Aula 1 ESTRUTURA ATOMICA 2018.1

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18/04/2018
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Profa. Maria do Socorro Vale
A EVOLUÇÃO LOGICA ocorreu em 3 grandes etapas: 
1) A descoberta da natureza da matéria e da natureza do elétron;
2) A constatação de que o átomo consiste de pequeno núcleo rodeado 
de elétrons;
3) Desenvolvimento das equações mecânico quânticas, que explicam o 
comportamento dos elétrons em um átomo.
Desenvolvimento da Estrutura Atômica
Em 1834, Michael Faraday iniciou os estudos quantitativos da Eletrólise.
Em 1874, Stoney admitiu que a eletricidade estava associada aos átomos em quantidades 
discretas (quantização da carga). 
Em 1891, Stoney deu o nome de elétron à unidade de carga negativa.
Somente em 1897, Thomson provou que o átomo era divisível.
Michael Faraday George Stoney
O modelo do átomo como partícula indivisível vigorou 
durante praticamente todo o século XIX
O que aconteceria se 
dividíssemos inúmeras 
vezes um pedaço de 
matéria?
A ideia dos Filósofos Gregos: partículas 
indivisíveis
Á t o m o
sem parte
Defenderam a idéia de que a matéria era 
composta por pequeníssimas partículas 
(indivisíveis):
John Dalton (1803):Teoria de Dalton
Mediu muitas vezes as massas dos elementos que se combinam para 
formar os compostos e verificou que as razões das massas mostravam uma 
tendência. 
-Todos os átomos de um elemento são idênticos;
-Os átomos de diferentes elementos tem massa diferentes;
-Um composto tem uma combinação específica de átomos de mais de um 
elemento;
-Em uma reação química os átomos não são criados nem destruídos, porém 
trocam de parceiros para produzir novas substâncias ( sofrem rearranjos).
Teoria atômica da matéria Teoria atômica da matéria 
Modelo Atômico de Dalton
Dalton acreditava que o átomo era uma esfera maciça,
homogênea, indestrutível, indivisível e de carga elétrica
neutra (Modelo da bola de bilhar).
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Determinação da razão q/m de diversos íons;
Íons diferentes � razões q/m diferentes
Estudos de Eletrólise de Faraday
Teoria atômica da matéria 
Observações de Faraday
�Uma dada quantidade de eletricidade sempre a mesma de substância 
no eletrodo;
�Massa depositada ou dissolvidas são proporcionais ao peso equivalente 
das mesma
Natureza elétrica da matéria 
Experimentos de eletrólise
• Massa depositada ou liberada e quantidade de eletricidade são diretamente 
proporcionais;
• As massas de diferentes substâncias depositadas ou liberadas por uma mesma 
quantidade de eletricidade são proporcionais às respectivas massas molares.
Q = I x t 
1F = 96500 C/mol. 96500C é a carga de 6,02 x 1023 elétrons
Raios catódicos: a descoberta do elétron 
Willian Crookes, 1878: ampola de raios catódicos
Foram descobertos anos depois por 
Roentgen
... se propagam em linha reta.
Os raios catódicos movimentam um 
molinete ou catavento de mica, 
permitindo concluir que são dotados 
de massa. 
....são dotados de carga elétrica negativa. 
Descoberta do elétron (Joseph John Thomson)
Descarga de 10 000 volts
Thomson demonstrou que, qualquer 
que seja o gás rarefeito contido no 
tubo, o comportamento do fluxo 
luminoso é o mesmo
Raios catódicos: a descoberta do elétron 
�Raios catódicos são perpendiculares ao catodo;
�São retilíneos;
�Tem massa;
�Tem carga negativa;
Experimento de Thomson (1897)
As experiências consistiam na observação da deflexão dos raios catódicos por meio 
de campos elétricos e magnéticos.
• O campo elétrico (E) desviou os raios em uma direção e o campo 
magnético (B) em outra. 
• E=B � efeitos se anulam � raios segue uma trajetória retilínea em 
direção a tela fluorescente
d
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Raios catódicos: a descoberta do elétron 
Aplicando um campo elétrico:
Como as partículas são carregada elas sofrerão ação de uma força elétrica 
que as puxará para cima.
F= q.E e F=m.a, igualando as duas e resolvendo para aceleração, temos:
Elas sofrerão aceleração: a= (q.E)/m)
Serão defletidas: d= 1/2.a.t2
Em que t= l/V 
Assim determinou a razão q/m do elétron
q= carga do elétron;
m= massa;
d = distância de deflexão;
E= intensidade do campo elétrico;
l= comprimento do tubo
v= velocidade do feixe retilíneo;
t= tempo para o feixe atingir o tubo
Raios catódicos: a descoberta do elétron 
Aplicando um campo magnético – determinando a velocidade da partícula:
FB= q.v.B
Quando FB = FE , temos que q.E=q.v.B;
V= E/B (velocidade da partícula)
Assim determinou a razão q/m do elétron.
q= carga do elétron;
m= massa;
d = distância defletida;
B= intensidade do campo magnético;
E= intensidade do campo elétrico;
l= comprimento do tubo
V= velocidade do feixe retilíneo
Raios catódicos: a descoberta do elétron 
John Thomson (1897)
Experimento feito com 20 metais diferentes e gases diferentes
• Determinaram a relação carga(q)/massa (m) dos raios catódicos, 
verificando que q/m é uma constante: 1,76 x 108 C/g.
• Thomson mostrou que os raios catódicos são sempre o mesmo 
tipo de partículas (elétrons), seja qual for o gás na ampola.
