Modelo_atomico_2013

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O que é “MODELO”?
Um modelo pode ser definido como uma representação parcial de um objeto, evento, processo ou idéia, que é produzida com propósitos específicos como, por exemplo, facilitar a visualização; fundamentar elaboração e teste de novas idéias; e possibilitar a elaboração de explicações e previsões sobre comportamentos e propriedades do sistema modelado. 
Assim, um modelo não é uma cópia da realidade, muito menos a verdade em si, mas uma forma de representá-la originada a partir de interpretações pessoais desta.
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Um dos temas em química é a inter-relação entre a estrutura e as propriedades da matéria. O comportamento físico e químico da matéria depende da maneira pela qual os átomos interagem e esta, por sua vez, depende de sua estrutura.
Por que é importante conhecer a 
estrutura de um átomo?
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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:
As primeiras idéias sobre a composição da MATÉRIA
Átomo
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Modelos atômicos
A origem da palavra átomo
A palavra átomo foi utilizada pela primeira vez na Grécia antiga, por volta de 400 aC. Demócrito (um filósofo grego) acreditava que todo tipo de matéria fosse formado por diminutas partículas que denominou átomos (sem divisão). Acreditava-se que tais partículas representavam a menor porção de matéria possível, ou seja, eram indivisíveis. Como esta idéia não pôde ser comprovada por Demócrito e seus contemporâneos, ela ficou conhecida como 1º modelo atômico, mas meramente filosófico.
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Toda a matéria é constituída por átomos e o vazio;
O átomo é uma partícula muito pequena, invisível e que não pode ser dividida;
Os átomos encontram-se em constante movimento;
Universo constituído por um número infinito de átomos, indivisíveis e eternos;
Modelo proposto por Demócrito
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Aristóteles rejeita o modelo de Demócrito
Aristóteles acreditava que a matéria era contínua e composta por: 
O Modelo de Demócrito permaneceu na sombra durante mais de 20 séculos...
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Lei da conservação das massas
Século XVIII: Antoine Lavoisier (1789): Lei da Conservação das Massas 
Lavoisier mediu cuidadosamente as massas de um sistema antes e depois de uma reação em recipientes fechados.
 
 Lavoisier constatou que a massa do sistema antes e depois da reação é a mesma. "Numa reação química, não ocorre alteração na massa do sistema".
Soma das massas dos REAGENTES = Soma das massas dos PRODUTOS
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Lei das Proporções definidas
Joseph Louis Proust (1797)
Em uma dada reação química, há uma relação fixa entre as massas das substâncias participante.
Essa lei é baseada no cálculo estequiométrico e na utilização de formulas e equações químicas tão comuns na ciência moderna.
Exemplo: 2 SO2 + O2 → 2 SO3 
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Modelo Atômico de Dalton
 As idéias de Demócrito permaneceram inalteradas por aproximadamente 2200 anos. Em 1808, Dalton retomou estas idéias sob uma nova perspectiva: a experimentação. 
Baseado em reações químicas e pesagens minuciosas, chegou à conclusão de que os átomos realmente existiam e que possuíam algumas características:
- Toda matéria é formada por diminutas partículas esféricas, maciças, neutras e indivisíveis chamadas átomos. 
- Existe um número finito de tipos de átomos na natureza.
- A combinação de iguais ou diferentes tipos de átomos originam os diferentes materiais.
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Os elementos são caracterizados por seus átomos. 
Todos os átomos de um dado elemento são idênticos em todos os aspectos. 
Átomos de diferentes elementos têm diferentes propriedades.
As transformações químicas consistem em uma combinação, separação ou rearranjo de átomos.
Nas transformações químicas dos materiais, realmente, não há alterações na identidade química dos átomos..
Compostos químicos são formados de átomos de dois ou mais elementos em uma razão fixa.
Tal postulado é, ainda hoje, aceito para a maioria dos compostos conhecidos. É bastante nítida a relação entre ele e a Lei das Proporções Definidas de Proust..
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Sua teoria, por exemplo, explicou com sucesso por que a massa é conservada nas reações químicas. 
