Estrutura atomica

629 visualizações

Publicada em

0 comentários
0 gostaram
Estatísticas
Notas
  • Seja o primeiro a comentar

  • Seja a primeira pessoa a gostar disto

Sem downloads
Visualizações
Visualizações totais
629
No SlideShare
0
A partir de incorporações
0
Número de incorporações
2
Ações
Compartilhamentos
0
Downloads
12
Comentários
0
Gostaram
0
Incorporações 0
Nenhuma incorporação

Nenhuma nota no slide

Estrutura atomica

  1. 1. Viviana Rocha 1 Química tecnológica Introdução
  2. 2. Viviana Rocha 2 Noções preliminares  Química: O que, Por que e Como?  Metodologia Científica  Matéria  Substâncias  Transformações da matéria Revisão
  3. 3. Viviana Rocha 3 Química: O que, Por que e Como? Estudo da natureza, das propriedades da composição e das transformações da matéria Compreensão dos problemas da sociedade e revertê-los
  4. 4. Viviana Rocha 4 ESTRUTURA DA MATÉRIA PROPRIEDADES REAÇÕES TIPOS DE MATERIAIS INTERAÇÕES
  5. 5. Viviana Rocha 5 Metodologia Científica Observações e dados Hipóteses ou teoria LeisExperimentos
  6. 6. Viviana Rocha 6 Conceitos químicos: revisão  Tipos de substâncias: 1. Puras: substâncias com composição definida e características e propriedades físico-químicas definidas; 2. Misturas: Duas ou mais substâncias fisicamente misturadas. As propriedades físico-químicas depende da composição da mesma.
  7. 7. Viviana Rocha 7  Substâncias puras: 1. Elementos: substância simples, fundamental e elementar; 2. Compostos: Constituídos de dois ou mais elementos em uma composição definida.  Misturas: 1. Homogêneas: Apresenta uma única fase. 2. Heterogêneas: Apresenta duas ou mais fases. Conceitos químicos: revisão
  8. 8. Viviana Rocha 8 Matéria Substâncias puras Misturas Misturas heterogêneas Misturas homogêneas (soluções) CompostosElementos
  9. 9. Viviana Rocha 9 Transformações físicas
  10. 10. Viviana Rocha 10 O Plasma (ou quarto estado da matéria) trata-se de um gás ionizado, com átomos ionizados e elétrons (distribuição quase-neutra). Está presente principalmente nas televisões de LCD ou cristal líquido, ou ainda chamadas de "TVs de plasma". Neste estado há uma certa "pastosidade" da substância, que permite uma maior e melhor resposta quando recebe informações decodificadas pelos feixes de luz emitidos pelos componentes da TV. 4º Estado da Matéria: Plasma
  11. 11. Viviana Rocha 11 Transformações Químicas  Queima do carvão: As moléculas iniciais do carvão (reagentes) são quebradas e seus átomos são reagrupados para formar novas moléculas finais (produtos da reação).
  12. 12. Viviana Rocha 12 Modelos atômicos Evolução dos modelos atômicos: - Átomo de Dalton - Átomo de Thomson - Átomo de Rutherford - Átomo moderno - Átomo de Bohr - Modelo atômico atual
  13. 13. Viviana Rocha 13 Pensamento CientíficoPensamento CientíficoPensamento CientíficoPensamento Científico Limitações desta visão do mundo Isaac Newton concretizou o sonho de Descartes Tornar a teoria científica em poder. Visão mecanicista (Mecânica) “A natureza funciona como um relógio” “O mundo é apenas uma máquina” Descartes “Não há teoria eterna em ciência” - Albert Einstein
  14. 14. Viviana Rocha 14 O átomo Filosófico (450 a.C.) Por volta de 450 a.C., o filósofo grego Leucipo afirmou que a matéria podia se dividida em partículas cada vez menores até um limite. Demócrito (470 a.C.-380 a.C.), denominou essa partícula de ÁTOMO (do grego, “indivisível”).
