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Aula_Átomo e modelos atômicos_Final.pptx

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  1. 1. Estrutura Atômica Profª. Marta Os primeiros modelos Atômicos Modelo Atômico de Rutherford-Bohr Configuração Eletrônica 1
  2. 2. Evolução dos Modelos Atômicos 1. A matéria NÃO pode ser dividida infinitamente. 2. A matéria tem um limite com as características do todo. Imagem: Retrato de Leucipo séc. V a. C / Autor Desconhecido / Public Domain. gem: Demócrito (470-360 a.C.) / Tomisti / ínio Público. Leucipo (séc. V a.C.) Demócrito (470-360 a.C.) 3. Esse limite seriam partículas bastante pequenas que não poderiam mais ser divididas, os ÁTOMOS - INDIVISÍVEIS. Demócrito e a ideia de Átomo 2
  3. 3. Modelos Atômicos O que é? Os modelos atômicos são teoria baseadas na experimentação feita por cientistas para explicar como é o átomo. Os modelos NÃO existem na natureza. São apenas explicações para mostrar o porquê de um fenômeno. Muitos cientistas desenvolveram suas teorias. Com o passar dos tempos, os modelos foram evoluindo até chegar ao modelo atual. E qual é em 2018? 3
  4. 4. Evolução dos Modelos Atômicos 4
  5. 5. Modelo Atômico de Dalton (Modelo da Bola de Bilhar) As ideias de Demócrito permaneceram inalteradas por aproximadamente 2200 anos. Em 1803, Dalton retomou-as sob uma nova perspectiva: A EXPERIMENTAÇÃO. 1. Os átomos são esféricos, maciços, indivisíveis e indestrutíveis. John Dalton (1766 - 1844) 5
  6. 6. Não explicou a Eletricidade, isótopos e nem a Radioatividade. 2. Os átomos de elementos diferentes têm massas diferentes. 3. Os diferentes átomos combinam-se em várias proporções, formando novas substâncias. 4. Os átomos não são criados nem destruídos, apenas se rearranjam para produzirem novas substâncias. PROBLEMAS DO MODELO Modelo Atômico de Dalton (Modelo da Bola de Bilhar) Leis de Lavoisier e Proust 6
  7. 7. Será que o modelo de Dalton estava totalmente correto? 7
  8. 8. Polarização 8 http://www.rc.unesp.br/showdefisica/99_Exp lor_Eletrizacao/paginas%20htmls/Polariza %C3%A7%C3%A3o%20de%20cargas.ht m
  9. 9. Thomson e Crooks – Descoberta do elétron Fonte:http://youtube.com/watch?v=4g0tx6wcuvo 9
  10. 10. Thomson propôs que o átomo seria uma espécie de bolha gelatinosa, completamente maciça, onde haveria a totalidade da carga POSITIVA homogeneamente distribuída. Modelo Atômico de Thomson (Modelo do Pudim de Passas) Incrustada nessa gelatina estariam os Elétrons de carga NEGATIVA. ❖ A Carga total do átomo seria igual a zero. ❖ Começa a ser admitido que o átomo poderia ser dividido ❖ Natureza elétrica da matéria. Imagem: J.J. Thomson / QWerk / Domínio Públi o J. J. Thomson (1856-1909) 10
  11. 11. Experimento de Thomson Ampolas de vidro contendo gases rarefeitos com potenciais elétricos elevados surgem emissões denominadas raios catódicos. Feixe de elétrons se orienta para o polo positivo. O Modelo Atômico de Thomson foi derrubado em 1908 por Ernerst Rutherford. 11
  12. 12. 12
  13. 13. 13
  14. 14. Ernest Rutherford (1871 - 1937) + Núcleos pequenos, densos e eletricamente positivos, dispersos em grandes espaços vazios. Modelo Atômico de Rutherford 14
  15. 15. 15 Isso seria o esperado para o modelo de Thomson.
  16. 16. Modelo Atômico de Rutherford Imagem: Modelo Planetário Jean Jacques Milan / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported Modelo Planetário 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! Imagem: Harman Smith and Laura Generosa / Nasa / Domínio Público 16
  17. 17. 17 Se o núcleo é formado de partículas positivas, os prótons, por que elas não se repelem?
