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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
INSTITUTO DE QUÍMICA
ARQUITETURA ATÔMICA E MOLECULAR
ATIVIDADE 1
1) Faça um resumo sobre a evolução dos modelos atômico até o modelo atual.
O ponto de partida para a evolução dos modelos atômicos se deu no ano de 450 a.C, quando o filosofo grego Leucipo afirmou que a matéria podia ser dividida em partículas cada vez menores, porém essa divisão teria um limite. Seguindo o pensamento de seu mestre, Demócrito defendeu a ideia de que esse limite era a menor partícula indivisível, denominada por ele de átomo, e que as únicas coisas que existiam era os átomos e os espaços vazios entre eles. Essa ideia perdurou por aproximadamente 2.000 anos, até que viria aquele que seria o primeiro modelo atômico baseado em resultados experimentais, o modelo atômico de Dalton. Na busca de explicar as leis ponderais das reações químicas, Dalton em 1808, propôs seu modelo atômico conhecido como modelo da bola de bilhar, onde o átomo é tido como uma partícula maciça e indivisível. O que difere o modelo de Dalton de Demócrito e Leucipo é que o primeiro é um modelo científico e o dos filósofos era um pensamento filosófico. O modelo de Dalton durou praticamente todo o século XIX, quando em 1897, Thomson provou que o átomo era constituído de partículas ainda menores, chamadas por Stoney de elétrons, invalidando o modelo de Dalton. Baseado nas experiências de Stoney com eletricidade, utilizando a ampola de Crookes e estudando os raios catódicos, Thomson chegou à conclusão de que os raios catódicos eram constituídos pelos elétrons de Stoney, e que estes eram pequenas partículas eletricamente negativas. No seu modelo, conhecido como “pudim de passas” o átomo seria uma geleia de carga positiva e no seu interior estaria os elétrons carregados negativamente, neutralizando a carga positiva. Em 1911, surge o terceiro modelo
atômico de cunho científico, o modelo atômico de Rutheford , que ficou conhecido como o modelo planetário. Nesse modelo, o átomo é constituído por um núcleo denso e central onde se encontra a carga positiva. Rutheford realizou um experimento com um bloco de chumbo, no qual foi introduzido uma amostra de polônio, emissor de partículas alfa (positivas), uma placa de ouro e uma tela fluorescente que emitia luminosidade ao ser atingida por partículas. Ele percebeu que a maioria das partículas alfa atravessava a folha de ouro em linha reta e poucas se desviavam. Logo concluiu que o átomo não era maciço, e apresentava um grande espaço vazio, a eletrosfera, além do núcleo positivo. Mas o modelo de Rutheford, continha deficiências tais como, uma vez que cargas elétricas em movimento irradiam energia continuamente, os elétrons perderiam energia gradualmente e se colapsariam com o núcleo. Esse conflito só foi solucionado com o modelo atômico de Bohr , em 1913. Baseado nos estudos sobre onda eletromagnética e na teoria dos quanta, de Plank, ele buscou solucionar a falha no modelo de Rutheford e estabeleceu alguns postulados dentre os quais, só são permitidas algumas energias fixas ao elétron dentro do átomo e quando apresenta essa energia permitida, o elétron não irradia energia em seu movimento circular ao redor do núcleo, assim permanece num estado estacionário de energia. Esses estados constituem os níveis de energia ou camadas eletrônicas, e são representados pelas letras K, L, M, ..., Q. A cada nível de energia foi atribuído um número quântico principal representado pela letra n. Com a proposição de Bohr, foi solucionada a falha da teoria de Rutheford e o modelo ficou conhecido como Rutheford-Bohr. Em 1916 surge o modelo de Sommerfeld , nele os elétrons giram em torno do núcleo em órbitas circulares e elípticas. Para Sammerfeld, num nível de energia de número quântico n, havia uma órbita circular e (n-1) órbitas elípticas com centros diferentes. Atualmente, com o modelo da mecânica quântica , não se admite mais a existência de órbitas para os elétrons, mas regiões com máxima probabilidade de se encontrar elétrons em movimento ao redor do núcleo, chamadas de orbital. Esse modelo foi criado entre 1924 e 1927 por De Broglie , Heisenberg e Schroginger. Cada um contribuiu respectivamente com, o modelo de partícula-onda para o elétron, o princípio da incerteza no qual “ é impossível determinar simultaneamente a posição e a velocidade de um elétron no átomo” e a dedução da função de onda para descrever o movimento do elétron ao redor do núcleo. 2) Faça a distinção entre: (a) Espectro eletromagnético
energia igual a (E 2 - E 1 ). Quando o elétron salta do nível de energia mais alto para um mais baixo ele emite um fóton de energia (E 2 – E 1 ), sob a forma de uma onda eletromagnética. O modelo atômico de Bohr torna-se incompatível com o princípio da incerteza de Heisenberg, pois ele afirma que os elétrons se encontram distribuídos em camadas ao redor do núcleo, sendo possível assim afirmar sua localização. Entretanto, Heisenberg ao enunciar o princípio da incerteza diz que “é impossível determinar simultaneamente a posição e a velocidade de um elétron no átomo”. Logo não haveria sentido falar em determinação da trajetória do elétron em volta do núcleo dos átomos, mas determinar a região com máxima probabilidade de se encontrar o elétron.
4) Desenhe os orbitais s, p e d de um átomo.
5) Em média, que elétron estará mais afastado do núcleo, um elétron em um orbital 3s ou outro em um orbital 3p? Justifique sua resposta em função do efeito de penetrabilidade dos orbitais. Um elétron em um orbital 3p estará mais afastado do núcleo que um elétron no orbital 3s. Pois conforme o efeito de penetração, o elétron no orbital 3s pode ser encontrado em uma região muito mais próxima do núcleo que um 3p. Isso devido a densidade radial do 3s ser maior que o 3p.
