Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais – Campus Contagem
Lucas Campos Barbosa e Silva
Projeto BIC-Jr 2012/2013
Modelos Atômicos
Contexto Histórico e Evolução
Disponível em: http://www.brasilescola.com/fisica/modelos-atomicos.htm
O que é um modelo científico?
• “Um modelo científico é uma idealização simplificada deum sistema que possui maior complexidade, mas queainda assim supostamente reproduz na sua essência ocomportamento do sistema complexo que é o alvo deestudo e entendimento.”
• “Também pode ser definido como o resultado doprocesso de produzir uma representação abstrata,conceitual, gráfica ou visual de fenômenos, sistemas ouprocessos com o propósito de analisar, descrever,explicar, simular - em geral, explorar, controlar e predizerestes fenômenos ou processos.”
Wikipédia, 2013.
John Dalton (1766-1844)• Nasceu em Eaglesfield, Inglaterra.
• Conhecido por ter criado a primeira teoria atômica moderna e
pela descoberta da anomalia da visão das cores, conhecida
por daltonismo.
• De origem pobre, dedicou-se ao ensino e à pesquisa, lecionando
em inúmeras instituições.
• Em 1825, recebeu a medalha da Sociedade Real pelo seu trabalho
sobre a teoria atômica.Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/John_Dalton
• Atuou também como meteorologista por quase 60
anos.
• Principais obras: Novo sistema filosófico da química (1808) e
Fatos extraordinários relativos à visão das cores (1794).
• Introduziu o conceito de massa atômica e descobriu a Lei da
Pressão Parcial dos Gases.
• Faleceu aos 78 anos de idade, em Manchester.
Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/John_Dalton
Modelo Atômico de Dalton (1808)• Átomo maciço, esférico e indivisível. Não levava em conta as
propriedades elétricas da matéria.
• Principais pontos da Teoria Atômica de Dalton:
– Todas as substâncias são formadas por átomos;
– Os átomos de um mesmo elemento químico são iguais emtodas as suas características (tamanho e massa);
– Os átomos de diferentes elementos químicos são diferentesentre si;
– As substâncias simples são formadas por átomos de ummesmo elemento químico;
– As substâncias compostas (também chamadas de compostosquímicos) são formadas por átomos de dois ou maiselementos químicos diferentes, que se combinam semprenuma mesma proporção;
– Átomos não são criados nem destruídos, sendo esferasrígidas indivisíveis;
– Nas reações químicas, os átomos se recombinam emproporções estritamente definidas.
• Objetivava comprovar a Lei da Conservação das Massas deLavoisier.
• Didaticamente, comparação a uma “bola de bilhar”.
Fonte: http://www.infoescola.com/quimica/teoria-atomica-de-dalton/ e http://www.essaseoutras.xpg.com.br/john-dalton-e-a-teoria-atomica-biografia-do-quimico-resumo-das-leis/.
Simbologia de Dalton
Fonte: http://www.profpc.com.br/evolu%C3%A7%C3%
A3o_at%C3%B4mica.htm
Contexto Histórico-Científico
• História:
– Progressos advindos da Revolução Industrial;
– Surgimento de novas máquinas e meios de transporte (ex: locomotiva à vapor);
– Crescimento das cidades.
• Ciência:
– Isolamento dos elementos químicos magnésio, bário, estrôncio, cálcio e boro.
– Início do desenvolvimento dos estudos sobre eletricidade e magnetismo.
Joseph John Thomson (1856-1940)• Nasceu em Manchester,
Inglaterra.
• Estudou engenharia, mas tornou-se professor de Física.
• Casou-se em 1890 e teve dois filhos (um deles George Paget Thomson, vencedor do Nobel
de Física).
• Foi mestre no Trinity College e presidente da Royal Society.
• Ao longo de seus estudos, foi premiados diversos vezes.
• Pela descoberta dos elétrons, recebeu o Nobel de Física em
1906.Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Joseph_John_Thomson
Modelo Atômico de Thomson
• Proposto em 1898, este modelo propõe a divisibilidade doátomo e a natureza elétrica da matéria. A parti da descobertado elétron com a ampola de Crookes, Thomson propôs oátomo constituído de um fluido homogêneo positivo ondeestariam incrustados os elétrons (carga negativa). Essemodelo confirmava a eletroneutralidade da matéria, mas nãoconseguia explicar os fenômenos eletromagnéticos.
• Conhecido didaticamente como “pudim de passas” ou “pudimde ameixas”.
Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Modelo_at%C3%B4mico_de_Thomson
Átomo de Thomson
Ampola de Crookes
• “Em uma ampola, William Crookes (1832-1919) submeteu umgás a uma menor que a pressão atmosférica e uma altatensão. Quando os elétrons saem do cátodo, colidemcom moléculas do gás e ocorre a ionização do gás e liberaçãode luz que ilumina toda a ampola. A partir dessesexperimento , Thomson observou que esse fenômeno éindependente do gás e do metal utilizado no eletrodo.Concluiu que os raios catódicos podem ser gerados a partir dequalquer elemento. A partir dessa conclusão, Thomson pôde,posteriormente, descobrir a existência do elétron.”
