ÁTOMOS E ELEMENTOS QUÍMICOS

Apresentação em tema: "ÁTOMOS E ELEMENTOS QUÍMICOS"— Transcrição da apresentação:

1 ÁTOMOS E ELEMENTOS QUÍMICOS

2 Ideias sobre a constituição da matéria (o átomo) surgiram na Grécia antiga, por volta de 450 a.C., a partir, principalmente, de Demócrito e Leucipo. No entanto, o átomo só recebeu de fato um caráter científico a partir da chamada teoria atômica de Dalton. A teoria atômica de Dalton foi fundamental para o desenvolvimento do conhecimento atômico, pois serviu de base para que outros cientistas conhecessem o átomo e suas características.

3 Teoria atômica de Dalton
A teoria atômica de Dalton foi baseada em experimentos, mas nenhum desses experimentos conseguiu revelar o átomo claramente. Por isso, Dalton denominava o átomo como a menor parte da matéria. A teoria de Dalton apresenta muito mais postulados do que comprovações. Veja alguns deles: Os átomos são maciços e apresentam forma esférica (semelhantes a uma bola de bilhar); Os átomos são indivisíveis; Os átomos são indestrutíveis; Um elemento químico é um conjunto de átomos com as mesmas propriedades (tamanho e massa); Os átomos de diferentes elementos químicos apresentam propriedades diferentes uns dos outros; O peso relativo de dois átomos pode ser utilizado para diferenciá-los; Uma substância química composta é formada pela mesma combinação de diferentes tipos de átomos; Substâncias químicas diferentes são formadas pela combinação de átomos diferentes.

4 1) Qual das alternativas a seguir não apresenta um dos postulados propostos por John Dalton em seu modelo atômico? a) Substâncias químicas diferentes são formadas pela combinação de átomos diferentes. b) Os átomos de diferentes elementos químicos apresentam propriedades diferentes uns dos outros. c) O peso relativo de dois átomos pode ser utilizado para diferenciá-los. d) Um átomo tem um conjunto de energia disponível para seus elétrons, isto é, a energia de um elétron em um átomo é quantizada. e) Uma substância química composta é formada pela mesma combinação de diferentes tipos de átomos.

5 Modelo atômico de Thomson
O modelo atômico de Thomson foi proposto no ano de 1898 pelo físico inglês Joseph John Thomson ou, simplesmente, J.J. Thomson. Após ter diversas evidências experimentais sobre a existência do elétron, ele derrubou a teoria da indivisibilidade do átomo proposta por John Dalton. Thomson, a partir de seu modelo, confirmou e provou a existência de elétrons (partículas com carga elétrica negativa) no átomo, ou seja, o átomo possui partículas subatômicas. Com os experimentos realizados com o tubo de raios catódicos, Thomson propôs sua interpretação de como seria o átomo e sua constituição. Assim, de acordo com ele: O átomo é uma esfera, mas não maciça como propunha o modelo atômico de Jhon Dalton; O átomo é neutro, já que toda matéria é neutra; Como o átomo apresenta elétrons, que possuem cargas negativas, logo, deve apresentar partículas positivas para que a carga final seja nula; Os elétrons não estão fixos ou presos no átomo, podendo ser transferidos para outro átomo em determinadas condições; O átomo pode ser considerado como um fluido contínuo de cargas positivas onde estariam distribuídos os elétrons, que possuem carga negativa; Associou o seu modelo a um pudim de passas (as quais representam os elétrons); Como os elétrons que estão espalhados apresentam a mesma carga, existe entre eles uma repulsão mútua, o que faz com que estejam uniformemente distribuídos na esfera.

6 2) Dadas as seguintes observações:
I- Natureza elétrica da matéria II- Indivisibilidade do átomo III- Presença de partículas pequenas e com carga no átomo E considerando que o modelo de Thomson tratou de novos conhecimentos sobre o átomo, que até então não haviam sido propostos por falta de embasamento científico, quais dos itens a seguir estão de acordo com esse modelo atômico? a) I. b) II. c) III. d) I e II. e) I e III 3) Thomson propôs seu modelo atômico tendo como base descobertas relacionadas com a radioatividade e experimentos realizados com o tubo de raios catódicos, construído pelos cientistas Geissler e Crookes. Com esse experimento, Thomson chegou à conclusão de que, quando os átomos do material gasoso no interior do tubo eram submetidos a uma alta tensão, partículas de natureza negativa eram arrancadas e direcionadas até a placa positiva (ânodo). Baseado nesse experimento, ele batizou as partículas negativas do átomo de: a) Elétrons. b) Prótons. c) Nêutrons. d) Subníveis.