  15. 15. Viviana Rocha 15 O Átomo de Dalton  Toda matéria é composta de partículas fundamentais: os ÁTOMOS  Os átomos são permanentes e indivisíveis, não são criados nem destruídos  Os elementos são caracterizados por seus átomos  As transformações químicas consistem em uma combinação, separação ou rearranjo de átomos  Compostos químicos são formados de átomos de dois ou mais elementos em uma razão fixa
  16. 16. Viviana Rocha 16 O Átomo de Dalton A diferença entre o modelo de Dalton e o modelo filosófico- presença de dados experimentais John Dalton, físico inglês, em 1803, foi o primeiro modelo atômico elaborado (modelo da bola de bilhar). Este modelo consegue explicar: - A Lei da Conservação das massas (Lavoiser) - A Lei da Composição Definida (Proust) Estímulo ao mundo científico- Química moderna- partículas subatômicas
  17. 17. Viviana Rocha 17 Experiênci a Massa da água decomposta Massa de hidrogênio obtida Massa de oxigênio obtida 1º 18g 2g 16g 2º 72g 8g 64g 3º 90g 10g 80g Lavoiser Proust
  18. 18. Viviana Rocha 18 Átomo- Modelo de Thomson Partículas subatômicas:  Fica evidente com os trabalhos de Michel Faraday que a eletricidade era constituída por partículas materiais, hipótese confirmada pelos estudos sobre a capacidade dos gases de conduzir correntes elétricas.  Nas experiências com tubo de Crookes foi possível constatar eletricidade.
  19. 19. Viviana Rocha 19 Raios catódicos Em 1875, o físico William Crookes idealizou um tubo com dois eletrodos e vácuo quase perfeito (pressão interna aprox. 0,0001 atm). Aplicando uma diferença de potencial entre os eletrodos e tendo um vácuo, ocorria emissão de raio luminoso entre cátodo e ânodo. Ao introduzir-se um objeto no tubo, aparecia uma sombra nítida. Também pode-se constatar que a emissão desse raio sofre desvio ao passar por um campo elétrico.
  20. 20. Viviana Rocha 20 Experimento de Millikan (1908) Descoberta da carga do elétron: -1,6 x10-19 C Todos os elétrons são idênticos, isto é, todos têm a mesma massa e carga. Razão carga/massa igual para todos os elétrons.
  21. 21. Viviana Rocha 21 Raios canais Goldstein demonstrou que, ao perfurar o cátodo de uma ampola de descarga de gás, aparecia uma luminescência por trás do cátodo. Esses raios eram positivos e que sua massa e sua carga dependiam da natureza do gás que ocupava o interior do tubo. A menor massa, obtida com o H, coincidia com a massa do próton, sendo a carga também igual à do próton.
  22. 22. Viviana Rocha 22 Átomo- Modelo de Thomson Massa fluida positiva, com elétrons (carga negativa) dispersos nesta massa fluida Pudim de passas
  23. 23. Viviana Rocha 23 Átomo-Modelo de Rutherford  Descoberta da radioatividade, ou seja, que os elementos químicos se degradam em partículas menores  Experimento de Rutherford, Geiger e Mardsen, colocam em dúvida o modelo atômico proposto por Thomson
  24. 24. Viviana Rocha 24 Experimento de Rutherford Um fluxo de partículas alfa (uma carga positiva) emitidas por um elemento radioativo é bombardeado em uma finíssima lâmina de ouro de aprox. 100 nm de espessura (1nm = 10-9 m). Umas poucas se desviavam, pouquíssimas ricocheteavam e a maioria atravessava a lâmina
  25. 25. Viviana Rocha 25 Modelo Planetário Núcleo carregado positivamente cercado de elétrons em órbitas (região extra nuclear) Átomo-Modelo de Rutherford
