Átomos, elétrons e fótons

ANDRE BORGES EDNEIA ANGELA DE PAULAMARCIA VALMOR

De que é constituída a matéria

?

MATÉRIA :  é tudo que ocupa espaço e possui massa de repouso (ou massa invariante). É um termo geral para a substância da qual todos os objetos físicos consistem. Tipicamente, a matéria inclui átomos e outras partículas que possuem massa

MASSA : é dita por alguns como sendo a quantidade de matéria em um objeto e volume é a quantidade de espaço ocupado por um objeto

A MATÉRIA É FORMADA DE ÁTOMOS.

Mas o que é átomo?

Átomo Átomo é uma unidade básica

de matéria que consiste num núcleo central envolto por uma nuvem de eletrões de carga negativa. O núcleo atómico é composto por protões de carga positiva e neutrões de carga neutra (exceto no caso do hidrogénio-1, que é o único nuclídeo estável sem neutrões). Os eletrões de um átomo estão ligados ao núcleo por força eletromagnética.

Modelos atômicosAntes do modelo de átomo que conhecemos

hoje existiram vários modelos que tentava explicar a configuração dos atomos

Modelo de Isaac Newton, o átomo era considerado uma esfera muito pequena, rígida, indivisível e indestrutível

Esse modelo foi a base para o desenvolvimento da teoria cinética dos gases. Outros modelos foram sendo criados à medida que determinados experimentos revelaram a natureza elétrica do átomo.

1-Modelo de Dalton Dalton sugeriu um modelo no qual o átomo seria uma partícula

rígida e indivisível. Ele acreditava que o átomo seria a partícula elementar, a menor unidade da matéria. Esse modelo ficou conhecido como Bola de Bilhar.

2-Modelo de Thomson

Sugeriu um modelo no qual os elétrons com cargas negativas estariam distribuídos uniformemente em um grande volume de carga positiva, tornando o átomo eletricamente neutro. Esse modelo foi chamado de Pudim de Passas.

3-Modelo de Rutherford Demonstrou que a maior parte do átomo era

espaço vazio, estando a carga positiva localizada no núcleo (ponto central do átomo), tendo este a maior parte da massa do átomo. Os eletrões estariam a girar em torno do núcleo

Descobriu a existência dos protões, as partículas com carga positiva que se encontram no núcleo.

Experiência Para provar que os átomos não são maciços,

como previa a Teoria de Dalton,  Ernest Rutherford elaborou uma experiência, em 1911, onde ele bombardeou com partículas alfa (provenientes de uma amostra do elemento polônio, que é radioativo) uma fina placa de ouro.

Ele então notou que a maior parte dessas partículas atravessava a lâmina, e pouquíssimas eram repelidas ou desviadas.

No modelo atômico de Rutherford, ele admite os elétrons gravitando em torno do núcleo

Representação do modelo de Rutherford

núcleo

elétron

eletrosferaou coroa

O núcleo era constituído de prótons (de carga positiva) e de nêutrons. Os elétrons (de carga negativa) giravam em volta do núcleo ocupando uma grande região conhecida como eletrôsfera. Esse modelo era chamado de Planetário.

Esse modelo era chamado de Planetário devido a sua semelhança com o nosso sistema solar.

Mas havia um problema com o modelo de Rutherford. De acordo com a teoria eletromagnética, os elétrons, ao girarem em torno do núcleo, emitem continuamente energia, já que se trata de uma carga em movimento acelerado. Com a perda da energia, os elétrons se aproximam gradualmente do núcleo em trajetória espiral, até se chocarem com ele, acarretando um colapso da matéria.

4- Modelo de Bohr O modelo do físico dinamarquês Niels Bohr

tentava dar continuidade ao trabalho feito por Rutherford. Para explicar os erros do modelo anterior, Bohr sugeriu que o átomo possui energia quantizada. Cada elétron só pode ter determinada quantidade de energia, por isso ele é quantizada

v

•O modelo de Bohr representa os níveis de energia. Cada elétron possui a sua energia. •É comparado às orbitas dos planetas do Sistema Solar, onde cada elétron possui a sua própria órbita e com quantidades de energia já determinadas.

•As leis da física clássica não se enquadram neste modelo. Quando um elétron salta de um nível menor para um nível mais elevado, ele absorve energia e quando ele retorna para um nível menor, o elétron emite uma radiação em forma de luz.Bohr organizou os elétrons em camadas ou níveis de energia.