7 2) Letra e). A resposta é a alternativa e, pois:
I- Verdadeira, pois Thomson foi o primeiro cientista a propor um modelo em que o átomo apresentava característica ou natureza elétrica; II- Falso, pois, se o átomo apresenta natureza elétrica diferente, deveria apresentar constituição também diferente, podendo ser dividido; III- Verdadeiro, já que se descobriu a existência dos elétrons (partículas de carga negativa) 3) Letra a). Thomson denominou as partículas negativas de elétrons. As outras alternativas estão incorretas, pois: b- Os prótons foram propostos por Goldstein e Rutherford. c) Os nêutrons foram propostos por Chadwick. d- Os subníveis são sub-regiões presentes nos níveis e foram propostos por Sommerfeld

8 MODELO DE RUTHERFORD-BOHR:
Em 1911, o físico neozelandês Ernest Rutherford ( ) realizou um experimento que pode ser visto no texto Átomo de Rutherford, em que ele bombardeou uma finíssima lâmina de ouro com partículas alfa vindas do polônio radioativo. Ele observou que a maioria das partículas atravessava a folha, o que significava que o átomo deveria ter imensos espaços vazios. Algumas partículas eram rebatidas, o que seria explicado se o átomo tivesse um núcleo pequeno e denso e, por fim, algumas partículas alfa sofriam um desvio em sua trajetória, o que significava que o núcleo seria positivo, pois as partículas alfa eram positivas e foram repelidas ao passar perto do núcleo.

9 Com isso, o modelo atômico de Rutherford defendeu o seguinte:
O átomo seria composto por um núcleo muito pequeno e de carga elétrica positiva, que seria equilibrado por elétrons (partículas negativas), que ficavam girando ao redor do núcleo, numa região periférica denominada eletrosfera. O átomo seria semelhante ao sistema solar, em que o núcleo representaria o Sol e os elétrons girando ao redor do núcleo seriam os planetas Em 1904, Rutherford descobriu que na verdade o núcleo era composto por partículas positivas denominadas prótons e, em 1932, Chadwick descobriu que havia também partículas neutras no núcleo (os nêutrons) que ajudavam a diminuir a repulsão entre os prótons.

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11 PARTICIPAÇÃO DE BOHR O estudo dos espectros eletromagnéticos dos elementos pelo físico dinamarquês Niels Bohr ( ) permitiu adicionar algumas observações ao modelo de Rutherford, por isso, o seu modelo passou a ser conhecido como modelo atômico de Rutherford-Bohr: Só é permitido ao elétron ocupar níveis energéticos nos quais ele se apresenta com valores de energia múltiplos inteiros de um fóton.

12 Diferença de MODELO e TEORIA
MODELO é algo que não tem comprovação científica, mas serve de base para descobrirmos formas de conhecimentos. TEORIA , é algo que tem comprovação científica IMPORTANTE: É importante ressaltar que as ideias sobre o que compõe o átomo continuam progredindo e existem outros modelos atômicos mais modernos. Por exemplo: prótons e nêutrons são formados por partículas ainda menores, os quarks Entretanto, o modelo de Rutherford-Bohr explica a grande maioria dos comportamentos do átomo.

13 O átomo O átomo é formado por pequenas partículas, também chamadas de partículas subatômicas: elétrons, prótons e nêutrons. Os prótons e os nêutrons têm massa aproximadamente igual . A massa do elétron é cerca de 1837 vezes menos que a do próton. Logo: a maior parte da massa do átomo concentra-se no núcleo. Os elétrons giram em órbita em volta do núcleo. A região onde estão os elétrons é a eletrosfera, que tem um diâmetro muito maior que o do núcleo. O diâmetro total do átomo é de 10 mil a 100mil vezes maior que o do núcleo. Logo: o seu maior volume encontra-se na eletrosfera, onde estão os elétrons.

14 Elétrons O elétron possui carga elétrica negativa e quase não possui massa. A sua massa é cerca de vezes menor que a massa do núcleo. Eles são minúsculas partículas que giram ao redor do núcleo central do átomo. Além disso, movem-se muito rapidamente ao redor do núcleo atômico, gerando campos eletromagnéticos.