  26. 26. Viviana Rocha 26  J. Chadwick, em 1932, descobriu o nêutron. Rutherford tinha ciência de que os prótons não poderiam compor toda a massa do núcleo Átomo-Modelo de Rutherford
  27. 27. Viviana Rocha 27 O diâmetro do núcleo < 10 mil vezes que o da eletrosfera; (Z) – número atômico = o número de prótons que compõem um núcleo. (A) – número de massa = o número de núcleons (prótons + nêutrons). Estrutura planetária: Elétron estacionário / Elétron em órbita
  28. 28. Viviana Rocha 28 Thompsom Rutherford Dalton Lavoisier: Lei da conservação das massas. Proust: Lei das proporções definidas Faraday: eletricidade tem massa. Tubo de Crookes Descoberta da radioatividade
  29. 29. Viviana Rocha 29 Vamos pensar sobre os elétrons em átomos? Existem 2 possibilidades que retratam o estado de movimento de elétrons em um átomo: 1ª possibilidade: O elétron está parado. O núcleo positivo e o elétron com carga positiva, o que você espera que aconteça? 2ª possibilidade: O elétron está em movimento. Considerando também o modelo planetário, ou seja, elétrons em órbitas se movendo ao redor do núcleo. Ocorreria perda de energia?
  30. 30. Viviana Rocha 30 Átomo-Modelo de Bohr Física clássica era inadequada para explicar a estabilidade do átomo Niels Bohr, físico dinamarquês, apresentou a primeira tentativa importante para desenvolver um novo modelo atômico não- clássico. A elucidação da estrutura atômica seria encontrada na natureza da luz emitida pelas substâncias a altas temperaturas ou sob influência de uma descarga elétrica. Origem da luz: alterações de energia
  31. 31. Viviana Rocha 31 • O primeiro princípio → (estado estacionário) • O segundo admite apenas certas órbitas possíveis para o elétron ao redor do núcleo • O terceiro princípio → variações de energia são saltos entre órbitas Átomo-Modelo de Bohr (1913)
  32. 32. Viviana Rocha 32 Energia Radiante Espectros de Emissão:
  33. 33. Viviana Rocha 33 Espectro EletromagnéticoEspectro Eletromagnético
  34. 34. Viviana Rocha 34 Energia Radiante Espectros de Emissão: Cores do espectro visível Cor Comprimento de onda Freqüência vermelho ~ 625-740 nm ~ 480-405 THz laranja ~ 590-625 nm ~ 510-480 THz amarelo ~ 565-590 nm ~ 530-510 THz verde ~ 500-565 nm ~ 600-530 THz ciano ~ 485-500 nm ~ 620-600 THz azul ~ 440-485 nm ~ 680-620 THz violeta ~ 380-440 nm ~ 790-680 THz
  35. 35. Viviana Rocha 35 Espectro EletromagnéticoEspectro Eletromagnético
  36. 36. Viviana Rocha 36 Dispersão da luz Linha espectral - característica de um átomo, produzida pela luz de um comprimento de onda discreta As séries de linhas mostradas são encontradas na região do visível do espectro e são chamadas de séries de Balmer Existem outras séries de linhas: Séries de Lyman (ultravioleta) e Séries de Paschen (infravermelho)
  37. 37. Viviana Rocha 37 Espectro descontínuo Espectro de linhas
  38. 38. Viviana Rocha 38 Equação de Rydberg       −= 2 2 2 1 111 nn R λ n2 > n1 R = 1,0974 x 10-2 nm-1 Séries Lyman n1 = 1 n2 = 2, 3, 4, 5,..., ∞ Séries Balmer n1 = 2 n2 = 2, 3, 4, 5, 6,..., ∞ Séries Paschen n1 = 3 n2 = 3, 4, 5, 6, 7, ..., ∞
  39. 39. Viviana Rocha 39
  40. 40. Viviana Rocha 40 Como explicar a cor dos fogos de artifícios?
  41. 41. Viviana Rocha 41 Teste de chama
