Teoria Atômica Química I

Prévia do material em texto

Teoria Atômica 
3. Teoria de Rutherford 
4. O modelo Atômico Atual 
1. Teoria de Dalton 
2. Teoria de Thomson 
Química I 
1 
1. O Átomo na visão de Dalton 
TEORIA ATÔMICA CLÁSSICA: 
 
“Cada átomo seria uma partícula 
extremamente pequena, maciça, indivisível, 
eletricamente neutra.” 
John Dalton - 1807 
Propriedades dos átomos de acordo com Dalton: 
• Todos os átomos de um dado elemento são idênticos; 
• Os átomos de elementos diferentes tem massas diferentes; 
• Um composto é uma combinação de átomos de mais de um 
elemento; 
• Nas reações químicas, os átomos permanecem inalterados. 
 
2 
2. Teoria ou Modelo de Thomson 
Relação carga/massa do elétron: 
1,76 x 108 C/g 
3 
4 
(1) (2) 
(4) (3) 
O modelo proposto por Thomson ficou conhecido como o 
“Pudim de Passas”. 
“O elétron foi a primeira partícula 
subatômica descoberta, tornando o 
modelo atômico de Dalton 
ultrapassado”. 
5 
 
3. Teoria ou Modelo de Rutherford 
Rutherford propôs o modelo que admite um núcleo com cargas 
elétricas positivas (denominou-as prótons). Ao redor, muitos 
distantes estariam girando os elétrons (negativos). Entre prótons e 
elétrons haveria grande espaço vazio. 
6 
7 
Resultado esperado para o modelo 
do pudim de ameixas. 
Resultado experimental. 
Modelo Planetário de Rutherford 
8 
Se o núcleo é positivo e a eletrosfera negativa, por que 
eles não se atraem, provocando o colapso do átomo? 
9 
4. Radiação eletromagnética 
• Para investigar a estrutura interna de objetos do tamanho 
dos átomos é preciso observá-los indiretamente, por meio 
das propriedades da luz que eles emitem quando 
estimulados por calor ou descarga elétrica; 
• Espectroscopia; 
• A luz é uma radiação eletromagnética (c = 2,998  108 
m/s); 
10 
Radiação eletromagnética 
Campo elétrico 
11 
Diferencie as duas ondas eletromagnéticas em termos de  e . 
a) b) 
SOLUÇÃO 
12 
Exercícios de Fixação 
1. Que radiação tem o maior comprimento de onda, a luz 
vermelha de frequência 4,31014 Hz ou a luz azul, de 
frequência 6,4 1014 Hz? 
2. A luz amarela emitida por uma lâmpada de sódio usado para 
iluminação pública tem comprimento de onda de 589 nm. 
Qual é a frequência dessa radiação? 
3. (a) Um laser usado em cirurgia de olhos, para reparar retinas 
deslocadas, produz radiação de 640 nm. Calcule a frequência 
dessa radiação. (b) Uma estação de rádio FM transmite 
radiação eletromagnética a uma frequência de 103,4 MHz. 
Calcule o comprimento de onda dessa radiação. 
13 
 
• O modelo ondulatório da luz não explica vários fenômenos tais 
como: 
 
a) Emissão da luz por um corpo quente – radiação do corpo 
negro; 
b) Emissão de elétrons a partir de uma superfície metálica – 
efeito fotoelétrico; 
c) Emissão da luz a partir de gás excitados eletronicamente – 
espectros de emissão. 
Energia quantizada e fótons 
14 
 
• A natureza da radiação eletromagnética vêm da observação de 
objetos aquecidos; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Radiação do corpo negro 
15 
Lei de Stefan-Boltzmann 
Aumentando-se a temperatura, para um dado comprimento 
de onda, a intensidade da radiação aumenta. 
4aTI 
a = 5,67 x 10-8 W.m-2.K-4 
16 
Lei de Wien: 
mmKcte
cteT máx
.9,2