15 Prótons O próton têm carga elétrica positiva de mesmo valor absoluto que a carga dos elétrons, dessa forma, um próton e um elétron tendem a se atrair eletricamente. Nêutrons O nêutron não têm carga nenhuma, ou seja, apresenta carga neutra. Juntamente com os prótons, ele forma o núcleo atômico, que carrega toda a massa (99,9%) do átomo. O nêutron proporciona estabilidade ao núcleo atômico, já que a força nuclear faz com que seja atraído por elétrons e prótons.

16 Em certas  situações, o átomo pode ganhar ou perder elétrons, deixando de ser neutro. Nesse caso, passa a ser chamar de íon.    Quando um átomo ganha elétron, ele fica com uma carga negativa, o íon formado passa a ser chamado de ânion. Quando perde, fica com a carga positiva, já que fica com um próton a mais que o numero total de elétrons. O íon formado é chamado de cátion.

17 Número Atômico O número atômico, representado pela letra Z maiúscula, corresponde ao número de prótons existentes no núcleo dos átomos (Z=P). Cada elemento químico possui um número atômico, ou seja, não existem átomos de elementos químicos distintos que apresentem o mesmo número atômico. Por isso, os números atômicos dos elementos facilitam a classificação e a constituição da tabela periódica. Eles são representados na parte inferior do elemento, enquanto os números de massa (A) estão na parte superior: zXA

18 O número de massa é expresso pela seguinte fórmula:
A = p + n Note que a partir dessa expressão, pode-se calcular também: Número de prótons: Z = A - n ou P = A – n Número de nêutrons: n = A - Z

19 Número Atômico e Número de Massa
Vale destacar que o número atômico (Z) e o número de massa (A) são informações que compõem a estrutura dos elementos químicos. Contudo, deve-se atentar aos conceitos para que não haja confusão, visto que o número atômico representa o número de prótons de um átomo, e o número de massa corresponde a soma do número de prótons e o número de nêutrons.

20 . Se número de nêutrons do átomo X é igual a 12 e seu número de massa (A) é 30, qual o valor do número atômico desse elemento? Na fórmula do número de massa, tem-se: A=Z+n, donde Z corresponde o número de prótons presentes no núcleo do átomo: Z=A-n Z= Z=18 Logo, o número atômico do elemento X é 18, representado da seguinte forma: 18X30

21 Conceitualmente, isótopos são átomos que possuem o mesmo número de prótons, ou seja, são espécies distintas do mesmo elemento, diferindo apenas no número de massa e de nêutrons. Os isótopos em geral possuem mesmas propriedades químicas, visto que esse tipo de propriedade só depende do número atômico, como é o caso da solubilidade. No entanto, podem apresentar diferentes propriedades físicas devido a suas massas serem diferentes, como é o caso da densidade Os isótopos de um mesmo elemento possuem abundâncias naturais diferentes, ou seja, são encontrados na natureza em quantidades distintas uns dos outros. O cálculo da massa de um elemento químico é feito utilizando-se a massa e a abundância natural de cada isótopo daquele elemento. Sendo assim o isótopo mais abundante é aquele que contribui mais para as características químicas do elemento na Tabela Periódica.

22 Camadas eletrônicas O átomo apresenta níveis energéticos, existem sete camadas em torno de um núcleo e nelas estão os elétrons que orbitam ao redor do núcleo. As camadas são denominadas de K, L, M, N, O, P e Q. Cada camada pode conter um número limitado de elétrons fixado em oito elétrons por camada. A camada mais externa é sempre a mais energética. Apenas o átomo de hidrogênio não possui nêutrons, sendo constituído de apenas um elétron girando em torno de um próton.

23 Para realizar uma distribuição eletrônica em camadas, é necessário:
Regra 1: Se o número de elétrons for suficiente, a primeira (camada K) e a segunda (camada K) camada do átomo devem sempre receber o máximo de elétrons, que é 2 e 8, respectivamente; → Regra 2: A penúltima camada a receber elétrons nunca pode exceder o limite de 18 elétrons; → Regra 3: A última camada a receber elétrons nunca pode exceder o limite de oito elétrons; → Regra 4: Quando há mais elétrons do que cabe na última camada, devemos sempre repetir o número de elétrons da camada anterior e posicionar os elétrons restantes na próxima camada.

24 Exemplo : Distribuição em camadas do elemento sódio, número atômico = 11.
Como o número atômico do sódio é 11, seus átomos apresentam 11 elétrons. Sua distribuição será realizada da seguinte forma: Camada K: 2 elétrons Dos onze elétrons, a camada K receberá apenas dois, pois esse é seu limite de elétrons (regra 1). Camada L: 8 elétrons Dos nove elétrons restantes, a camada L receberá apenas oito, pois esse é seu limite de elétrons (regra 2). Camada M: 1 elétron Como restou apenas um elétron dos onze que o átomo de sódio apresentava, ele deve ser posicionado na camada M, que é a próxima após a camada L.

