081356 estrutura atomica

373 visualizações

Publicada em

estrutura atomica estudo da quimica para os iniciantes.

Publicada em: Educação
0 comentários
0 gostaram
Estatísticas
Notas
  • Seja o primeiro a comentar

  • Seja a primeira pessoa a gostar disto

Sem downloads
Visualizações
Visualizações totais
373
No SlideShare
0
A partir de incorporações
0
Número de incorporações
2
Ações
Compartilhamentos
0
Downloads
8
Comentários
0
Gostaram
0
Incorporações 0
Nenhuma incorporação

Nenhuma nota no slide

081356 estrutura atomica

  1. 1. Faculdade de Tecnologia e Ciências Curso: Engenharia Civil e Ambiental Disciplina: Química Geral Aula 2: Estrutura AtômicaAlan Garcia C. da Silva Feira de Santana –BA
  2. 2. Disciplina-Química Geral ESTRUTURA ATOMICA OS AVANÇOS HISTÓRICOS DO ATOMO: Toda a química moderna baseia-se no fato de que a matéria se apresenta de uma maneira descontinua, formada por entidades denominadas de ÁTOMOSCom a observação de que as massas são conservadas durante as reações químicas surgiu a idéia de que tais reações seriam uma reorganização de unidades fundamentaisBaseado nas Leis de Proust –todo composto químico contém proporções fixas, simples e constantes de seus constituintes foram propostas diferentes modelos sobre a constituição do átomo ao longo do tempo
  3. 3. DALTON ( 1803) foi o precursor e enunciou: 1.toda matéria é formada por átomos; 2.Em uma reação química, os átomos são indivisíveis, isto é, não podem ser divididos em duas ou mais partes, e não podem ser criados nem destruídos; 3.Os átomos de um mesmo elemento são idênticos, ao passo que os átomos de elementos diferentes apresentam diferenças em forma, tamanho, massa etc... 4.Os átomos de um elemento não podem ser transformados em átomos de outros elementos 5.Uma reação química é a união ou separação que se combinam obedecendo a uma relação de números inteiros e pequenos Para Dalton, portanto, a matéria é constituída de átomos indivisíveis, reais e isolados –a matéria tem caráter corpuscular Este modelo foi aceito pelos cientistas durante 90 anos
  4. 4. Observação:apesardeessateoriatersidoumgrandeavançoparaaQuímicadoséculoXIX,elacontinhaalgunsprincípioserrôneos,dentreosquaisodasfórmulasdassubstânciassimplesecompostas -osgasesoxigênio,hidrogênioecloro,porexemplo, seriamformadosporapenasumúnicoátomoemvezdedois; -afórmuladaáguadeveriaserHOOprogressodestaáreasófoiconsolidadoatravésdosexperimentosdosFísicosqueestudaramarelaçãoentrematériaeeletricidade. A base experimental da estrutura atômica
  5. 5. Aeletricidade:doistiposdecargaelétricahaviamsidodescobertosàépocadoinventoreestadistanorte-americanoBenjaminFranklin(1706-1790)eleoschamoudepositivos(+)enegativos(-)porqueaparecemcomoopostosepodemneutralizarunsaosoutros. Aradioatividade:Em1896ofiscofrancêsHenriBecquerel(1852- 1908)descobriuqueumminériodeurânioemitiaraioscapazesdeescurecerumaplacafotográfica,mesmoqueaplacaestivessecobertaporpapelpretoparaevitarsuaexposiçãoàluz. Em1898,MarieCurieeseuscolaboradoresisolaramopolônioeorádio,quetambémemitiamomesmotipoderaioseem1899, madameCuriesugeriuqueosátomosdedeterminadassubstânciasemitiamessesraiosincomunsquesedesintegramechamouessefenômenoderadioatividadeeassubstânciasqueapresentamessapropriedadesãoditasradioativas
