quinta-feira, 28 de novembro de 2013

Princípio da incerteza de Heisenberg


Segundo Werner Heisenberg, para encontrar a posição correta de um elétron, é necessário que ele interaja com algum instrumento de medida, como por exemplo, uma radiação. A radiação deve ter um comprimento de onda na ordem da incerteza com que se quer determinar esta posição.
Quanto menor for o comprimento de onda, maior é a precisão do local onde está o elétron.
Quando se consegue descobrir o local provável onde está o elétron, este elétron já não estará neste local.
Modelo Atual
Segundo Heisenberg, é difícil se prever a posição correta de um elétron na sua eletrosfera. Schrodinger em 1926 calculou a região mais provável onde o elétron possa estar. Para essa região deu o nome de orbital.
Orbital – região do espaço que está ao redor do núcleo, onde há máxima probabilidade de se encontrar um elétron.
É importante ressaltar que não se pode ver um átomo isolado exatamente como foi descrito nos modelos atômicos. Algumas técnicas utilizadas por supercomputadores mostram manchas coloridas, mostrando a localização dos átomos de um determinado material. Essas imagens são obtidas por um microscópio de tunelamento que pode aumentar até 28 milhões de vezes.
De acordo com o modelo de Rutherford-Bohr, o átomo apresenta níveis de energia ou camadas energéticas, onde cada nível possui um número máximo de elétrons. O número do nível representa o número quântico principal (n).
Cada nível está dividido em subníveis de energia s, p, d, f.
Representam o número quântico secundário ou azimutal (l).
SUBNÍVEL
s
p
d
f
NÚMERO QUÂNTICO
0
1
2
3
NÚMERO MÁX DE é
2
6
10
14
O subnível indica a forma da região no espaço onde está o elétron.
As siglas s, p, d, f vem das palavras em inglês sharp, principal, diffuse e fine, respectivamente.
Número máximo de elétrons em cada subnível:
K = 1 ; 1s²
L = 2 ; 2s²   2p6
M = 3 ; 3s²  3p6 3d10
N = 4 ; 4s²  4p6 4d10 4f14
O = 5 ; 5s²  5p6 5d10 5f14
P = 6 ; 6s²  6 p6 6d10
Q = 7 ; 7s²
O diagrama acima mostra a notação utilizada para indicar o número de elétrons em um nível e em um subnível.
Exemplos:
1s² - 2 é no subnível s do nível 1 (K)
2p3  - 3 é no subnível p do nível 2 (L)
5d6 – 6 é no subnível d do nível 5 (O)
Os orbitais são identificados pelo número quântico magnético (m). Indica a orientação desse orbital no espaço. Para cada valor de “l” (subnível), m assume valores inteiros que variam de – l ..., O,... +l
Assim:
s – 1
p – 3
d – 5
f – 7
Cada orbital é representado simbolicamente por um quadradinho. Então eles podem ser assim:
-3
-2
-1
0
+1
+2
+3
Em cada orbital pode conter no máximo dois elétrons.
Mas se os elétrons são cargas negativas, porque eles não se repelem e se afastam?
Se os elétrons giram no mesmo sentido ou em sentido contrário, eles criam campo magnético que os repelem ou os atraem. Essa rotação é chamada de SPIN, palavra em inglês derivada do verbo to spin, que significa girar.

Andressa Santos



Modelo de Broglie


O cientista francês Louis de Broglie estudou a natureza das ondas dos elétrons.
Pare ele, a matéria é formada ora por corpúsculos, as partículas ora como onda. Esta é a teoria da dualidade. Suas teorias foram baseadas nos estudos de Albert Einstein e também de Max Planck.
Ele introduz o conceito da mecânica ondulatória.
Neste momento o elétron é visto como uma partícula-onda.