  18. 18. 18 James Chadwick (1891 - 1974) A descoberta do Nêutron Nêutrons Prótons Elétrons Núcleo Imagem: Fotografia de Bortzells Esselte/ Disponibilizado por Carcharoth / domínio público. Nêutrons Prótons Elétrons Em 1932, James Chadwick descobriu a partícula do núcleo atômico responsável pela sua ESTABILIDADE, que passou a ser conhecida por NÊUTRON, devido ao fato de não ter carga elétrica. Por essa descoberta ganhou o Prêmio Nobel de Física em 1935.
  19. 19. O problema do Modelo Atômico de Rutherford Para os físicos, toda carga elétrica em movimento, como os elétrons, perde energia na forma de luz, diminuindo sua energia cinética e a consequente atração entre prótons e elétrons faria haver uma colisão entre eles, destruindo o átomo. ALGO QUE NÃO OCORRE. Portanto, o Modelo Atômico de Rutherford, mesmo explicando o que foi observado no laboratório, apresenta uma INCORREÇÃO. Energia Perdida - LUZ + Energia Perdida - LUZ - 19
  20. 20. Estudava espectros de emissão do gás hidrogênio. O gás hidrogênio aprisionado numa ampola submetida à alta diferença de potencial emitia luz vermelha. Modelo Atômico de Bohr Niels Bohr (1885-1962) Imagem: Niels Bohr / Nobel Prize / Domínio Publico 20 espectro espectro lâmpada Tubo contendo hidrogênio
  21. 21. 21 Ao passar por um prisma, essa luz se subdividia em diferentes comprimentos de onda e frequência, caracterizando um ESPECTRO LUMINOSO DESCONTÍNUO. Modelo Atômico de Bohr Imagem: Kalki / domínio público.
  22. 22. Postulados de Bohr 1. A ELETROSFERA está dividida em CAMADAS ou NÍVEIS DE ENERGIA (K, L, M, N, O, P e Q), e os elétrons, nessas camadas, apresentam energia constante. Imagem: SEE-PE 22
  23. 23. Postulados de Bohr 2.Em sua camada de origem (camada estacionária), a energia é constante, mas o elétron pode saltar para uma camada mais externa e, para tal, é necessário que ele ganhe energia externa (e- absorve energia). Imagem: SEE-PE 2
  24. 24. Postulados de Bohr 3.Um elétron que saltou para uma camada de maior energia fica instável e tende a voltar a sua camada de origem. Nessa volta, ele devolve a mesma quantidade de energia que havia ganhado para o salto e emite um FÓTON DE LUZ. Imagem: SEE-PE 24
  25. 25. Partículas Subatômicas Imagem: SEE-PE Prótons + Nêutrons Elétrons Núcleo
  26. 26. Os Elementos Elemento Químico Conjunto de átomos que possuem mesmo número de prótons em seu núcleo, ou seja, o MESMO NÚMERO ATÔMICO (Z). Dessa forma, o número atômico é característica de cada elemento químico, sendo como seu número de identificação. http://www.theodoregray.com/PeriodicTabl e/Posters/Poster2.2000.JPG X Z A
  27. 27. Número de Massa (A) É a SOMA do número de PRÓTONS (p), ou NÚMERO ATÔMICO (z), e o número de NÊUTRONS (n). Elemento químico: Be ou Prót on Nêutr on Elétr on A Massa atômica está praticamente toda concentrada no núcleo, visto que a massa do elétron é desprezível se comparada com a do próton ou a do nêutron. No nosso exemplo, temos: p = 4 e n = 5. Então: Logo:
  28. 28. X Z A C 6 12 Cl 17 35 Representação de um Elemento Químico De acordo com a IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada), devemos indicar o número atômico (Z) e o número de massa (A) junto ao símbolo de um elemento químico ao representá-lo. EXEMPLOS NOME DO ELEMENTO Carbono Ferro Cloro NÚMERO DE MASSA (A) 12 56 35 NÚMERO ATÔMICO (z) 6 26 17 NÚMERO DE PRÓTONS (p) 6 26 17 NÚMERO DE ELÉTRONS (e-) 6 26 17 NÚMERO DE NÊUTRONS (n) 6 30 18 Fe 26 56 Z = p = e- Estado Fundamental
  29. 29. Próton Nêutron Elétron Número de prótons: ________ Nome do elemento: ___________ 5 BORO 4 BERÍLIO 2 HÉLIO Os diferentes tipos de átomos (elementos químicos) são identificados pela quantidade de prótons (p) que possuem. Identificando o átomo Z = p Esta quantidade de prótons recebe o nome de NÚMERO ATÔMICO e é representado pela letra “ Z ”.
