ciências da natureza e suas tecnologias - química ensino médio – 1ª série evoluÇÃo dos...

Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Química

Ensino Médio – 1ª Série

EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS

QUÍMICA - 1º AnoEvolução dos Modelos Atômicos

No desenho Avatar, o personagem Aang terá que dominar os

4 elementos para salvar a Terra.

No começo dos anos 1990, o

Capitão Planeta aparecia para salvar

a Terra após a combinação dos 4 elementos com o

amor.

No filme O Quinto Elemento, Bruce Willis deve encontrar pedras que representam os 4 elementos e juntá-las ao 5º

(uma mulher) para salvar a Terra.

Sempre os Quatro Elementos...

Imagem: Avatar: The last airbenderThe complete book 1 collection(2005) / Nickelodeon /http://www.covershut.com/cover-tags/Avatar-The-Last-Airbender.html

Imagem: O quinto elemento (1997) / Gaumont Film Company /http://www.covershut.com/Blu-Ray-Covers/31993-The-Fifth-Element-1997-Wide-Screen-Front.html

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MODELOS ATÔMICOS • Filósofos gregos se preocupavam em encontrar uma

explicação sobre a constituição da matéria.• Aristóteles e Empédocles (Continuidade da

matéria): a matéria não tem um limite, sempre uma forma se transforma em outra.

• Quatro elementos Fogo, Água, Terra e Ar (Losango dos elementos)

• Leucipo e Demócrito (Matéria descontínua): Há um limite para a divisão da matéria.

• A matéria é formada por minúsculas partículas indivisíveis e não contínuas (átomos).


3

Os Quatro Elementos

Losango dos elementos de Empédocles

Os quatro elementos de Empédocles

4

FOGO

AR TERRA

AGUA

úmido frio

quente seco

Imagem: Heron / Public Domain Imagem: Ratomir Wilkowski / CreativeCommons Attribution-Share Alike 3.0 Unported


Modelo de Dalton (1808) • A matéria é formada por átomos, que são

partículas esféricas, maciças e indestrutíveis;• Átomos de elementos químicos diferentes

apresentam-se com massa, tamanho e propriedades químicas e físicas diferentes.

Saiba que: O modelo de Dalton é

conhecido como “Modelo da Bola de Bilhar”.

Como Dalton representava os

elementos químicos

5Imag

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Dal

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n

Imagem: Executive Billiards / Public Domain


Fique atento De acordo com Dalton...• as substâncias são formadas pela combinação de

elementos, numa proporção de números inteiros;• um composto é formado pela combinação de átomos

de dois ou mais elementos que se unem entre si, originando novas substâncias.

6

John Dalton estudou a deficiência visual (de que ele mesmo sofria) chamada daltonismo.

Imag

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urne

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Dom

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Atividade Experimental – Natureza elétrica da matéria

Atrite uma bexiga em sua camiseta e depois

aproxime do cabelo de um colega ou de

pedacinhos de papel.

Utilize um fio de cabelo ou uma linha

para amarrar...

... Pequenos pedaços de papel

alumínio de bombons

7

Imagem: JJ Harrison / GNUFree Documentation License

Imagem: KayEss / GNUFree Documentation License

Imagem: Lauri Rantala / CreativeCommons Attribution 2.0 Generic


Natureza elétrica da matéria - Discussão

O que acontece ao aproximar a bexiga atritada do cabelo?

Antes de atritar, qual era a condição elétrica da bexiga?

Descreva o que aconteceu após a aproximação da bexiga atritada do papel alumínio.

Se você aproximar a bexiga do fio de cabelo, o que acontece?

8


Modelo de Thomson (1903) • Primeiro modelo atômico divisível e elétrico. • Estudando descargas em tubos de raios catódicos, Thomson

percebeu a existência de partículas carregadas negativamente nos átomos.

Conhecido como

"Pudim de Passas"

Todos os gases utilizados

emitiram tais raios.

Tubo de raios

catódicos

9

Imagem: Kurzon / Public Domain

Imagem: Fastfission / Public Domain


Modelo de Rutherford (1911)

1

2

3

A maioria das partículas

atravessou.

Algumas poucas partículas eram

desviadas.

Algumas eram ricocheteadas.

Cargas positivas

Manchas fotográficas

10Imagem: Diego Grez / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported


Modelo de Rutherford – Conclusões• (1) A maioria das partículas alfa () passava livremente

através da placa de ouro. O átomo é um imenso vazio. Eletrosfera (abriga elétrons) e núcleo (abriga prótons e

nêutrons);

• (2) Poucas partículas alfa não atravessavam a lâmina de ouro. Núcleo pequeno e denso;

• (3) Poucas partículas alfa passavam e sofriam desvios. Núcleo positivo.

