Do que as Coisas no Universo são Formadas?

Disciplina: Física IV

OS PRÉ-SOCRÁTICOS E A BUSCA DO PRINCÍPIO UNIVERSAL, NA GRÉCIA

A filosofia surge quando a tradição religiosa e mitológica é colocada em dúvida.

Pois, as sociedades antigas descreviam a natureza ou os fenômenos naturais por

mitos ou seres superiores.

Filósofos “pré-socráticos”: suas obras não foram conservadas.

Tudo o que se sabe sobre eles é indireto, baseado em pequenos trechos de seus

escritos citados por autores posteriores (os ―fragmentos‖ dos pré-socráticos) e em

descrições feitas por autores posteriores a Sócrates (os “testemunhos”, ou

“doxografia”).

• Grécia Antiga:

• surgiu às 1as discussões sobre a natureza de todas as coisas que compõe o

Universo e os 1os estudos sobre o movimento foram realizados.

• Os fenômenos naturais eram estudados pelos recém-surgidos "filósofos

naturais" (cientistas) que tinham por objetivo racionalizar o mundo, deixando de

lado os conceitos míticos e religiosos.

• Os filósofos pré-socráticos (séc. VI a.C) tentavam entender a Physis — o

mundo natural:

OS PRÉ-SOCRÁTICOS E A BUSCA DO PRINCÍPIO UNIVERSAL, NA GRÉCIA

Entre os Séc. IX e VI a.C:

Devido o contato comercial e cultural com outros povos, trouxe aos gregos novas

concepções religiosas, políticas, filosóficas, científicas (matemática e astronomia)

que confrontou com o pensamento tradicional.

Assim, costuma-se dividir a filosofia grega em 2 períodos:

antes e depois de Sócrates. Sócrates, um dos

mais importantes

filósofos da

história

Surgiu uma sociedade mais aberta, pessoas mais confiantes em seu próprio poder

individual, que procurava fundamentar-se apenas no pensamento, na razão.

OS PRÉ-SOCRÁTICOS E A BUSCA DO PRINCÍPIO UNIVERSAL, NA GRÉCIA

Fala-se e escreve-se muito sobre Tales e outros; mas pouco se sabe, realmente,

sobre o que eles ensinaram.

Tales, Anaximandro e Anaxímenes de Mileto (Séc. VI a.C).

Possuem um ponto em comum: as coisas se originam de 1 única matéria

primordial, que seria o ―princípio‖ (em grego, ―argué‖, arché, tipo de ―argila‖

primordial).

A idéia básica pode ser esclarecida por meio de uma comparação (analogias).

Tales afirmava que o princípio era: a água.

De onde ele tirou essa idéia?

Não sabemos.

No séc. IV a.C, Aristóteles, principal fonte, se baseou que a água seria aquilo de

onde se origina a vida e que é necessária p/ manter todos os seres. Logo, ela é

também o fim de tudo.

Tales de Mileto (640-546 a.C.)

Pré-socrásticos (séc. VI a.C) -> o movimento era a mudança na realidade.

- A matéria era contínua, não aceitavam o ‗vazio‘ e, portanto, não podia haver

‗átomos‘;

- descrição era sensorialista baseada em propriedades macroscópicas.

OS PRÉ-SOCRÁTICOS E A BUSCA DO PRINCÍPIO UNIVERSAL, NA GRÉCIA

O PENSAMENTO DE ANAXIMANDRO: A ORIGEM A PARTIR DO

―APEIRON‖ (Infinito ou ilimitado)

O apeiron é uma substância ou matéria primordial (se existe, ela é única)

desconhecida, talvez até impossível de ser observada, por ser infinita,

preenchendo todo o espaço.

Ele existiria dentro de tudo o que conhecemos, portanto, não existiria vazio ou

outro tipo de substância.

Anaximenes

ANAXÍMENES: A ORIGEM A PARTIR DO AR

Redefiniu o infinito como sendo o ar ou vapor. O ar quente (rarefeito) se

torna fogo; ao se tornar frio (condensado), produz as nuvens, depois

água, terra, rochas, etc. Observação da ―mudança de estado do ar‖.

Esse ar está sempre se movendo e originava até mesmo os deuses. P/

ele, a alma era um tipo de ar interno.

Chamou a atenção p/ a importância do ar nos seres vivos: a respiração.

Anaximandro de Mileto (610-547 a.C.)

(588-524 a.C.)

Os 3 filósofos deixaram sem solução o problema da mudança.

OS PRÉ-SOCRÁTICOS E A BUSCA DO PRINCÍPIO UNIVERSAL, NA GRÉCIA

Pitágoras de Samos (571-497 a.C.)

- Criador da palavra filósofo.

- Não distingue forma, lei e substância, considerando o número o elo entre os 4

elementos (terra, água, ar e fogo).

