ATOMÍSTICA
Modelos Atômicos
Dos Gregos a Rutherford
Prof. SAUL SANTANA
Existe um material
básico do qual tudo
é feito?
“A água é a origem
de todas as coisas”.
Tales (624 – 548 a.C.)
Água é ar comprimido.
“O ar é a substância
básica que forma tudo”.
Se mais comprimido
ainda, é terra.
Anaxímenes (550 – 526 a.C.)
Fogo é ar rarefeito.
2
“Existem quatro elementos
básicos na natureza”.
Empédocles (492 – 432 a.C.)
seco + quente
úmido + quente
“Frio, quente, úmido, seco”.
Aristóteles (384 – 322 a.C.)
úmido + frio
seco + frio
Transmutação
3
“Se dividirmos a matéria continuamente,
chegaremos a um ponto em que a divisão
não é mais possível”.
Leucipo (460 - ? a.C.)
Eternos!
Invisíveis!
ÁTOMOS
Imutáveis!
Demócrito (460 – 370 a.C.)
4
“Numa reação química em sistema
fechado, a massa total dos reagentes
é igual à massa total dos produtos”.
Antoine Laurent Lavoisier (1743 – 1794)
“As substâncias químicas têm
uma composição definida”.
Joseph Louis Proust (1754 – 1826)
5
Criando um modelo...
“Toda a matéria é formada por átomos,
que não podem ser criados ou destruídos
durante uma transformação química”.
John Dalton
(1766 – 1844)
“Todos os átomos de um mesmo
elemento são iguais entre si”.
6
“As transformações químicas
consistem em combinação,
separação ou rearranjo dos átomos”.
“Compostos químicos são formados por
dois ou mais elementos combinados em
proporção fixa”.
7
Nitrogênio
Carbono
Oxigênio
Enxofre
Hidrogênio
Amônia
Água
Óxido Nitroso
Anotações
de Dalton
Ácido Sulfúrico
8
Entra em cena
a eletricidade...
Em 1786...
E, em 1800...
... Luigi Galvani observa
a “eletricidade animal”.
... Alessandro Volta
desenvolve a pilha.
9
O átomo de J. J. Thomson
Em 1898, Thomson sugeriu que
um átomo poderia ser uma
esfera carregada positivamente,
na qual alguns elétrons estariam
“incrustados”.
Esse modelo, já proposto por
Willian Thomson (Lord Kelvin),
ficou conhecido como “modelo
do pudim de passas”.
10
Em 1890, descobriu-se que certos elementos
emitem radiação de alta energia: partículas
alfa (a), beta (b) e raios gama (g)
As partículas alfa (a) são carregadas
positivamente e possuem massa muito
maior que a de um elétron.
(aproximadamente 7.300 vezes)
O que deve acontecer se um
feixe de partículas alfa incidir
sobre uma fina folha de um
metal (ou mesmo de papel)?
Ernest Rutherford
(1871 – 1937)
11
Usando um anteparo revestido por sulfeto de zinco
(forma-se um clarão quando ele é atingido por
partículas alfa), foi feito o experimento...
O que era esperado...
.
12
Esquematicamente:
13
Por que algumas partículas alfa
desviaram e por que alguns dos
ângulos medidos foram tão grandes?
Se o modelo de Thomson
fosse correto, deveria ser
observado:
Mas o que foi
realmente observado...
Poucas partículas
poderiam sofrer
pequenos desvios.
Um número maior do
que o esperado sofreu
grande desvio de
trajetória (algumas com
ângulos acima de 90°).
“Deve haver uma pequena região
que concentra a carga positiva e a
maior parte da massa do átomo”.
14
Nesse ponto, Rutherford retomou
uma idéia proposta em 1904 pelo
físico japonês H. Nagaoka:
MODELO PLANETÁRIO
“O átomo deve ser composto
por um pequeno núcleo
carregado positivamente (e que
concentra quase toda a sua
massa), com os elétrons
distribuídos em um grande
volume ao redor desse núcleo”.
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O modelo atual de átomo, apesar de bem
diferente, está baseado no de Rutherford:
Partículas Constituintes
do Átomo:
Fundamentais, pois
há dezenas delas.