11


O Sistema Solar de Rutherford

Representação do modelo atômico de

Rutherford

Sistema Solar

12

Imagem: Cburnett / GNU Free Documentation License Imagem: Harman Smith and Laura Generosa / Public Domain


Fique ligado!• Os nêutrons só foram descobertos em

1932 por James Chadwick.• O núcleo atômico é muito menor que a

eletrosfera. Para efeito de comparação, podemos

imaginar o núcleo como uma formiga no centro do estádio do maracanã (1).

13


http://www.notapositiva.com/trab_estudantes/trab_estudantes/fisico_quimica/fisico_quimica_trabalhos/historiaatomo.htm

Evolução dos modelos atômicos

Leucipo e Demócrito John Dalton (1808)

Joseph J. Thomson (1903)

Ernest Rutherford (1911)

Niels Bohr (1913)14

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15

A água tônica é fluorescente

Imagem: Splarka / Public Domain


LuminescênciaUm processo de luminescência ocorre quando

fornecemos energia a alguma molécula;Se a energia fornecida for luminosa, teremos uma

fluorescência ou uma fosforescência; Fluorescência A substância emitirá luz enquanto

estiver sendo iluminada;• Não brilhará no escuro. Fosforescência A substância irradiada continuará

emitindo luz mesmo após cessada a iluminação;• Brilhará no escuro.

16


Demonstrações: Fluorescência x Fosforescência

As cédulas possuem fibras coloridas...

... Que, com o auxílio de uma luz ultravioleta (luz negra), brilham!

Ao submetermos escorpiões, esmaltes com cores vivas, controle remoto de TV e adesivos infantis à luz negra, verificaremos o

aparecimento de brilho.17

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Imagem: Kallemax / Public Domain

Imagem: Jonbeebe / GNU Free Documentation License


Modelo de Bohr• Os elétrons estão em órbitas circulares, ao redor de um

núcleo central, sem absorver nem emitir energia espontaneamente;

• O átomo possui um número limitado de órbitas, níveis ou camadas eletrônicas, que varia de um elemento químico para outro;

• Cada uma dessas órbitas múltiplo inteiro do quantum (E = h.ν), possui uma quantidade fixa de energia:

Daí o termo Energia Quantizada.

E = energiah = constante de Planckc = velocidade da luz = frequência = comprimento de onda

18


Transições Eletrônicas - Absorção• Ao absorver um quantum de energia, o

elétron “salta” para um nível mais energético (2);

Ocorre a excitação eletrônica;

19


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http://www.brasilescola.com/quimica/espectros-eletromagneticos-estrutura-atomo.htm

• No estado excitado, o elétron é instável;• Ao retornar ao nível fundamental, emitirá um

quantum de eneria na forma de luz:

Transições Eletrônicas - Emissão

20

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Saiba que:• Os saltos eletrônicos de qualquer nível mais externo para o

“nível L” correspondem a radiações visíveis do espectro eletromagnético, que vão do vermelho ao violeta.

Os espectros dos elementos químicos são descontínuos.

21

Imagem: Horst Frank / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

Espectro Eletromagnético

Observe que a parte visível do

espectro é a menor faixa. 22

Imagem: Inductiveload, NASA / GNU Free Documentation License

Ariano Suassuna

Pérola de Ariano Suassuna no Youtube comentando sobre os cientistas Rutherford e Bohr:

http://www.youtube.com/watch?v=rlC6oTcSUa4

23

http://www.youtube.com/watch?v=rlC6oTcSUa4

Modelo atual • É constituído pela combinação de contribuições de

muitos cientistas, destacando-se: Sommerfeld (1916) Elétrons, além de

descreverem órbitas circulares, também descrevem órbitas elípticas:

24Imagem: Pieter Kuiper / Public Domain

L. V. de Broglie (1923) Baseando-se no experimento da fenda dupla, descreve o elétron como uma onda-partícula:

Modelo atual – de Broglie

O experimento da fenda dupla pode ser visualizado no Youtube: http://www.youtube.com/watch?v=gAKGCtOi_4o

25

http://www.youtube.com/watch?v=gAKGCtOi_4o

Modelo atual – Heisenberg• Werner Heisenberg (1927) Para tentar

localizar o elétron, alteramos sua velocidade ou sua posição.

• Princípio da Incerteza: é impossível determinar ao mesmo tempo a posição (x) e o momento do elétron (p).

Expressão matemática do Princípio da Incerteza

26

xp ≥ h/2

• Erwin Schrödinger (1926) utilização de cálculos estatísticos para determinar a posição do elétron.

• Equação de Schrödinger - mostra o cálculo da região de máxima probabilidade de se encontrar o elétron

EVzyxm

h2

2

2

2

2

2

2

2

8

Modelo atual – Schrödinger

27

Fique atento• Na equação de Schrödinger, a região

de máxima probabilidade de encontrar os elétrons é representada pela letra grega , chamada função de onda.

• O quadrado da função de onda (2) é chamado de orbital atômico.

28

Orbitais atômicos

Plano nodal é a região onde é nula a probabilidade de encontrar o elétron.