- P/ ele, as coisas são feitas de números (estudo das propriedades dos

números é sinônimo de harmonia).

- O cosmo (termo que contém as idéias de ordem, de correspondência e de

beleza) é regido por relações matemáticas.

OS PRÉ-SOCRÁTICOS E A BUSCA DO PRINCÍPIO UNIVERSAL, NA GRÉCIA

Heráclito de Éfeso, na Ásia Menor, (540-476 a.C.):

propunha que a matéria básica do Universo seria o fogo.

Parmênides de Eléia (530-460 a.C.):

Segundo ele, existem 2 elementos: o fogo e a terra.

O 1º elemento é criador, o 2º é matéria.

Os homens nasceram da terra. Trazem em si o calor e o frio, que entram na

composição de todas as coisas.

Xenófanes de Colofon (570-460 a.C): Teve como discípulo Parmênides e teve

influência da escola Pitagórica.

P/ ele o arché era a terra.

OS 4 ELEMENTOS DE EMPÉDOCLES (Séc. V a.C)

Apresentou a concepção dos 4 elementos ou ―raízes‖ que são associados a 4

divindades e aos 4 estados da natureza: :

Zeus (fogo) plasma;

Hera (ar) gasoso;

Hades (terra) sólido;

Nestis (água) líquido.

Aquilo que existe, existe sempre, mudando apenas suas combinações (diferentes

proporções) e sua aparência (formam as coisas).

Empédocles de Sicilia,

filósofo

A idéia de Empédocles surge de vários elementos, ao invés de 1 único princípio.

Ela é aproveitada pelos filósofos atomistas.

OS PRÉ-SOCRÁTICOS E A BUSCA DO PRINCÍPIO UNIVERSAL, NA GRÉCIA

Empédocles de Sicília (490-430 a.C.):

A FILOSOFIA PLATÔNICA E ARISTOTELICA

Eles defendiam a concepção de Empédocles de Sicília dos 4 elementos (terra, ar,

fogo e água) ou raízes. Eles não defendiam a ideia de vácuo.

Platão e

Aristóteles.

Platão segura

na mão o seu

livro Timeu,.

Timeu assume que tudo foi

planejado de acordo com leis

matemáticas (segue a tradição

Pitagórica) p/ provar que devem

existir 4 substâncias naturais

(terra, fogo, água e ar) e também

4 figuras geométricas 3-D.

as da terra, cubos

As do fogo,

tetraedros

(pirâmides de base

triangular)

as do ar, octaedros

as da água,

icosaedros

Aristóteles (384 - 322 a.C.)Platão (428/427 – 384/347 a.C.)

Aceitava a Teoria dos 4

Elementos de Empédocles, mas

acrescentava um 5º elemento ou

quintessência (o éter).

Assim, o universo seria, dividido em 2

partes distintas:

1- o mundo celeste, a partir da Lua, seria

feito de éter.

2- o mundo terrestre, ou sublunar (abaixo

da Lua), seria formado pelos 4 elementos.

MODELOS ATÔMICOS FILÓSOFOS GREGOS

Tales de Mileto (625-547)

• A ÁGUA é a essência de tudo.

Anaxímenes (séc. VI a.C.)

• O AR seria o elemento que constituiria

O universo.

Heráclito (540-480 a.C.)

• O FOGO é o terceiro elemento da

Matéria, capaz de transformá-la.

Empédocles (480-430 a.C.)

• A TERRA é o quarto elemento da

Matéria.

Aristóteles (séc. IV a.C.)

• Água, Ar, Fogo e Terra podem se

transformar um no outro, dando origem a

Novos materiais.

Tales de Mileto

(625-547 a.C.) ÁGUA

AR FOGO

TERRA

Anaxímenes

(VI a.C.)Heráclito

(540-480 a.C.)

Empédocles

(490-430 a.C.)

ARISTÓTELES

(IV a.C.) Professor Fabiano Ramos Costa

A FILOSOFIA ATOMISTA

No séc. V a.C, eles admitiam a idéia de um princípio material de todas as coisas

e a existência de espaço vazio (vácuo) infinito no qual essa matéria se movia.

Esses átomos se reuniam, depois, a outros átomos, p/ formar novos objetos.

Até essa época, o universo era totalmente preenchido pela matéria.

Leucipo de Mileto (500a.C-?) Demócrito de Abdera (460-370a.C)

Epicuro de Samos (341-

270 a.C), atomista mais

importante dessa época.

Titus Lucretius Carus

ou Lucrécio (98-55

a.C)

Propuseram a 1ª Teoria Atômica chamada de ―Descontinuidade da Matéria‖.

