As cargas negativas estão dispersas numa região periférica cerca de 104 a 105 vezes maior que o núcleo do átomo eletrosfera; 5. Os elétrons giram ao redor do núcleo em órbitas circulares; 6. Ficou conhecido como modelo do sistema planetário; 1. Dê o nome do autor da primeira ideia de átomo, sem base em resultados experimentais (sem base científica). 2. O modelo atômico proposto por ele é chamado de modelo da bola de bilhar: a) Demócrito e Leucipo; b) Dalton; c) Thomson; d) Rutherford. 3. O modelo atômico proposto por ele é chamado de modelo do pudim de passas: a) Demócrito e Leucipo; b) Dalton; c) Thomson; d) Rutherford. 14 Atividade 1 NIELS BÖHR (1885 – 1962) 15 Modelos Atômicos Modelo Atômico de Böhr (1913) • Esse modelo introduziu conceitos importantes, como os estados estacionários, além das órbitas eletrônicas, locais onde os elétrons não absorveriam ou emitiriam energia. Porém, o modelo de Bohr só é aplicável aos átomos monoeletrônicos — um único elétron —, o que o levou a ser suplantado por teorias mais modernas, trazidas pela mecânica quântica do físico alemão Werner Heisenberg e do matemático austríaco Erwin Schrödinger. 13 14 15 18 /0 3 /2 0 2 5 6 16 Modelos Atômicos Modelo Atômico de Böhr (1913) • Resolve os problemas de instabilidade do modelo atômico de Rutherford; • Indica que elétrons estão em camadas quantizadas e, enquanto nessas camadas, podem se movimentar sem perder energia; • Define transição eletrônica; • Tem sua base experimental na espectroscopia; • É limitado para átomos hidrogenoides. 17 Modelo Atômico de Böhr Postulados 1- Os elétrons giram ao redor do núcleo em órbitas circulares de modo a ter uma energia constante. (órbitas estacionárias). 2 – Os elétrons estão situados em níveis ou camadas onde cada nível possui um valor determinado de energia. energia do elétron aumenta à medida que ele se afasta do núcleo. 18 Modelo Atômico de Böhr Postulados 3 - Um elétron ao absorver energia fica excitado e salta para uma camada posterior, só que a tendência natural deste elétron é voltar para a sua camada de origem devolvendo toda a energia que recebeu em forma de luz radiante (luz visível). 16 17 18 18 /0 3 /2 0 2 5 7 19 Modelo Atômico de Böhr Postulados 3 - Um elétron ao absorver energia fica excitado e salta para uma camada posterior, só que a tendência natural deste elétron é voltar para a sua camada de origem devolvendo toda a energia que recebeu em forma de luz radiante (luz visível). K L M N O P Q ) ) ) ) ) ) ) Núcleo Eletrosfera 20 • O modelo atômico de Sommerfeld é uma extensão do modelo atômico de Böhr. Esse propõe que os elétrons em certos átomos atingiam velocidades próximas à da luz. • As modificações básicas do modelo Sommerfeld em relação ao Böhr são: •Os elétrons se movem ao redor do núcleo do átomo, em órbitas circulares ou elípticas; •Do segundo nível de energia, existem um ou mais subníveis no mesmo nível; •O elétron é uma minúscula corrente elétrica. ARNOLD J. W. SOMMERFELD (1868 – 1951) Modelos Atômicos Modelo Atômico de Sommerfeld (1916) 21 O modelo atual do átomo, conhecido como modelo orbital atômico, não poderia ter sido formulado sem os modelos anteriores derivados das hipóteses de Böhr. Modelos Atômicos Modelo Atômico de Sommerfeld (1916) Principais conclusões de SOMMERFELD 1 A primeira órbita é circular e as demais são elípticas; 2 Os elétrons estão localizados em subníveis eletrônicos: s, p, d, f. 19 20 21 18 /0 3 /2 0 2 5 8 22 • As órbitas elípticas de Sommerfeld indicaram um segundo número quântico, denominado número