  6. 6. Osraiosesãodefletidos,masosraiospassamsemdeflexãopelasplacas:issoquerdizerqueosraiosesãopartículaseletricamentecarregadas,porqueascargassãoatraídasourepelidaspelasplacascarregadas Apesardaobservaçãodeacargadapartícula(+2)serduasvezesmaiordoqueadapartícula(-1),aspartículassãodefletidasemmenorextensão,oqueimplicaofatodequeaspartículasdevemsermaispesadasdoqueaspartículas.Osraiosnãotêmcargaoumassadetectáveis;elessecomportamcomoraiosdeluz
  7. 7. AssimasugestãodeMarieCuriedequeosátomossedesintegramcontradisseasidéiasapresentadasem1803porJonhDaltondequeoátomoeraindivisível. Seosátomospodemserdivididos,deveexistiralgoaindamenordoqueoátomo,ouseja,osátomosdevemsercompostosdepartículassubatômicasaindamenores. Em1855descobriu-seosraioscatódicose1897J.J.Thomsonidealizouumtuboderaioscatódicosafimdemediracargaeamassadoelétroneidealizouumnovomodelodoátomo
  8. 8. Ofísico-americanoRobertAndrewsMillikan(1868-1953) determinouacargadeumelétron,oquepermitiaoutroscientistascalcularamassa. Ovaloratualmenteaceitoparaamassadoelétroné9,109382x10-28g,eacargadoelétroné–1,602176x10-19C(Coloumb) Quandonosreferirmosàspropriedadesdaspartículasfundamentais,sempreexpressamosacargaemrelaçãoàcargadoelétron,àqualédadoovalor(–1) Experiênciasadicionaismostraramqueosraioscatódicospossuíamasmesmaspropriedadesqueaspartículasemitidasporelementosradioativos. Isso forneceu uma evidência adicional de que o elétroné uma partícula fundamental da matéria
  9. 9. quandoqualquerátomoperdeumoumaiselétrons,amassatotaldoátomopermanecepraticamenteamesma.Issoevidenciaqueamaiorpartedamassatotaldoátomosedevemuitomais„ascargaspositivas(prótons)doque„asnegativas(elétrons) DiantedissoThomsonpropôsem1897umarespostaparaasegundapergunta. Tal modelo foi aceito ate 1911 quando Rutherford propos um modelo mais aprimorado Sugeriuqueamassatotaldoátomoseriadevidaquasequetotalmenteapenas„ascargaspositivas.Estasestariamespalhadas,uniformemente, portodaumaesfera,formandoumamassacompactaeuniforme.Nasuperfíciedessamassaestariamaderidososelétrons,espaçadosdemodouniforme. Modelo pudim coberto com passasPudim –massa de Cargas positivas Passas -seria os elétrons
  10. 10. AexperiênciadeRutherford:umnovomodeloparaoátomo Porvoltade1910ErnestRutherfordeseuscolaboradores,HansGeiger(1882-1945)eErnstMarsden(1889-1970)resolveutestaromodelodeThomsoneobservaramoqueocorreuquandoaspartículasatravessaramafolhadeouro. Amaiorpartepassoudireto,masalgumaspartículasforamdefletidasemgrandesângulos,eoutrasquasequedevoltaàfonte!
