Teoria Atomica parte 1

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Universidade Federal de Ouro Preto 
Disciplina: QUI 200
TEORIA ATÔMICA- PARTE 1 
Teoria Atômica da Matéria
• Leucipo e Demócrito e Epicuro- Descontinuidade da 
matéria (átomo).
• Aristóteles- Matéria contínua e suas menores partículas 
seriam grãos de matéria.
Modelo atômico de Dalton
+
3 H S + 4 O  2 H SO + H S2 2 22 4
Medir a quantidade de matéria que reage com outra para formar 
novas substâncias?
Modelo Atômico de Dalton
Toda matéria é composta de partículas fundamentais – os átomos.
Os átomos de um elemento não se convertem em diferentes tipos de
átomos por meio de uma reação química; eles não são criados e nem
destruídos nas reações.
Os elementos são caracterizados por seus átomos. Todos os átomos
de um dado elemento são idênticos em todos os aspectos.
Compostos químicos são formados quando átomos de mais de um
elemento se combinam; um determinado composto tem sempre o
mesmo número relativo dos mesmos tipos de átomos.
+
3 H S + 4 O  2 H SO + H S
2 2 22 4
Subs. Composta Subs. Simples Mistura
1 1
32
1 1
1 1
32
32
102u 128u
16
16
34u
16
16 16
16
1 1
32
98u
196u
Para Dalton os átomos são os componentes básicos da matéria.
Eles são as menores partes de um elemento que mantém a
identidade química desse elemento.
Prelúdios para o Modelo de Thomson
• Experimentos em tubos com raios catódicos
(descarga elétrica em tubos parcialmente evacuados)
• Uma alta voltagem é aplicada a partir dos eletrodos, 
fazendo com que as partículas negativas se 
desloquem do eletrodo negativo para o positivo.
• A trajetória pode ser alterada pela presença de um 
campo elétrico ou magnético.
Prelúdios para o Modelo de Thomson
Prelúdios para o Modelo de Thomson
• Thomson construiu um tubo de raios catódicos, de modo que ele pode
medir de maneira quantitativa os efeitos dos campos elétricos e
magnéticos no jato fino de elétrons que passava através de um orifício
em um eletrodo carregado positivamente. Essa medida possibilitou
calcular um valor de 1,76x108C/g para a proporção de carga elétrica do
elétron em relação a sua massa.
Prelúdios para o Modelo de Thomson
Considere o seguinte experimento:
•Gotas de óleo são borrifadas sobre 
uma chapa carregada positivamente 
contendo um pequeno orifício. 
•À medida que as gotas de óleo 
passam através do orifício, elas são 
carregadas negativamente.
•A gravidade força as gotas para 
baixo. O campo elétrico aplicado 
força as gotas para cima.
Quando uma gota está perfeitamente 
equilibrada, seu peso é igual à força 
de atração eletrostática entre a gota e 
a chapa positiva.
Utilizando este experimento, Millikan
determinou que a carga no elétron é
1,60 x 10-19C.
•Conhecendo a proporção carga-
massa, 1,76x108 C/g, Millikan calculou 
a massa do elétron: 9,10 x 10-28g.
Modelo Atômico de Thomson
• A partir daí, Thomson argumentou que como os elétrons
compreendiam apenas uma pequena fração de massa de um
átomo, eles provavelmente seriam responsáveis por uma fração
igualmente pequena do tamanho do átomo.
Prelúdios para o Modelo Atômico de 
Rutherford
Becquerel e Marie Curie → estudaram o mineral 
urânio e descobriram que ele espontaneamente 
emite radiação de alta energia. 
Rutherford → três tipos de radiações: alfa (α), 
beta (β) e gama (γ). 
Prelúdios para o Modelo Atômico de 
Rutherford
A natureza da radiação difere quanto a sua reação a um campo elétrico.
•Um alto desvio no sentido da chapa positiva corresponde à radiação que é 
negativamente carregada. Essa se chama radiação β.
•Nenhum desvio corresponde a uma radiação neutra. Essa se chama 
radiação γ
•Um pequeno desvio no sentido da chapa carregada negativamente 
corresponde à radiação carregada positivamente. Essa se chama radiação 
α.
Prelúdios para o Modelo Atômico de 
Rutherford
Prelúdios para o Modelo Atômico de 
Rutherford – Experimentos com partículas alfa
•Rutherford executou o seguinte experimento:
•Uma fonte de partículas α foi colocada na boca de um detector 
circular.