1.Uma gigante vermelha é uma estrela que está nos estágios finais 
de evolução. O comprimento de onda máximo médio é 700 nm, o 
que mostra que as gigantes vermelhas esfriam quando estão 
morrendo. Qual é a temperatura média da atmosfera das gigantes 
vermelhas? 
2.A temperatura do ferro derretido pode ser estimada pela lei de 
Wien. Se o ponto de fusão do ferro é 1.540º C, qual será o 
comprimento de onda (em nanômetros) que corresponde à 
intensidade máxima da radiação quando uma peça de ferro funde? 17 
Exercício de Fixação 
18 
3. (UFRN) A radiação térmica proveniente de uma fornalha de altas 
temperaturas em equilíbrio térmico, usada para fusão de materiais, pode ser 
analisada por um espectrômetro. A intensidade da radiação emitida pela 
fornalha, a uma determinada temperatura, é registrada por esse aparato em 
função do comprimento de onda da radiação. Daí se obtém a curva espectral 
apresentada na figura. A análise desse tipo de espectro levou o físico alemão 
Wilhelm Wien, em 1894, a propor que, quando a intensidade da radiação 
emitida é máxima, o comprimento de onda associado obedece à expressão: 
máx.T=cte, em que λmáx é o comprimento de onda do máximo da curva 
espectral e T é a temperatura da fornalha para um determinado espectro. 
De acordo com essas informações, é correto afirmar que a temperatura da 
fornalha é, aproximadamente, 
(a) 2000 K e que λmáx aumenta quando a temperatura aumenta. 
(b) 1500 K e que λmáx diminui quando a temperatura diminui. 
(c) 2000 K e que λmáx diminui quando a temperatura aumenta. 
(d) 1500 K e que λmáx aumenta quando a temperatura diminui. 
• Catástrofe do ultravioleta e a física clássica; 
• Max Planck e a teoria do quanta (pacotes de energia); 
• Ideia central: Energia de um único quanta é uma constante 
multiplicada pela frequência da radiação eletromagnética. 
• h = 6,626 10-34 J.s 
 
19 
Quantização de Energia 
nhE 
• Em 1905, Albert Einstein usou a teoria quântica de Max Planck para 
explicar o efeito fotoelétrico; 
• Para cada metal existe uma frequência mínima de luz abaixo da qual 
nenhum elétron é emitido; 
• Energia radiante da superfície metálica é um fluxo de pacotes 
mínimos de energia, os fótons. 
 
20 
Efeito Fotoelétrico 
hE 
Energia do fóton 
1.Calcule e compare a energia de um fóton de comprimento 
de onda de 3,3 m com um de comprimento de onda de 
0,154 nm. Identifique a região do espectro eletromagnético a 
qual cada um pertence? 
2.Uma estação de rádio AM transmite a 1.440 KHz e sua 
parceira FM transmite a 94,5 MHz. Calcule e compare a 
energia dos fótons emitidos por essas duas estações de rádio. 
21 
Exercício de Fixação 
3. Examine as seguintes informações sobre a radiação 
eletromagnética e decida se elas são verdadeiras ou falsas. Se 
forem falsas, corrigi-as. 
(a)A intensidade total da radiação emitida por um corpo negro na 
temperatura absoluta T é diretamente proporcional à 
temperatura. 
(b)Quando a temperatura de um corpo-negro aumenta, o 
comprimento de onda máximo de intensidade diminui. 
(c)Fótons de radiação de radiofrequência têm energia maior do 
que fótons de radiação ultravioleta. 
22 
• Resolve alguns problemas do modelo planetário de Rutherford; 
• Tentativa de explicar as ideias de quantização de Planck e 
Einstein ao modelo de Rutherford; 
• Conseguiu resolver o problema do modelo de Rutherford com 
postulados, que lhe rendeu o prêmio Nobel da Física em 1922; 
23 
5. O modelo de Niels Bohr 
1º Postulado: Somente órbitas de certos raios e portanto certos 
valores de energia definidas, são permitidas para os elétrons em 
um átomo; 
 
24 
Postulados de Bohr 
2º Postulado: Um átomo irradia energia quando um elétron salta de 
uma órbita de maior energia para uma de menor energia; 
 
 
25 
Postulados de Bohr 
n=2→n=1 n=5→n=2 n=6→n=2 
3º Postulado: A energia só é emitida ou absorvida por um 
elétron quando ele muda de um estado de energia permitida 
para outro. Essa energia é emitida ou absorvida como fóton: 
E=h 
 
26 
Postulados de Bohr 
Evolução dos Modelos Atômicos 
27 
28