  42. 42. Viviana Rocha 42 νhEfóton = As radiações eletromagnéticas se comportavam como minúsculos pacotes de energia chamados fótons. A energia do fóton é proporcional a frequência da radiação: λ λν hc E c fóton = = h= 6,63 x 10-34 j s Saltos quânticos: (E2)elétron – (E1)elétron = Efóton
  43. 43. Viviana Rocha 43 O elétron só absorve ou emite um “pacote” de energia denominada quanta. Átomo de Bohr
  44. 44. Viviana Rocha 44 Átomo de Bohr Falhas do modelo de Bohr:  Cada nível de energia era uma órbita eletrônica circular onde esta localizado o elétron;  O átomo possui regiões de probabilidade e densidade eletrônica.
  45. 45. Viviana Rocha 45 Átomo- Modelo Moderno Modelo da mecânica quântica: • Explica o porquê da quantização da energia eletrônica • Propriedades atômicas • Como ocorre as ligações entre átomos Este modelo apóia-se nos seguintes princípios: Teoria sobre a dualidade onda-partícula, de Louis De Broglie; Princípio da incerteza, enunciado por Werner Heisenberg.
  46. 46. Viviana Rocha 46 A dualidade onda-partícula Partícula ou Onda? Em 1924, Louis Victor de Broglie estendeu aos elétrons o caráter dualístico da LUZ, como comprovado experimentalmente por Albert Einstein com o Efeito Fotoelétrico.
  47. 47. Viviana Rocha 47
  48. 48. Viviana Rocha 48 Louis Victor de Broglie estendeu aos elétrons o caráter dualístico da LUZ, como comprovado experimentalmente por Albert Einstein - Efeito Fotoelétrico.
  49. 49. Viviana Rocha 49 Propriedades das ondas DIFRAÇÃO: espalhamento de ondas quando elas passam por obstáculos ou aberturas comparáveis, em tamanho, aos seus comprimentos de onda. Partícula ou Onda?
  50. 50. Viviana Rocha 50 A dualidade onda-partícula 2 mcE = υhE = c h m λ = A expressão da energia de qualquer partícula de massa m : Expressão de Planck (energia de uma onda com frequência, :ʋ 2 c h m υ = Relação de De Broglie
  51. 51. Viviana Rocha 51 O Princípio da Incerteza de Heisenberg (1926) “Quanto mais certeza tivermos quanto a posição do elétron, tanto menor será a precisão com que podemos definir sua velocidade e vice-versa” “Quanto mais certeza tivermos quanto a posição do elétron, tanto menor será a precisão com que podemos definir sua velocidade e vice-versa” Não é possível localizar com precisão uma partícula se ela se comporta como uma onda Os cálculos requerem informações precisas sobre a posição e velocidade do elétron.
  52. 52. Viviana Rocha 52 O Modelo atômico atual Proposto por Erwin Schrödinger, de Broglie e Werner Heisenberg A mecânica quântica deu origem ao estudo das funções de onda e dos números quânticos, pois o átomo de Schrödinger é um modelo matemático. A equação de função de onda (Ψ) determina matematicamente a região de máxima probabilidade de se encontrar um elétron no átomo (Equação de Schrödinger)
  53. 53. Viviana Rocha 53 O modelo atômico atual Os níveis eletrônicos de energia: Região de máxima probabilidade onde possa estar o elétron. Esta região é chamada orbital, que correspondem aos estados individuais que podem ser ocupados pelos elétrons no átomo.
  54. 54. Viviana Rocha 54 O que é um orbital atômico?
  55. 55. Viviana Rocha 55 Modelo atômico atual núcleo Densidade de probabilidade eletrônica
  56. 56. Viviana Rocha 56 Como se localizar?
  57. 57. Viviana Rocha 57 Números quânticos 1 - Número Quântico Principal (n): Determina o nível energético principal do elétron, a energia do átomo. Sempre será um número inteiro positivo e diferente de zero. 2- Número Quântico do momento angular (secundário) (l): Determina o momento angular do elétron. Valores mais altos de l, correspondem a um momento angular maior. Determina a forma da nuvem eletrônica.
