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Modelos atômicos. Modelos atômicos A origem da palavra átomo

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Presentation Transcript
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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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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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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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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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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.

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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.

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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).

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Órbitas de Bohr para o átomo de hidrogênio

Segundo postulado de Bohr.

Um átomo irradia energia quando um elétron salta de

uma órbita de maior energia para uma de menor energia.

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 vermelha no espectro atômico é causada por elétrons saltandoda terceira órbita para a segunda órbita

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A linha verde-azulada no espectro atômico é causada por elétrons saltandoda quarta para a segunda órbita.

A linha azul no espectro atômico é causada por elétrons saltandoda quinta para a segunda órbita

A linha violeta mais brilhante no espectro atômico é causada por elétrons saltandoda sexta para a segunda órbita.

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Modelos:

Dalton

Thompson

Rutherford

Bohr

Atual

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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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Modelo atômico atual

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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MODELO DE SOMMERFELD

1868 - 1951

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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Na formulação de Schrödinger não é possível determinar a trajetória de uma partícula, o que levou a interpretações que vão totalmente além de nossa concepção macroscópica. Este resultado já havia sido apresentado no trabalho de outro fundador da Teoria Quântica, Werner Heisenberg. Usando uma formulação diferente, mas equivalente a de Schrödinger, determinou o chamado princípio da incerteza. Segundo este, quando maior a precisão na determinação experimental da posição de um elétron, menor a precisão na determinação de sua velocidade, e vice-versa. Como ambos são necessário para definir uma trajetória, este conceito teria que ser descartado. Muitos físicos passaram a assumir que o elétron não estaria necessariamente em lugar nenhum, até que fosse detectado em um experimento. As informações que podem ser obtidas passam a ser em qual região do espaço é mais provável encontrar o elétron. Esta probabilidade estaria relacionada com o modulo da função de onda associada ao elétron para uma dada energia. O resultado se mostrou correto, mas levou também a um conflito, pois passou-se de uma formulação determinista para uma estatística. Não se determina mais onde o elétron está, mas qual a probabilidade de que esteja em uma região do espaço.

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.