quântico secundário (l). Este número quântico secundário, definido pela equação l = n – 1 descreveria as subcamadas de energiae por consequência, seu momento angular. Para a camada M (n=3) teremos para o valor do número quântico secundário l = 2. Conforme se observa na figura acima, teremos para a camada M três órbitas possíveis (0, 1 e 2), sendo a órbita de maior valor a mais arredondada e onde o elétron possuirá o maior nível de energia. • A proposta de Sommerfeld conseguira, através da instituição do segundo número quântico, explicar como os espectros de emissão apresentavam o fenômeno de linhas múltiplas nas raias espectrais. • Segundo este modelo, as múltiplas linhas seriam os subníveis de energia que compõem o nível ou camada de energia e estes subníveis foram caracterizados como “s”, “p”, “d” e “f”, derivados de conceitos relativos à espectroscopia. Modelos Atômicos Modelo Atômico de Sommerfeld (1916) 23 1- Princípio da Incerteza de Heisenberg: é impossível determinar com precisão a posição e a velocidade de um elétron num mesmo instante. PRINCÍPIOS Werner Heisenberg (1901 – 1976) Modelos Atômicos Modelo Atômico Atual (1926) 2 - Princípio da Dualidade da matéria de Louis de Broglie: O elétron apresenta característica DUAL, ou seja, comporta-se como matéria e energia, sendo portanto, uma partícula-onda. Arota de um elétron é incerta e imprecisa. Louis de Broglie (1892 – 1987) 24 Orbital é a região do espaço ao redor do núcleo onde existe a máxima probabilidade de se encontrar o elétron. 3- Conceito de Orbital Modelos Atômicos Modelo Atômico Atual (1926) Erwim Schödinger (1887 – 1961) Em 1926, Erwin Schrödinger formulou uma teoria chamada de "Teoria da Mecânica Ondulatória" que determinou o conceito de "orbital”. 22 23 24 18 /0 3 /2 0 2 5 9 25 Modelos Atômicos (nuvem eletrônica) 4- Em sua experiência, que levou ao modelo do átomo nucleado, Rutherford bombardeou [1] com [2]. As lacunas [1] e [2] são corretamente preenchidas, respectivamente, com: a) uma lâmina delgada de ouro e raios catódicos; b) uma barra de ouro e partículas α (alfa); c) uma lâmina delgada de ouro e nêutrons; d) uma lâmina delgada de ouro e partículas α (alfa); e) uma espiral de prata e raios catódicos. 26 Atividade 2 5. Dalton, Rutherford e Bohr propuseram, em diferentes épocas, modelos atômicos.Algumas características desses modelos são apresentadas abaixo: Modelo I: Núcleo atômico denso, comcarga positiva. Elétrons em órbitas circulares. Modelo II: Átomos maciços e indivisíveis. Modelo III: Núcleo atômico denso, com carga elétrica positiva. Elétrons em órbitas circulares de energia quantizada. 27 Atividade 2 25 26 27 18 /0 3 /2 0 2 5 10 A associação modelo/cientista correta é: a) I/Bohr , II/Dalton , III/Rutherford b) I/Dalton , II/Bohr , III/Rutherford c) I/Dalton , II/Rutherford , III/Bohr d) I/Rutherford , II/Bohr , III/Dalton e) I/Rutherford , II/Dalton , III/Bohr 35 Atividade 2 6. Há exatos 100 anos, J.J. Thomson determinou, pela primeira vez, a relação entre a massa e a carga do elétron, o que pode ser considerado como a descoberta do elétron. É reconhecida como uma contribuição de Thomson ao modelo atômico: a) o átomo ser indivisível b) a existência de partículas subatômicas c) os elétrons ocuparem níveis discretos de energia d) os elétrons girarem em órbitas circulares ao redor do núcleo e) o átomo possuir um núcleo com carga positiva e uma eletrosfera 36 Atividade 2 Dúvidas? 28 29 30 18 /0 3 /2 0 2 5 11 Obrigado!! Prof. Me. Alex José Silveira Filho 160101616@prof.uninassau.edu.br 31