Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais – Campus Contagem

Lucas Campos Barbosa e Silva

Projeto BIC-Jr 2012/2013

Modelos Atômicos

Contexto Histórico e Evolução

Disponível em: http://www.brasilescola.com/fisica/modelos-atomicos.htm

O que é um modelo científico?

• “Um modelo científico é uma idealização simplificada deum sistema que possui maior complexidade, mas queainda assim supostamente reproduz na sua essência ocomportamento do sistema complexo que é o alvo deestudo e entendimento.”

• “Também pode ser definido como o resultado doprocesso de produzir uma representação abstrata,conceitual, gráfica ou visual de fenômenos, sistemas ouprocessos com o propósito de analisar, descrever,explicar, simular - em geral, explorar, controlar e predizerestes fenômenos ou processos.”

Wikipédia, 2013.

John Dalton (1766-1844)• Nasceu em Eaglesfield, Inglaterra.

• Conhecido por ter criado a primeira teoria atômica moderna e

pela descoberta da anomalia da visão das cores, conhecida

por daltonismo.

• De origem pobre, dedicou-se ao ensino e à pesquisa, lecionando

em inúmeras instituições.

• Em 1825, recebeu a medalha da Sociedade Real pelo seu trabalho

sobre a teoria atômica.Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/John_Dalton

• Atuou também como meteorologista por quase 60

anos.

• Principais obras: Novo sistema filosófico da química (1808) e

Fatos extraordinários relativos à visão das cores (1794).

• Introduziu o conceito de massa atômica e descobriu a Lei da

Pressão Parcial dos Gases.

• Faleceu aos 78 anos de idade, em Manchester.

Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/John_Dalton

Modelo Atômico de Dalton (1808)• Átomo maciço, esférico e indivisível. Não levava em conta as

propriedades elétricas da matéria.

• Principais pontos da Teoria Atômica de Dalton:

– Todas as substâncias são formadas por átomos;

– Os átomos de um mesmo elemento químico são iguais emtodas as suas características (tamanho e massa);

– Os átomos de diferentes elementos químicos são diferentesentre si;

– As substâncias simples são formadas por átomos de ummesmo elemento químico;

– As substâncias compostas (também chamadas de compostosquímicos) são formadas por átomos de dois ou maiselementos químicos diferentes, que se combinam semprenuma mesma proporção;

– Átomos não são criados nem destruídos, sendo esferasrígidas indivisíveis;

– Nas reações químicas, os átomos se recombinam emproporções estritamente definidas.

• Objetivava comprovar a Lei da Conservação das Massas deLavoisier.

• Didaticamente, comparação a uma “bola de bilhar”.

Fonte: http://www.infoescola.com/quimica/teoria-atomica-de-dalton/ e http://www.essaseoutras.xpg.com.br/john-dalton-e-a-teoria-atomica-biografia-do-quimico-resumo-das-leis/.

Simbologia de Dalton

Fonte: http://www.profpc.com.br/evolu%C3%A7%C3%

A3o_at%C3%B4mica.htm

Contexto Histórico-Científico

• História:

– Progressos advindos da Revolução Industrial;

– Surgimento de novas máquinas e meios de transporte (ex: locomotiva à vapor);

– Crescimento das cidades.

• Ciência:

– Isolamento dos elementos químicos magnésio, bário, estrôncio, cálcio e boro.

– Início do desenvolvimento dos estudos sobre eletricidade e magnetismo.

Joseph John Thomson (1856-1940)• Nasceu em Manchester,

Inglaterra.

• Estudou engenharia, mas tornou-se professor de Física.

• Casou-se em 1890 e teve dois filhos (um deles George Paget Thomson, vencedor do Nobel

de Física).

• Foi mestre no Trinity College e presidente da Royal Society.

• Ao longo de seus estudos, foi premiados diversos vezes.

• Pela descoberta dos elétrons, recebeu o Nobel de Física em

1906.Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Joseph_John_Thomson

Modelo Atômico de Thomson

• Proposto em 1898, este modelo propõe a divisibilidade doátomo e a natureza elétrica da matéria. A parti da descobertado elétron com a ampola de Crookes, Thomson propôs oátomo constituído de um fluido homogêneo positivo ondeestariam incrustados os elétrons (carga negativa). Essemodelo confirmava a eletroneutralidade da matéria, mas nãoconseguia explicar os fenômenos eletromagnéticos.

• Conhecido didaticamente como “pudim de passas” ou “pudimde ameixas”.

Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Modelo_at%C3%B4mico_de_Thomson

Átomo de Thomson

Ampola de Crookes

• “Em uma ampola, William Crookes (1832-1919) submeteu umgás a uma menor que a pressão atmosférica e uma altatensão. Quando os elétrons saem do cátodo, colidemcom moléculas do gás e ocorre a ionização do gás e liberaçãode luz que ilumina toda a ampola. A partir dessesexperimento , Thomson observou que esse fenômeno éindependente do gás e do metal utilizado no eletrodo.Concluiu que os raios catódicos podem ser gerados a partir dequalquer elemento. A partir dessa conclusão, Thomson pôde,posteriormente, descobrir a existência do elétron.”

