Esta aula e seu conteúdo seguem o plano de ensino conforme:

Conteúdo Teórico:

1.Estrutura Atômica e Tabela Periódica: Teoria atômica. Partículas Subatômicas. Teoria Quântica. Mecânica Ondulatória. Números Quânticos e Preenchimento dos Orbitais Atômicos. Regra de Hund e Princípio de AUFBAU. Configurações eletrônicas e Periodicidade Química e Propriedades Periódicas.

MODELO NUCLEAR – MODELO PLANETARIO E SUA FALENCIA

Objetivos Gerais

Listar e identificar as principais partículas do átomo e suas propriedades.

Ler livro texto: Princípios de Química: Questionando a vida moderna e o meio ambiente. Peter Atkins e Loretta Jones, Bookman 2001, Porto Alegre - ISBN 85-8307-739-5.-

B.2 – Pgnas 39 a41; 1.7 – 1.9

Os "raios" catódicos foram observados

pelo inglês William Crookes

tubo de vidro vedado e evacuado

uma placa metálica (o "catodo", daí o nome)

o "anodo"

A presença desses raios era mais bem evidenciada ao ser revestidos a parte frontal do tubo com um material fluorescente

Acima J.J. Thomson e o Tubo de raios catodicos por volta de 1897, o ano em que foi anunciado a descoberta do eletron.

Um tubo de Crookes.O cátodo é o eletrodo carregado negativamente por uma fonte de alta voltagem, e o ânodo, o eletrodo carregado positivamente.(a) Antes de ser evacuado.(b) A pressões intermediárias.(c) A baixas pressões.(d) A baixas pressões.

Crookes, 1850: Tubos de Crookes

Aplica-se uma grande voltagem (≈20.000 V) dentro de um tubo com pressão reduzida.

Pressão normal: nada acontece

Pressão reduzida: incandescência no interior do tubo Pressão próxima de zero:

incandescência na extremidade oposta ao cátodo; objeto produz sombra.

Conclusão: raios que deixam o cátodo, em linha reta, em direção ao ânodo; foram chamados raios catódicos.

  Conclusões:   A baixas pressões, é evidente que alguma coisa deixa o cátodo e

viaja para o ânodo. Originalmente denominado raio catódico .

  Um raio catódico é composto por um fluxo de minúsculas partículas.

  É necessário que as partículas emitidas do cátodo viajem em linhas retas.

  A incandescência emitida pelo gás no interior do tubo a pressões intermediárias resulta das colisões das partículas em movimento com moléculas do gás.

Na época em que Crookes, Lenard e Roentgen “brincavam” com esses tubos em seus laboratórios, ninguém sabia o que eram os raios catódicos. Só alguns anos mais tarde o inglês J. J. Thomson fazendo modificações dentro de um plano sistemático, mostrou que eram feixes de partículas ao modificar esses tubos introduzindo ao longo da passagem do feixe um anteparo.

O DESENVOLVIMENTO DO MODELO ATÔMICO EXPERIMENTOS COM DESCARGA ELÉTRICA – TUBOS DE RAIOS CATÓDICOS

Ao incidir sobre a tela fluorescente, o feixe estreitado pelo uso de um colimador incidirá na tela em forma de ponto luminescente. Portanto, Crookes e os outros já estavam assistindo TV, sem saberem disso, muito antes de surgirem as emissoras e as novelas.

Em outra modificação feita no Tubo, Thomson mostrou que os feixes de partículas possuíam cargas negativas, os

elétrons. Como Thomson demonstrou isso?

Introduzindo ao longo da passagem do feixe placa carregadas com eletricidade

Um campo magnético no percursso do feixe causou um desvio. Assim, foi demostrando que as partículas possuíam propriedades

magnéticas

O fato de as partículas causarem o movimento do moinho de pás dava uma clara indicação de que elas possuíam massa.