Átomos de:

aço formato que se assemelha a ganchos, que

os prendem solidamente entre si;

água são lisos e escorregadios;

sal, por causa de seu gosto, são ásperos e

pontudos;

ar são pequenos e pouco ligados, penetrando

todos os outros materiais;

alma e fogo são esféricos e muito delicados.

Difundiram o Atomismo

MODELOS ATÔMICOS FILÓSOFOS GREGOS

Leucipo (séc V a.C.)

Demócrito (470-360 a.C.)

• A matéria não pode ser dividida infinitamente.

• A matéria tem um limite com as características

do todo.

• Este limite seriam partículas bastante pequenas

que não poderiam ser divididas, os ÁTOMOS.

A = não

Tomos = partes + .

Átomo = indivisível

Idéia filosófica usado para explicar o universo,

onde uma pequena partícula era formadora de

tudo.

Atomismo

Era uma partícula indivisível, compacta e indestrutível.

O Átomo dos Gregos

O Átomo de 1803 - 1808 - Dalton

• A matéria era formada por átomos;

• Os átomos de símbolos diferentes possuem propriedades diferentes;

•Compostos químicos = combinação de dois ou mais átomos.

Procurando explicar as leis de Lavoisier e Proust, o cientista

John Dalton, criou uma teoria baseada na idéia do atomismo.

Sugeriu um modelo com átomos para descrever as

propriedades de reações químicas.

John Dalton

(1766–1844)

Essa teoria dizia:

Era uma esfera indivisível, maciça, homogênea, de

massa e volume variando de acordo com o

elemento.

Dalton converteu a filosofia atomística dos gregos em uma

teoria científica, no livro “New System of Chemical

Philosophy”.Pela 1a vez, vemos os átomos sendo usados p/

descrever quantidades mensuráveis.

Modelo da Bola de Bilhar

Tabela de Dalton, dos elementos e suas

combinações

MODELOS ATÔMICOS 1º MODELO ATÔMICO

EXPERIMENTAL

John DALTON (1766-1844)

• Os átomos são esféricos e maciços.

• São indivisíveis e indestrutíveis.

DEFEITO DO MODELO

• Não explicou a eletricidade.

• Não explicou a radioatividade.

• Átomos de elementos diferentes têm

massas diferentes.

• Átomos combinam-se em várias

proporções de números simples, formando

substâncias.• Durante uma reação química, os átomos

não são criados nem destruídos, apenas

trocam de parceiros p/ produzirem novas

substâncias.

MODELOS ATÔMICOS A ELETRICIDADE E O

ELÉTRON

Tales de Mileto (640 – 546 a.C.)

• Lã atritada a pedaço de âmbar (elektron)

eletriza-se. Característica elétrica da maéria.

Michael Faraday (1791-1867)• Uma solução atravessada pela corrente

elétrica, deposita materiais com massas

proporcionais à corrente.

• A eletricidade está relacionada com

uma partícula.

William Crookes (1832-1919)

• Ampolas de gás a baixa pressão ou ampolas

de Crookes. submetida a elevada ddp emitiam

raios luminosos do pólo – (catodo) p/ o + (anodo)

denominado de raios catódicos por Eugen

Goldstein (1850-1931).

J. J. Thomson (1856-1909)

• Os raios catódicos das ampolas de Crookes

desviavam na direção do pólo +, portanto

têm carga elétrica -, chamadas ELÉTRONS.

Thomson descobre uma peça fundamental do átomo: o elétron

1897: átomo não é indivisível

Thomson, no Lab. Cavendish: “Temos nos raios catódicos matéria em

um novo estado"

1894: Thomson mede a vraios catódicos <<< c.

1895: Raios catódicos têm carga elétrica -.

O que são os raios catódicos?

Os átomos teriam partes? Thomson sugeria que sim! Dizia que os raios

catódicos seriam realmente feixes de pequenas partes do átomo.

Crookes fez experiências levaram-no a concluir isso.

1ª- Os raios catódicos, quando incidem sobre um anteparo,

produzem uma sombra na parede oposta do tubo, permitindo

concluir que se propagam em linha reta.

2ª- mostrou que os raios catódicos são desviados por um

campo elétrico p/ o lado da placa +.

Dessas experiências, Thomson concluiu que os raios eram

partículas carregadas -.

A questão então era ―Que partículas são essas? átomos,

moléculas, ou uma subdivisão de matéria?―

3ª- Apesar dele não poder medir diretamente a carga e a massa

de tal partícula, ele pode medir quanto os raios eram desviados

por um campo magnético, e quanta energia eles carregavam.

A partir desses dados, obteve a razão entre massa e carga

elétrica (m/e).

EXPERIÊNCIAS ELÉTRICAS

Em 1897, o físico inglês Joseph John

Thomson, passou a chamar os raios catódicos de

elétrons.

Thomson determinou, o valor da relação e/m

entre a carga do elétron e sua massa.