Wikipédia, 2013.

Fonte: http://www.infoescola.com/fisica/ampola-de-crookes/

• Com o experimento, Thomson observou que:

– Os raios catódicos são corpusculares, pois quandointerceptam um anteparo, este entra em rotação.

– Os raios são constituídos de partículas com carga elétrica,pois são desviados por um campo elétrico e magnético.Pelo sentido do desvio, as partículas são negativas.

Fonte: http://www.profpc.com.br/evolu%C3%A7%C3

%A3o_at%C3%B4mica.htm

Ernest Rutherford (1871-1937)

• Nasceu em Brightwater, Nova Zelândia.

• Conhecido como o “Pai da Física Nuclear”.

• Num trabalho no início da carreira, descobriu o conceito de meia-vida

radioativa, provou que a radioatividade causa a

transmutação de um elemento químico em outro, e também

distinguiu e nomeou as radiações alfa e beta.

Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Ernest_Rutherford

• Foi premiado com o Nobel de Química em 1908 por suas

investigações sobre a desintegração dos elementos e a química das substâncias

radioativas.

• Em 1911, cria seu modelo atômico, introduzindo a ideia

de núcleo atômico.

• Foi presidente da Royal Society.

• Recebeu ao longo de suas carreira inúmeros prêmios.Fonte: http://mesonpi.cat.cbpf.br/verao98/marisa/RUTHERFORD.HTML

Modelo Atômico de Rutherford

• Proposto em 1911, este modelo inova ao introduzir o concitode “núcleo atômico”. Ele propõe o átomo composto por duasregiões: núcleo (região em que estariam os prótons e onde seconcentrava a massa do átomo) e eletrosfera (região de maiorvolume onde se encontram os elétrons).

• Conhecido como “modelo planetário” – referência ao sistemasolar.

• Neste modelo, o núcleo é extremamente pequeno quandocomparado ao tamanho total do átomo, algo cerca de 10000vezes menor.

• Este modelo foi proposto a partir do resultado da chamada“Experiência de Rutherford”.

Átomo de Rutherford

Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Modelo_at%C3%B4mico_de_Rutherford

Experiência de Rutherford

Fonte: http://www.brasilescola.com/quimica/o-atomo-rutherford.htm

• O que se esperava observar:

– Pelo modelo de Thomson, esperava-se que todas aspartículas atravessassem a placa de ouro, o que de fato nãoocorreu.

• O que se observou:

– A grande maioria das partículas atravessou a placa;

– Algumas partículas sofreram pequenos desvios em suatrajetória.

– Pouquíssimas partículas foram ricocheteadas.

• O que se concluiu:

– Que todo átomo possui uma eletrosfera, na qual se baseiaem um espaço ao redor do núcleo, em que os elétronsestão localizados e giram em órbitas circulares estacionáriasao redor do núcleo maciço e positivo

Falha no Modelo de Rutherford

• “A falha do modelo de Rutherford é mostrada pela teoriado eletromagnetismo, de que toda partícula com cargaelétrica submetida a uma aceleração origina a emissão deuma onda eletromagnética. O elétron em seu movimentoorbital está submetido a uma aceleração centrípeta e,portanto, emitirá energia na forma de onda eletromagnética.Essa emissão, pelo princípio da conservação da energia, fariacom que o elétron perdesse energia cinética e potencial,caindo progressivamente sobre o núcleo, fato que não ocorrena prática. Esta falha foi corrigida pelo modelo atômico deBohr.”

Wikipédia, 2013.

Fonte: http://filipaferreirafq.blogspot.com.br/2010/12/modelos-atomicos.html

Niels Bohr (1885-1962)

• Nasceu em Copenhague, Dinamarca.

• Licenciou-se em 1911 e 1913, ao conseguir interpretar algumas

séries espectrais do hidrogênio, propôs seu modelo atômico.

• Trabalhou com Thomson e Rutherford na Inglaterra.

• Formulou o Princípio da Correspondência e o Princípio da

Complementariedade.

• Recebeu o Nobel de Física em 1922.

Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Niels_Bohr

Bohr e Einstein.

Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Niels_Bohr

Modelo Atômico de Bohr• Proposto em 1911, representou a extensão dos conceitos

quânticos de Planck ao modelo de Rutherford.

• Baseou seu modelo em uma série de postulados (afirmaçãoaceita como verdadeira sem demonstração).

• Postulados do Modelo Atômico de Bohr:

– Um elétron, em um átomo, se move em uma órbita circularestável em torno do núcleo sob influência da atraçãocoulombiana entre o elétron e o núcleo. Esse movimentoestá de acordo com as leis da mecânica clássica.

– No lugar de um número infinito de órbitas possíveis, comoprevisto pela mecânica clássica, o elétron só pode se moverem órbitas determinadas, que podem ser associadas anúmero inteiros.

