A Evolução dos Modelos Atômicos, Resumos de Química

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Teoria atômica

Capítulo 1

Bibliografia: Brown, T.L.; LeMay Jr., H.E.; Bursten, B.E.; Burdge, J.R. Química – A Ciência Central, 9ª ed., Pearson Education do Brasil: São Paulo, 2005.

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• Desde a mais remota antiguidade, o ser humano já se preocupava em entender o comportamento da matéria que constitui os corpos por meio de especulações filosóficas.
• Nessa época, a humanidade usava o pensamento filosófico para fundamentar modelos, ou seja, não eram usados métodos experimentais para tentar explicá-los.
• Dentre os filósofos gregos, Aristóteles acreditava que a matéria poderia ser dividida indefinidamente. Aristóteles (ca. 384 – 322 a.C.) A Evolução dos Modelos Atômicos

• Leucipo ( 440 a.C.) foi o primeiro a propor que a matéria era formada por partículas indivisíveis que seu discípulo Demócrito ( 460 a 370 a.C.) chamou de átomos.
• Átomo - do grego: a = não, tomo = divisão.
• No entanto, o modelo era baseado apenas na intuição e na lógica.
• Passaram-se, então, mais de vinte séculos para que alguma contribuição significativa fosse acrescentada à teoria atômica. Demócrito (ca. 460 - 370 a.C.) Leucipo (séc. V a.C.) A Evolução dos Modelos Atômicos

“Cada elemento é composto de partes extremamente pequenas chamadas átomos”

• Esse modelo foi elaborado levando em conta resultados experimentais, sendo, portanto, um modelo científico. 1. Os átomos são partículas muito pequenas, maciças, indestrutíveis, impenetráveis e indivisíveis (modelo da bola de bilhar). 2. Os átomos de um mesmo elemento são idênticos em massa e em todas as outras propriedades. Modelo de Dalton

3. Diferentes elementos são constituídos de diferentes tipos de átomos, de massas diferentes.
4. Os átomos de um elemento não se convertem em diferentes átomos por meio de reações químicas; os átomos não são criados nem destruídos nas reações.
5. Em uma combinação química, os átomos unem-se entre si em várias proporções, mas conservando suas respectivas massas.

• De acordo com o modelo de Dalton, átomos são os componentes básicos da matéria.
• Eles são as menores partes de um elemento que mantêm a identidade química desse elemento.
• Como podemos observar nos postulados de Dalton, um elemento químico é composto de apenas uma espécie de átomo. Ex: Fe, H, Mg.
• Enquanto que um composto químico contém átomos de um ou mais elementos. Ex: CO, H 2 , CH 4. Modelo de Dalton

• Após os trabalhos de Faraday, os cientistas passaram a estudar, de forma mais aprofundada, os fenômenos de descarga elétrica.
• Nesse contexto, por volta de 1869 a 1875 , William Crookes, químico e físico inglês, obteve notáveis informações relativas à natureza elétrica da matéria ao realizar seus experimentos com tubos de descarga de gás evacuados, chamados de tubos de raios catódicos ou tubos de Crookes. William Crookes (1832 – 1919) A Natureza Elétrica da Matéria
• Nesse experimento, quando alta voltagem é aplicada aos eletrodos do tubo, um tipo de radiação é produzida.
• Essa radiação ficou conhecida como raios catódicos porque ela origina-se no eletrodo negativo (catodo).

• Mas afinal, o que eram esses tais raios catódicos?
• Nessa época, os cientistas defendiam opiniões divergentes sobre a natureza de tais raios catódicos.
• Foi então que, no final do século XIX, experimentos realizados pelo físico inglês Joseph John Thomson mostraram que os raios catódicos eram desviados por campos elétricos ou magnéticos, sugerindo, dessa forma, que os tais raios catódicos possuíam carga elétrica. J.J. Thomson (1856 – 1940) Nobel de Física - 1906 A Natureza Elétrica da Matéria

