Prof. Sebastião mendes de Sousa Licenciado em Ciências – UEG Pós-graduação Metodologia do ensino – FACINTER - PR Complementação Química e Biologia - UNB Complementação Magistério Superior - FACINTER

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Estrutura Atômica

Conceitos e Princípios atômicos Atomismo Conceitos e Princípios atômicos

Demócrito Modelo baseado apenas na intuição e na lógica. Defendeu a idéia de que a matéria era composta por pequeníssimas partículas. Átomo Demócrito (460 – 370 A.C.) Modelo baseado apenas na intuição e na lógica.

Modelo proposto por Demócrito: Toda a matéria é constituída por átomos e vazio (não era compacta); O átomo é uma partícula pequeníssima, invisível,e que não pode ser dividida; Os átomos encontram-se em constante movimento; Universo constituído por um número infinito de átomos, indivisíveis e eternos;

Aristóteles Modelo de Demócrito foi rejeitado por um dos maiores filósofos de todos os tempos – Aristóteles. Aristóteles acreditava que a matéria era contínua e composta por quatro elementos: Água Ar Aristóteles  (384 a.C. - 322 a.C.) Terra Fogo O Modelo de Demócrito permaneceu na sombra durante mais de 20 séculos...

Dalton (1807) Séc. XIX – Dalton “ressuscita” A Teoria Atômica. *Na segunda metade do séc. XVIII, a Química sofreu uma grande evolução. *Certos fatos não podiam ser explicados pela teoria de Aristóteles, como a Lei de Lavoisier: “A massa dos reagentes é igual à massa dos produtos”. * Para explicar estes fatos Jonh Dalton propôs, em 1807, o seu modelo atômico. John Dalton (1776 – 1844)

Modelo proposto por Dalton: O átomo era uma esfera rígida e indivisível (modelo da Bola de Bilhar) Os átomos do mesmo elemento são iguais entre si – têm a mesma massa

A descoberta da primeira partícula subatômica: o elétron Thomson realizou uma série de experiências utilizando um tubo de raios catódicos (tubo semelhante aos tubos existentes no interior dos televisores). Neste tubo, eram efetuadas descargas elétricas através de um gás rarefeito. J. J. Thomson  (1856 - 1940) Tubo de raios catódicos

Em 1897 Thomson propõe novo modelo: Ao estudar as descargas no interior deste aparelho, Thomson, descobriu o elétron. Observava-se uma fluorescência esverdeada devido à existência de partículas de carga negativa que saem dos átomos do cátodo. A descarga emitida tinha carga elétrica negativa Thomson provou que os elétrons eram corpúsculos, dotados de carga elétrica e de massa, que fazem parte de toda a matéria.

Modelo proposto por Thomson (1904): Esfera com carga elétrica positiva O átomo era uma esfera maciça de carga elétrica positiva, estando os elétrons distribuídos em seu interior. O número de elétrons seria tal que a carga total do átomo seria zero. Elétrons : partículas com carga elétrica negativa

Modelo de Pudim de Passas Esfera com carga elétrica positiva Elétrons : partículas com carga elétrica negativa

A descoberta da segunda partícula subatômica: o próton Rutherford Cientista neozelandês, estudou com J.J. Thomson. Em 1908 realizou uma experiência que lhe permitiu propor um novo modelo atômico. Ernest Rutherford (1871 - 1937)

Experiência de Rutherford

Experiência de Rutherford Resultados previstos segundo o modelo de Thomson: As partículas α (+) deveriam atravessar as folhas de ouro sem sofrer desvios. A maior parte das partículas α comportava-se como esperado, mas um significativo número delas sofria desvios acentuados. Resultados obtidos: ● ● ● ● ● ● ● ●

Modelo Atômico de Rutherford (1911) Observando as cintilações na tela de ZnS, Rutherford verificou  que muitas partículas "alfa" atravessavam a lâmina de ouro, sem sofrerem desvio, e poucas partículas "alfa" sofriam desvio. Como as partículas "alfa" têm carga elétrica positiva, o desvio seria provocado por um choque com outra carga positiva, isto é, com o núcleo do átomo, constituído  por prótons.

Resultados da experiência de Rutherford Partículas α Existe, no interior do átomo, uma região central positiva – o núcleo, que exerce fortes forças repulsivas sobre as partículas alfa.

Modelo Atômico de Rutherford (1911) Assim, o átomo seria um imenso vazio, no qual o núcleo ocuparia uma pequena parte e neste existiam partes positivas e neutra, enquanto que os elétrons o circundariam numa região negativa chamada de eletrosfera, modificando assim, o modelo atômico proposto por Thomson.