  11. 11. Verificaramnesteexperimentousandoasparticulasalfa(íonsdeHe2+), asquais,juntamentecomoutraspartículasdealtaenergiasãoemitidosporelementosradioativos.Concluindoque: 1.Amaioriadaspartículasalfaatravessavamatravésdeumafinafolhadeourosemsofrernenhumdesvio.Essefatoindicaqueessaspartículasnãoencontramnenhumobstáculopelafrenteeseguemseupercursoemlinhareta..(resultadoqueconfirmariaosexperimentosdeThomson)Daíseconcluiqueexistemenormesespaçosvaziosdentrodoátomo,poissóassimamaioriadaspartículasαconseguiaatravessaralâminasemsedesviar; 2.Algumaspartículasαnãoconseguematravessaralamina,porémsofrendoumdesviomuitoforteemseucaminho.Essefatomostraqueessaspartículasencontravamalgumobstáculo,porémnãomuitogrande, quandoatravessavamosátomosdalâmina; 3.Pouquíssimaspartículasαnãoconseguematravessaralâminaevoltamparaomesmoladodeondesãolançadas.Essefatoevidenciaquetaisobstáculoirremovívelaocolidirememalgumpontodosátomosdalâmina; 4.Ocasionalmenteestaspartículasdensas,comvelocidadeelevada, eramdesviadase,algumasvezes,refletidasparatrás,quasequeemlinhareta
  12. 12. ParaacomodarsuasobservaçõesRutherfordpropôsumnovomodeloparaoátomo,noqualacargapositivaeamaiorpartedamassaseconcentrassememumvolumemuitopequeno.Rutherfordchamouesseminúsculocaroçodenúcleo;oselétronsocupamorestodoespaçodoátomoefoichamadadeeletrosfera. Rutherfordconcluiqueoselétronsestariamtãoafastadosquantopossíveldonúcleoouseja,apelomenos10000unidadededistancias (A) modelo de Thomson (B) modelo de Rutherford
  13. 13. Entretanto, esses elétrons estariam parados ou em movimentos??? Seoselétronsestivessemparados,seriamatraídospelacargapositivadonúcleoatécaíremsobreele,issosignificariaqueoátomoseriainstávelesedestruirianaturalmente. Comoessadestruiçãonuncafoiobservada,Rutherfordconcluiqueoselétronsestariamemcontinuomovimentogirandoaoredordonúcleodemodosemelhanteaplanetasqueorbitassemcircularmenteaoredordosol:modeloplanetário + Movimento circular uniforme Umelétrongirandoeramantidoemórbitapelaatraçãoeletrostáticadonúcleocarregadopositivamente. Ganhandoouperdendoenergiaoelétronprovavelmenteteriaummovimentoemespiral Essemodelo,porém,entravaemcontradiçãocomaFísicaClássica: “todapartículaquetivessecargaelétricaeestivesseemmovimentoperdiaenergia“
  14. 14. Nocasodoelétron,queéumapartículaelétricaeestaemmovimento,entãoessaesperadadiminuiçãodeenergiafariasuavelocidadediminuirtambém,atéfazê-loparar.Novamentenãoeraissooqueseviaocorrer Comoexplicaressacontradição?????????? Adescobertadoprótondoelétronedonêutronalterouoscientistasparaprocurarrelaçõesentreaestruturaatômicaeocomportamentoquímico. Em1902,GilbertN.Lewis(1875-1946)sugeriuqueoselétronsnosátomospoderiamestararranjadosemcamadascomeçandopróximasdonúcleoecrescendoparafora.Lewisexplicouasimilaridadedepropriedadesquímicasparaelementosemumdeterminadogrupo,supondoquetodososelementosdeletemomesmonúmerodoselétronsnacamadamaisexterna. OmodelodeLewisdoátomosuscitaumnúmerodequestões.Ondeoselétronsestãolocalizados?Elespossuemenergiasdiferentes? Queevidênciaexperimentalsuportaessemodelo?
  15. 15. Espectrosdeemissão: Quandoosátomosdeumdeterminadoelementoseaquecemaumacertatemperatura,emitemluz(RadiaçãoEletromagnética). Essasluzestêmdeterminadoscomprimentosdeonda(λ), característicosdecadaelemento. Cadacomprimentodeondacorrespondeaumacordo“arco-íris”ecadacor,àemissãodeumaenergia. OfísicoMaxPlanckcalculouaenergiadecadaunidadedeluz(fóton).
