modelos atômicos

1. QUÍMICA GERAL
Prof. Sérgio Pezzin
ESTRUTURA
ATÔMICA

2. RUTHERFORD:
Sistema Planetário
*O átomo estaria dividido em duas
regiões:
Núcleo (prótons e nêutrons)
Eletrosfera (elétrons).

3. PROBLEMAS NO MODELO DE RUTHERFORD:
• Seria esperado que o modelo seguisse a
mecânica clássica (Leis de Newton).
• A mecânica clássica foi um grande sucesso para
descrever o movimento de sistemas
macroscópicos.
• Entretanto, o modelo não poderia ser explicado
classicamente, ou seja, a mecânica de Newton
falha quando aplicada a elétrons em átomos.

4. RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
Comprimento de onda
Velocidade:
c = 3,0 x 108
m/s
Frequência (ν)
1 Hz = 1 ciclo por
segundo
A2
= intensidade
(brilho)

5. RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
ν = c / λ
Alta frequência Baixa frequência

6. ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO

7. RADIAÇÃO DE CORPO NEGRO

8. CATÁSTROFE ULTRAVIOLETA
Física Clássica:
Leis de Stefan-Boltzmann e Wien
(Tλmax = cte)
-Qualquer corpo negro com T>0
deveria emitir radiação UV, além
de raios-X !

9. A HIPÓTESE DE PLANCK:
OS QUANTA
Max Planck (1900)
- A troca de energia entre a matéria e a
radiação ocorre em pacotes de energia, os
quanta.
E = hν
h = 6,63 x 10-34
J.s (cte de Plank)
-Radiação de frequência ν pode ser gerada
apenas se energia suficiente for disponível.

10. O EFEITO FOTOELÉTRICO
Consiste na emissão de elétrons
pela matéria sob a ação da luz
1. Nenhum e-
é ejetado até
que a radiação tenha ν
acima de valor
característico de cada
metal.
2. Elétrons são ejetados
imediatamente, por mais
baixa que seja a
intensidade da radiação.
3. A Ec dos e-
ejetados varia
linearmente com a
frequência da radiação.

11. O EFEITO FOTOELÉTRICO
Einstein (1905)
- Radiação eletromagnética consiste de
partículas !!!
FÓTONS
Quanta energia tem um fóton de luz
amarela cujo comprimento de onda é
de 580 nm ?

12. O EFEITO FOTOELÉTRICO
Se a radiação consiste de um feixe de fótons de
energia hν, quando elas colidem com a
superfície de um metal:
• A freqüência da radiação deve ter um valor
mínimo para que elétrons sejam ejetados.
• Se o fóton tem energia suficiente, uma colisão
resulta na imediata ejeção de um elétron.
• Se uma energia Eo é necessária para remover
um e-
e se o fóton tem energia hν, Ec = hν-Eo
e varia linearmente com ν da radiação
incidente.

13. O EFEITO FOTOELÉTRICO
Exercício:
Calcular a energia cinética de um
elétron arrancado da superfície de
potássio (função de trabalho 2,26 eV)
por luz incidente de comprimento de
onda 350 nm.

14. O EFEITO FOTOELÉTRICO

15. DIFRAÇÃO
Feixe de partículas
numa fenda
d P0
P1
P2
D
Propriedade típica de ondas !!!

16. DIFRAÇÃO
CONSTRUTIVA
DESTRUTIVA

17. DUALIDADE ONDA-PARTÍCULA
Louis de Broglie (1915)
-Todas as partículas podem ser entendidas como
tendo propriedades de onda !!!
-“Onda da partícula” ou “onda material”:
λ = h / p
Qual o comprimento de onda de uma partícula de 1 g
viajando a 1 m/s ?

18. DUALIDADE ONDA-PARTÍCULA
Davisson e Germer (1925)
-Difração de elétrons !
Qual o comprimento de
onda de um elétron
movendo-se a 1/100
da velocidade da luz ?

19. O PRINCÍPIO DA INCERTEZA
Heisenberg (1925)
-Na mecânica clássica, uma partícula
tem uma trajetória definida, ou seja, a
localização e o momento linear são
especificados a cada instante.
-Na mecânica quântica, devido ao
comportamento de onda-partícula não
podemos especificar localização de uma
partícula que tem momento linear
preciso.
-Portanto, não podemos especificar
a trajetória de partículas !

20. O PRINCÍPIO DA INCERTEZA
A localização e o momento de uma partícula são
complementares; ou seja, ambos não podem ser
conhecidos simultaneamente com precisão.

21. O PRINCÍPIO DA INCERTEZA
Estime a incerteza mínima em:
(a) a posição de uma bola de gude de massa
1,0 g sabendo-se que sua velocidade e
conhecida dentro de ± 1,0 mm/s e
(b) a velocidade de um elétron confinado
dentro de um diâmetro típico de um
átomo (200 pm).

22. BOHR
*Explicação do
átomo baseado na
luz emitida por
alguns elementos
quando aquecidos.

23. * O átomo é formado por
um núcleo e níveis de
energia quantizada ( onde
estão os elétrons ), num
total de sete.

24. AS FUNÇÕES DE ONDA
Erwin Schrödinger (1927)
- O comportamento de uma partícula-onda
pode ser descrito por uma função de onda ψ.
- Quando calculamos ψ podemos predizer a
probabilidade de uma partícula ser
encontrada em uma dada região do espaço.

25. AS FUNÇÕES DE ONDA
Interpretação de Max Born
− ψ2
: densidade de
probabilidade.
- A posição onde ψ passa por
zero é chamada de nó da
função de onda (densidade
de probabilidade igual a 0)

26. PARTÍCULA NA CAIXA
Hψ = Eψ
H = hamiltoniano

27. QUANTIZAÇÃO DA ENERGIA DA
PARTÍCULA
A energia é transferida
apenas em
quantidades discretas.

28. QUANTIZAÇÃO DA ENERGIA DA
PARTÍCULA
En = n2
h2
/ 8mL2
- Uma partícula em uma caixa não pode ter
energia zero (energia de ponto zero)
- A dimensão de uma caixa é fixa, portanto
a posição de uma partícula não pode ser
exatamente definida se a energia é fixada.

29. QUANTIZAÇÃO DA ENERGIA DA
PARTÍCULA

30. MODELO DE BOHR
CONDIÇÃO DE FREQUÊNCIA

31. MODELO DE BOHR
Átomos podem
absorver ou emitir
apenas certas
frequências de
radiação.

32. MODELO DE BOHR
Suíça
Constante de Rydberg

33. IDENTIFICANDO UMA LINHA NO
ESPECTRO DO HIDROGÊNIO
Calcule o comprimento de onda da radiação
emitida por um átomo de hidrogênio quando
um elétron faz uma transição entre os níveis
n=3 e n=2.
Identifique a
linha espectral
correspondente
a essa
transição.