11110761

KgC,

m

e

Conclusão: Átomo não é fundamental!!!

EXPERIÊNCIAS ELÉTRICAS

Em 1886, o físico Eugen Goldtein

descobriu um novo tipo de raios positivos, os

quais dependem do gás utilizado. As

menores partículas que compunham,

denomina-se próton.

MODELOS ATÔMICOS

O MODELO ATÔMICO DE DALTON NÃO EXPLICAVA

SATISFATORIAMENTE OS FENÔMENOS ELÉTRICOS

DA MATÉRIA.

PORTANTO, O MODELO ESTÁ INCORRETO!

MODELOS ATÔMICOS MODELO ATÔMICO

DE THOMSON (1898)

J. J. Thomson (1856-1909)

• O átomo como um todo tem carga nula.

• Assim sendo, se há a presença de

elétrons com carga -, há também a

presença de cargas + no átomo.

• Thomson propôs que o átomo seria uma

espécie de bolha gelatinosa, completamente

maciça onde haveria a totalidade da carga

+ homogeneamente distribuída.

• Incrustada nessa gelatina estariam os

Elétrons (de carga negativa).

• Juntos à massa, formariam uma carga

líquida igual a zero.

CONTRIBUIÇÃO DE THOMSON

SOBRE O MODELO ATÔMICO

O MODELO ATÔMICO DE THOMSON

FOI DERRUBADO EM 1908 POR

ERNERST RUTHERFORD.

Modelo atômico de ―Pudim de passas‖.

Joseph

John

Thompson

EXPERIÊNCIA DE MILLIKAM

A determinação da carga de elétron foi

feita pela 1ª vez por Millikam, em 1909

através da seguinte experiência.

CARGA E MASSA DO

ELÉTRON

Ce19

1060,1

11110761

KgC,

m

e

111

19

1076,1

1060,1

KgC

Cm

Kgm31

1009,9

Matéria e Carga Elétrica• A Matéria é formada de átomos que por sua vez são

formados por partículas, cujas cargas e massas são:

Interação Forte

Interação Fraca

Interações Gravitacional

e Eletromagnética

Matéria e Carga Elétrica

A estrutura atômica mostra que os elétrons são as

partículas que orbitam em torno do núcleo, onde se

localizam os prótons.

ÁTOMO

-Prótons

-Neutrons

- Elétrons

Núcleo

Eletrosfera

Para o átomo de H, onde: r = 5,3 10-11 m

Atração elétrica entre elétron e próton @ 3,7 108 N

Atração gravitacional entre elétron e próton @ 8,1 1047 N

839

47

3,7.100, 4568.10

8,1.10

c

G

F

F

MODELOS ATÔMICOS A RADIOATIVIDADE E A

DERRUBADA DO MODELO

ATÔMICO DE THOMSON

Wilhelm Röntgen (1845-1923)

• Estudava raios emitidos pela ampola de

Crookes.

• Repentinamente, notou que raios

Desconhecidos saíam dessa ampola,

Atravessavam corpos e impressionavam

Chapas fotográficas.

• Como os raios eram desconhecidos,

Chamou-os de RAIOS-X.

• Tentava relacionar fosforescência de

Minerais à base de urânios com os raios-X.

• Pensou que dependiam da luz solar.

• Num dia nublado, guardou uma amostra

De urânio numa gaveta embrulhada em

Papel preto e espesso. Mesmo assim,

Revelou uma chapa fotográfica.

• Inicia-se, portanto os estudos relacionados

À RADIOATIVIDADE.

Henri Becquerel (1852-1908)

MODELOS ATÔMICOS CASAL CURIE

versus

RADIOATIVIDADE

Pierre Curie (1859-1906)

Marie Curie (1867-1934)

• Estudaram incansavelmente os fenômenos

relacionados à radioatividade, mas não puderam

explicar a origem da radiação emitida por

determinados átomos.

SENDO O ÁTOMO, ATÉ ENTÃO,

COMPLETAMENTE MACIÇO, COMO

EXPLICAR TAL FENÔMENO?

QUAL A CARGA DAS PARTÍCULAS

RADIOATIVAS: NEGATIVA, POSITIVA

OU NEUTRA? QUAL SUA MASSA?

Um outro pesquisador, Ernerst Rutherford,

convencido por J. J. Thomson, começa a

pesquisar materiais radioativos e, aos 26 anos

de idade, notou que havia 2 tipos de radiação:

Uma positiva (alfa) e outra negativa (beta). Assim

inicia-se o processo para determinação de

NOVO MODELO ATÔMICO.

MODELOS ATÔMICOS MODELO ATÔMICO DE

RUTHERFORD (1911)

Ernerst Rutherford (1871-1937)

• Observou que as partículas (+) desviavam bem

pouco da sua trajetória ao passar por um campo

elétrico, quando comparadas com o desvio das

partículas (-).