  16. 16. Emcomprimentosdeondamaislongosdoquealuzvisível, encontramosprimeiroaradiaçãoinfravermelha(IV)otipoqueédetectadocomoocalor; Aindamaislongoéocomprimentodeondadaradiaçãoutilizadaemfornosdemicroondasenastransmissõesdetelevisãoerádio
  17. 17. Bohrchegouaesseconceitoapartirdaobservaçãodaluzemitidaporelementosquímicosemtemperaturaselevadas Eleobservouque: -quandoumelementoquímicoéaquecidoaaltastemperaturas, oselétronsdeseusátomosrecebemenergiaesãoforçadosaseafastaremdonúcleo; -aoseafastaremdonúcleo,esseselétronsnãofazemnumagradaçãocontinua,istoé,suasórbitasnãovãosealargandopoucoapouco,demodoapoderemassumirquaisquerdiâmetros.
  18. 18. -Emvezdissooselétronssaltamdiretamenteparaórbitaiscomdiâmetrosbemdeterminados,àsquaisBohrdeuonomedeníveisdeenergias.Apenasnessasórbitascomessesdiâmetrosbemdeterminadoséqueoselétronspodempermanecer Assim o modelo planetário é descartado e a primeira tentativa importante para desenvolver um modelo clássico do átomo foi feita por Niels Bohr. Em1913,NielsBohrmostrouqueasleisdaFísicaClássicanãoeramválidasparasistemasmicroscópicos,taiscomoosátomoseseusconstituintes •O primeiro princípio diz que um elétron tem energia constante em uma órbita particular (estado estacionário), por isso não cai no núcleo;
  19. 19. •Osegundoadmiteapenascertasórbitaspossíveisparaoelétronaoredordonúcleo; •Oterceiroprincípiodizquevariaçõesdeenergia(ganhoouperda)correspondemasaltosdeumaórbitainternaaumamaisexternaouvice-versa.AperdadeenergiasedápelaemissãodeluzA explicação da estabilidade do átomo por fim foi dada por Niels Bohr(1885-1962), através das chamadas órbitas estacionárias: Oselétronsnumátomoganhamouperdemenergiasomenteemnúmerosinteirosdequanta.Quandoumelétronganhaouperdeenergia,dessemodoeledevepassardeumníveldeenergiaparaoutro,digamosdeE1paraE2deacordocomaequação
  20. 20. Bohrconseguiuusarseumodelodoátomoparacalcularoscomprimentosdeondadaslinhasnoespectrodehidrogênio. Elehaviajuntadooinvisível(interiordoátomo)aovisível(aslinhasobservadosnoespectrodehidrogênio).Alémdisso,eleintroduziuoconceitodaquantizaçãodaenergianadescriçãodaestruturaatômica, conceitoquepermaneceparteimportantedaciênciamoderna. HaviaumafalhanateoriadeBohr,queexplicavasomenteoespectrodeátomosdeHedeoutrossistemasquetemapenasumelétron(comooHe1+)
  21. 21. Bohratribuiacadaumadessasórbitascircularesumvalorn ondenéumnúmerointeiromaiorouiguala1,istoén=1,2,3,4,5, etc. Ovalorn=1indicaaórbitamaispróximadonúcleo,naqualoelétronpossuimenorenergiaeosnseguintesindicamaseqüênciadasórbitasconcêntricascomdiâmetrocrescenteeenergiadecrescente. Assimn=2representaasendaórbitacomdiâmetromaiorqueaprimeiraeenergiamenorqueela. Outraformaequivalentederepresentarestasórbitasédesigna- lásporletrasmaiúsculasdeKateQcorrespondendoan=1ate7.1234567KLMNOPQ28183232182Taisorbitaistambémrecebemonomedecamadaseletrônicasouníveisdeenergia