25 Diagrama de Pauling O Diagrama de Pauling, também conhecido como Diagrama de Energia, é a representação da distribuição eletrônica através de subníveis de energia. Através do esquema, o químico Linus Carl Pauling ( ) sugeriu algo além do que já havia com relação à distribuição de elétrons dos elementos químicos. De acordo com a distribuição eletrônica, a eletrosfera está dividida em 7 camadas eletrônicas (K, L, M, N, O, P e Q) ao redor do núcleo atômico, sendo que cada uma delas permite um número máximo de elétrons, que são 2, 8, 18, 32, 32,18 e 8, respectivamente.

26 Pauling, então, acrescentou ao processo de distribuição de eletrônica os subníveis, apresentando primeiro o elétron de menor energia até chegar ao elétron de energia maior. A camada K tem apenas um subnível (s), a camada L tem dois subníveis (s e p), a camada M tem três subníveis (s, p e d) e, assim, respectivamente. Os subníveis s permitem até 2 elétrons, enquanto os subníveis p permitem até 6 elétrons. Na sequência, os subníveis d permitem até 10 elétrons, enquanto os subníveis f permitem até 14 elétrons.

27 Foi, então, que Pauling descobriu a ordem crescente de energia:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14  5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 A partir daí surgem as setas diagonais no esquema para fazer a distribuição eletrônica dos elementos:

28 distribuição eletrônica do fósforo 15P:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 Como até 3s2 já tínhamos um total de 12 elétrons ( ), precisamos apenas de mais 3 elétrons do subnível 3p6. Assim, podemos ir buscar a quantidade necessária de elétrons, desde que ela não seja superior a 6, que é o número máximo que o subnível 3p6 comporta.

29 Atividade: “Os implantes dentários estão mais seguros no Brasil e já atendem às normas internacionais de qualidade. O grande salto de qualidade aconteceu no processo de confecção dos parafusos e pinos de titânio, que compõem as próteses. Feitas com ligas de titânio, essas próteses são usadas para fixar coroas dentárias, aparelhos ortodônticos e dentaduras, nos ossos da mandíbula e do maxilar.” (Jornal do Brasil, outubro 1996.) Considerando que o número atômico do titânio é 22, sua configuração eletrônica será: a) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 b) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 c) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s d) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2 e) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6

30  (UFSC) O número de elétrons em cada subnível do átomo estrôncio (38Sr) em ordem crescente de energia é: a) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 b) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4p6 3d10 5s2 c) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2 d) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4p6 4s2 3d10 5s2 e) 1s2 2s2 2p6 3p6 3s2 4s2 4p6 3d10 5s2

31 (UFSC) O número de elétrons em cada subnível do átomo estrôncio (38Sr) em ordem crescente de energia é: a) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 b) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4p6 3d10 5s2 c) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2 d) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4p6 4s2 3d10 5s2 e) 1s2 2s2 2p6 3p6 3s2 4s2 4p6 3d10 5s2

32 Demonstre como os elétrons estão inseridos nos níveis e subníveis do átomo de 26Fe:

33 Demonstre como os elétrons estão inseridos nos níveis e subníveis do átomo de 26Fe:
Ferro - Fe Número Atômico: 26 Distribuição eletrônica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 Camada de Valência: 4s2, o Fe possui 2 elétrons na camada de valência. CAMADA DE VALÊNCIA???? O QUE É ISSO??

34 camada de valência Lembre-se que o diagrama de Pauling segue a ordem crescente de energia. A última camada obtida na distribuição eletrônica é a camada de valência. A camada de valência necessita, na maior parte dos átomos, de 8 elétrons para que seja estável. Essa é a teoria do octeto.(Os gases nobres possuem 8 elétrons em sua camada de valência, a única exceção é Hélio, que possui 2 elétrons na camada de valência. Todos são estáveis, não necessitando realizar ligações químicas para adquirir estabilidade.) Assim, na camada de valência, o subnível mais energético é a última camada.

35 Níveis e Subníveis De Energia

36 Faça a distribuição eletrônica da Prata (Z= 47), em seguida determine o número de elétrons na camada de valência.

37 Distribuição eletrônica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 4d10 A última camada representada: 5 Assim, o elemento Prata possui 1 (5s1) elétron em sua camada de valência.