Introdução as estruturas

moleculares

Prof. Mª de Fátima Martino Ferreira Cardoso

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O Universo Constituído de Matéria e Energia

Nos biossistemas Alto grau de organização (baixa entropia).

A organização começa em nível sub-molecular.

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1. Estrutura da matéria

Matéria é formada por átomos;

O átomo seria a menor partícula da matéria...

Entretanto, sabe-se hoje, que o átomo não é a menor/indivisível partícula, mas é a menor estrutura da matéria que conserva a identidade dos elementos químicos.

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Os átomos dificilmente existem livres:

Possuem grande tendência a se apresentarem na forma de:

Moléculas (associações de átomos)

Íons (possuem carga elétrica);

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Demócrito

A origem da palavra átomo: A palavra átomo foi utilizada pela primeira

vez na Grécia antiga, por volta de 400 aC. Demócrito acreditava que todo tipo de matéria fosse formado por diminutas partículas que denominou átomos (sem divisão, indivisível, “incortável”).

Modelos Atômicos

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Modelos Atômicos

Tais partículas representavam a menor porção de matéria possível, ou seja, eram indivisíveis.

Como esta idéia não pôde ser comprovada por Demócrito e seus contemporâneos, ela ficou conhecida como 1º modelo atômico, mas meramente filosófico.

As idéias de Demócrito permaneceram inalteradas por aproximadamente 2200 anos.

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Dalton

Modelo Atômico de Dalton(1801)

Em 1808, Dalton retomou estas idéias sob uma nova perspectiva: a experimentação.

Baseado em reações químicas e pesagens minuciosas, chegou à conclusão de que os átomos realmente existiam e que possuíam algumas características:

- Toda matéria é formada por diminutas partículas esféricas, maciças, neutras e indivisíveis chamadas átomos.

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Modelo Atômico de Dalton

Existe um número finito de tipos de átomos na natureza.

A combinação de iguais ou diferentes tipos de átomos originam os diferentes materiais.

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Modelo Atômico de Thompson (1898)

A primeira hipótese sobre a estrutura do átomo veio de Thompson.

o átomo era um pudim de ameixa, na qual a massa representava a parte positiva como um fluido pesado e gelatinoso e as ameixas eram as cargas negativas que estariam distribuídas aleatoriamente.

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    Com a descoberta dos prótons e elétrons, Thompson propôs um modelo de átomo no qual os elétrons e os prótons, estariam uniformemente distribuídos, garantindo o equilíbrio elétrico entre as cargas positiva dos prótons e negativa dos elétrons.

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Envolvendo a lâmina de ouro (Au), foi

colocada uma tela protetora revestida de

sulfeto de zinco (ZnS).

Modelo Atômico de Rutherford (1911)

 Rutherford bombardeou uma fina lâmina de ouro com partículas "alfa" (α) emitidas pelo "polônio" (Po), contido num bloco de chumbo (Pb), provido de uma abertura estreita, para dar passagem às partículas α por ele emitidas.

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Observando as cintilações na tela de ZnS, Rutherford verificou  que muitas partículas α atravessavam a lâmina de ouro, sem sofrerem desvio, e poucas partículas α sofriam desvio.

Como as partículas "alfa" têm carga elétrica positiva, o desvio seria provocado por um choque com outra carga positiva, isto é, com o núcleo do átomo, constituído  por prótons.

Modelo Atômico de Rutherford

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Foi sugerido que as cargas positivas estavam concentradas e regiões muito pequenas do Espaço formando fortes campos eletropositivos capazes de repelir as partículas α, e que elétrons girariam em torno das cargas positivas em trajetórias circulares.

+-

-

- ++

A soma das cargas positivas e negativas continuava nula...

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Niels Bohr (1913)

Os elétrons estariam em órbitas de nível energético bem determinado (CORRETO);

E estas órbitas seriam circulares (INCORRETO).

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A teoria de Bohr fundamenta-se nos seguintes postulados:

1º postulado: Os elétrons descrevem órbitas circulares estacionárias ao redor do núcleo, sem emitirem nem absorverem energia.

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2º postulado Fornecendo energia (elétrica, térmica) a um

átomo, um ou mais elétrons a absorvem e saltam para níveis mais afastados do núcleo. Ao voltarem as suas órbitas originais, devolvem a energia recebida em forma de luz (fenômeno observado, tomando como  exemplo, uma barra de ferro aquecida).

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A linha vermelha no espectro atômico é causada por elétrons saltando da terceira órbita para a segunda órbita.

O comprimento de onda guarda relação com a energia. Os menores comprimentos de onda de luz significam vibrações mais rápidas e maior energia.

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A visão moderna do átomo Os elétrons ocupam posições em torno do

núcleo devido a velocidades elevadas de sua trajetória formando orbitais.

Werner Heisenberg Max Born Metal Európio (Eu)

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Características químicasLEGENDA: Orbitais esféricos ‘s’

(branco – azul) Até 2 e

Orbitais ‘p’ em forma de halter (laranja) Até 6 e

Orbital ‘d’ (amarelo - verde) Até 10 e

Orbital ‘f’ (rosa) Até 14 e

Hidrogênio

SilícioCarbono

Ferro Prata

Európio

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Evolução da concepção Atômica

Dalton (1801) Thompson (1898)

Rutherford (1911)“Nuvem eletrônica”

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O átomo é composto de um núcleo central contendo prótons (com carga positiva) e nêutrons (sem carga).

Os elétrons (com carga negativa e massa insignificante) revolvem em torno do núcleo em diferentes trajetórias imaginárias chamadas órbitas.

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O átomo é indivisível? O átomo NÃO é indivisível.

É formado por elétrons, prótons e nêutrons.

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O elétron é de fato uma partícula elementar.

Entretanto...

Os prótons e nêutrons não são partículas elementares, pois são constituídos de partículas ainda menores chamadas Quark.

Estas são partículas elementares?

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Conceito de Murray Gell-Mann, 1963 Nobel de Física de 1969

Visualização do Núcleo do átomo do Carbono

3 quarks circundados por uma nuvem quântica de partículas.