Raios catódicos: a descoberta do elétron 
Robert Millikam (1909): determinou a massa e 
a carga do elétron
Calculando a carga do elétron 
• Em um primeiro experimento:
Gravidade agia sobre a gota � calculou o raio e a massa da gota
• Em um segundo experimento:
Campo elétrico agia sobre a gota� através da força elétrica aplicada �
Calculou a carga da unidade elementar
• Provou que as cargas elétricas são múltiplos de uma unidade elementar
Definida � q=1,6x10-19C
Raios catódicos: a descoberta do elétron 
Robert Millikam (1909): determinou a massa e 
a carga do elétron
�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.
Massa do 
elétron =
gx
g
Cx
Cx 28
8
19
1010,9
1076,1
1060,1
−
−
=
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Descoberta do próton (Eugene Goldstein)
Raios catódicos.
Moléculas do gás
A massa dos raios canais varia de acordo com 
o gás rarefeito. Assim, quando o gás é o 
hidrogênio, os raios canais são os íons 
positivos de menor carga e massa.
Jonh Thomson: Modelo do pudim de passas
O átomo seria uma esfera 
positiva (gelatinosa) que, para 
se tornar neutra apresentava 
elétrons incrustados em sua 
superfície.
Esfera eletricamente neutra
Descoberta dos Raios-X
W. K. W. K. Röentgen Röentgen ((1845 1845 -- 19231923))
Röntgen estudava raios emitidos pela ampola de Crookes.
Repentinamente, notou que raios desconhecidos saíam dessa ampola, atravessavam
corpos e impressionavam chapas coberta com uma substância fluorescente.
Chamou-os de RAIOS-X.
Henri Becquerel e Marie Curie (1896)
�Estudavam o elemento urânio, quando 
observaram que o mesmo emitia radiação de alta 
energia que revelava as chapas fotográficas.
Im
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.
A Radioatividade e a derrubada do
Modelo de Thomson
Rutherford: radiação α, β, γ Radiatividade
�Partículas β: emissões que sofrem um alto desvio no sentido da 
chapa positiva. Corresponde à radiação que é negativamente 
carregada e tem massa baixa;
�Radiação γ: emissões que não sofrem nenhum desvio 
corresponde a uma radiação neutra (luz e raios X);
�Partículas α: emissões que sofrem um pequeno desvio no 
sentido da chapa carregada negativamente. Corresponde à radiação 
carregada positivamente e de massa alta .
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Modelo nuclearRutherford (1911):
(Núcleo de He2+ - massa atômica de 4u) 
O que ele esperava: O que foi obtido:
O átomo tem forma esférica, mas a maior parte da carga positiva deve está localizada 
numa região muito pequena no centro do átomo e carga negativa numa região difusa ao 
redor do centro.
Proposta deRutherford para explicar as observações do Proposta de Rutherford para explicar as observações do 
laboratóriolaboratório
Para que uma partícula alfa pudesse inverter sua
trajetória, deveria encontrar uma carga positiva
bastante concentrada na região central (o
NÚCLEO), com massa bastante pronunciada.
Rutherford propôs que o NÚCLEO, conteria
toda a massa do átomo, assim como a
totalidade da carga positiva (chamadas de
PRÓTONS).
Os elétrons estariam girando
circularmente ao redor desse
núcleo, numa região chamada de
ELETROSFERA.
Sistema Solar
Surge assim, o ÁTOMO NUCLEAR!Surge assim, o ÁTOMO NUCLEAR!
Modelo Planetário
Imagem: Emichan / GNU Free
Documentation License.
Imagem: Harman Smith e Laura Generosa / domínio público.
Modelo nuclear
Tamanho do átomo é 10.000 x o tamanho do núcleo
Modelo nuclear
Rutherford (1911):
A maioria da massa do
átomo e toda a sua carga positiva
residiam em uma região muito
pequena e extremamente densa que
ele chamou de núcleo.
A maior parte do volume do átomo é espaço vazio, no qual os elétrons movem-se 
ao redor do núcleo.
A carga positiva do núcleo cancela as cargas negativas dos elétrons, assim o 
átomo permanece eletricamente neutro.
Modelo de Rutherford: 
modelo planetário
�Qualquer órbita é possível (e- estavam espalhados)
�A carga em movimento deveria perder energia
�Se os elétrons fossem fixos eles deveriam ser atraídos pela força 
do núcleo 
Levaria o átomo ao colapso
Átomos diferentes possuem propriedades química diferentes
Átomos diferentes apresentam absorção e emissão de luz 
diferentes
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�Se toda a carga positiva do átomo reside no 
núcleo, elas deveriam se repelir e o átomo entrar 
em colapso.
��Por que isso não acontece?Por que isso não acontece?
?
A descoberta dos nêutrons
Rutherford observou que a massa do núcleo era maior
que a massa do próton. Então, concluiu que no núcleo deveriam
existir partículas sem carga elétrica e de massa quase igual a do
próton.
Em 1932, James Chadwick
provou a existência de tais 
partículas e deu a elas o 
nome de nêutrons.
A descoberta dos nêutrons
Propriedades das partículas subatômicas: �O átomo consiste de prótons, elétrons e nêutrons.
M = Z+ N
�Pode haver um número variável de nêutrons para o mesmo 
número de prótons. Os isótopos 
20Ne10 21Ne10 22Ne10
Os elétrons estão localizados fora do núcleo. Grande parte 
do volume do átomo se deve aos elétrons.
Massa do átomo
MASSA = n° de prótons + n° de nêutrons
Até aqui, nada se sabia sobre a 
estrutura eletrônica dos átomos, ou 
seja, sobre a forma com que eles 
estavam arranjados.