TEORIA ATÔMICA
A evolução dos modelos atômicos
até Thomson
AS PRIMEIRAS IDÉIAS SOBRE A COMPOSIÇÃO DA MATÉRIA
Em 430 a.C, Leucipo formula a primeira teoria científica
sobre a composição da matéria.
Em 400 a.C, Demócrito confirma esta teoria de que a matéria é
constituída por partículas minúsculas e indivisíveis:
Átomo
Modelo proposto por Demócrito:
Toda a matéria é constituída por
átomos e vazio;
O átomo é uma partícula pequeníssima,
invisível e que não pode ser dividida;
Os átomos encontram-se em constante
movimento;
Universo constituído por um número
infinito de átomos, indivisíveis e eternos;
Aristóteles rejeita o modelo de Demócrito
Aristóteles acreditava que a matéria
era contínua e composta por:
Ar
Água
(384 a.C. - 322 a.C.)
Terra
Fogo
O Modelo de Demócrito permaneceu na sombra durante
mais de 20 séculos...
• Alquimia
Os árabes herdaram, na Idade Média, a cultura
do mundo antigo e, no que diz respeito à
química, aprofundaram-se no desenvolvimento
da alquimia.
Na busca da Pedra Filosofal que
transformaria tudo em Ouro, ou ainda do Elixir da
Longa Vida, os alquimistas acumularam grande
experiência em diversos processos, que foram
muito úteis na evolução da química através dos
tempos.
Boyle -1661
• Rejeitou o modelo aristotélico
• Def. um elemento como uma substancia
que não podia ser separada, ou
construida, em duas ou mais substancias
mais simples.
• O cobre, portanto, era uma substancia
mas o bronze não.
Bernoulli - 1733
• Derivou algumas leis obedecidas pelos
gases, entre elas a lei de Boyle. T = cte a
pressão de um gás é inversamente
proporcional ao volume – tratando o gás
como sendo constituído de bolas rígidas. Ele
supôs que os gases eram constituidos de
pequenas partículas movendo-se
rapidamente e raramente colidindo uma com
as outras. Ele imaginava que o calor
aumentava o movimento interno do gás.
Século XVIII : Antoine Lavoisier (1789)
• Lei da Conservação das Massas
• Lavoisier mediu cuidadosamente as massas de
um sistema antes e depois de uma reação em
recipientes fechados.
Lavoisier constatou que a massa do sistema antes
e depois da reação é a mesma.
"Numa reação química, não ocorre alteração
na massa do sistema".
Soma das massas dos REAGENTES = Soma
das massas dos PRODUTOS
Lei da conservação das massas
.
O PRIMEIRO MODELO
John Dalton
nasceu em 6 DE
SETEMBRO de 1766
e faleceu em 27 de
julho de 1844 na
Inglaterra.
Para DALTON
A matéria é constituída
de diminutas
partículas amontoadas
como laranjas.
Modelo proposto por Dalton:
Átomo
A matéria é composta por pequenos corpúsculos,
que não se subdividem – os Átomos.
John Dalton
Com base em estudos de outros cientistas,
anteriores a ele, criou um modelo de átomo onde
pregava as seguintes idéias:
–
–
–
–
–
–
–
toda matéria é composta por átomos;
os átomos são indivisíveis;
os átomos não se transformam uns nos outros;
os átomos não podem ser criados nem destruídos;
os elementos químicos são formados por átomos
simples;
os átomos de determinado elemento são idênticos
entre si em tamanho, forma, massa e demais
propriedades;
átomos de elementos diferentes são diferentes entre
si;
– toda reação química consiste na união ou
separação de átomos;
– átomos iguais entre si se repelem e átomos
diferentes se atraem;
– substâncias compostas são formadas por
átomos compostos (as atuais moléculas);
– átomos compostos são formados a partir de
elementos diferentes, em uma relação
numérica simples.
Átomo ou Moléculas
• Nessa época havia uma confusão entre os
conceitos de átomo e molécula.
• 1º Congresso de química na Alemanha.
• Dalton não aceitava as idéias de
Avogrado.
• Mesmo volume de gases diferentes
contém mesmo número de moléculas.
Maxwell - 1867
• Maxwell retomou os trabalhos de Bernoulli e
propôs a teoria cinética dos gases.
• No ano seguinte, Boltzmann ampliou os
trabalhos de Maxwell.
• Mach criticou o trabalho de Boltzmann:
• Teorias físicas deveriam lidar somente com
quantidades macroscópicamente
observáveis e que conceitos hipotéticos
deveriam ser rejeitados.
SEGUNDO MODELO
O modelo de J. J. THOMSON
J. J. THOMSON (1856 - 1940)
Joseph John Thomson
Em 1896, na Universidade de Princeton, numa série de
conferências aborda os fenômenos produzidos pelas
descargas elétricas nos gases.
Seus estudos sobre as descargas através desses
gases tinham conduzido à descoberta de uma
radiação que emanava do tubo de descarga,
propagava-se em linha reta, era detida por um
obstáculo fino e transmitia um impulso aos corpos
contra os quais se lançava.