Massa Relativa
PRÓTON
Carga Relativa
1
+1
NÊUTRON
@1
ELÉTRON
1 / 1836
0
-1
Rutherford (1914)
Chadwick (1932)
Thomson (1897)
16
NÚMERO ATÔMICO (Z): é o número de prótons
que um átomo possui.
(ou Número de Moseley)
A=Z+N
Em que “N”
é o número
de nêutrons.
NÚMERO DE MASSA (A): representa a massa
aproximada de um átomo.
17
Para um átomo neutro, os
números de prótons (+) e
elétrons (-) são iguais.
íon negativo
(ÂNION)
ganha elétron(s):
ÁTOMO NEUTRO
perde elétron(s):
íon positivo
(CÁTION)
A
208
4+
Pb
82
Z
Michael Faraday
(1791 – 1867)
carga do íon
símbolo do elemento
18
ISÓTOPOS:
(“mesmo lugar”)
1
1
40
19
K
H
1
prótio
ISÓBAROS:
40
H
2
3
ISOELETRÔNICOS:
F
10
Ne
trítio
ISÓTONOS:
1
9
H
1
deutério
Ca
20
1-
3
Na
4
H
He
2
(3 – 1) = (4 –2)
1+
11
(9 + 1) = 10 = (11 – 1)
19
TABELA PERIÓDICA
Um pré-requisito necessário para construção da tabela periódica, foi a
descoberta individual dos elementos químicos. Durante os anos seguintes,
um grande volume de conhecimento relativo às propriedades dos elementos
e seus compostos, foram adquiridos pelos químicos. Com o aumento do
número de elementos descobertos, os cientistas iniciaram a investigação de
modelos para reconhecer as propriedades e desenvolver esquemas de
classificação.
A primeira classificação, foi a divisão dos elementos em metais e não-metais.
Isso possibilitou a antecipação das propriedades de outros elementos,
determinando assim, se seriam ou não metálicos.
(1829) TRÍADES DE DÖBEREINE
Johann W. Döbereiner teve a primeira idéia, com
sucesso parcial, de agrupar os elementos em três
- ou tríades. Essas tríades também estavam
separadas pelas massas atômicas, mas com
propriedades químicas muito semelhantes.
(1863)PARAFUSO TELÚRICO DE CHANCOURTOIS
 Dispôs os elementos numa espiral traçada nas
paredes de um cilindro, em ordem crescente
de massa atômica. Tal classificação recebeu o
nome de parafuso telúrico.
(1864) LEI DAS OITAVAS DE
NEWLANDS
 Sugerindo que os elementos, poderiam ser
arranjados num modelo periódico de oitavas,
ou grupos de oito, na ordem crescente de suas
massas atômicas.
(1872)
TABELA DE MENDELEYEV
 apresentou uma classificação, que é a base da
classificação periódica moderna, colocando os
elementos em ordem crescente de suas
massas atômicas, distribuídos em oito colunas
verticais e doze faixas horizontais. Verificou
que as propriedades variavam periodicamente
à medida que aumentava a massa atômica. Os
espaços marcados com traços representam
elementos que ele deduziu existirem mas que
ainda não haviam sido descobertos àquela
época. Os símbolos no topo de cada coluna
são as fórmulas moleculares escritas no estilo
do século XIX.
A DESCOBERTA DO NÚMERO ATÔMICO
 Em 1913, o cientista britânico Henry Moseley
descobriu que o número de prótons no núcleo de
um determinado átomo, era sempre o mesmo.
Moseley usou essa idéia para o número atômico de
cada átomo. Quando os átomos foram arranjados
de acordo com o aumento do número atômico, os
problemas existentes na tabela de Mendeleyev
desapareceram. Devido ao trabalho de Moseley, a
tabela periódica moderna esta baseada no número
atômico dos elementos. A tabela atual se difere
bastante da de Mendeleyev.
A TABELA ATUAL
 Os elementos químicos estão distribuídos om
ordem crescente de número atômico (Z).
 Em 7 períodos (são as 7 linhas)
 18 colunas que são as famílias ou grupos.
 Principais famílias: 1/1A = metais alcalinos,
2/2A = metais alcalinos terrosos,
16/6A = calcogênios,
17/7A = Halogênios e
18/8A = gases nobre
 Principais grupos.
