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Átomo eModelos Atómicos

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Demócrito (Sec. V a.c.)

Átomo Demócrito (460 – 370 A.C.)

defendeu a ideia de que a matéria eracomposta por pequeníssimas partículas.

Modelo baseado apenas na intuição e na lógica.

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Modelo proposto por Demócrito:

Toda a matéria é constituída por

átomos e vazio;

O átomo é uma partícula pequeníssima,

invisível,e que não pode ser dividida;

Os átomos encontram-se em constante

movimento;

Universo constituído por um número infinito de átomos, indivisíveis e eternos;

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Aristóteles (Sec. IV a.c.)

Aristóteles

(384 a.C. - 322 a.C.)

Modelo de Demócrito foi rejeitado porum dos maiores filósofos de todos ostempos – Aristóteles.

O Modelo de Demócrito permaneceu na sombra durante mais de 20 séculos...

Ar Água

Terra Fogo

Aristóteles acreditava que a matéria era contínua e composta por quatro elementos:

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Dalton (1807)

Séc. XIX – Dalton “ressuscita” A Teoria Atómica.

John Dalton(1776 – 1844)

Na segunda metade do séc. XVIII, aQuímica sofreu uma grande evolução.

Certos factos não podiam ser explicadospela teoria de Aristóteles, como a Lei deLavoisier: “A massa dos reagentes é igualà massa dos produtos”.

Para explicar estes factos Jonh Daltonpropôs, em 1807, o seu modelo atómico.

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Átomo

Modelo proposto por Dalton:

A matéria é composta porpequenos corpúsculos, que não sesubdividem – os Átomos;

Os átomos do mesmo elementosão iguais entre si – têm a mesmamassa;

A matéria é formada pela uniãode diferentes átomos emproporções definidas.

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Thomson (1904)

J. J. Thomson(1856 - 1940)

Thomson realizou uma série deexperiências utilizando um tubo deraios catódicos (tubo semelhanteaos tubos existentes no interiordos televisores).

Neste tubo, eram efectuadasdescargas eléctricas através de umgás rarefeito.

Tubo de raios catódicos

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Em 1897 Thomson propõe novo modelo:

Ao estudar as descargas no interior desteaparelho, Thomson, descobriu o electrão.

A descarga emitida tinha carga eléctrica negativa e erade natureza corpuscular.

A sua massa era muito menor que a massa de qualquerátomo conhecido – eram os electrões.

Thomson provou que os electrões eram corpúsculos,dotados de carga eléctrica e de massa, que fazem partede toda a matéria.

Observava-se uma fluorescência esverdeada devido à existência de partículas de carga negativa que saem dos átomos do cátodo.

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Electrões (partículas com carga eléctrica

negativa)

Esfera com carga eléctrica positiva

Modelo proposto por Thomson (1904):

O átomo era uma esferamaciça de carga eléctricapositiva, estando os electrõesdispersos na esfera.

O número de electrõesseria tal que a carga total doátomo seria zero.

Modelo de Pudim de Passas

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Rutherford (1911)

Ernest Rutherford(1871 - 1937)

Cientista neozelandês, estudou comJ.J. Thomson.

Em 1908 realizou uma experiênciaque lhe permitiu propor um novomodelo atómico.

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Experiência de Rutherford

Fonte de partículas

Feixe de partículas

Ecrã fluorescente

Folha de ouro

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Resultados previstos segundo o modelo de Thomson:

Resultados obtidos:

As partículas αdeveriam atravessar

as folhas de ouro sem sofrer desvios.

A maior parte das partículas α comportava-se como esperado, mas um

significativo número delas sofria desvios acentuados.

● ● ●

● ●

● ● ●

Experiência de Rutherford

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Embora a maior parte das partículas se comportasse como esperado, uma parte significativa não só foi desviada, como algumas voltaram para trás.

Resultados da experiência de Rutherford

Partículas α

Existe, no interior do átomo, uma região central positiva – onúcleo, que exerce fortes forças repulsivas sobre as partículas alfa.