Orbitais tipo d no plano

cartesiano

29

Imagem: Sven / GNU Free Documentation License

Contribuições ao Modelo Atual

30

Arnold Sommerfeld (1868-1951)

Louis-Victor-Pierre-Raymond, duque

de Broglie(1892-1987)

Werner Heisenberg(1901-1976)

Erwin Rudolf Josef Alexander

Schrödinger(1887-1961)

Imagem: Autor desconhecido / United States Public Domain Imagem: Autor desconhecido / United States Public Domain

Imagem: Autor desconhecido / United States Public Domain Imagem: Nobel foundation / Public Domain

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Slide Autoria / Licença Link da Fonte Data do Acesso

2.a Avatar: The last airbender The complete book 1

collection(2005) / Nickelodeon / http://www.covershut.com/cover-tags/Avatar-The-Last-Airbender.html

http://www.covershut.com/cover-tags/Avatar-The-Last-Airbender.html

26/03/2012

2.b O quinto elemento (1997) / Gaumont Film Company / http://www.covershut.com/Blu-Ray-Covers/31993-The-Fifth-Element-1997-Wide-Screen-Front.html

http://www.covershut.com/Blu-Ray-Covers/31993-The-Fifth-Element-1997-Wide-Screen-Front.html

26/03/2012

2.c Capitain planet and the planeteers (1990) /DIC Entertainment / http://serialkillercalendar.com/VHSWASTELAND/HIGH-RES-SCANS-OF-CHILDREN-VHS-COVERS-C2.html

http://serialkillercalendar.com/VHSWASTELAND/HIGH-RES-SCANS-OF-CHILDREN-VHS-COVERS-C2.html

26/03/2012

4.a Heron / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Four_elements_representation.svg

26/03/2012

4.b Ratomir Wilkowski / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Zywioly02.png

26/03/2012

5.a John Dalton / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dalton_atomic_symbols.jpg

26/03/2012

5.b Executive Billiards / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:PoolRackAramith.png

26/03/2012

6 Charles Turner / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:John_Dalton_by_Charles_Turner.jpg

26/03/2012

Tabela de Imagens

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7.a JJ Harrison / GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/

File:String_Fibers.jpg26/03/2012

7.b KayEss / GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Balloons-KayEss-1.jpeg

26/03/2012

7.c Lauri Rantala / Creative Commons Attribution 2.0 Generic

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Aluminium_foil_booster_bag.jpg?uselang=en

26/03/2012

9.a Kurzon / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:JJ_Thomson_Cathode_Ray_2_explained.svg

26/03/2012

9.b Fastfission / Public Domain http://en.wikipedia.org/wiki/File:Plum_pudding_atom.svg

26/03/2012

10 Diego Grez / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Modelo_At%C3%B3mico_Ernest_Rutherford.svg

26/03/2012

12.a Cburnett / GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rutherford_atom.svg

26/03/2012

12.b Harman Smith and Laura Generosa / Public Domain

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Solar_sys8.jpg

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14.a Autor desconhecido / United States Public Domain

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Leucippe_(portrait).jpg

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14.b Agostino Carracci / United States Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Democritus_by_Agostino_Carracci.jpg

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14.c Charles Turner / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:John_Dalton_by_Charles_Turner.jpg

26/03/2012

Tabela de Imagens

33


14.d Autor desconhecido / United States public

domainhttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ernest_Rutherford.jpg

26/03/2012

14.e AB Lagrelius & Westphal / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Niels_Bohr.jpg

26/03/2012

14.f Nobel foundation / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:JJ_Thomson_(Nobel).jpg

26/03/2012

15 Splarka / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tonic_water_uv.jpg

26/03/2012

17.a Scott Nazelrod / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:US_$20_under_blacklight.jpg

27/03/2012

17.b Kallemax / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Black_light_bulb.jpg

27/03/2012

17.c Jonbeebe / GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sorpion_Under_Blacklight.jpg

27/03/2012

19 SEE-PE, redesenhado a partir de ilustração de Autor Desconhecido. Acervo SEE-PE

28/03/2012

20 SEE-PE, redesenhado a partir de ilustração de Autor Desconhecido. Acervo SEE-PE

28/03/2012

21 Horst Frank / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Espectro_eletromagnetico-pt.svg

27/03/2012

22 Inductiveload, NASA / GNU Free Documentation License

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:EM_Spectrum_Properties_edit.svg

27/03/2012

Tabela de Imagens

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24 Pieter Kuiper / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/

File:Sommerfeld_ellipses.svg27/03/2012

29 Sven / GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:D_orbitals.svg

27/03/2012

30.a Autor desconhecido / United States Public Domain

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sommerfeld1897.gif

27/03/2012

30.b Autor desconhecido / United States Public Domain

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Broglie_Big.jpg

27/03/2012

30.c Autor desconhecido / United States Public Domain

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Heisenberg_10.jpg

27/03/2012

30.d Nobel foundation / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Schrodinger.jpg

27/03/2012

Tabela de Imagens

ciências da natureza e suas tecnologias - química ensino médio – 1ª série evoluÇÃo dos...

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