 Metais = O que apresenta mais elementos químicos. São




sólidos cristalinos (exceção do mercúrio que é líquido), de
cor cinza prateada (exceção o ouro), maleáveis podem ser
transformados em lâminas e fios, conduzem bem calor e
eletricidade, formadores de cátions.
Não-metais ou ametais= propriedades contrárias as dos
metais.
Semi-metais = propriedades intermediárias entre o
metais e os não metais.
Gases nobres = não se combinam com nenhum outro
elemento.
OBS: O hidrogênio (H) é considerado atípico, não
pertencendo a nenhuma família.
 Série dos lantanídeos e dos actinídeos
 Representativos = elementos das famílias A.
 Transição interna e externa = elementos da família B.
 Elementos naturais e artificiais.
 Elementos radioativos.
Estados físicos a temperatura
ambiente.
 Gases = os gases nobres, o hidrogênio, o
nitrogênio, o oxigênio, o flúor e o cloro.
 Líquidos = somente o bromo (Br) e o mercúrio
(Hg).
 Sólidos = todos os demais elementos
químicos..
AS
LIGAÇÕES
QUÍMICAS
Prof. Saul Santana
O QUE SÃO AS LIGAÇÕES QUÍMICAS?
São as ligações que se estabelecem entre a união
de dois átomos.
Existem três tipos de ligações químicas:
A ligação covalente (compartilha de eletrons)
A ligação metálica (mar de eletrons livres)
A ligação iónica (cede/capta eletrons)
O que é a ligação covalente?
É a ligação que se estabelece entre dois átomos numa
molécula por compartilhar eletrons.
Electrons compartilhados
Cada átomo “disponibiliza” um ou mais eletrons de valência para
ser compartilhado com outro átomo.
O antes, enquanto eram átomos isolados…
H
H
+
E o depois de se estabelecer a ligação covalente…
H
:
H
Como se representa a ligação covalente?
Por cada par de eletrons de valência desenha-se um traço e
se forem compartilhados desenha-se um traço entre os
átomos (fórmula de estrutura)
Ou, representa-se os eletrons de valência por pontos ou
cruzes (representação de Lewis)
Quantos pares de electrons poderão
dois átomos compartilhar?
Entre dois átomos poderá haver até três
pares de eletrons compartilhados.
Se houver:
Um par de eletrons compartilhado, diz-se que é
uma ligação covalente simples
Dois pares de eletrons compartilhados, diz-se que
é uma ligação covalente dupla
Três pares de eletrons compartilhados diz-se que é
uma ligação covalente tripla
Exemplos de ligações covalentes em diversas moléculas
O2
Cl2
H2
H2O
CO2
N2
O que são ligações covalentes polares e apolares?
Nas ligações covalentes os electrons poderão ser compartilhados de forma
igual ou de forma diferente, dependendo da capacidade de atrair os electrons
de cada átomo
Ligação covalente apolar – os átomos atraem os electrons da mesma forma e a
nuvem electrônica é simétrica (ex: H2, O2, F2)
Ligação covalente polar – um dos átomos da ligação atrai os electrons mais
intensamente do que o outro átomo o que provoca uma nuvem electrónica
assimétrica , com um pólo positivo (+) e um pólo negativo (-).
(ex: HF, CO, H2O)
+
O que é a ligação metálica?
É a ligação química que se estabelece entre os átomos de diversos metais
(ex: Ferro, Zinco, Alumínio, etc)
Caracteriza-se pela existência de ions positivos (átomos que cederem
electrons) dispostos de forma ordenada
Entre os ions positivos circulam, com grande liberdade de movimento, os
electrons que foram cedidos pelos átomos (é devido a este fator que os
metais conduzem bem a eletricidade), por isso se chama a esse conjunto
“mar de eletrons”.
O que é a ligação iónica?
 É a ligação química que se estabelece entre dois átomos,
em que um deles recebe um ou mais eletrons ao outro,
formando-se um cations e um anions. (ex: NaCl, CaF2)
Conclusão
Na ligação covalente os átomos mantêm-se ligados por
compartilha de eletrons
Na ligação metálica os átomos mantém-se ligados por
atração entre os ions e o mar de eletrons
Na ligação iónica os átomos mantêm-se ligados devido à
atração entre o cations e o anions formados.