– Um elétron que se move em um desses estadosestacionários não emite radiação eletromagnética, apesarde estar constantemente acelerado. Sua energia total,portanto, permanece constante.

– Quando um elétron muda de uma órbita de energia totalEi para uma outra de energia total Ef (menor que Ei), emiteradiação eletromagnética. A radiação emitida temfrequência igual à diferença de energia das órbitas (Ei – Ef)dividida por uma constante, conhecida como Constantede Planck (h).

• No modelo de Bohr, a energia dos elétrons é quantizada,o que corresponde a dizer que ela só pode apresentardeterminados valores discretos.

• Espectrômetros.

Átomo de Bohr

Fonte: http://meusresuminhos.tumblr.com/post/21288635054/modelos-atomicos-bohr-1913

Fonte: http://www.profpc.com.br/evolu%C3%A7%C3%A3o_at%C3%B4mica.htm

A energia absorvida de uma fonte externa é

liberada na forma de luz e calor.

Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo_de_Bohr

Constante de Plank (h) = 6,626 * 10^ -34 J . s

Modelo Atômico Atual

Arnold Sommerfeld (1868-1951)

• Nacionalidade alemã.

• Foi professor de Heisenberg e Pauli.

• Apresentou um novo modelo atômico baseado na mecânica

quântica, afirmando que os elétrons descreviam órbitas circulares e

elípticas ao redor do núcleo. Uma órbita era circular e as demais eram

elípticas.

• Descreveu através de experimentos a existência dos subníveis

energéticos (s, p, d, f).Fonte: http://www.nndb.com/people/112/000099812/

Átomo de Sommerfeld

Fonte: http://www.profpc.com.br/evolu%C3%A7%C3%A3o_at%C3%B4mica.htm

Erwin Schroedinger (1887-1961)

• Nacionalidade suíça.

• Nobel de Física em 1933.

• Equação de Schroedinger: relação entre energia e posição do elétron.

• Foi o primeiro a introduzir o conceito de orbital como sendo uma região de

máxima probabilidade de encontrarmos um elétron, baseado nas teorias de Einstein, Planck e De

Broglie.Fonte: http://www.britannica.com/EBchecked/media/14148/Erwin-

Schrodinger

Louis de Broglie (1892-1987)

• Nacionalidade francesa.

• Nobel de Física em 1929.

• Introdução ao conceito de mecânica ondulatória.

• Princípio da Dualidade (partícula-onda): o elétron possui um

comportamento dual, ora onda, ora partícula, em um movimento

contínuo. O elétron é uma partícula-onda, pois apresenta massa (partícula) e movimento

ondulatório na eletrosfera (onda).Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Louis_de_Broglie

Werner Heisenberg (1901-1976)

• Nacionalidade alemã.

• Nobel de Física em 1932.

• Princípio da Incerteza de Heisenberg: É impossível

determinar a exata posição de um elétron no átomo. Por isso, o

elétron é mais bem caracterizado pela sua energia do que por sua

posição, velocidade ou trajetória.

Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Werner_Heisenberg

Linus Pauling

Fonte: http://osulibrary.orst.edu/specialcollections/coll/pauling/dna/pi

ctures/1950i.11-large.html

Wolfgang Pauli

Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Wolfgang_Pauli

Friedrich Hund

Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Friedrich_Hund

James Chadwick

Fonte: http://www.profpc.com.br/evolu%C3%A7%C3%A3o_at%C3%B4mica

.htm

Frederick Soddy

Bibliografia

• http://www.brasilescola.com/quimica/teoria-atomica-dalton.htm• http://pt.wikipedia.org/wiki/1808_na_ci%C3%AAncia• http://www.historiamais.com/seculoXIX.htm• http://pt.wikipedia.org/wiki/Modelo_at%C3%B4mico_de_Thomson• http://pt.wikipedia.org/wiki/Joseph_John_Thomson• http://pt.wikipedia.org/wiki/Modelo_at%C3%B4mico_de_Rutherford• http://pt.wikipedia.org/wiki/Ernest_Rutherford• http://pt.wikipedia.org/wiki/Niels_Bohr• http://pt.wikipedia.org/wiki/Modelo_at%C3%B4mico_de_Bohr• http://www.profpc.com.br/evolu%C3%A7%C3%A3o_at%C3%B4mica.htm• http://pt.wikipedia.org/wiki/Equa%C3%A7%C3%A3o_de_Schr%C3%B6din

ger• http://pt.wikipedia.org/wiki/Erwin_Schr%C3%B6dinger

• http://pt.wikipedia.org/wiki/Dualidade_onda-corp%C3%BAsculo

• http://pt.wikipedia.org/wiki/Louis_de_Broglie

• http://pt.wikipedia.org/wiki/Werner_Heisenberg

• http://pt.wikipedia.org/wiki/Princ%C3%ADpio_da_incerteza_de_Heisenberg

• http://pt.wikipedia.org/wiki/Arnold_Sommerfeld