  30. 30. Próton + Nêutron 0 Elétron – + – Be 4 9 2+ íon CÁTION – PERDEU dois elétrons – ficou POSITIVO – + + + + – Íons Elementos químicos que possuem números diferentes de prótons e elétrons, perderam ou ganharam elétrons, gerando uma diferença de cargas. (+) 4 prótons (-) 2 elétrons + 2 (carga do íon)
  31. 31. Próton + Nêutron 0 Elétron – + + + + – – – – + + + + + ++ + – – – – – – – – íon ÂNION – GANHOU dois elétrons – ficou NEGATIVO Íons negativos O 8 16 2– (+) 8 prótons (-) 10 elétrons - 2 (carga do íon)
  32. 32. Elementos ISÓTOPOS Elementos químicos com os MESMOS NÚMEROS ATÔMICOS, porém com NÚMEROS DE MASSA DIFERENTES (pois possuem diferentes números de nêutrons). NOME DO ELEMENTO Cloro Cloro NÚMERO DE MASSA (A) 35 37 NÚMERO ATÔMICO (z) 17 17 NÚMERO DE PRÓTONS (p) 17 17 NÚMERO DE ELÉTRONS (e) 17 17 NÚMERO DE NÊUTRONS (n) 18 20 Cl 17 35 Cl 17 37 EXEMPLO
  33. 33. Alguns isótopos recebem nomes diferentes entre si. EXEMPLO NOME DO ELEMENTO Hidrogênio 1 Hidrogênio 2 Hidrogênio 3 NOME ESPECIAL PRÓTIO DEUTÉRIO TRITÉRIO Hidrogênio leve Hidrogênio pesado Trítio NÚMERO DE MASSA (A) 1 2 3 NÚMERO ATÔMICO (z) 1 1 1 NÚMERO DE PRÓTONS (p) 1 1 1 NÚMERO DE ELÉTRONS (e) 1 1 1 NÚMERO DE NÊUTRONS (n) 0 1 2 H 1 1 H 1 2 H 1 3
  34. 34. Elementos ISÓBAROS Elementos químicos com os MESMOS NÚMEROS DE MASSA, porém com NÚMEROS ATÔMICOS DIFERENTES. NOME DO ELEMENTO Cálcio Potássio NÚMERO DE MASSA (A) 40 40 NÚMERO ATÔMICO (z) 20 19 NÚMERO DE PRÓTONS (p) 20 19 NÚMERO DE ELÉTRONS (e) 20 19 NÚMERO DE NÊUTRONS (n) 20 21 Ca 20 40 K 19 40 EXEMPLO
  35. 35. Elementos ISÓTONOS Elementos químicos com os MESMOS NÚMEROS DE NÊUTRONS, porém com NÚMEROS ATÔMICOS e NÚMEROS DE MASSA DIFERENTES. NOME DO ELEMENTO Cálcio Cloro NÚMERO DE MASSA (A) 40 37 NÚMERO ATÔMICO (z) 20 17 NÚMERO DE PRÓTONS (p) 20 17 NÚMERO DE ELÉTRONS (e) 20 17 NÚMERO DE NÊUTRONS (n) 20 20 Ca 20 40 Cl 17 37 EXEMPLO
  36. 36. Elementos ISOELETRÔNICOS Elementos químicos com os MESMOS NÚMEROS DE ELÉTRONS. NOME DO ELEMENTO Sódio Oxigênio Neônio NÚMERO DE MASSA (A) 23 16 20 NÚMERO ATÔMICO (z) 11 8 10 NÚMERO DE PRÓTONS (p) 11 8 10 NÚMERO DE ELÉTRONS (e) 10 10 10 NÚMERO DE NÊUTRONS (n) 12 8 10 EXEMPLO Ne 10 20 Na 1 1 23 + O 8 16 2-
  37. 37. Molécula É a menor partícula que apresenta todas as propriedades físicas e químicas de uma substância. As moléculas são formadas por dois ou mais átomos. Os átomos que constituem as moléculas podem ser do mesmo tipo (por exemplo, a molécula de oxigênio tem dois átomos de oxigênio) ou de tipos diferentes (a molécula de água, por sua vez, tem dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio). Imagem: Modelo molecular / Kemikungen / Domínio Público Imagem: Bin im Garten / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
  38. 38. Vamos Exercitar? Imagem: Doublecompile / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
