Átomos, Sólidos, Liquidos

Adapted from the slides of Dr. Don Franceschetti

physics.memphis.edu/People/franceschetti/ Atoms,%20Solids,%20Liquids.ppt

Hipótese Atómica• Especulação Filosófica, até1800:

– Demócrito, Lucrécio (“De Rerum Natura”, filosofia epicureana, combater superstição)

• c. 1800 John Dalton re-analiza a hipótese atómica.• 1827 Robert Brown descobre o Movimento

Browniano.• Final séc. 19: debates: Ostwald - Boltzmann• 1905 Einstein explica o Mov. Browniano como

resultado das colisões moleculares.• 1909 Jean Perrin: Experimento

Os Elementos

• Existem aprox. 88 elementos naturais.• São conhecidos uns 120 elementos.• 90% dos átomos do universo são hidrogênio.• O Sol fussiona Hidrogênio para formar Hélio.• Outras estrelas velhas criam elementos mais

pessados, até o ferro. Só supernovas podem criar elementos mais pessados.

• Somos feitos de pó estelar.

TABELA

LrNoMdFmEsCfBkCmAmPuNpUPaTh

LuYbTmErHoDyTbGdEuSmPmNdPrCe

MtHsBhSgDbRfAcRaFr

RnAtPoBiPbTlHgAuPtIrOsReWTaHfLaBaCs

XeITeSbSnInCdAgPdRhRuTcMoNbZrYSrRb

KrBrSeAsGeGaZnCuNiCoFeMnCrVTiScCaK

ArClSPSiAlMgNa

NeFONCBBeLi

HeHClásicoConocidoRaramente usado

Os Elementos

• Existem aprox. 88 elementos naturais.• São conhecidos uns 120 elementos.• 90% dos átomos do universo são hidrogênio.• O Sol fussiona Hidrogênio para formar Hélio.• Outras estrelas velhas criam elementos mais

pessados, até o ferro. Só supernovas podem criar elementos mais pessados.

• Somos feitos de pó estelar.

Átomos são…

• Incrivelmente pequenos,• Numerosos, temos aprox.

100,000,000,000,000,000,000,000 átomos num grama d’agua.

• Se encontram por toda parte: cada vez que você enche os pulmões de ar, esse ar contém átomos que já estiveram nos pulmões de cada ser humano que já existiu.!

Não podemos ver os átomos pois…

• O comprimento de onda da luz visível é muito maior do que o diâmetro de um átomo.

• Porém, podemos vé-los usando elétrons: Microscopia de Tunelamento (TEM) e Microscopia de Força Atómica (AFM)

Microscopia de Tunelamento (TEM) e Microscopia de Força Atómica (AFM)

A corral made by placing 48 iron atoms in a circle, one at a time, onto a surface of gold (Reprinted with permission from IBM)

First “Picture” Thorium 1979

Hoje

AFM-image with the highest resolution ever obtained (77 pm=0. 77

�

). Subatomic structures are visible within single tungsten atoms. The simultaneously recorded STM image (please move the cursor onimage) shows the atomic positions. Image size 500 × 500 pm2.Hembacher et al. SCIENCE...

Hoje

Electrons

• Ben Franklin, believed electrical phenomena were due to an excess or a deficiency of electric fluid. Electricity can flow through a gas.

• Crooks experimented with cathode rays in partially evacuated tubes.

• 1897 J. J. Thomson showed that cathode rays are particles: electrons. Determines charge to mass ratio.

• 1909 Millikan determines electron charge in oil drop experiment.

1909: Experimento de Millikan da gota de óleo

http://www68.pair.com/willisb/millikan/experiment.html

mgota = 1.0 x10-15 kg. g é -9.8 m/s2.

A carga q das gotas era sempre múltiplo de-1.6 x 10 -19 C,

a carga do elétron.

!!!!!%60625.016

1~ ⇒=∆

e

e

O Núcleo Descoberto por Ernest Rutherford no famoso experimento de espalhamento de partículas alfa.

Próton: carga= +1e

Nêutron carga = 0

Elétron: carga= -1e; massa = 1/2000 do próton

Núcleo: carga = Ze, massa = Zmpróton

Modelo planetário: errado

Mecânica Quântica

Modelo de camadas

We use chemical symbols to represent atoms

• Usually these make sense• H is Hydrogen• O is Oxygen• S is Sulphur• C is Carbon• H2O is a molecule of water• H2SO4 is a molecule of sulfuric acid• Atoms combine to form molecules by sharing

electrons

3 fases (estados) da matéria

vapor

líquido

sólido

Estrutura Cristalina

• Os sólidos podem ser cristalinos ou amorfos• Cristais possuem ordenamento tridimensional

dos átomos• Podemos conhecer uma estrutura cristalina

através de difração de raios-X• Um sólido policristalino, por ex. fio de cobre,

aluminio das calotas, cerâmicos no piso.• Os sólidos amorfos não tem ordem de longo

alcançe.

AB

C.A

BC

...

AB

.AB

...ou A

C.A

C...

NaC

l

CaF

2

© M. Hewat 1998-2000http://whisky.ill.fr/dif/3D-crystals/

C

© M. Hewat 1998-2000http://whisky.ill.fr/dif/3D-crystals/

C60

© M. Hewat 1998-2000http://whisky.ill.fr/dif/3D-crystals/

Mn

F

HA

FM: E

r6 M

n23

FIM

:Fe

3 O4

ααα α-

Fe

© M. Hewat 1998-2000http://whisky.ill.fr/dif/3D-crystals/

Ligações iônicas

Distribuição de carga em para ligações covalentes (N2

por exemplo) e iônicas (LiF por exemplo)

Density

• Gold 19,320 kg/m3

• Mercury 13,600 kg/m3

• Water 1,000 kg/m3

• Gases, roughly 1 kg/m3 so 99.9% of a gas is empty space.

V

m=δ

Density = mass/volume

is characteristic of the substance.

Outra medida de volume• O litro é uma medida de volume.

• Originalmente era exatamente 1 dm3

• Hoje é o volume ocupado por 1 kg d’agua pura.

1 cm

1 cm3 = 0.001 l

1 dm

1 dm3 = 1 l

1 m

1 m3 = 1000 l

1 1.000 1.000.000