O átomo seria um sistema semelhante ao sistema solar. Modelo Planetário O átomo seria um sistema semelhante ao sistema solar. Maracanã.

A descoberta da terceira partícula subatômica: o nêutron * Rutherford admitiu que existia no núcleo partículas semelhantes aos prótons, porém sem cargas * Chadwick (1932) descobriu os nêutrons * Os nêutrons serviriam para diminuir a repulsão entre os prótons (maior estabilidade no núcleo)

Niels Bohr (1913) Niels Bohr trabalhou com Thomson, e posteriormente com Rutherford. Tendo continuado o trabalho destes dois físicos, aperfeiçoou, em 1913, o modelo atômico de Rutherford. Niels Bohr (1885 - 1962)

Modelo Atômico de Bohr 1º Postulado: A eletrosfera do átomo está dividida em regiões denominadas níveis ou camadas, onde os elétrons descrevem órbitas circulares estacionárias, de modo a ter uma energia constante, ou seja, sem emitirem nem absorverem energia.

2º Postulado: Fornecendo energia (térmica, elétrica, 2º Postulado: Fornecendo energia (térmica, elétrica,...) a um átomo, um ou mais elétrons a absorvem e saltam para níveis mais afastados do núcleo (mais energéticos). Ao voltarem ás suas órbitas originais, devolvem a energia absorvida em forma de luz (fóton). Quantum Fotum

Fogos de artifício Quantum Fotum

Átomo de Bohr

Até que alguém descubra algo novo... Também este modelo apresentava algumas falhas... No entanto, ainda é o modelo mental utilizado por muitos cientistas, visto ser de fácil visualização. 1970- descoberta dos quarks, componentes dos prótons, assumem o posto de menores constituintes da matéria! Até que alguém descubra algo novo...

Modelos: Dalton Rutherford Thompson Bohr Atual

ESTUDO DO ÁTOMO Os átomos apresentam duas partes fundamentais: O núcleo e a eletrosfera eletrosfera núcleo

Próton Nêutron Elétron

01)(UCDB-MT) No modelo atômico de Rutherford, os átomos são constituídos por um núcleo com carga..........................., onde ........................ estaria concentrada. Ao redor do núcleo estariam distribuídos os .................... . A alternativa que completa corretamente a frase é: POSITIVA TODA MASSA ELÉTRONS a) negativa – toda massa – elétrons. b) positiva – metade da massa – elétrons. c) positiva – toda a massa – elétrons. d) negativa – toda a massa – nêutrons. e) positiva – toda a massa – nêutrons.

As partículas, fundamentais, que constituem os átomos são: PRÓTONS, NÊUTRONS e ELÉTRONS cujas características relativas são: PARTÍCULAS MASSA RELATIVA CARGA RELATIVA PRÓTONS 1 + 1 NÊUTRONS 1 ELÉTRONS 1/1836 – 1

Tabela IDENTIFICANDO O ÁTOMO Z = P Próton Nêutron Elétron 4 5 2 Número de prótons: ________ HÉLIO BORO BERÍLIO Nome do elemento: ___________ Esta quantidade de prótons recebe o nome de NÚMERO ATÔMICO e é representado pela letra “ Z “ Os diferentes tipos de átomos (elementos químicos) são identificados pela quantidade de prótons (P) que possui Z = P

Observe os átomos abaixo e compare o total de prótons e elétrons de cada Próton Nêutron Elétron Como os átomos são sistemas eletricamente neutros, o número de prótons é igual ao número de elétrons

Ao conjunto de átomos de Próton Nêutron Elétron O que há em comum aos três átomos acima? O número atômico (Z) Ao conjunto de átomos de MESMO NÚMERO ATÔMICO damos o nome de ELEMENTO QUÍMICO

número de prótons (Z ou P) e o número de nêutrons (N) NÚMERO DE MASSA ( A ) É a soma do número de prótons (Z ou P) e o número de nêutrons (N) do átomo PARTÍCULAS MASSA RELATIVA PRÓTONS 1 NÊUTRONS 1 ELÉTRONS 1/1836 Próton Nêutron Elétron A = Z + N P = 4 e N = 5 A = 4 Z + 5 N A = 9

De acordo com a IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada), ao representar um elemento químico, devem-se indicar, junto ao seu SÍMBOLO, seu número atômico (Z) e seu número de massa (A) Notação Geral A A X X ou Z Z 12 35 56 C Fe Cl 6 26 17

Informações na Notação Geral Nome do elemento: _________ A = ______ Z = ______ P = ______ E = ______ N = ______ Nome do elemento: _________ A = ______ Z = ______ P = ______ E = ______ N = ______ cloro ferro 35 56 35 56 Cl Fe 17 26 17 26 17 26 17 26 18 30