• CONCLUSÃO: a partícula tem mais

massa que a partícula .

RUTHERFORD PROPÕE A 2 DE SEUS

ALUNOS, JOHANNES HANS WILHELM GEIGER E

ERNERST MARSDEN QUE BOMBARDEASSEM

FINAS FOLHAS DE METAIS COM AS PARTÍCULAS

A FIM DE COMPROVAR, OU NÃO, O MODELO

DE ÁTOMO DE THOMSON.

Caixa de chumbo

Elemento

radioativo

vpartículas alfa 21.000km/s

Experiência de Rutherford por Geiger-Marsden (1908)

As patículas alfa (átomos ionizados de He)

são emitidas por uma fonte radioativa

Polônio (Po) e colimadas em um feixe

dirigido para a lâmina ou folha de ouro no qual

são bombardeadas.

As partículas alfa são espalhadas e

detectadas (por sinais de luz) ao se

chocarem em uma tela de cintilação de

Sulfeto de Zinco.

Em 1908 Hans Geiger e Ernest Marsden, trabalhando com Ernest Rutherford

no Laboratório de Física da Universidade de Manchester, mediram a

distribuição angular das partículas alfa ao ser espalhadas a partir de uma

folha fina de ouro (10-4 mm).

MODELOS ATÔMICOS MODELO ATÔMICO DE

RUTHERFORD

Caso o Modelo de Thomson

Estivesse CORRETO!!!

• Como o átomo, segundo Thomson, era uma

espécie de bolha gelatinosa, completamente

neutra, no momento em que as partículas

alfa (numa velocidade muito grande) colidissem

com esses átomos, passariam direto, podendo

sofrer pequeníssimos desvios de sua trajetória.

O QUE REALMENTE FOI

OBSERVADO?????????

• A maioria das partículas alfa passou direto

pela fina folha de metal, sem sofrer desvios.

Contudo, vez em quando, algumas partículas

alfa desviavam bastante da trajetória com

Ângulos superiores a 90º.

Algumas partículas retornaram...

ENTÃO, COMO EXPLICAR TAL FATO?

MODELOS ATÔMICOS MODELO ATÔMICO DE

RUTHERFORD

PROPOSTA DE RUTHERFORD

PARA EXPLICAR AS OBSERVAÇÕES

DO LABORATÓRIO

• P/ que a partícula pudesse inverter sua

trajetória, deveria encontrar uma carga + bastante

concentrada na região nuclear, com massa

bastante pronunciada.

• Rutherford propôs que essa região central,

chamada NÚCLEO, conteria toda a massa do

átomo, assim como a totalidade da carga +.

• Os elétrons estariam girando circularmente ao

redor desse núcleo, numa região chamada de

ELETROSFERA.

• P/ cada elétron deveria existir uma carga + na

região nuclear. Essa partícula + era o PRÓTON.

• A região nuclear deveria ser cerca de 10.000 a

100.000 vezes menor que a eletrosfera, pois

de cada 10.000 a 100.000 partículas que

passaram direto, uma sofreu deflexão.

SURGE ASSIM, O ÁTOMO NUCLEAR

• O próton é cerca de 1836 vezes mais pesado que

1 elétron.

12/26

PORTANTO, O MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD, MESMO EXPLICANDO O QUE

FOI OBSERVADO NO LABORATÓRIO APRESENTA UMA INCORREÇÃO.

Átomo é instável.

P/ os físicos, toda carga elétrica em movimento, como os elétrons, perde energia

na forma de luz, diminuindo sua energia cinética e a conseqüente

atração entre prótons e elétrons faria com que houvesse uma colisão entre eles,

destruindo o átomo. ALGO QUE NÃO OCORRE.

O PROBLEMA DO MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD

MODELOS ATÔMICOS MODELO ATÔMICO DE

BOHR (1913)

Niels Bohr (1885-1962)

• Estudava espectros de emissão do gás Hidrogênio.

• O gás Hidrogênio (H2) aprisionado numa âmpola

submetida a alta ddp emitia luz vermelha.

Ao passar por um prisma, essa luz se subdividia em

diferentes comprimentos de onda e freqüência,

caracterizando um espectro luminoso descontínuo.

A EXPLICAÇÃO

• Os elétrons estão movimentando ao redor do

núcleo em órbitas de energia FIXA, QUANTIZADA

E ESTACIONÁRIA (AS CAMADAS).

• Ao receber energia, o elétron salta p/ uma

camada mais externa (mais energética), ficando

num estado EXCITADO.

• Ao retornar p/ uma camada menos energética,

libera parte da energia absorvida na forma de

ondas eletromagnética (LUZ), que pode ser

visível, ou não.