Foram chamados de raios porque se propagavam
em linha reta, e católicos porque pareciam emanar
do cátodo da descarga elétrica.
Os raios catódicos
No interior do tubo existe gás submetido a uma descarga elétrica
superior a 10 000 volts. Do cátodo parte um fluxo de elétrons
denominado raios catódicos.
Os raios catódicos
Os raios catódicos, quando incidem sobre um anteparo, produzem
uma sombra na parede oposta do tubo, permitindo concluir que se
propagam em linha reta.
Os raios catódicos
Os raios catódicos movimentam um molinete ou catavento de
mica, permitindo concluir que são dotados de massa.
Os raios catódicos
Os raios catódicos são desviados por um campo de
carga elétrica positiva, permitindo concluir que são
dotados de carga elétrica negativa.
Seu modelo
A DESCOBERTA DOS PRÓTONS: (Eugen Goldstein)
No interior da ampola de descarga em gases rarefeitos é colocado um
cátodo perfurado. Do cátodo perfurado partem os elétrons ou raios
catódicos (representados em vermelho), que se chocam com as
moléculas do gás (em azul claro) contido no interior do tubo. Com o
choque, as moléculas do gás perdem um ou mais elétrons,
originando íons positivos (em azul escuro) que repelidos pelo ânodo,
são atraídos pelo cátodo, atravessam os furos e colidem com a
parede do tubo de vidro, enquanto os elétrons são atraídos pelo
ânodo e ao colidirem com a parede de vidro do tubo produzem
fluorescência.
Modelo Atômico de Rutherford
• No final do século XIX, o físico
neozolandês Ernest Rutherford foi
convencido por J.J. Thomson a trabalhar
com o fenômeno então recentemente
descoberto: a radioatividade.. seu trabalho
permitiu a elaboração de um modelo
atômico que possibilitou o entendimento
da radiação emitida pelos átomos de
urânio, rádio e polônio.
• Aos 26 anos de idade, Rutherford fez sua
maior descoberta. Estudando a emissão
de radiação do urânio e do tória, observou
que existem dois tipos distintos de
radiação: uma que é rapidamente
absorvida, que denominamos de radiação
alfa, e outra com maior poder de
penetração, que denominamos radiação
beta.
• Ele descobriu que a radiação alfa é
atraída pelo pólo negativo, enquanto a
beta é atraída pelo positivo de um campo
elétrico. Em seus estudos, foi mostrado
que as partículas alfa são iguais à átomos
de hélio sem os elétrons, e que o baixo
poder de penetração se deve à sua
elevada massa. Rutherford descobriu
também que a radiação beta é constituída
por partículas negativas que possuem
massa igual a dos elétrons e um poder de
penetração maior do que a radiação alfa.
• Em 1909, o aluno de doutorado em física
Johannes Hans Wilhelm Geiger (18821945) e o professor inglês Ernest Marsden
(1889-1970), sob orientação de
Rutherford, trabalharam em um aparato
experimental que possibilitava a
observação da trajetória das partículas
alfa. Diversoso experimentos foram
desenvolvidos por Geiger, Marsden e
Rutherford, utilizando esse equipamento,
e os resultados foram espantosos.
O experimento de Rutherford
• Um dos experimentos conduzidos pela
equipe de Rutherford revolucionou o modo
como os físicos da época passaram a
imaginar o átomo. Foram bombardeadas
finas lâminas de ouro, para estudo de
deflexões (desvios) de partículas alfa.
• De acordo com o modelo de Thomson,
esses desvios seriam improváveis, pois
sendo as partículas alfa muito mais leves
do que os átomos da lâmina de ouro, os
elétrons teriam tanto dificuldade para
desviar suas trajetórias quanto bolas de
gude para desviar balas de canhão.
• Para surpresa de Rutherford, uma grande
luminosidade continuou aparecendo do outro
lado da lâmina de ouro, indicando que a
radiação alfa havia atravessado sem a menor
dificuldade. Além disso, ele observou o
surgimento de uma pequena luminosidade em
outras partes da chapa. Isso evidenciava que a
trajetória de uma parte da radiação alfa era
desviada por algo na lâmina de ouro.
• Com bases nas suas observações foi possível
notar que existiriam espaços vazios entre os
átomos, por onde estava passando a radiação.
Um novo modelo
• Através de vários testes, Rutherford e sua
equipe conseguiram estabelecer um novo
modelo de átomo, que ocuparia um
volume esférico e que possuía um núcleo.
Estabeleceu que o núcleo contém a maior
parte da massa do átomo e possui carga
positiva (responsável pelos poucos
desvios da radiação alfa).
• A região externa ao núcleo está ocupada
pelos elétrons numa região denominada
eletrosfera ou coroa eletrônica. Os
elétrons estariam em movimento em torno
do núcleo, na eletrosfera.
• O átomo é um sistema neutro, ou seja, o
número de cargas positivas e negativas é
igual. O átomo é um sistema descontínuo
onde prevalecem os espaços vazios.