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Universidade Presidente Antônio Carlos Unipac Vale do Aço Estrutura Atômica da Matéria Química Geral I Profª Marilene Maria de Carvalho 1 Estrutura Atômica da Matéria Professora: Marilene Maria de Carvalho Ipatinga - MG 1º Semestre /2011 QUÍMICA GERAL I ESTRUTURA ATÔMICA DA MATÉRIA 2 A Evolução dos Modelos Atômicos Leucipo e Demócrito (450 a.C.) • Baseado em pensamentos filosóficos. • Afirmavam que a matéria podia ser dividida em partículas cada vez menores até que chegaria a uma partícula indivisível, denominada átomo. 3 Teoria Atômica de Dalton (1803) “Bola de bilhar” Adoção : Leis Ponderais das Reações Químicas 4 Universidade Presidente Antônio Carlos Unipac Vale do Aço Estrutura Atômica da Matéria Química Geral I Profª Marilene Maria de Carvalho • Primeiro modelo atômico com base em resultados experimentais, sendo, portanto, um modelo científico. •Toda a matéria é composta de partículas fundamentais: os átomos • Os átomos são esferas maciças, indivisíveis e indestrutíveis. • Átomos que apresentam as mesmas propriedades (tamanho, massa e forma) constituem um elementos químico. • Átomos de elementos diferentes possuem propriedades diferentes. • Os átomos podem unir entre si formando “átomos compostos” (moléculas) • Uma reação química nada mais é do que a união e separação de átomos. •Compostos químicos são formados de átomos de dois ou mais elementos em uma razão fixa. Rejeição: Experiências com Tubos de Raios Catódicos 5 Experiências com Tubos de Raios Catódicos 6 http://www.algosobre.com.br/quimica/descoberta-das-particulas-subatomicas.html Teoria Atômica de Thomson (1874) “Pudim de Ameixas” Adoção: Experiências com Tubos de Raios Catódicos 8 Universidade Presidente Antônio Carlos Unipac Vale do Aço Estrutura Atômica da Matéria Química Geral I Profª Marilene Maria de Carvalho Átomo de Böhr (1913) Adoção: Leis do eletromagnetismo 17 • Fundamentado na teoria dos quanta de Max Planck, segundo a qual a energia não é emitida de forma contínua, mas em “pacotes” . • Ao elétron dentro do átomo são permitidas apenas algumas energias fixas. • Quando o elétron apresenta algumas dessas energias permitidas, não irradia energia em seu movimento ao redor do núcleo, permanecendo num estado de energia estacionário. • Os elétrons nos átomos descrevem órbitas circulares ao redor do núcleo, chamadas de camadas ou níveis de energia. • Os elétrons podem saltar de um nível mais interno para outro mais externo, desde que absorva uma quantidade bem definida de energia (quantum de energia). Ao voltar ao nível mais interno de energia, o elétron emite um quantum de energia, na forma de onda eletromagnética (fóton ou luz). • Cada camada comporta um número máximo de elétrons. 18 Salto Quântico 20 Universidade Presidente Antônio Carlos Unipac Vale do Aço Estrutura Atômica da Matéria Química Geral I Profª Marilene Maria de Carvalho Salto Quântico 21 Espectro Eletromagnético 22 23 24 Universidade Presidente Antônio Carlos Unipac Vale do Aço Estrutura Atômica da Matéria Química Geral I Profª Marilene Maria de Carvalho Exemplo de espectros de alguns átomos: 25 Espectro Eletromagnético 26 27 RAIOS X E RADIOATIVIDADE http://video.globo.com/Videos/Player/Noticias/0,,GIM788167-7823-MUNDOS+INVISIVEIS+O+PORQUE+DA+RADIOATIVIDADE,00.html 28 Universidade Presidente Antônio Carlos Unipac Vale do Aço Estrutura Atômica da Matéria Química Geral I Profª Marilene Maria de Carvalho 37 INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO COM AS CÉLULAS Em Medicina, as radiações são usadas no diagnóstico e tratamento de doenças. No processo de interação da radiação com a matéria ocorre transferência de energia, que pode provocar ionização e excitação dos átomos e moléculas provocando modificação (ao menos temporária) na estrutura das moléculas. O dano mais importante é o que ocorre no DNA. Os efeitos físico-químicos acontecem instantaneamente, entre 10-13 e 10-10 segundos e nada se pode fazer para controlá-los. Os efeitos biológicos acontecem em intervalos de tempo que vão de minutos a anos. Consistem na resposta natural do organismo a um agente agressor e não constituem necessariamente em doença. Ex.: redução de leucócitos. Os efeitos orgânicos são as doenças. Representam a incapacidade de recuperação do organismo devido à frequência ou quantidade dos efeitos biológicos. Ex.: catarata, câncer, leucemia. BIOLUMINESCÊNCIA 38 É a emissão de luz por parte de um corpo, originada por qualquer razão que não se deva a variação de temperatura, mas sim a outras causas, como por exemplo, reações químicas a temperaturas ordinárias, bombardeamento de elétrons ou exposição à radiação eletromagnética. LUMINESCÊNCIA 39 BIOLUMINESCÊNCIA No caso dos vagalumes, o substrato de uma proteína (luciferina) é oxidado por uma enzima (luciferase), consumindo uma molécula de trifosfato de adenosina(ATP). A molécula de luciferina, agora excitada energeticamente, libera esse energia química na forma de energia luminosa. É a produção e emissão de luz fria por um organismo vivo, como resultado de uma reação química durante a qual energia química é transformada em energia luminosa 40 Universidade Presidente Antônio Carlos Unipac Vale do Aço Estrutura Atômica da Matéria Química Geral I Profª Marilene Maria de Carvalho FLUORESCÊNCIA E FOSFORESCÊNCIA 41 FLUORESCÊNCIA Forma de fotoluminescência em que a emissão de luz desaparece tão logo cessa a absorção da radiação excitadora. O tempo de vida de uma fluorescência é da ordem de 10-8s. FOSFORESCÊNCIA Forma de fotoluminescência em que a emissão de luz persiste um tempo considerável (de 1 microssegundo a muitos minutos) depois de haver cessado a absorção da radiação excitadora. 42 A QUÍMICA DAS CORES 43 44 Universidade Presidente Antônio Carlos Unipac Vale do Aço Estrutura Atômica da Matéria Química Geral I Profª Marilene Maria de Carvalho A Química das cores dos fogos de artifício Um fogo de artifício é composto basicamente por pólvora (mistura de enxofre, carvão e salitre 'nitrato de potássio') e por um sal de um elemento determinado (o que irá determinar a cor da luz produzida na explosão). 45 • Luminescência : Luz produzida a partir emissão de energia, na forma de luz, por um elétron excitado, que volta para o nível de energia menos energético de um átomo. • Incandescência Luz produzida pelo aquecimento de substâncias. A Química das cores dos fogos de artifício 46