Andressa Santos

Modelo de Schrodinger


Erwin Schrodinger foi um importante físico austríaco que desenvolveu uma importante equação para o campo da Teoria Quântica, a Equação de Schrodinger. 
O físico tentou descrever o movimento de onda, já que Louis De Broglie havia afirmado que a matéria se comportava como onda e como partícula (comportamento dualístico). Chegou então à famosa equação que tomou seu nome, vindo a ser a fórmula básica da mecânica ondulatória, e valendo-lhe a obtenção do prêmio Nobel, juntamente com o físico inglês Paul Dirac, em 1933.
H(t) \left| \psi (t) \right\rangle = i \hbar \frac{d} {dt} \left| \psi (t) \right\rangle




Andressa Santos
 
Vídeo sobre a constituição da matéria que mostra as partes internas do átomo dando enfase a constituição dos prótons e nêutrons pelos quarks.


Sara Fernandes
 

Quarks

A ideia de que a parte mínima da matéria era o átomo foi proposta ainda no século V a.C. pelo filósofo grego Demócrito e perdurou até o início do século XX. Mais recentemente, em 1964, o norte-americano Murray Gell-Mann (1929-), sugeriu outra hipótese: a matéria poderia ser subdividida em partes ainda menores, chamadas por ele de quarks. Atualmente sabe-se que existem seis tipos de quarks. Desse total, apenas dois entram na composição de prótons e nêutrons. Os demais existiram apenas nos primeiros momentos da criação do Universo e só podem ser recriados dentro dos aceleradores de partículas. Os aceleradores são longas pistas circulares onde os físicos lançam pedaços minúsculos de matéria e de antimatéria, uns contra os outros.
Impulsionadas por um fortíssimo campo magnético criado por potentes eletroímãs, as partículas viajam a uma velocidade próxima à da luz (300 mil km/s). Ao se chocarem, elas se estraçalham em ínfimos pedaços que duram frações mínimas de segundo.
OS SEIS QUARKS
Up (para cima) – É o mais leve dos quarks. Cada próton possui dois up em seu interior. Cada nêutron, um.

Down (para baixo) – Faz dupla com o up na constituição da matéria. Cada próton tem um down e cada nêutron, dois.

Charm (charme) – Maior que o up e o down, só aparece em aceleradores de partículas, por um milionésimo de milionésimo de segundo.

Strange (estranho) – Par do charm, é também pesado demais para se manter inteiro na natureza. Só existiu nos primeiros momentos da criação do Universo.

Top (topo) – O mais pesado dos quarks, tem massa igual à de um átomo de ouro. Nos aceleradores, sobrevive por apenas 0,0000000000000000000001 segundo.

Bottom (fundo) – Também é pesado demais para existir hoje. Nos aceleradores, dura apenas um milionésimo de milionésimo de segundo.


Por: Sara

Protons e neutrons são feitos de quarks.

Tudo que sabemos sobre o tamanho dos quarks é que ele é muito pequeno para se medir com os aceleradores atuais e os métodos experimentais
existentes. Logo, os teóricos os tratam como se fossem partículas pontuais.

Modelo Padrão
Quando incluimos elétrons, neutrinos, e as forças elétricas e fracas em nosso modelo, podemos descrever tudo sobre a matéria: o nucleo, os núcleos, os átomos, incluindo a química e a biologia. Esta descrição teórica abrangente da matéria é chamada de modelo padrão.
Toda a matéria do dia a dia é composta destas partículas, quando adicionamos o elétron e os neutrinos aos quarks. Estas partículas interagem por troca de partículas especiais chamadas de bósons.
Existem mais duas gerações nas quais as partículas são agrupadas da mesma maneira e interagem trocando o mesmo conjunto de bósons, com a diferença sendo que as partículas são mais pesadas. As propriedades destas outras gerações são estudadas em física de altas energias.


Sara Fernandes

Glúons

Os glúons, mais uma espécie de partículas fundamentais – mas desprovidos de massa ou carga elétrica-, são os mediadores das interações entre os quarks, funcionando como uma “cola” (glue – em inglês) que os mantêm unidos. Portanto, são os glúons que “seguram” os quarks Up e Down de modo a constituir os prótons e os nêutrons. Dessa interação glúon-quark é originada a força nuclear forte – que tem como papel fundamental manter os quarks juntos uns aos outros, bem como os nêutrons e prótons no núcleo atômico.

O tempo de vida dos glúons, (assim como dos prótons, nêutrons e quarks) é infinito.
 Por : Sara