Em 30 de 1897, Joseph John (J.J.) Thomson (1856-1940) anunciou de que os raios catódicos eram partículas carregadas negativamente, o qual denominou de 'corpúsculos.' Ele também anunciou de que a massa dessa particular era aproximadamente 1000 vezes

menor do que a de um átomo de hidrogênio, e afirmou que estes corpúsculos eram as coisas com que os átomos eram feitos.

Momentum do Electron - O experimento da roda de pás

Thomson: dedicou-se a estudar os raios catódicos

•  Fazem girar uma ventoinha localizada no ânodo: possuem massa

Descoberta do elétron, 1887: toda matéria possui partículas idênticas carregadas negativamente: elétrons

•  desviadas em direção ânodo quando expostos a um campo elétrico: possuem carga negativa

•  independem do material que constitui o cátodo Joseph J. Thomson (1856-1940)

Observação dos raios canais

•  Em 1886, o físico alemão E. Goldstein usou um tubo Crookes modificado para produzir um novo tipo de raio.O cátodo no tubo de Goldstein tinha uma fenda montada próxima ao meio do tubo.

•  Goldstein observou a direção da deflexão do raio canal em um campo elétrico ou magnético, e foi capaz de provar que o raio consistia em partículas carregadas positivamente.

•  As partículas de um raio canal não são semelhantes, mesmo se um único gás puro estiver presente no tubo.

Descoberta do próton (Goldstein, 1886)

•  Goldstein verificou a formação de raios (raios canais) em sentido oposto ao dos raios cátódicos;

•  Estes raios apresentavam carga positiva (desvio contrário ao do raio catódico em um campo magnético ou elétrico)

Tubo de Cookes modificado (fenda no cátodo)

TUBOS DE RAIOS CANAIS •  Uma vez constatado que a natureza elétrica dos tubos de raios catódicos era

negativa, havia que ser resolvido à questão concernente ao princípio da conservação da neutralidade elétrica. Assim deveria haver uma quantidade de eletricidade positiva

dentro do tubo de raios catódicos e que fluiria no sentido oposto.

Assim, o gás residual que existia dentro do tubo deveria ser a fonte dessa carga oposta (positiva). Para dar vazão a esse contra fluxo, seriam suficientes pequenas perfurações no catodo e os feixes de cargas opostas atravessariam

•  As partículas mais leves foram observadas quando o gás no tubo era o hidrogênio

•  Sua massa era 1832 vezes a massa do elétron

•  Para outros gases, as massas eram sempre múltiplos inteiros do valor para o hidrogênio Conclusão: a carga positiva deve ser composta pela aglomeração de íons hidrogênio.

íon hidrogênio partícula fundamental da

matéria

prótons

DOS TUBOS DE RAIOS CANAIS AO ESPECTRÔMETRO DE MASSA

Descoberta do nêutron, 1932

Através da espectroscopia de massa foi possível verificar que, para um mesmo elemento, existiam átomos com diferentes massas. Ex. Neônio (massas 20, 21 e 22).

Conclusão: existência de um terceiro tipo de partícula, com massa semelhante a do próton e eletricamente neutro (nêutron).

Há vários tipos de espectrômetros de massa, todos eles requerem a gaseificação e ionização da amostra, aceleração da espécie carregada por um campo elétrico, dispersão dos íons de acordo com a razão massa/carga (m/z) e a detecção dos íons e registro do sinal.

Presença de isótopos de cloro (35 e 37)

1. Os raios catódicos são produzidos de forma que viajam do catodo para o anodo

2. Os raios catódicos (feito de elétrons) colidem com as moléculas do gás residual que existe entre o catodo e o anodo.

3. Os elétrons são expulsos das moléculas dos gases pelo impacto. Isto faz com que as moléculas do gás adquirem carga positiva.

4. As cargas positivas das moléculas do gás são atraídas para o catodo negativo

5. Pequenos orifícios ou fendas através do catodo (canais) permitem então que as cargas positivas aceleradas atravessem o catodo incidindo sobre um anteparo luminescente, indicando a presença de raios canais (cargas positivas).

Dos Tubos de Raios Catodicos para o Tubo de imagens da TV