  39. 39. 39 • 1)Quais são os números de Z, A, n e e- de um átomo de enxofre (16S32) em seu estado fundamental (neutro)? • 2) Quais são os números de Z, A, n e e- de um ânion de S-2 com carga elétrica -2? • 3) Quais são os números de Z, A, n e e- de um átomo de enxofre (19K39) em seu estado fundamental (neutro)? • 4) Quais são os números de Z, A, n e e- de um cátion de K+ com carga elétrica +1?
  40. 40. 40 1) Quais são os números de Z, A, n e e- de um átomo de enxofre (16S32) em seu estado normal? Z = p = e- =16 A = 32 A=p+n n=32-16= 16 2) Quais são os números de Z, A, n e e- de um ânion de S-2 com carga elétrica -2? (+)16 prótons A=32 n=16 Z=p = 16 ( -)18 elétrons - 2 = carga do ânion
  41. 41. CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA Distribuição de elétrons entre os níveis e subníveis do átomo. 41
  42. 42. ❑ Cada átomo possui um certo número de elétrons, que é igual o número atômico(z). ❑ Os elétrons se encontram distribuídos nos orbitais ao redor do núcleo, dependendo do número de elétrons de cada átomo. ❑ O átomo com o menor número de elétrons é o hidrogênio ( z = 1), que possui apenas um elétron. ❑ Quando maior o número de elétrons de um átomo, maior será o número de orbitais ocupado por eles. ❑ A ocupação dos orbitais não ocorre ao acaso, mas sim conforme a ordem crescente de energia correspondente a cada subnível. 42
  43. 43. Orbital É a região do espaço onde é máxima a probabilidade de se encontrar um determinado elétron. 43 1 orbital 3 orbitais
  44. 44. 44 Núcleo Orbital Estados Energéticos dos elétrons Subnível
  45. 45. 45 “Escada” Número quântico Azimutal (l) Há um “endereço” sobre cada degrau. Assim, por exemplo, se for mencionada a posição 3p, devemos saber que se trata do segundo degrau da terceira escada, no tocante ao nível de energia. Os estados energéticos dos átomos
  46. 46. 46
  47. 47. 47
  48. 48. Exemplo= Átomo de Fe com 26 e- (Z=26). Aplicando o diagrama de Pauling, temos: 48 Expoente indica quantidade de elétrons
  49. 49. Faça a distribuição por subníveis e níveis de energia para as seguintes espécies: A) 38Sr88 B) 9F- C) 25Mn C) 25Mn2+ Exercícios
  50. 50. Número Quântico Principal (n) 50 Representa o nível energético ou camada eletrônica do átomo (escada).
  51. 51. Subníveis energéticos 51 l – Número Quântico Secundário ou Azimutal M l – Número Quântico Magnético Valores de M l
  52. 52. 52 Núcleo 7 Orbitais
  53. 53. Os elétrons 53
  54. 54. Princípio de exclusão de Pauling 54
  55. 55. Conclusão Cada elétron é identificado por 4 números quânticos: ❑O número quântico principal: n ❑O número quântico secundário ou azimutal: l ❑O número quântico magnético: m ou Ml ❑O número quântico do spin: s ou Ms 55
  56. 56. 56 s = -1/2 -----porque foi adotado que a seta para cima representa o valor negativo de spin.

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