Atomistica, Notas de aula de Química

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Química Geral I

Atomística

O Átomo

Modelos Atômicos

1 – Dalton (1803)

Com base:

Matéria composta por partículas

(átomos)

Átomos permanentes e indivisíveis

Os átomos não podem ser criados

ou destruídos

Os elementos são caracterizados

por seus átomos

Átomos de um mesmo elemento são

iguais em todos os aspectos

Átomos de elementos diferentes

são diferentes e possuem

propriedades diferentes

Transformações químicas 

separação ou rearranjo de átomos

Compostos químicos  formados

por átomos de dois ou mais elementos

em razão fixa

Formulou a teoria:

lei de conservação da massa

lei das proporções definidas

 Falhas:

não diferenciava átomos de moléculas

• levou a proposição incorreta de fórmulas para diversos compostos

contrariava a existência dos isótopos:

• (^) mesmo número atômico (mesmo elemento)
• (^) diferente massa atômica

Contribuições:

durante algum tempo foi capaz de fornecer explicações adequadas

para problemas químicos complexos

estimulou o mundo científico a pensar seriamente sobre a existência

dos átomos

Eletrólise

1800 – William Nicholson e Antony Carlisle

Realizaram a decomposição da água em H

2

e O

2

mediante a passagem

de uma corrente elétrica (eletrólise)

1832 - Humphry Davy e Michael Faraday

Estudaram exaustivamente os processos de eletrólise e demonstraram

que a quantidade de produto formado na eletrólise:

depende da quantidade de eletricidade utilizada

depende da identidade do produto

Tubo de Crookes

1850 – William Crookes

• usando tubos de descarga de gás
• primeiros indícios de que os átomos eram constituídos por partículas

menores

a sombra da amostra de ZnS é projetada na extremidade oposta (lado do

ânodo)

examinando a superfície luminosa de ZnS com um microscópio vê-se

muitas explosões de flashes de luz brilhante (D).

Interpretação

Nas baixas pressões

alguma coisa deixa o cátodo e viaja até o ânodo.

o raio que faz esse trajeto é denominado de raios catódicos

os raios catódico são compostos por feixe de minúsculas partículas

cada vez que uma dessas partículas colide com o ZnS, um flash é emitido

é preciso que as partículas viajem em linha reta para colidir com o anteparo

e forme a sombra atrás com a mesma forma do anteparo

nas baixas pressões, a concentração de moléculas de gás é muito baixa. A

luz emitida é muito fraca (invisível) e muitas partículas atingem o vidro do

outro lado do tubo

Nas pressões intermediárias

a incandescência no interior do tubo se deve às colisões entre as

partículas em movimento e as moléculas do gás também em movimento.

1908 – R. Millikan

Inicialmente

vaporizou gotas de óleo entre duas placas metálicas

observou-se ao microscópio

caiam sob a ação da gravidade

Posteriormente

irradiou o espaço entre as placas com raios X

raios X colidiam com as moléculas do ar, provocando emissão de

elétrons

esses elétrons eram capturados pelas gotículas de óleo

eletrizou as placas ( de cima + e de baixo - )

parou a queda das gotas por ação da gravidade

determinou a relação carga / massa do elétron

como as gotículas só podiam captar partículas inteiras

e as gotículas foram eletrizadas por um múltiplo inteiro de ( -1,6 x 10

C)

Concluiu :

Carga do elétron = -1,6 x 10

-

C

Como Thomson tinha determinado a relação carga / massa para o elétron,

Millikan determinou a massa do elétron

Massa do elétron = 9,1 x 10

-

g

1890 - Átomo de Thomson

Na época, já se admitia sem muita clareza:

Átomo formado por

• parte carregada positivamente
• (^) parte carregada negativamente

O átomo nuclear:

Início do século XX – E. Rutherford, E. Marsden e H. Geiger

1890 – descobertos elementos radioativos

emitem radiação de alta energia

são de três tipos ( ,  e )

Bombardeou a lâmina de ouro com partículas :

• (^) umas não atravessavam a lâmina de ouro
• (^) outras atravessavam a lâmina de ouro e eram desviadas

Colocou um anteparo de ZnS

• quando as partículas  colidiam na placa de ZnS, o local da colisão ficava

iluminado o que possibilitava a medida do ângulo de desvio.

Perguntou:

Porque algumas partículas atravessam e outras não?

Os desvios só poderiam ser explicados se na folha de ouro existissem uma

distribuição não homogênea de massa e de carga

Um átomo individual é identificado por dois número inteiros:

Z – número atômico – número de prótons

A – número de massa – número de prótons + nêutrons

X

A

Z

C

12

6

Isótopos

Átomos de um mesmo elemento podem possuir diversos número de

massa (A)

Como pertencem ao mesmo elemento, possuem o mesmo numero

atômico (Z).

O que varia de um para o outro é o número de nêutrons

O O O

18

8

17

8

16

8

Abundância Isotópica

Na natureza os elementos são compostos por uma mistura de isótopos

Ex:

Isótopo Abundância isotópica (%)

19,

80,

B

10

5

B

11

5

Cálculo das massas atômicas médias

100

(MA x%ocorrência )

MA

n

1

 n n



Átomos

Íons positivos

Bombardeio com

elétrons de alta

energia

Elétrons são arrancados

e

Desvio num

Campo Magnético

Aceleração num

campo elétrico

Detecção em

filme fotográfico

Desvio proporcional a massa do íon

Estabilidade dos Átomos – Visão da Física Clássica

Átomo de hidrogênio  1 elétron

Possibilidades:

1 – elétron parado numa posição fixa  seria atraído pelo núcleo por força

coulombiana

2 – elétron em movimento  órbita ao redor do núcleo  velocidade suficiente

para manter posição na órbita sem ser atraído pelo núcleo e nem sem

escapar da sua força de atração.