  22. 22. OmodelodeBohréfundamentadonateoriados“QUANTA”deMaxPlanck.(Passagemdeumapartículadeumnívelenergéticoparaoutroatravésdeum“PACOTEDEENERGIA”). SegundoaTeoriadePlanck,aenergianãoécontínua. Afreqüênciasódependedoλ.Portanto,seumátomosuperaquecidoemiteluzesdedeterminadascores,istosignificaqueelesóemitedeterminadasenergias. ConclusãodeBohr: 1.queaelucidaçãodaestruturaatômicaseriaencontradananaturezadaluzemitidapelassubstânciasatemperaturasaltasousobinfluênciadeumadescargaelétrica; 2.Acreditavaqueestaluzeraproduzidaquandoelétronsnosátomossofriamalgumasdascaracterísticasdaluzeoutrasformasdeenergiaradiante; 3.Mostrouqueosraiosrdeórbitaspermitidasoudeníveisdeenergiaparaumelétronnumátomodehidrogênio,estãorelacionadoscomaconstantedePlanckh,comamassadoelétron,m,ecomsuacarga,e: r = n2h2 4me2
  23. 23. PropriedadesOndulatóriasdoelétroneaLeideBroglie: Sealuzpodiaserconsideradacomotendopropriedadesdeondaedepartícula,amatériasecomportariademodosemelhante??? Em1924,LouisVictordeBroglie(182-1987)estendeuaoselétronsocaráterdualísticodaLUZ,comocomprovadoexperimentalmenteporAlbertEinsteincomEfeitoFotoelétrico. Introduziuaidéiadequeoelétrondeveriaserconsideradonãoapenascomoumapartícula,mastambémcomoumavibraçãoouondaaoredordonúcleodoátomo Paraumelétronlivredemassam movendo-secomumavelocidadev, deveráterumcomprimentode onda(λ)associadodadopela equação: λ= h . mv
  24. 24. Qualavantagemdessaidéia: Assumindoaconcepçãodequeoselétronspodemsecomportarcomopartículasecomoonda,tornoupossívelaplicaraessecomportamentoeaMecânicaOndulatória,queeapartedaFísicaqueestudaosmovimentosenvolvendovibraçõesouonda. Istopermitiriaumamelhorexplicaçãodosfenômenosfísicosequímicosobservados. OPrincipiodeIncertezadeHeisenberg: Quandofazemosumaluzincidirempartículasmuitopequenas, comoéocasodoelétron,nãoconseguimossabersuaexatalocalizaçãoPorqueissoocorre?????? Arazãoéquealuztemmuitaenergia,secomparadacomàdoelétronporserestetãopequeno.Essaenergiaentão,provocaoconstantedeslocamentodoelétron,alterandonãosósuaposiçãocomosuavelocidade.Issosignificaquenãopodemosdeterminarcomprecisãonemavelocidadenemalocalizaçãodoelétron
  25. 25. WernerHeisenberg(1901-1976)formulouoseguinteprincipio “Quanto mais certeza tivermos quanto a posição do elétron, tanto menor será a precisão com que podemos definir sua velocidade e vice-versa” (Premio Nobel de física 1932) “ É impossível determinar, exatamente, a localização e a velocidade de um elétron em um dado instante “ OaustríacoErwinSchörodinger,em1927conclui,atravésdecálculosmatemáticos,quenãomaispoderíamosfalaremlocalizarexatamenteoelétron(talcomopropostopelomodelodeBohr) mas,aoinvésdisso,deveríamospensaremtermosdeumaregião aoredordonúcleodoátomonaqualseriamaisprovávelencontraroelétron.Aessaregiãoédadoonomedeorbital
  26. 26. OModeloatômicoatual(1924-1927) PropostoporErwinSchrödinger,deBroglieeWernerHeisenberg Estemodeloapóia-senosseguintesprincípios: 1.Teoriasobreadualidadeonda-partícula,deLouisDeBroglie; 2.Princípiodaincerteza,enunciadoporWernerHeisenberg. 3.Amecânicaquântica,desenvolvidaporSchrödingereHeisenberg,deuorigemaoestudodasfunçõesdeondaedosnúmerosquânticos,poisoátomodeSchrödingeréummodelomatemático. Comonãosepodefalaremposiçãodoelétronnoátomo,aMecânicaQuânticapodedeterminararegiãodemáximaprobabilidadeondepossaestaroelétron-orbital

×