Wikipédia, 2013.
Fonte: http://www.infoescola.com/fisica/ampola-de-crookes/
• Com o experimento, Thomson observou que:
– Os raios catódicos são corpusculares, pois quandointerceptam um anteparo, este entra em rotação.
– Os raios são constituídos de partículas com carga elétrica,pois são desviados por um campo elétrico e magnético.Pelo sentido do desvio, as partículas são negativas.
Fonte: http://www.profpc.com.br/evolu%C3%A7%C3
%A3o_at%C3%B4mica.htm
Ernest Rutherford (1871-1937)
• Nasceu em Brightwater, Nova Zelândia.
• Conhecido como o “Pai da Física Nuclear”.
• Num trabalho no início da carreira, descobriu o conceito de meia-vida
radioativa, provou que a radioatividade causa a
transmutação de um elemento químico em outro, e também
distinguiu e nomeou as radiações alfa e beta.
Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Ernest_Rutherford
• Foi premiado com o Nobel de Química em 1908 por suas
investigações sobre a desintegração dos elementos e a química das substâncias
radioativas.
• Em 1911, cria seu modelo atômico, introduzindo a ideia
de núcleo atômico.
• Foi presidente da Royal Society.
• Recebeu ao longo de suas carreira inúmeros prêmios.Fonte: http://mesonpi.cat.cbpf.br/verao98/marisa/RUTHERFORD.HTML
Modelo Atômico de Rutherford
• Proposto em 1911, este modelo inova ao introduzir o concitode “núcleo atômico”. Ele propõe o átomo composto por duasregiões: núcleo (região em que estariam os prótons e onde seconcentrava a massa do átomo) e eletrosfera (região de maiorvolume onde se encontram os elétrons).
• Conhecido como “modelo planetário” – referência ao sistemasolar.
• Neste modelo, o núcleo é extremamente pequeno quandocomparado ao tamanho total do átomo, algo cerca de 10000vezes menor.
• Este modelo foi proposto a partir do resultado da chamada“Experiência de Rutherford”.
Átomo de Rutherford
Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Modelo_at%C3%B4mico_de_Rutherford
Experiência de Rutherford
Fonte: http://www.brasilescola.com/quimica/o-atomo-rutherford.htm
• O que se esperava observar:
– Pelo modelo de Thomson, esperava-se que todas aspartículas atravessassem a placa de ouro, o que de fato nãoocorreu.
• O que se observou:
– A grande maioria das partículas atravessou a placa;
– Algumas partículas sofreram pequenos desvios em suatrajetória.
– Pouquíssimas partículas foram ricocheteadas.
• O que se concluiu:
– Que todo átomo possui uma eletrosfera, na qual se baseiaem um espaço ao redor do núcleo, em que os elétronsestão localizados e giram em órbitas circulares estacionáriasao redor do núcleo maciço e positivo
Falha no Modelo de Rutherford
• “A falha do modelo de Rutherford é mostrada pela teoriado eletromagnetismo, de que toda partícula com cargaelétrica submetida a uma aceleração origina a emissão deuma onda eletromagnética. O elétron em seu movimentoorbital está submetido a uma aceleração centrípeta e,portanto, emitirá energia na forma de onda eletromagnética.Essa emissão, pelo princípio da conservação da energia, fariacom que o elétron perdesse energia cinética e potencial,caindo progressivamente sobre o núcleo, fato que não ocorrena prática. Esta falha foi corrigida pelo modelo atômico deBohr.”
Wikipédia, 2013.
Fonte: http://filipaferreirafq.blogspot.com.br/2010/12/modelos-atomicos.html
Niels Bohr (1885-1962)
• Nasceu em Copenhague, Dinamarca.
• Licenciou-se em 1911 e 1913, ao conseguir interpretar algumas
séries espectrais do hidrogênio, propôs seu modelo atômico.
• Trabalhou com Thomson e Rutherford na Inglaterra.
• Formulou o Princípio da Correspondência e o Princípio da
Complementariedade.
• Recebeu o Nobel de Física em 1922.
Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Niels_Bohr
Bohr e Einstein.
Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Niels_Bohr
Modelo Atômico de Bohr• Proposto em 1911, representou a extensão dos conceitos
quânticos de Planck ao modelo de Rutherford.
• Baseou seu modelo em uma série de postulados (afirmaçãoaceita como verdadeira sem demonstração).
• Postulados do Modelo Atômico de Bohr:
– Um elétron, em um átomo, se move em uma órbita circularestável em torno do núcleo sob influência da atraçãocoulombiana entre o elétron e o núcleo. Esse movimentoestá de acordo com as leis da mecânica clássica.
– No lugar de um número infinito de órbitas possíveis, comoprevisto pela mecânica clássica, o elétron só pode se moverem órbitas determinadas, que podem ser associadas anúmero inteiros.