•As partículas α foram lançadas através de um pedaço da chapa 
de ouro.
Prelúdios para o Modelo Atômico de 
Rutherford – Experimentos com partículas alfa
•A maioria das partículas α passaram diretamente através da 
chapa, sem desviar.
•Algumas partículas α foram desviadas com ângulos grandes.
•Se o modelo do átomo de Thomson estivesse correto, o resultado 
de Rutherford seria impossível.
Modelo Atômico de Rutherford
Modelo Atômico de Rutherford- Estrutura 
atômica
Modelo Atômico de Rutherford
• Rutherford supôs que os elétrons orbitavam o núcleo da 
mesma forma que os planetas orbitam em torno do sol.
• Entretanto, uma partícula carregada movendo em uma 
trajetória circular deve perder energia.
• Isso significa que o átomo deve ser instável de acordo com a 
teoria de Rutherford.
• A “solução” para o problema foi proposta por Bohr, com base 
em estudos realizados por Einstein e Max Planck no início do 
século XX, sobre a radiação e sua interação com a matéria
Observação dos átomos
A teoria atômica moderna surgiu a partir de estudos sobre a 
interação da radiação com a matéria.
Revisando!!!!
Ondas: Perturbações oscilantes periódicas que se propagam no 
tempo e no espaço. Transporta energia, mas não transporta 
matéria.
Observação dos átomos
• Todas as ondas têm um comprimento de onda característico, λ, e 
uma amplitude, A.
• A frequência, ν, de uma onda é o número de ciclos que passam por 
um ponto em um segundo.
• A velocidade de uma onda, v, é dada por sua frequência multiplicada 
pelo seu comprimento de onda.
• Para a luz, velocidade = c.
Observação dos átomos
• Energia eletromagnética: é emitida por qualquer corpo que 
possua temperatura acima de zero absoluto (0 Kelvin). 
• A energia eletromagnética não precisa de um meio material 
para se propagar, sendo definida como uma energia que se 
move na forma de ondas eletromagnéticas.
• Numa onda eletromagnética, temos o campo elétrico e o 
campo magnético que oscilam, e guardam uma relação fixa 
entre si.
Observação dos átomos
• A energia eletromagnética se move na forma de ondas
eletromagnéticas à velocidade da luz (300.000 km/s).
• Ondas eletromagnéticas também são radiações 
eletromagnética (REM) que é uma forma de propagação de 
energia no espaço.
• A REM é caracterizada em comprimentos de onda que 
representam a distância entre dois pontos de igual intensidade 
dos campos elétrico e magnético. O conjunto de comprimentos 
de onda que compõem a REM é conhecido como Espectro 
Eletromagnético. 
Prelúdio para o Modelo de Bohr –
Espectro Eletromagnético
Observação dos átomos
Ex: A luz amarela emitida por uma lâmpada de vapor 
de sódio usada para iluminação pública tem 
comprimento de onda de 589 nm. Qual a frequência 
dessa radiação?
Prelúdio para o Modelo de Bohr –
Energia quantizada
• PLANCK (1900): A energia só pode ser liberada (ou 
absorvida) por átomos em “pacotes” de tamanhos 
mínimos, chamados quantum.
• A relação entre energia e frequência é: E = h.ν
h = constante de Planck = 6,626 x 10-34 J.s
Prelúdio para o Modelo de Bohr –
Energia quantizada
Energia potencial aumenta de 
maneira uniforme e contínua
Energia potencial aumenta de 
maneira gradual e quantizada
Para entender a quantização, considere a subida em uma rampa 
versus a subida em uma escada: 
• Ocorre emissão de elétrons de uma placa metálica, quando iluminada por 
radiação eletromagnética. Os fotoelétrons emitidos e a corrente por ele 
gerada só existe acima de um limiar de frequência, independente da 
intensidade da radiação.
Prelúdio para o Modelo de Bohr –
Fótons e o efeito fotoelétricoPrelúdio para o Modelo de Bohr –
Fótons e o efeito fotoelétrico
• O efeito fotoelétrico fornece evidências para a natureza de 
partícula da luz -“quantização”.
• A luz brilha na superfície de um metal, há um ponto no qual 
os elétrons são expelidos do metal.
• Os elétons somente serão expelidos se a frequência mínima é 
alcançada.
