Átomos, Sólidos, Liquidos
Adapted from the slides of Dr. Don Franceschetti
physics.memphis.edu/People/franceschetti/ Atoms,%20Solids,%20Liquids.ppt
Hipótese Atómica
• Especulação Filosófica, até1800:
– Demócrito, Lucrécio (“De Rerum Natura”, filosofia
epicureana, combater superstição)
• c. 1800 John Dalton re-analiza a hipótese atómica.
• 1827 Robert Brown descobre o Movimento
Browniano.
• Final séc. 19: debates: Ostwald - Boltzmann
• 1905 Einstein explica o Mov. Browniano como
resultado das colisões moleculares.
• 1909 Jean Perrin: Experimento
Os Elementos
•
•
•
•
•
Existem aprox. 88 elementos naturais.
São conhecidos uns 120 elementos.
90% dos átomos do universo são hidrogênio.
O Sol fussiona Hidrogênio para formar Hélio.
Outras estrelas velhas criam elementos mais
pessados, até o ferro. Só supernovas podem
criar elementos mais pessados.
• Somos feitos de pó estelar.
TABELA
H
He
Clásico
Conocido
Raramente usado
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
As
Se
Br
Kr
Rb
Sr
Y
Zr
Nb
Mo
Tc
Ru
Rh
Pd
Ag
Cd
In
Sn
Sb
Te
I
Xe
Cs
Ba
La
Hf
Ta
W
Re
Os
Ir
Pt
Au
Hg
Tl
Pb
Bi
Po
At
Rn
Fr
Ra
Ac
Rf
Db
Sg
Bh
Hs
Mt
Ce
Pr
Nd
Pm
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
Th
Pa
U
Np
Pu
Am
Cm
Bk
Cf
Es
Fm
Md
No
Lr
Os Elementos
•
•
•
•
•
Existem aprox. 88 elementos naturais.
São conhecidos uns 120 elementos.
90% dos átomos do universo são hidrogênio.
O Sol fussiona Hidrogênio para formar Hélio.
Outras estrelas velhas criam elementos mais
pessados, até o ferro. Só supernovas podem
criar elementos mais pessados.
• Somos feitos de pó estelar.
Átomos são…
• Incrivelmente pequenos,
• Numerosos, temos aprox.
100,000,000,000,000,000,000,000 átomos num
grama d’agua.
• Se encontram por toda parte: cada vez que você
enche os pulmões de ar, esse ar contém átomos
que já estiveram nos pulmões de cada ser
humano que já existiu.!
Não podemos ver os átomos
pois…
• O comprimento de onda da luz visível é
muito maior do que o diâmetro de um
átomo.
• Porém, podemos vé-los usando elétrons:
Microscopia de Tunelamento (TEM) e
Microscopia de Força Atómica (AFM)
Microscopia de Tunelamento (TEM) e
Microscopia de Força Atómica (AFM)
A corral made by placing 48 iron atoms
in a circle, one at a time, onto a surface
of gold (Reprinted with permission from
IBM)
First “Picture” Thorium 1979
Hoje
AFM-image with the highest resolution ever obtained (77 pm=0. 77 Ǻ).
Subatomic structures are visible within single tungsten atoms.
The simultaneously recorded STM image (please move the cursor on
image) shows the atomic positions. Image size 500 × 500 pm2.
Hembacher et al. SCIENCE...
Hoje
Electrons
• Ben Franklin, believed electrical phenomena were due to
an excess or a deficiency of electric fluid. Electricity can
flow through a gas.
• Crooks experimented with cathode rays in partially
evacuated tubes.
• 1897 J. J. Thomson showed that cathode rays are
particles: electrons. Determines charge to mass ratio.
• 1909 Millikan determines electron charge in oil drop
experiment.
1909: Experimento de Millikan da gota de óleo
mgota = 1.0 x10-15 kg.
g é -9.8 m/s2.
A carga q das gotas era sempre múltiplo de
-1.6 x 10 -19 C,
a carga do elétron.
e 1
~
 0.0625  6% !!!!!
e 16
http://www68.pair.com/willisb/millikan/experiment.html
O Núcleo
Descoberto por Ernest Rutherford no famoso experimento
de espalhamento de partículas alfa.
Próton: carga = +1e Elétron: carga = -1e;
Nêutron carga = 0
massa = 1/2000 do
próton
Núcleo: carga = Ze,
massa = Zmpróton
Modelo planetário: errado

Mecânica Quântica
Modelo de camadas
We use chemical symbols to
represent atoms
•
•
•
•
•
•
•
•
Usually these make sense
H is Hydrogen
O is Oxygen
S is Sulphur
C is Carbon
H2O is a molecule of water
H2SO4 is a molecule of sulfuric acid
Atoms combine to form molecules by sharing
electrons
3 fases (estados) da matéria
vapor
líquido
sólido
Estrutura Cristalina
• Os sólidos podem ser cristalinos ou amorfos
• Cristais possuem ordenamento tridimensional
dos átomos
• Podemos conhecer uma estrutura cristalina
através de difração de raios-X
• Um sólido policristalino, por ex. fio de cobre,
aluminio das calotas, cerâmicos no piso.
• Os sólidos amorfos não tem ordem de longo
alcançe.
NaCl
CaF2
© M. Hewat 1998-2000
http://whisky.ill.fr/dif/3D-crystals/
ABC.ABC...
AB.AB...
ou AC.AC...
© M. Hewat 1998-2000
http://whisky.ill.fr/dif/3D-crystals/
C
C60
© M. Hewat 1998-2000
http://whisky.ill.fr/dif/3D-crystals/
FIM: Fe3O4
HAFM: Er6Mn23
© M. Hewat 1998-2000
http://whisky.ill.fr/dif/3D-crystals/
 - Fe
MnF
Ligações iônicas
Distribuição de carga em para ligações covalentes (N2
por exemplo) e iônicas (LiF por exemplo)
Density
Density = mass/volume
m

V
is characteristic of the substance.
•
•
•
•
Gold 19,320 kg/m3
Mercury 13,600 kg/m3
Water 1,000 kg/m3
Gases, roughly 1 kg/m3 so 99.9% of a gas is empty
space.
Outra medida de volume
• O litro é uma medida de volume.
• Originalmente era exatamente 1 dm3
• Hoje é o volume ocupado por 1 kg d’agua pura.
1 m3 = 1000 l
1 dm3 = 1 l
1 cm3 = 0.001 l
1 cm
1
1 dm
1.000
1m
1.000.000