MODELOS ATÔMICOS MODELO ATÔMICO DE

BOHR

A ELETROSFERA

• A energia do elétron, numa camada é sempre

a mesma.

• Só é permitido ao elétron movimentar-se na

Camada.

• Quanto mais afastada do núcleo, maior a

Energia da camada.

• Cada camada de energia possui uma quanti-

dade máxima de elétrons.

• A energia emitida pelo elétron corresponde à

diferença entre a energia das camadas de

origem e destino.

• Quanto maior a energia transportada, maior

Será a freqüência da onda eletromagnética.

• Retornos eletrônicos para a camada K,

liberação de luz no ULTRAVIOLETA.

• Retornos eletrônicos para a camada L,

liberação de luz no VISÍVEL.

• Retornos eletrônicos para a camada M,

liberação de luz no INFRAVERMELHO.

K L M N O P Q

2 8 18 32 32 18 8

MODELO DE BOHR

MODELO DE BOHR

• Baseado na mecânica quântica, Niels Böhr apresentouuma correção ao modelo de Rutherford através dosseguintes postulados:

1. Em um átomo são permitidas somente algumasórbitas circulares ao elétron, sendo que em cadauma dessas órbitas o elétron apresenta energiaconstante.

2. Um elétron não pode assumir qualquer valor deenergia, mas somente determinados valores quecorrespondem às órbitas permitidas, tendo, assim,determinados níveis de energia ou camadasenergéticas.

3. Um elétron, quando localizado numa dessas órbitas,não perde nem ganha energia espontaneamente.

MODELO DE BOHR

4. Um elétron pode absorver energia de uma fonte

externa somente em unidades discretas chamas

quanta.

5. Quando um elétron absorve um quantum de energia,

ele salta para uma órbita mais energética,

ligeiramente mais afastada do núcleo.

6. Quando o elétron retorna à órbita menos energética,

ele perde, na forma de onda eletromagnética, uma

quantidade de energia que corresponde à diferença

de energia existente entre as órbitas envolvidas no

movimento do elétron.

MODELO DE BOHR

Modelo atômico de Bohr (1913)

Átomo de Bohr

Estados estacionários: não perdem energia

Somente algumas órbitas (com determinado raio seria possível)

3,2,1)(10053,029

ncommnr

BohrdeRaioman9

0 10053,01

eVn

En 2

6,13

1eV = Energia adquirida

por um elétron quando

acelerado por uma

diferença de potencial

de 1V

Modelo atômico de Bohr (1913)

eVn

En 2

6,13

0

)(eVE

in

fn

if EEhf

Fóton de luz

emitido

0

)(eVE

fn

in

if EEhf

Fóton de luz

absorvido

22

116,13

fi

ifnn

EE

É um explosivo com pavio p/ iniciar a combustão que provoca a rápida

ascensão do foguete, que a certa altura explode violentamente.

Aplicação do Modelo de Bohr: foguete pirotécnico ou fogo de artifício

Conforme o elemento químico adicionado junto à mistura explosiva,

podem ser obtidas diferentes cores, ver na tabela abaixo:

As cores nos fogos

de artifício vem de

sua composição, que

inclui os sais

emissores e ainda o

material combustível,

necessário p/ o

aquecimento dos

sais.

- arte vinda da China antiga;

- Antes do Séc. XIX só o amarelo e o laranja eram

produzidas; os compostos clorados, entretanto,

adicionaram vermelhos e verdes.

- Todos os compostos, quando aquecidos, emitem luz.

Lembrar: ao colocar um garfo metálico na chama do

fogão; ele, aquecido, emite luz vermelha.

1914

o espalhamento inelástico de

elétrons por átomos da gota de

mercúrio (= 150oC) na forma de

vapor no tubo.

Energia de excitação do Hg (4,9eV).

d.d.p entre

C e G.

d.d.p retarda o elétron entre G e A.

corr

ente

MODELOS ATÔMICOS MODELO ATÔMICO DE

SOMMERFELD (1916-1925)

A ELETROSFERA

• Para átomos com mais de um elétron,

Ao se ampliar as raias luminosas, subdivisões

Apareciam, caracterizando que o elétron, ao

Retornar para a camada, não voltava

Exatamente para a camada, mas para bem

Próximo dela, emitindo ondas eletromagnéticas

Com energias bem próximas umas das outras.

• Os átomos multieletrônicos devem possuir

Subcamadas ou subníveis de energia, caracte-

rizados por órbitas elípticas, além das circulares,

segundo o modelo de Bohr.

• Em cada nível só pode existir uma órbita

circular, as outras são elípticas.

? Feixe de

Luz

Espectro

Descontínuo

Ampliação

MODELO DE SOMMERFELD

• Com o avanço da espectroscopia, foi possível

observar que as raias consideradas

anteriormente constituídas por uma única linha

eram, na realidade, um conjunto de linhas

distintas muito próximas umas das outras.