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Modelo proposto por Rutherford (1911):

O átomo é uma estrutura praticamentevazia, e não uma esfera maciça;É constituído por:

• Núcleo muito pequeno com a cargapositiva, onde se concentra quase todaa massa do átomo.

• Electrões com carga negativamovendo-se em volta do núcleo.

O átomo seria um sistema semelhante ao sistema solar.

Modelo Planetário

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Bohr (1913)

Niels Bohr

(1885 - 1962)

Niels Bohr trabalhou comThomson, e posteriormente comRutherford.

Tendo continuado o trabalhodestes dois físicos, aperfeiçoou,em 1913, o modelo atómico deRutherford.

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Mas este modelo era incompatível com algumas das teorias da Física ...

De acordo com o que se conhecia, o electrão ao realizar asua órbita perderia energia acabando por cair sobre onúcleo, destruindo o átomo.

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Modelo proposto por Bohr :

Apenas algumas órbitas seriam permitidas aos electrões;

Cada órbita correspondia a um nível de energia bem definido do electrão;

Os electrões podem saltar de uma órbita para outra, ao absorver ou emitir energia.

O nível mais energético seria o mais distante do núcleo, e o menos energético o mais próximo.

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Também este modelo apresentava algumas falhas...

Este modelo adequa-se muito bem a átomos comapenas um electrão, falhando para átomos comvários electrões;

Este modelo também não explica a interacção entrevários átomos.

No entanto, ainda é o modelo mental utilizado por muitos cientistas, visto ser de fácil visualização.

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Por volta de 1927, oscientistas deixaram deacreditar que o electrãoteria uma trajectória bemdefinida em torno donúcleo.

Schrödinger (1927)

Erwin Schrödinger (1887 – 1961)

Nuvem electrónica

Schrödinger propôs o modelo da

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Nuvem electrónica...

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Os electrões movem-se de formadesconhecida com velocidadeelevadíssima;

O movimento do electrão passoua ser descrito por uma nuvemelectrónica;

Quanto mais densa é a nuvem,maior é a probabilidade de seencontrar aí o electrão;

A nuvem é mais densa próximo donúcleo, e menos densa longe donúcleo.

Modelo da Nuvem Electrónica

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Mas de que é feito o núcleo atómico?

Até 1920, o núcleo do átomo era considerado com uma esfera maciça de carga eléctrica positiva.

+ + +

+ + + +

+ + +

Mas, em 1920, Rutherford caracteriza o protão comosendo a unidade de carga eléctrica positiva.No decurso das suas investigações depara-se com:

Átomos do mesmo elemento químico

apresentam massas diferentes.

Deverá existir outra partícula no núcleo atómico!

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Chadwick: 1932

Mas só em 1932, James Chadwick descobre o neutrão.

Após vários anos de busca, encontrou, em 1932, uma partícula subatómica no núcleo do átomo, além do já conhecido protão.

James Chadwick(1891 – 1974)

O Neutrão não tem carga eléctrica, e tem aproximadamente a mesma massa do protão.

+

+

+

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Os Quarks...

O Neutrão e o protão não são partículas indivisíveis. No seu interior existem ainda outras partículas que são os quarks.

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Modelo de Demócrito

Modelo de Thomson

Modelo de Bohr

Modelo de Dalton

Modelo de

Rutherford

Modelo da Nuvem

Electrónica

Evolução do Modelo atómico…

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“Fotografar” os átomos...Hoje em dia dispomos de potentes microscópios que nos

permitem obter imagens dos átomos: são os microscópios electrónicos.

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Dimensão dos átomos

100 pm

1 pm = 10-12 m

1 = 100 pm

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Dimensão dos átomos

Se 100 milhões de pessoas se reduzissem ao tamanho de átomos, formavam uma fila de apenas 1cm.

Um ponto final pode conter mais de 3 milhões de átomos.