MODELOS ATÔMICOS ESTRUTURA ATÔMICA BÁSICA

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1 Estado do Rio de Janeiro Prefeitura Municipal de Macaé Secretaria Municipal de Educação Pré-Vestibular Social A UNIVERSIDADE MAIS PERTO DE VOCÊ. Professor: Marcelo Vizeu Disciplina: Química MODELOS ATÔMICOS ESTRUTURA ATÔMICA BÁSICA Apesar de o átomo ser um intricado sistema elétrico formado por inúmeras partículas e subpartículas, a maioria dos fenômenos químicos e nucleares pode ser explicada considerando-se duas regiões: Um núcleo pequeno e denso contendo prótons (partículas positivas) e nêutrons (partículas sem carga elétrica); Uma eletrosfera grande rarefeita contendo elétrons (partículas de carga negativa) Duas expressões de grande importância: Número atômico (Z) é o número de prótons presentes no núcleo de um átomo. É ele quem define o elemento químico. Número de massa (A) é a soma do número de nêutrons (N) e número de prótons (P) presentes no núcleo de um átomo. ( obs. : P = Z). Daí a relação : A= Z + N Z = A N N = A Z P = Z

2 Quando um átomo encontra-se em seu estado fundamental P = Z = e. SEMELHANÇA ATÔMICA ISÓTOPOS são dois ou mais átomos que possuem mesmo número atômico mas diferentes números de massa. Z = e A Exemplo: 1H 1, 1H 2, 1H 3 ISÓBAROS são dois ou mais átomos que possuem mesmo número de massa e diferentes números atômicos. Z e A Exemplo: 6C 14 e 7N 14 ISÓTONOS são dois ou mais átomos que possuem mesmo número de nêutrons e diferentes números atômicos e de massa. ISOELETRÔNICOS são dois ou mais átomos que possuem mesmo número de elétrons e geralmente são formados por íons. Z, A e N = E = Exemplo: 17Cl 37 e 20Ca 40 (n = 20) Exemplo: 17Cl e 20Ca +2 (e = 18) ÍONS ÂNIONS CÁTIONS Carga Carga + 2

3 MAPA MENTAL DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA 3

4 EXERCÍCIOS 1. (Enem 2017) Um fato corriqueiro ao se cozinhar arroz é o derramamento de parte da água de cozimento sobre a chama azul do fogo, mudando-a para uma chama amarela. Essa mudança de cor pode suscitar interpretações diversas, relacionadas às substâncias presentes na água de cozimento. Além do sal de cozinha (NaC l ), nela se encontram carboidratos, proteínas e sais minerais. não estão presentes na mesma proporção. O gráfico mostra a quantidade de nêutrons (N) em função da quantidade de prótons (Z) para os núcleos estáveis conhecidos. Cientificamente, sabe-se que essa mudança de cor da chama ocorre pela a) reação do gás de cozinha com o sal, volatilizando gás cloro. b) emissão de fótons pelo sódio, excitado por causa da chama. c) produção de derivado amarelo, pela reação com o carboidrato. d) reação do gás de cozinha com a água, formando gás hidrogênio. e) excitação das moléculas de proteínas, com formação de luz amarela. 2. (Uerj 2001) Observe os esquemas a seguir, que representam experimentos envolvendo raios catódicos. (Adaptado de HARTWIG, D. R. e outros. "Química geral e inorgânica." São Paulo: Scipione ) Desses experimentos resultou a descoberta de uma partícula subatômica. As propriedades massa e carga elétrica dessa partícula apresentam, respectivamente, a seguinte caracterização: a) igual a zero; igual a zero b) igual a zero; maior que zero c) diferente de zero; igual a zero d) diferente de zero; menor que zero 3. (Enem 2009) Os núcleos dos átomos são constituídos de prótons e nêutrons, sendo ambos os principais responsáveis pela sua massa. Notase que, na maioria dos núcleos, essas partículas O antimônio é um elemento químico que possui 50 prótons e possui vários isótopos átomos que só se diferem pelo número de nêutrons. De acordo com o gráfico, os isótopos estáveis do antimônio possuem a) entre 12 e 24 nêutrons a menos que o número de b) exatamente o mesmo número de prótons e nêutrons. c) entre 0 e 12 nêutrons a mais que o número de d) entre 12 e 24 nêutrons a mais que o número de e) entre 0 e 12 nêutrons a menos que o número de 4. (Enem 2009) Na manipulação em escala nanométrica, os átomos revelam características peculiares, podendo apresentar tolerância à temperatura, reatividade química, condutividade elétrica, ou mesmo exibir força de intensidade extraordinária. Essas características explicam o interesse industrial pelos nanomateriais que estão sendo muito pesquisados em diversas áreas, desde o desenvolvimento de cosméticos, tintas e tecidos, até o de terapias contra o câncer. 4

