atomos

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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.
http://www-groups.dcs.st-and.ac.uk/~history/PictDisplay/Democritus.html
http://www-groups.dcs.st-and.ac.uk/~history/PictDisplay/Democritus.html
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.
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.
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).
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.
Modelo Atômico de Rutherford (1911)
Assim, o átomo seria um imenso vazio, no qual o núcleo ocuparia uma pequena
parte, enquanto que os elétrons o circundariam numa região negativa chamada
de eletrosfera, modificando assim, o modelo atômico proposto por Thomson.
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- Os Postulados de Niels Bohr (1885-1962) De acordo com o
modelo atômico proposto por Rutherford, os elétrons ao girarem ao redor
do núcleo, com o tempo perderiam energia, e se chocariam com o
mesmo.
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.
2º postulado (de Niels Bohr) : 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).
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.
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.
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".
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
- 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 .
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.
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.
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......
Modelo atômico de Schrödinger - A partir das equações de 
Schrödinger não é possível determinar a trajetória doelétron 
em torno do núcleo, mas, a uma dada energia do sistema, 
obtém-se a região mais provável de encontrá-lo.
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Apesar de minúsculos (massa da ordem de 10-22g), os átomos
são constituídos por três partículas subatômicas:
Prótons (+1) ....1,0073u.m.a.
Nêutrons (0)........1,0087 u.m.a.
Elétrons (-1).....5,6.10-4 u.m.a.
1 u.m.a. = 1,66.10-24 g
Os átomos têm números iguais de prótons e elétrons, logo
possuem carga elétrica líquida neutra.
Raio atômico é da ordem de 1 a 5 Angstron (1 A = 10-10 m)
Número Atômico (Z)
Corresponde ao número de prótons existentes no núcleo.
Este número é a identidade do átomo.
O menor átomo tem Z = 1, logo ele possui um próton no 
núcleo e um elétron na eletrosfera. 
Número de Massa (A)
Corresponde a soma do número de prótons (Z) com o 
número de nêutrons (N). 
A = Z + N
Um elemento químico é representado por zX
A , onde X = 
símbolo do elemento, Z = número atômico e A = número 
de massa. 
Isótopos
Átomos de um mesmo elemento (mesmo número atômico) que 
possuem diferentes números de massa são conhecidos como 
Isótopos. 
1H
1
1H
2
1H
3
Estes são os três isótopos do átomo de hidrogênio. 
São conhecidos como Hidrogênio (Z = 1 e A =1), Deutério (Z = 
1 e A = 2) e trítio (Z = 1 e A = 3). 
Distribuição Eletrônica
 Os elétrons estão alocados na eletrosfera.
 Como foi dito, a eletrosfera é muito maior que o núcleo.
 O local onde há maior probabilidade de se encontrar um elétron é 
o orbital. 
 O orbital possui três números quânticos que o identifica (n, l e m)
O primeiro número quântico é o principal (n) 
Pode ser 1, 2, 3 4, 5,6 e 7 
A medida que n aumenta, o orbital torna-se maior , e o elétron 
passa mais tempo longe do núcleo 
Um aumento do n significa também que o elétron tem energia 
mais alta, e por isso está menos fortemente preso ao núcleo
O segundo é o número quântico azimutal - l
Este número quântico pode ser 
0 (s)
1 (p)
2 (d)
3 (f)
Este número quântico define a forma do orbital. 
O terceiro é o número quântico magnético – m
pode ser de –l a +l, inclusive o zero
Este número quântico descreve a orientação do orbital no espaço. 
O conjunto de orbitais com o mesmo valor de n é chamado nível 
eletrônico
Por exemplo, todos os orbitais que têm n =3 são do terceiro nível
O conjunto de orbitais que têm os mesmos valores de n e l é 
chamado subnível 
Cada subnível é chamado por um número (o valor de n) e uma letra 
(s, p, d ou f). 
No subnível s podem ser alocados, no máximo, 2 elétrons. 
No subnível p comporta no máximo 6 elétrons
No subnível d no máximo, 10 elétrons
No subnível f no máximo 14 elétrons.
Orbital S; l = 0; m = 0
Orbital p; l = 1; m = -1, 0 e +1
Orbital d; l = 2; m = -2, -1, 0,+1 e +2
Orbital f; l = 3; 
m = -3, -2, -1, 0,+1, +2 e +3
Os elétrons de um átomo são distribuídos ao longo dos orbitais
sempre dos de menor energia para os de maior energia.
O diagrama de Pauling serve de guia para a realização da
distribuição eletrônica de um átomo.
Exemplo: Um átomo possui número atômico Z = 24. Faça
distribuição eletrônica deste átomo.
Resposta- Como o número de elétrons na eletrosfera é igual ao
número de prótons no núcleo, temos 24 elétrons para distribuir entre
os orbitais.
A distribuição eletrônica é: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d4.
Os elétrons presentes na última camada eletrônica são chamados
elétrons de valência. N exemplo anterior o elétrons de valência
possui os seguintes números quânticos: Principal = 3, azimutal = 2