  N° QUÂNTICO N ° MÁXIMO DE é

K 1 2

L 2 8

M 3 18

N 4 32

O 5 32

P 6 18

Q 7 2

As órbitas circulares são denominadas níveis de energia. E os elétrons que nelas se localizam constituem uma camada eletrônica.

K L M N O P Q2 8 18 32 32 18 4

Eletrons Identificada em 1897 pelo inglês

John Joseph Thomson. Subatómica e de carga negativa,

é o responsável pela criação de campos magnéticos e eléctricos.

O elétron é uma das partículas subatômica fundamentais dos tomos

Distribuição eletronica dos eletronsOs elétrons estão distribuídos em

camadas ao redor do núcleo. Admite-se a existência de 7 camadas eletrônicas, designados pelas letras maiúsculas:K,L,M,N,O,P e Q. À medida que as camadas se afastam do núcleo, aumenta a energia dos elétrons nelas localizadosAs camadas da eletrosfera representam os níveis de energia da eletrosfera. Assim, as camadas K,L,M,N,O, P e Q constituem os 1º, 2º, 3º, 4º, 5º, 6º e 7º níveis de energia, respectivamente.

Orbitais são regiões na eletrosfera do átomo

em que é máxima a probabilidade de se encontrar o elétron.

Os orbitais são representados por nuvens eletrônicas e são diferentes para cada tipo de ligação; assim, para uma ligação do tipo s temos um orbital esférico; e para uma ligação p, temos um orbital na forma de duplo ovoide. Para o orbital de tipo p, há três possibilidades, pois existem três orientações espaciais possíveis (x, y, z):

O elétron tem uma carga elétrica negativa de −1.6 × 10−19

coulomb e uma massa de 9.10 × 10−31 kg (0.51 MeV/c²), que é aproximadamente 1/1836 da massa do próton.

Fotons o Fóton é a partícula elementar

responsável pelo fenômeno eletromagnégtico. Ele media as interações eletromagnéticas e constrói todas as formas de luz. O fóton tem massa invariante nula (mais detalhes a seguir) e viaja, no espaço vazio, à velocidade constante c=299.792.458 m/s. Em presença de matéria, fótons são freiados ou mesmo absorvidos

Calor e luz São fontes de energia obtidas a

partir de radiações eletro magnéticas, são provenientes dos fótons

O em condições normais esta no seu estado fundamental(1)

Após receber interferências do meio ( calor, luz) o átomo entra no estado de excitação (2)

Após passar algum tempo os elétrons volta a sua condição, volta sua orbita original (3)

Libera energia que é denominada de fóton(4)

átomo no estado fundamental

Átomo no estado excitação

1 2

3 4

Possui comportamento dual (duplo comportamento)

Se comporta como matéria e também como energia quando lhe é conveniente

Não possui massa, mas possui energia e a famosa equação E = mc²

E = energia,m = massa,c = a velocidade da luz no vácuo,

Fotom no estado de materia

Fotom no estado de energia

Os fótons caracterizar-se através de grandezas usadas da ondulatória

Equação

Prisma óptico funciona como um filtro separandoAs ondas eletromagnéticas e convertendo em cores diferentes E cada cor tem sua frequência

O espectro eletromagnético

curto longo

molécula de água proteína vírus bactéria célula

bola de baseball casa

campo de futebol

comp. de onda

(em metros)

tam. de um

comp. de onda

nome comum

da onda

fontes

freqüência

(Hz)

energia de

um fóton

(eV)

baixa alta

ondas de rádio

micro-ondas

infravermelho ultravioletavisível

raios-x “duros”

raios-x “moles” raios gama

cavidade

rf

forno

micro-ondas pessoas lâmpadas máq. de

raios-x

elementos

radiativos

rádio FM

rádio AM

radar ALS

Equação de Planck

Constante de Planck h=6,62x10-³4 J.s

Referências http://pdg.lbl.gov/2005/tables/gxxx Fisica Vol II Keller,F et.al Makron Books Nelson Studart, A Radioatividade e os Modelos Atômicos, em

“Notas de Aula de Física Moderna”, (UFSCar, São Carlos, 2000).

Fundamentos da química Feltre. R ed moderna 1994 Física Gaspar, A. volume único ed atica 2005

Fim OBRIGADO!