• Abaixo da frequência mínima, nenhum elétron é expelido.
• Acima da frequência mínima, o número de elétrons expelidos 
depende da intensidade da luz.
• Einstein supôs que a luz trafega em pacotes de energia
denominados fótons.
• Energia do fóton: E = h.ν
• Exemplo: Calcule a energia de um fóton amarelo cujo 
comprimento de onda é 589 nm.
• Exemplo: (a) Calcule o menor incremento de energia (um 
quantum) que pode ser emitido ou absorvido a um 
comprimento de onda de 812 nm. 
(b) Calcule a energia de um fóton que tem uma frequência de 
2,72 ×1013Hz? 
(c) Que comprimento de onda de radiação tem fótons de energia 
7,84 ×1018J? Em que porção do espectro eletromagnético essa 
radiação seria encontrada? 
Espectros de linhas e o modelo de 
Bohr
Espectros de linhas
• A radiação composta por um único comprimento de onda é 
chamada de monocromática.
• A radiação que se varre uma matriz completa de diferentes 
comprimentos de onda é chamada de contínua.
• A luz branca pode ser separada em um espectro contínuo de 
cores.
• Observe que não há manchas escuras no espectro contínuo 
que corresponderiam a linhas diferentes.
Espectros de linhas e o modelo de 
Bohr
Espectros de linhas e o modelo de 
Bohr
• Nem todas as fontes de radiação produzem um espectro 
contínuo.
• Quando diferentes gases são colocados sob pressão em um 
tubo e uma alta voltagem é aplicada, os gases emitem 
diferentes cores de luz.
Espectros de linhas e o modelo de 
Bohr
• Quando a luz vinda de tais tubos passa através de um prisma, apenas 
linhas de poucos comprimentos de onda estão presentes no espectro 
resultante.
• As linhas coloridas são separadas por regiões pretas, correspondem 
comprimentos de onda ausentes na luz.
Espectros de linhas e o modelo de 
Bohr
• As cores de gases excitados surgem devido ao movimento dos
elétrons entre os estados de energia no átomo.
Modelo de Bohr
Um gás emite luz quando uma 
corrente elétrica passa através 
dele, porque os elétrons que
compõem seus átomos primeiro
absorvem energia da
eletricidade e posteriormente
a liberam sob a forma de luz.
Modelo de Bohr
A radiação emitida é limitada para 
um certo comprimento de onda 
então um elétron em um átomo 
pode ter somente certas 
quantidades específicas de energia.
Ou seja, a 
energia de 
um elétron é
quantizada!
Modelo de Bohr- Postulados
1. Somente órbitas de certos raios, correspondendo a certas 
energias definidas, são permitidas para os elétrons em um 
átomo;
2. Em cada uma dessas órbitas o elétron apresenta energia
constante.
3. Um elétron, quando localizado numa dessas órbitas, não
perde nem ganha energia espontaneamente estado estacionário 
do elétron.
Modelo de Bohr- Postulados
4. Um elétron pode absorver energia de uma fonte externa
somente em unidades discretas denominadas quanta (E = h.ν).
5. Quando o elétron absorve um quantum de energia, ele salta 
para uma orbita mais energética, ligeiramente mais afastada do 
núcleo.
6. Quando o elétron retorna a orbita menos energética, ele 
perde, na forma de onda eletromagnética, uma quantidade de 
energia que corresponde a diferença de energia existente entre 
as órbitas envolvidas no movimento do elétron.
Modelo de Bohr
Modelo de Bohr
Modelo de Bohr
Níveis de energia no átomo de 
hidrogênio a partir do modelo de Bohr. 
As setas referem-se as transições do 
elétron de estado de energia para outro.
Modelo de Bohr
• Para um conjunto de transições com o mesmo valor de n 
(final), tem-se uma série de linhas espectrais, sendo que 
algumas recebem nomes especiais.
• Exercícios:
1) Para cada uma das seguintes transições eletrônicas para o 
átomo de hidrogênio, calcule a energia, a frequência e o 
comprimento de onda da radiação associada, e determine se 
a radiação é emitida ou absorvida durante a transição:
a) De n=5 para n=1
b) De n=4 para n=2
c) De n=4 para n=6
Modelo de Bohr
• Limitações do modelo de Bohr
• Pode explicar adequadamente apenas o espectro de linhas do 
átomo de hidrogênio.
• Os elétrons não são completamente descritos como partículas 
pequenas.