– Um elétron que se move em um desses estadosestacionários não emite radiação eletromagnética, apesarde estar constantemente acelerado. Sua energia total,portanto, permanece constante.
– Quando um elétron muda de uma órbita de energia totalEi para uma outra de energia total Ef (menor que Ei), emiteradiação eletromagnética. A radiação emitida temfrequência igual à diferença de energia das órbitas (Ei – Ef)dividida por uma constante, conhecida como Constantede Planck (h).
• No modelo de Bohr, a energia dos elétrons é quantizada,o que corresponde a dizer que ela só pode apresentardeterminados valores discretos.
• Espectrômetros.
Átomo de Bohr
Fonte: http://meusresuminhos.tumblr.com/post/21288635054/modelos-atomicos-bohr-1913
Fonte: http://www.profpc.com.br/evolu%C3%A7%C3%A3o_at%C3%B4mica.htm
A energia absorvida de uma fonte externa é
liberada na forma de luz e calor.
Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo_de_Bohr
Constante de Plank (h) = 6,626 * 10^ -34 J . s
Modelo Atômico Atual
Arnold Sommerfeld (1868-1951)
• Nacionalidade alemã.
• Foi professor de Heisenberg e Pauli.
• Apresentou um novo modelo atômico baseado na mecânica
quântica, afirmando que os elétrons descreviam órbitas circulares e
elípticas ao redor do núcleo. Uma órbita era circular e as demais eram
elípticas.
• Descreveu através de experimentos a existência dos subníveis
energéticos (s, p, d, f).Fonte: http://www.nndb.com/people/112/000099812/
Átomo de Sommerfeld
Fonte: http://www.profpc.com.br/evolu%C3%A7%C3%A3o_at%C3%B4mica.htm
Erwin Schroedinger (1887-1961)
• Nacionalidade suíça.
• Nobel de Física em 1933.
• Equação de Schroedinger: relação entre energia e posição do elétron.
• Foi o primeiro a introduzir o conceito de orbital como sendo uma região de
máxima probabilidade de encontrarmos um elétron, baseado nas teorias de Einstein, Planck e De
Broglie.Fonte: http://www.britannica.com/EBchecked/media/14148/Erwin-
Schrodinger
Louis de Broglie (1892-1987)
• Nacionalidade francesa.
• Nobel de Física em 1929.
• Introdução ao conceito de mecânica ondulatória.
• Princípio da Dualidade (partícula-onda): o elétron possui um
comportamento dual, ora onda, ora partícula, em um movimento
contínuo. O elétron é uma partícula-onda, pois apresenta massa (partícula) e movimento
ondulatório na eletrosfera (onda).Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Louis_de_Broglie
Werner Heisenberg (1901-1976)
• Nacionalidade alemã.
• Nobel de Física em 1932.
• Princípio da Incerteza de Heisenberg: É impossível
determinar a exata posição de um elétron no átomo. Por isso, o
elétron é mais bem caracterizado pela sua energia do que por sua
posição, velocidade ou trajetória.
Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Werner_Heisenberg
Linus Pauling
Fonte: http://osulibrary.orst.edu/specialcollections/coll/pauling/dna/pi
ctures/1950i.11-large.html
Wolfgang Pauli
Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Wolfgang_Pauli
Friedrich Hund
Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Friedrich_Hund
James Chadwick
Fonte: http://www.profpc.com.br/evolu%C3%A7%C3%A3o_at%C3%B4mica
.htm
Frederick Soddy
Bibliografia
• http://www.brasilescola.com/quimica/teoria-atomica-dalton.htm• http://pt.wikipedia.org/wiki/1808_na_ci%C3%AAncia• http://www.historiamais.com/seculoXIX.htm• http://pt.wikipedia.org/wiki/Modelo_at%C3%B4mico_de_Thomson• http://pt.wikipedia.org/wiki/Joseph_John_Thomson• http://pt.wikipedia.org/wiki/Modelo_at%C3%B4mico_de_Rutherford• http://pt.wikipedia.org/wiki/Ernest_Rutherford• http://pt.wikipedia.org/wiki/Niels_Bohr• http://pt.wikipedia.org/wiki/Modelo_at%C3%B4mico_de_Bohr• http://www.profpc.com.br/evolu%C3%A7%C3%A3o_at%C3%B4mica.htm• http://pt.wikipedia.org/wiki/Equa%C3%A7%C3%A3o_de_Schr%C3%B6din
ger• http://pt.wikipedia.org/wiki/Erwin_Schr%C3%B6dinger
• http://pt.wikipedia.org/wiki/Dualidade_onda-corp%C3%BAsculo
• http://pt.wikipedia.org/wiki/Louis_de_Broglie
• http://pt.wikipedia.org/wiki/Werner_Heisenberg
• http://pt.wikipedia.org/wiki/Princ%C3%ADpio_da_incerteza_de_Heisenberg
• http://pt.wikipedia.org/wiki/Arnold_Sommerfeld
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