Se cada átomo tem sua própria característica e se os átomos são rearranjados, permanecendo inalterados durante uma reação química, então a massa total dos átomos dos reagentes deve ser a mesma que a dos átomos dos produtos.
 A lei da composição definida é também explicada com sucesso: se cada composto é caracterizado por proporções fixas entre os números de átomos dos seus elementos componentes e se cada átomo de um dado elemento tem a mesma massa, então a composição de cada composto deve ser sempre a mesma.
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Uma das limitações do modelo de Dalton estava em não contemplar a natureza elétrica da matéria.
Entretanto, Dalton iniciou um caminho sem volta na Química: a certeza de que a matéria é formada por átomos.
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Thomson e seus colaboradores desenvolveram varios experimentos chegando a concluir que os raios catódicos eram formados por partículas que possuem carga negativa. 
Tempos mais tarde, Thomson provou que esses raios eram desviados mediante a aplicação de campo elétrico. 
Assim, essas partículas foram denominadas de elétrons. 
Raios catódicos e elétrons
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Raios catódicos e elétrons
Após descobrir a natureza dos raios catódicos, Thomson procurou determinar algumas propriedades das partículas que constituem o raio como, por exemplo, o valor da carga e a massa destas partículas. 
Mas não foi possível obter experimentalmente o valor dessas grandezas, o que ele conseguiu foi medir a razão entre a carga e a massa do elétron.
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Raios catódicos e elétrons
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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.
Raios catódicos e elétrons
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Raios catódicos e elétrons
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Em 1897, Thomson determinou que a proporção carga-massa de um elétron é 1,76 x 108 C/g.
Utilizando este experimento, Millikan determinou que a carga no elétron é 1,60 x 10-19 C.
Conhecendo a proporção carga-massa, 1,76 x 108 C/g, Millikan calculou a massa do elétron: 9,10 x 10-28 g.
Com números mais exatos, concluimos que a massa do elétron é 9,10939 x 10-28 g.
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Modelo Atômico de Thomson (1898) 
     Com a descoberta dos prótons e elétrons, Thomson propôs um modelo de átomo no qual os elétrons e os prótons, estariam uniformemente distribuídos, garantindo o equilíbrio elétrico entre as cargas positiva dos prótons e negativa dos elétrons. 
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Descoberta da Radioatividade
Foi descoberta em 1896 pelo cientista francês Antoine Henri Béqueres, consiste na emissão de partículas ou/radiação eletromagnética por certos materiais chamados radioativos. 
Alem dele, o casal Pierre Curie e Marie Curie e Rutherford, foram grandes estudiosos da radioatividade.
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Um alto desvio no sentido da chapa positiva corresponde à radiação que é negativamente carregada e tem massa baixa. Essa se chama radiação  (consiste de elétrons).
Nenhum desvio corresponde a uma radiação neutra. Essa se chama radiação 
Um pequeno desvio no sentido da chapa carregada negativamente corresponde à radiação carregada positivamente e de massa alta. Essa se chama radiação .
Descoberta da Radioatividade
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Modelo Atômico de Rutherford (1911)
    Rutherford bombardeou uma fina lâmina de ouro (0,0001 mm) com partículas "alfa" (núcleo de átomo de hélio: 2 prótons e 2 nêutrons), emitidas pelo "polônio" (Po), contido num bloco de chumbo
(Pb), provido de uma abertura estreita, para dar passagem às partículas "alfa" por ele emitidas. Envolvendo a lâmina de ouro (Au), foi colocada uma tela protetora revestida de sulfeto de zinco (ZnS).
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O que era esperado.
O que foi observado.
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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. 
Se o modelo do átomo de Thomson estivesse correto, o resultado de Rutherford seria impossível.
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Modelo Atômico de Rutherford (1911) 
No seu interior, existe uma pequena região central positiva (núcleo).
No núcleo encontra-se a maior parte da massa do átomo.
Os elétrons giram à volta do núcleo em órbitas circulares.
Também conhecido como o modelo Planetário.
