03 _Quim_Eng_Estrutura_atômica_Dalton_Thomson_Rutherford_Millikan_2015

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Estrutura atômica:
Os estudos que levaram ao conhecimento da estrutura atômica – Dalton, Thomson, Rutherford e Millikan
QUÍMICA PARA ENGENHARIA
Cássio Luís Fernandes de Oliveira
‹nº›
O átomo indivisível dos filósofos
Leucippus e seu discípulo Demócrito (~2500 anos atrás) propuseram que se a matéria fosse sempre dividida se chegaria a um ponto onde haveria uma partícula que não mais pudesse ser dividida. 
A esta partícula, indivisível, deu-se o nome de:
 
átomo (a – tomo): indivisível
 Atualmente sabe-se que existem partículas menores que os átomos, mas que ele é a unidade que compõe a matéria.
‹nº›
O átomo indivisível de Dalton
John Dalton (~1803) propôs que:
Todas a matéria é composta por uma partícula fundamental: átomos.
Átomos são permanentes e indivisíveis e não podem ser gerados ou destruídos.
Todos os átomos de um dado elemento são iguais em todas as suas propriedades e átomos de diferentes elementos possuem propriedades diferentes.
Mudança química consiste de combinação, separação ou rearranjo dos átomos.
Compostos são constituídos de átomos de diferentes elementos de raios fixos.
‹nº›
Tubos de raios catódicos
Experiências feitas com tubos de raios catódicos (1850 – W. Crookes) ajudaram a elucidar a estrutura da matéria.
Os tubos de raios catódicos são chamados também de tubos de Crookes (W. Crookes).
Ele é constituído de uma ampola de vidro com duas placas metálicas onde por meio de uma fonte de alta voltagem é aplicado uma diferença de potencial.
Uma das placas fica carregada negativamente (cátodo) e a outra positivamente (ânodo).
Os experimentos eram realizados aplicando diferença de potencial e fazendo vácuo dentro da ampola.
Os seguintes resultados foram observados em algumas experiências:
‹nº›
Experiências com tubos de raios catódicos
Observações e Interpretação dos resultados com os tubos de raios catódicos
1) Sob baixa pressão (vácuo), alguma “coisa” deixa o cátodo e move para o ânodo (RAIOS CATÓDICOS). 
2) No Cátodo não há irradiação de luz.
3) O cátodo e o ânodo podem ser feitos de qualquer material metálico.
4) Os raios catódicos são negativos pois são atraídos pela placa positiva.
5) Os raios catódicos são atraídos pela campo magnético N o que condiz com eles serem negativos.
‹nº›
A descoberta da estrutura atômica
J.J. Thomson (1897) propôs um experimento e dos resultados comprovou a existência dos elétrons e que a proporção carga-massa de um elétron seria de:
e/m = 1,76  108 C/g.
‹nº›
Experiências com tubos de raios catódicos
CONCLUSÃO
AS PARTÍCULAS QUE COMPÕEM OS RAIOS CATÓDICOS TEM A MESMA CARGA E MESMA MASSA INDEPENDENTE DE QUAL MATERIAL METÁLICO É FEITO O CÁTODO E ÂNODO, ENTÃO ELAS ESTÃO PRESENTES EM TODOS OS MATERIAIS (MATÉRIA) 
ESTAS PARTÍCULAS FORAM DENOMINADAS DE:
ELÉTRONS
‹nº›
CONCLUSÕES DOS EXPERIMENTOS DE THOMSON
A quantidade de desvio dos raios catódicos depende dos campos magnético e elétrico aplicados.
Por sua vez, a quantidade do desvio também depende da proporção carga-massa (e/m) do elétron. 
A descoberta da estrutura atômica
e/m = 1,76  108 C/g.
‹nº›
 Em 1908, R.A. Millikan propôs um experimento para determinar a carga do elétron:
A descoberta da estrutura atômica
‹nº›
A descoberta da estrutura atômica
1) Borrifando óleo em forma de spray dentro de uma câmara contendo duas placas metálicas (a superior era positiva e furada, a inferior era negativa)
2) Algumas gotas que caiam passavam pelo orifício da placa superior e eram observadas por Millikan por um microscópio.
3) Entre as placas, Millikan irradiava raio X e alguns elétrons chocavam-se com moléculas o ar, mas outros eram capturados pela gota de óleo (carregando a gota negativamente).
4) Millikan aumentava a tensão entre as placas metálicas até que a gota não mais caisse.
5) Quando a gota ficava flutuando a força gravitacional é igual à força elestrostática das placas.
6) Da quantidade de carga das placas e da massa das gotas a carga elétrica nas gotas seram determinadas.
‹nº›
A descoberta da estrutura atômica
RESULTADOS E CONCLUSÕES DO EXPERIMENTO DO MILLIKAN
Ele encontrou que as gotas estavam sempre carregadas com um múltiplo de -1,6 x 10-19 C o que fez que concluísse que a carga do elétron era de:
e = -1,6 x 10-19 C.
Do experimento de Thomson (e/m = -1,76 x 108 C/g) ele pode determinar a massa do elétron:
m = 9,1 x 10-28 g
‹nº›
O átomo de Thomson
Pela separação da radiação, conclui-se que o átomo consiste de entidades neutras e carregadas negativa e positivamente.
Thomson supôs que todas essas espécies carregadas eram encontradas em uma esfera.
A descoberta da estrutura atômica
‹nº›
O átomo com núcleo 
Em 1904, Rutherford propôs o seguinte experimento:
Uma fonte de partículas foi colocada na boca de um detector circular.
As partículas foram lançadas através de um pedaço de chapa de ouro.
A descoberta da estrutura atômica
‹nº›
A descoberta da estrutura atômica
Observações e Conclusão do experimento de Rutherford
1) A maioria das partículas a passaram diretamente através da chapa, sem desviar.
2) Algumas partículas a foram desviadas com ângulos grandes.
3) Se o modelo do átomo de Thomson estivesse correto, o resultado de Rutherford seria impossível.
‹nº›
O átomo com núcleo
Observações e Conclusão do experimento de Rutherford
Para fazer com que a maioria das partículas  passe através de um pedaço de chapa sem sofrer desvio, a maior parte do átomo deve consistir de carga negativa difusa de massa baixa  o elétron.
Para explicar o pequeno número de desvios grandes das partículas  o centro ou núcleo do átomo deve ser constituído de uma carga positiva densa. 
A descoberta da estrutura atômica
‹nº›
A descoberta da estrutura atômica
O átomo com núcleo
Rutherford modificou o modelo de Thomson da seguinte maneira:
Suponha que o átomo é esférico mas a carga positiva deve estar localizada no centro, com uma carga negativa difusa em torno dele.
‹nº›
A descoberta da estrutura atômica
CONCLUSÕES
O átomo consite de entidades neutras, positivas e negativas 
 (prótons, elétrons e nêutrons).
Os prótons e nêutrons estão localizados no núcleo do átomo, que é pequeno. A maior parte da massa do átomo se deve ao núcleo.
Pode haver um número variável de nêutrons para o mesmo número de prótons. Os isótopos têm o mesmo número de prótons, mas números diferentes de nêutrons.
Os elétrons estão localizados fora do núcleo. Grande parte do volume do átomo se deve aos elétrons. 
‹nº›
A descoberta da estrutura atômica
1 Å (Angström) = 10-10 m = 10-8 cm
‹nº›
FIM