• Então, em um artigo publicado em 1897 , Thomson apresentou suas observações e concluiu que os raios catódicos eram jatos de partículas que possuíam massa e eram carregadas negativamente.
• O artigo de Thomson ficou conhecido como a descoberta daquilo que posteriormente foi chamado de elétron. Thomsom não usou a palavra elétron, mas sim corpúsculos para as partículas dos raios catódicos. J. J. Thomson, Philosophical Magazine , 44 , 293 (1897). Thomson calculou a razão carga/massa para o elétron igual a 1,76 x 10^8 Coulomb/grama. A Descoberta do Elétron https://www.youtube.com/watch?v=9r0XEpPxpcI

• Em 1898 , com base nas evidências experimentais da época e no fato de a matéria ser eletricamente neutra, Thomson apresentou seu modelo atômico.
• Esse modelo consistia em uma esfera maciça de carga positiva na qual os elétrons estariam incrustados, semelhante a um pudim de ameixas.
• No modelo de Thomson, os elétrons possuíam um único movimento possível - vibração - e a carga positiva estaria espalhada por todo o átomo compensando a carga negativa devida aos elétrons. Carga positiva espalhada pela esfera Modelo Atômico de Thomson

Pudim de Ameixas

Elétrons – partículas com carga elétrica negativa

• Millikan espargiu gotículas de óleo, provenientes de um atomizador, na câmara de observação.
• As gotas de óleo inicialmente atravessavam um orifício e caíam livremente entre as duas placas metálicas carregadas opostamente (cujo deslocamento ele observou com uso de microscópio) sob influência da gravidade.
• As gotas de óleo adquiriam carga elétrica pela colisão com íons gasosos que eram produzidos pela interação da radiação (raios-X) com as moléculas dos gases presentes no ar. A Experiência de Millikan Raios-X: radiação eletromagnética de alta frequência produzida a partir da colisão de feixes de elétrons com metais (como nos tubos de Crookes). Foi descoberta por Wilhelm Conrad Roentgen em 1895.

• Uma gota carregada eletricamente era facilmente reconhecida pela sua resposta a um campo elétrico, monitorando-se seu deslocamento com o microscópio.
• Carregando a placa superior positivamente e a inferior negativamente, era possível parar a queda de uma gota carregada por meio de um ajuste da quantidade de carga elétrica nas placas e assim determinar a carga de uma única gotícula: 1 , 6 x 10 -^19 C.
• Conhecendo agora a carga do elétron, e com o uso da relação carga/massa de Thomson, Millikan pôde calcular a sua massa: 9 , 10 x 10 -^28 g. A Experiência de Millikan https://www.youtube.com/ watch?v=UFiPWv03f6g

• Estudos sobre a natureza da radioatividade de Antoine Henri Becquerel, Pierre Currie, Marie Currie e Ernest Rutherford revelaram três tipos de radiação: alfa (), beta () e gama (). Cada tipo de radiação difere quanto ao seu comportamento em um campo elétrico ou magnético. Radioatividade Maria Salomea Skłodowska ou Marie Curie (1867 – 1934) Nobel de Física - 1903 Nobel de Química - 1911 Henri Becquerel (1852 – 1908) Nobel de Física - 1903 Pierre Curie (1859 – 1906) Nobel de Física - 1903

• Partículas : são elétrons de alta velocidade ( 95 % da velocidade da luz, cerca de 285. 000 km/s); podem ser consideradas o análogo radioativo dos raios catódicos, sendo atraídas pela placa positive; possuem carga - 1 e massa zero.
• Radiação : são ondas eletromagnéticas com carga e massa nulas, cujos comprimentos de onda ficam entre 0 , 5 e 0 , 005 Ângstroms (possuem alta energia), viajam à velocidade da luz, emitem continuamente calor e têm a capacidade de ionizar o ar e torná-lo condutor de eletricidade. A radiação gama é emitida por núcleos instáveis logo em seguida à emissão de uma partícula alfa ou beta. Radioatividade
• Partículas : são partículas compostas por dois prótons e dois nêutrons (ou seja, um átomo de hélio), têm carga positiva

• 2 , massa 4 , viajam a cerca de 20. 000 km/s e são atraídas pela placa negativa.