  58. 58. Viviana Rocha 58 Números Quânticos 3- Número Quântico Magnético (m) Determina a orientação de um orbital no espaço. 4- Número Quântico de Spin (s) Determina o campo magnético intrínseco quando uma partícula carregada gira em torno do seu próprio eixo.
  59. 59. Viviana Rocha 59 Número Quântico de Spin (s) O número quântico de spin indica a orientação do elétron ao redor do seu próprio eixo. Como existem apenas dois sentidos possíveis, este número quântico assume apenas os valores -1/2 e +1/2, indicando a probabilidade do 50% do elétron estar girando em um sentido ou no outro.
  60. 60. Viviana Rocha 60 Paramagnéticos - são materiais que possuem elétrons desemparelhados e que quando na presença de um campo magnético os mesmos se alinham. Ex: o alumínio, o magnésio, o sulfato de cobre, etc. Diamagnéticos – são materiais que se colocados na presença de um campo magnético tem seus ímãs elementares orientados no sentido contrário ao sentido do campo magnético aplicado. Ex: o bismuto, o cobre, a prata, o chumbo, etc. Ferromagnéticos – as substâncias que compõem esse grupo apresentam características bem diferentes dos materiais paramagnéticos e diamagnéticos. Eles se imantam fortemente se colocados na presença de um campo magnético. Ex: ferro, o cobalto, o níquel e as ligas que são formadas por essas substâncias. Os materiais ferromagnéticos são muito utilizados quando se deseja obter campos magnéticos de altas intensidades.
  61. 61. Viviana Rocha 61 n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 l = 0, 1, 2, 3 (s, p, d, f) m = -3, -2, -1, 0, + 1, +2, +3 s = - 1/2; + 1/2 Valores dos Números Quânticos Princípio de Exclusão de PauliPrincípio de Exclusão de Pauli “Não existem dois elétrons num átomo que possuam os mesmos valores para todos os números quânticos”. Cada orbital poderá conter no máximo dois elétrons Com isso torna-se possível calcular o número máximo de elétrons com cada nível energético principal. 2, 8, 18, 32, 32, 18, 2
  62. 62. Viviana Rocha 62 Distribuição Eletrônica Linus Pauling  Regras e princípios gerais para distribuição dos elétrons no átomo: 1. A energia total do elétron é dada por: E = n + l. 2. O elétron, como qualquer sistema da natureza, tende a ocupar as posições de menor energia. 3. Princípios de Exclusão de Pauling – nenhum átomo pode conter elétrons com números quânticos iguais. 4. Regra de Hund – os orbitais são preenchidos parcialmente com elétrons do mesmo spin depois completados com elétrons de spins contrários.
  63. 63. Viviana Rocha 63 s px py pz
  64. 64. Viviana Rocha 64 dxy dyz dx2 y2 dz2 dxz
  65. 65. Viviana Rocha 65
  66. 66. Viviana Rocha 66
  67. 67. Viviana Rocha 67 Questão Nos conjuntos de quatro números quânticos (n, l, m, s), identifique quais os que não podem existir e explique o porquê: (a) (4, 2, -1, +1/2) (b) (5, 0, -1, +1/2) (c) (4, 4, -1, +1/2)
  68. 68. Viviana Rocha 68 Referências Bibliográficas - RUSSELL, J.B.; Química Geral. McGraw-Hill - 2ª edição – Vol. I - São Paulo. - BRADY, J.E.; HUMISTON, G.E.; Química Geral, Livros Técnicos e Científicos. 2ª edição – Vol. I - Rio de Janeiro. - MAHAN, B. Química: um curso universitário. Edgard Blucher – São Paulo.

×