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Falha no Modelo Planetário
Uma carga negativa, colocada em movimento ao redor de uma carga positiva estacionária, adquire movimento espiralado em sua direção, acabando por colidir com ela. 
 Essa carga em movimento perde energia, emitindo radiação. O modelo planetário de Rutherford, em seu estado normal, não emite radiação.
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  - Os Postulados  de Niels Bohr 
   Como o átomo é uma estrutura estável, Niels Bohr formulou uma teoria (1913) sobre o movimento dos elétrons, fundamentado na Teoria Quântica da Radiação (1900) de Max Planck. 
    A teoria de Bohr fundamenta-se nos seguintes postulados:     1º postulado: Os elétrons descrevem órbitas circulares estacionárias ao redor do núcleo, sem emitirem nem absorverem energia. 
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2º postulado :
Fornecendo energia (elétrica, térmica, ....) a um átomo, um ou mais elétrons a absorvem e saltam para níveis mais afastados do núcleo. 
Ao voltarem as suas órbitas originais, devolvem a energia recebida em forma de luz (fenômeno observado, tomando como  exemplo, uma barra de ferro aquecida ao rubro). 
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Segundo postulado de Bohr. 
Um átomo irradia energia quando um elétron salta de 
uma órbita de maior energia para uma de menor energia.
Órbitas de Bohr para o átomo de hidrogênio
A linha vermelha no espectro atômico é causada por elétrons saltando da terceira órbita para a segunda órbita
O comprimento de onda guarda relação com a energia. Os menores comprimentos de onda de luz significam vibrações mais rápidas e maior energia.
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A linha verde-azulada no espectro atômico é causada por elétrons saltando da quarta para a segunda órbita.
A linha azul no espectro atômico é causada por elétrons saltando da quinta para a segunda órbita
A linha violeta mais brilhante no espectro atômico é causada por elétrons saltando da sexta para a segunda órbita.
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Teoria Quântica   
  De acordo com Max Planck (1900), quando uma partícula passa de uma situação de maior energia para outra de menor energia ou vice-versa, a energia é perdida ou recebida em "pacotes" que recebe o nome de quanta(quantum é o singular de quanta).
 O quantum é o pacote fundamental de energia e é indivisível. Cada tipo de energia tem o seu quantum.     A Teoria Quântica permitiu a identificação dos elétrons de um determinado átomo, surgindo assim  os "números quânticos". 
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Princípio da incerteza de Heisenberg: é impossível determinar com precisão a posição e a velocidade de um elétron num mesmo instante.
Orbital é a região onde é mais provável encontrar um életron
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Órbitas:
1circular e as demais elípticas
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- Modelo Atômico de Sommerfeld (1916) 
    Ao pesquisar o átomo, Sommerfeld concluiu que os elétrons de um mesmo nível, ocupam órbitas de trajetórias diferentes (circulares e elípticas) a que denominou de subníveis, que podem ser de quatro tipos:  s , p , d , f . 
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Princípio da dualidade da matéria de Louis de Brodlie: o elétron apresenta característica DUAL, ou seja, comporta-se como matéria e energia sendo uma partícula-onda.   
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Em 1923, Louis Broglie mostrou, através de uma equação matemática, que "qualquer corpo em movimento estaria associado a um fenômeno ondulatório". Desta maneira o elétron apresenta a natureza de uma partícula-onda, obedecendo assim, às leis dos fenômenos ondulatórios, como acontece com a luz e o som.
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Teoria da Mecânica Ondulatória 
    Em 1926, Erwin Shröringer formulou uma teoria chamada de "Teoria da Mecânica Ondulatória" que determinou o conceito de "orbital" .
    Orbital é a região do espaço ao redor do núcleo onde existe a máxima probalidade de se encontrar o elétron.       O orbital  s  possui forma esférica ... 
................   
    e os orbitais  p  possuem forma de halteres...... 
  
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Modelo atômico de Schrödinger - A partir das equações de Schrödinger não é possível determinar a trajetória do elétron em torno do núcleo, mas, a uma dada energia do sistema, obtém-se a região mais provável de encontrá-lo.
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