PERDE elétrons o íon terá Quando o átomo PERDE elétrons o íon terá CARGA POSITIVA e será chamado de CÁTION O átomo de ferro PERDEU 3 ELÉTRONS para produzi-lo 56 3+ Fe 26

GANHA elétrons o íon terá Quando o átomo GANHA elétrons o íon terá CARGA NEGATIVA e será chamado de ÂNION O átomo de oxigênio GANHOU 2 ELÉTRONS para produzi-lo 16 2 – O 8

É a espécie química que tem o ÍONS + Próton – Nêutron Elétron – – 8 2+ ÍON É a espécie química que tem o número de prótons diferente do número de elétrons – – Be íon cátion – – – 4 + + + + + + – + + + + + + – – 16 2– – O íon ânion 8 –

Ca K 01) Os íons representados a seguir apresentam o mesmo(a): 40 Ca K 39 20 19 2+ + e Quais os valores de A, Z, P, E e N nos átomos:

02) São dados os átomos A, B e C: A: número atômico 20 e tem 21 nêutrons. B: número de massa 40 e 22 nêutrons. C: 20 prótons e 20 nêutrons. Pertencem ao mesmo elemento químico os átomos: A e B. A e C. B e C. A, B e C. A, B e C são de elementos diferentes. Átomos de mesmo elemento químico têm mesmo número de prótons A: Tem 20 prótons. B: tem Z = 40 – 22 = 18 prótons C: Tem 20 prótons.

do iodeto são, respectivamente: 03) (Covest-2002) Isótopos radiativos de iodo são utilizados no diagnóstico e tratamento de problemas da tireóide, e são, em geral, ministrados na forma de sais de iodeto. O número de prótons, nêutrons e elétrons no isótopo 131 do iodeto são, respectivamente: 131 – I 53 Qual o valor de A, Z, P, E e N no isótopo de Iodo: 131 – I 53 P = 53 N = 131 – 53 = 78 E = 53 + 1 = 54

COMPARANDO ÁTOMOS Comparando-se dois ou mais átomos, podemos observar algumas semelhanças entre eles A depender da semelhança, teremos para esta relação uma denominação especial

35 37 Cl Cl 17 17 A = 35 A = 37 Z = 17 Z = 17 N = 18 N = 20 Estes átomos possuem o mesmo número atômico e diferentes números de nêutrons, conseqüentemente, números de massa diferentes Átomos que possuem mesmo número atômico e diferentes números de massa são denominados de ISÓTOPOS

Somente os isótopos do hidrogênio possuem 1 2 3 H H H 1 1 1 hidrogênio 1 hidrogênio 2 hidrogênio 3 monotério deutério tritério hidrogênio leve hidrogênio pesado trítio Somente os isótopos do hidrogênio possuem nomes especiais

C C C 12 13 14 6 6 6 carbono 12 carbono 13 carbono 14 Os demais isótopos são identificados pelo nome do elemento químico seguido do seu respectivo número de massa 12 13 14 C C C 6 6 6 carbono 12 carbono 13 carbono 14

Ca K 40 40 20 19 A = 40 A = 40 Z = 20 Z = 19 N = 20 N = 21 ISÓBAROS Átomos que possuem mesmo número de massa e diferentes números atômicos são denominados de ISÓBAROS Estes átomos possuem o mesmo número de massa e diferentes números atômicos

mesmo número de nêutrons e diferentes números atômicos e de massa 40 39 Ca K 20 19 A = 40 A = 39 Z = 20 Z = 19 N = 20 N = 20 Átomos que possuem mesmo número de nêutrons e diferentes números atômicos e de massa são denominados de ISÓTONOS Estes átomos possuem o mesmo número de nêutrons e diferentes números atômicos e de massa

SEMELHANÇA ENTRE ESPÉCIES QUÍMICAS 20 23 + 16 2– Ne Na O 10 11 8 E = 10 E = 10 E = 10 Possuem mesmo NÚMERO DE ELÉTRONS (E) ISOELETRÔNICOS são espécies químicas que possuem mesmo número de elétrons

Yb Kw By Wr Yb e e By Kw Wr Yb e Wr Kw e By Yb Kw e 01) Observe os átomos fictícios e responda o que se pede: 80 81 81 80 I ) Yb II ) Kw III ) By IV ) Wr 35 36 35 36 45 45 46 44 Quais são isótopos. Yb e e By Kw Wr 35 35 36 36 Quais são isóbaros. 80 80 Yb e Wr 81 81 Kw e By Quais são isótonos. Yb Kw e 45 45