MODELO DE SOMMERFELD

• Para explicar esta multiplicidade das raias

espectrais verificadas experimentalmente,

em 1915 o físico alemão Arnold

Sommerfeld propôs o seguinte modelo:

―Cada nível de energia n está dividido em

n subníveis, correspondentes a uma órbita

circular e a n-1 órbitas elípticas‖.

• Os níveis de energia eram divididos

em regiões ainda menores – surge os

SUBNÍVEIS;

• As denominações dos subníveis

eram de acordo com a forma

geométrica em que eram observados

(circulares ou elípticas).

O Átomo de 1916 - Sommerfeld

Observando espectros de emissão mais complexos,

Sommerfeld deduziu teorias sobre os níveis de energia

que alterariam algumas idéias dos modelos passados.

Ele deduziu que:

S = Sharp

P = principal

D = diffuse

F = fine

MODELOS ATÔMICOS LINHA DO TEMPO

Teoria dos

Quatro

Elementos;

Água,

Ar,

Fogo,

Terra

Teoria

Atômica:

Demócrito

Leucipo

John

Dalton

1º Modelo

Atômico

Experimental

J. J.

Thomson

Introduziu

Cargas

Elétricas

No Modelo

Atômico

Ernerst

Rutherford

Modelo

Atômico

Nuclear

Niels

Bohr

Camadas

Eletrônicas

Circulares

Sommerfeld

Camadas

Eletrônicas

Elípticas

Filósofos Gregos

a. C.

625 a.C.

Séc. IV a.C.

Átomos Maciços

Matéria Contínua

Átomos Nucleados

Matéria Descontínua

Séc. V a.C. 1803 1897 1911 1913 1925

17/26

Teorias Finais

De Broglie

• Propôs que os elétrons

tinham comportamento

duplo: PARTÍCULA-ONDA

Heisenberg

• Sugeriu que os

elétrons não estavam

em órbitas, mas em

regiões de maior

possibilidade de

encontrá-los (ORBITAL).

Órbitas (níveis)

Orbital

Núcleo

MODELOS ATÔMICOS MODELO ATÔMICO

ATUAL (ORBITAL)

Problemas Acerca do Modelo de Bohr

• 1924 – Louis de Broglie: Dualidade da Matéria

Toda e qualquer massa pode se comportar

como onda.

• Heisenberg: Princípio da Incerteza

É impossível determinar ao mesmo tempo a

posição e a velocidade do elétron.

• Schrödinger: Orbitais

O elétron, como onda, pode ser encontrado ao

redor do núcleo em regiões de máxima

probabilidade (orbital).

MODELOS ATÔMICOS MODELO ATÔMICO

ATUAL (ORBITAL)

ESTUDO DOS ORBITAIS

• Em cada orbital só há, no máximo, 2 elétrons,

representados por meia-seta para cima e

meia-seta para baixo (spins). Os elétrons

obrigatoriamente têm de possuir spins opostos.

• Os orbitais se combinam formando os

subníveis.

• Os subníveis se combinam formando as

camadas.

2s

6p

10d

14f

PARA COLOCAR OS SUBNÍVEIS EM

ORDEM CRESCENTE DE ENERGIA NAS

CAMADAS UTILIZAREMOS O DIAGRAMA

DE LINUS PAULING

MODELOS ATÔMICOS MODELO ATÔMICO

ATUAL (ORBITAL)

DIAGRAMA DE LINUS PAULING

• Coloca os subníveis em ordem crescente de

Energia.

7p 7s

6d 6p 6s

5f 5d 5p 5s

4f 4d 4p 4s

3d 3p 3s

2p 2s

1s

21s

22s

2632 sp

2643 sp

2610543 spd

2610654 spd

2610147654 spdf

61014765 pdf

MODELOS ATÔMICOS MODELO ATÔMICO

ATUAL (ORBITAL)

CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA

• Fazer a configuração eletrônica do cádmio,

possuidor de 24 elétrons na sua eletrosfera.

7p 7s

6d 6p 6s

5f 5d 5p 5s

4f 4d 4p 4s

3d 3p 3s

2p 2s

1s

21s

22s

2632 sp

2643 sp

43d

53d

14s

2 4 1 5s d s d

MODELOS ATÔMICOS MODELO ATÔMICO

ATUAL (ORBITAL)

CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA

• Fazer a configuração eletrônica do cobre,

possuidor de 29 elétrons na sua eletrosfera.

7p 7s

6d 6p 6s

5f 5d 5p 5s

4f 4d 4p 4s

3d 3p 3s

2p 2s

1s

21s

22s

2632 sp

2643 sp

93d

103d

14s

2 9 1 10s d s d

MODELOS ATÔMICOS MODELO ATÔMICO

ATUAL (ORBITAL)

CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA

• Fazer a configuração eletrônica do Ferro,

possuidor de 26 elétrons na sua eletrosfera.