5 LACAVA, Z. G. M; MORAIS, P. C. Nanobiotecnologia e Saúde. Disponível em: (adaptado). A utilização de nanopartículas na indústria e na medicina requer estudos mais detalhados, pois a) as partículas, quanto menores, mais potentes e radiativas se tornam. b) as partículas podem ser manipuladas, mas não caracterizadas com a atual tecnologia. c) as propriedades biológicas das partículas somente podem ser testadas em microrganismos. d) as partículas podem atravessar poros e canais celulares, o que poderia causar impactos desconhecidos aos seres vivos e, até mesmo, aos ecossistemas. e) o organismo humano apresenta imunidade contra partículas tão pequenas, já que apresentam a mesma dimensão das bactérias (um bilionésimo de metro). 5. (Enem PPL 2014) Partículas beta, ao atravessarem a matéria viva, colidem com uma pequena porcentagem de moléculas e deixam atrás de si um rastro aleatoriamente pontilhado de radicais livres e íons quimicamente ativos. Essas espécies podem romper ainda outras ligações moleculares, causando danos celulares. HEWITT, P. G. Física conceitual. Porto Alegre: Bookman, 2002 (adaptado). 7. (Uerj 2018) Apesar de apresentarem propriedades químicas distintas, os elementos flúor, neônio e sódio possuem números atômicos próximos, conforme destacado a seguir. 9 F 10 Ne 11 Na Dentre esses elementos, nomeie o que apresenta maior estabilidade em relação à regra do octeto e indique o símbolo daquele cujos átomos têm o maior número de camadas eletrônicas. Em seguida, nomeie a ligação interatômica formada entre Na e F e apresente a fórmula química do composto resultante dessa ligação. 8. (Uerj 2015) Com base no número de partículas subatômicas que compõem um átomo, as seguintes grandezas podem ser definidas: Grandeza número atômico número de massa número de nêutrons número de elétrons Símbolo Z A N E A capacidade de gerar os efeitos descritos dá-se porque tal partícula é um a) elétron e, por possuir massa relativa desprezível, tem elevada energia cinética translacional. b) nêutron e, por não possuir carga elétrica, tem alta capacidade de produzir reações nucleares. c) núcleo do átomo de hélio (He) e, por possuir massa elevada, tem grande poder de penetração. d) fóton e, por não possuir massa, tem grande facilidade de induzir a formação de radicais livres. e) núcleo do átomo de hidrogênio (H) e, por possuir carga positiva, tem alta reatividade química. 6. (Uerj 2019) Recentemente, cientistas conseguiram produzir hidrogênio metálico, comprimindo hidrogênio molecular sob elevada pressão. As propriedades metálicas desse elemento são as mesmas dos demais elementos do grupo 1 da tabela de classificação periódica. O oxigênio é encontrado na natureza sob a forma de três átomos: 16 O, 17 O e 18 O. No estado fundamental, esses átomos possuem entre si quantidades iguais de duas das grandezas apresentadas. Os símbolos dessas duas grandezas são: a) Z e A b) E e N c) Z e E d) N e A 9. (Uerj 2014) Uma forma de identificar a estabilidade de um átomo de qualquer elemento químico consiste em relacionar seu número de prótons com seu número de nêutrons em um gráfico denominado diagrama de estabilidade, mostrado a seguir. Essa semelhança está relacionada com o subnível mais energético desses elementos, que corresponde a: 1 a) ns 2 b) np 3 c) nd 4 d) nf 5

6 São considerados estáveis os átomos cuja interseção entre o número de prótons e o de nêutrons se encontra dentro da zona de estabilidade mostrada no gráfico. Verifica-se, com base no diagrama, que o menor número de massa de um isótopo estável de um metal é igual a: a) 2 b) 3 c) 6 d) (Uerj 2013) A descoberta dos isótopos foi de grande importância para o conhecimento da estrutura atômica da matéria. Sabe-se, hoje, que os isótopos 54 Fe e 56 Fe têm, respectivamente, 28 e 30 nêutrons. A razão entre as cargas elétricas dos núcleos dos isótopos 54 Fe e 56 Fe é igual a: a) 0,5 b) 1,0 c) 1,5 d) 2,0 11. (Uerj 2012) Segundo pesquisas recentes, há uma bactéria que parece ser capaz de substituir o fósforo por arsênio em seu DNA. Uma semelhança entre as estruturas atômicas desses elementos químicos que possibilita essa substituição é: a) número de elétrons b) soma das partículas nucleares c) quantidade de níveis eletrônicos d) configuração da camada de valência 12. (Uerj 2010) O selênio é um elemento químico essencial ao funcionamento do organismo, e suas principais fontes são o trigo, as nozes e os peixes. Nesses alimentos, o selênio está presente em sua forma aniônica Se 2-. Existem na natureza átomos de outros elementos químicos com a mesma distribuição eletrônica desse ânion. O símbolo químico de um átomo que possui a mesma distribuição eletrônica desse ânion está indicado em: a) Kr b) Br c) As d) Te 13. (Uerj 2005) A maioria dos elementos químicos é constituída por um conjunto de átomos quimicamente idênticos, denominados isótopos. Observe, a seguir, os isótopos de dois elementos químicos: - hidrogênio - 1 H, 2 H e 3 H; - oxigênio - 16 O, 17 O e 18 O. Combinando-se os isótopos do hidrogênio com os do oxigênio em condições adequadas, obtêm-se diferentes tipos de moléculas de água num total de: a) 6 b) 9 c) 12 d) (Uerj 2004) A figura a seguir foi proposta por um ilustrador para representar um átomo de lítio (Li) no estado fundamental, segundo o modelo de Rutherford-Bohr. Constatamos que a figura está incorreta em relação ao número de: a) nêutrons no núcleo b) partículas no núcleo c) elétrons por camada d) partículas na eletrosfera 15. (Uerj 2002) Em 1911, o cientista Ernest Rutherford realizou um experimento que consistiu em bombardear uma finíssima lâmina de ouro com partículas á, emitidas por um elemento radioativo, e observou que: - a grande maioria das partículas á atravessava a lâmina de ouro sem sofrer desvios ou sofrendo desvios muito pequenos; - uma em cada dez mil partículas á era desviada para um ângulo maior do que 90. Com base nas observações acima, Rutherford pôde chegar à seguinte conclusão quanto à estrutura do átomo: a) o átomo é maciço e eletricamente neutro b) a carga elétrica do elétron é negativa e puntiforme c) o ouro é radioativo e um bom condutor de corrente elétrica d) o núcleo do átomo é pequeno e contém a maior parte da massa 6