7p 7s

6d 6p 6s

5f 5d 5p 5s

4f 4d 4p 4s

3d 3p 3s

2p 2s

1s

21s

22s

2632 sp

2643 sp

63d

MODELOS ATÔMICOS REPRESENTANDO UM ÁTOMO

NÚMERO ATÔMICO

• Indica o total de prótons no núcleo de

um átomo.

• É representado pela letra ―Z‖, maiúscula.

NÚMERO DE MASSA

• Indica a massa relativa de um átomo.

• É calculada através da somados do

total de prótons com o total de nêutrons

No núcleo do átomo.

•É representado pela letra ―A‖, maiúscula.

O nêutron foi descoberto em 1932 pelo físico inglês Chadwick.

REPRESENTANDO UM ÁTOMO

argA C a

ZX

MODELOS ATÔMICOS REPRESENTANDO UM ÁTOMO

Z = 20

40

20Ca A = 40 nº = 20

p+ = 20 e- = 20• Total de prótons = total elétrons.

• ÁTOMO NEUTRO.

Z = 19

39 1

19K

A = 39 nº = 20

p+ = 19 e- = 18• Total de prótons > total elétrons.

• ÍON POSITIVO = CÁTION.

Z = 16

32 2

16S

A = 32 nº = 16

p+ = 16 e- = 18• Total de prótons < total elétrons.

• ÍON NEGATIVO = ÂNION.

MODELOS ATÔMICOS (Personalidades)

Idade Antiga

4000a.C-Séc.V

Idade Moderna

Séc.XV-Séc. XVIII

Idade Contemporânea

séc. XIX-?

Leucipo de Mileto

(500a.C-?) Demócrito de Abdera (460-370a.C)

1897, J.J. Thomson (1856-1940)

descobre o elétron

Modelo Atômico de Pudim com Passas

ou Ameixas

Experiências de Eletricidade (Tubos de

Crookes)

J. Dalton (1766-1844)

Modelo da Bola de Bilhar

Leis Ponderais das Reações Químicas

E. Rutherford (1871-1937)

Modelo Planetário do Átomo

ou Modelo do Átomo Nuclear

Experiências de Radioatividade

A. J. W. Sommerfeld (1868-1951)

Espectroscopia de Átomos Multieletrônicos

E. Schrödinger (1887-1961)

Modelo de Orbitais

N. H. D. Bohr (1885-1962)

Modelo

Experiências de Espectroscopia do H

Idade Contemporânea

séc. XIX-?

• A idéia onde o universo era

formado por átomos chamava-

se?

Atomismo

• Quem comprovou a natureza

elétrica do átomo?

Thompson

• O que quer dizer átomo?

Indivisível

• Como Dalton descrevia o

átomo?

Esfera indivisível, maciça,

homogênea de massa e volume

variável.

• Qual o aparelho foi usado

por Thompson para formular

seu modelo atômico?

Ampola de Crookes

• Rutherford bombardeou que

metal para realizar seu

experimento?

Ouro

• Qual o filósofo que nomeou

o termo átomo?

Demócrito • O nome do cientista que

nomeou o termo elétron foi ...

Stoney , porém W. Gilbert

já havia nomeado.

•Quantas órbitas foram

dividida a eletrosfera?

Sete órbitas

•Como são chamados os

prótons e os nêutrons por

estarem no núcleo?

Nucleons

• O que ocorreu com a maioria

das partículas alfa no

bombardeamento de

Rutherford?

Ultrapassaram a lâmina de ouro

• Que experiência Bohr

realizou para concluir a

existência dos níveis de

energia?

Espectros de emissão

•Qual o elemento químico

Rutherford usou para

bombardear o ouro?

Polônio

•Qual a região do átomo que é

a mais densa (pesada)?

Núcleo

• Qual modelo atômico foi

comparado ao sistema solar?

O modelo de Rutherford

• Porque o núcleo e a

eletrosfera se atraem?

Por que ambos possuem cargas

contrárias

• Quantos elétrons tem a camada

M?

18

• O que é um fóton?

Forma de energia liberada

por um elétron no estado

excitado

• O que é um orbital?

Local de maior probabilidade de

encontrar um elétron

•Quais as letras que

representam os quatro subníveis

de Sommerfeld?

S, P, D e F

•Quem definiu a teoria dos

subníveis?

Sommerfeld

•Como um elétrons se

comporta segundo De

Broglie?

Como uma partícula-onda

• Em qual estado um elétron

permanece em seus nível sem

receber ou liberar energia?

Estado fundamental

eletromagnética

forte

fracaGráviton não foi detectada da Gravitacional.