ATOMÍSTICA. Teoria de Thomson (1898) Todo átomo é formado por uma matéria positiva, na qual se encontrariam os elétrons distribuídos ao acaso.

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1 1. MODLOS ATÔMICOS Teoria de Dalton (1803): Toda matéria é constituída por átomos; Átomos de um mesmo elemento químico possuem propriedades químicas e físicas iguais; Todo átomo corresponde a uma esfera extremamente pequena, compacta (maciça), sem carga e indivisível. QUÍMICA ATOMÍSTICA Teoria de Dalton justificando a lei da conservação das massas (Lavoisier) e das proporções definidas (Proust) idrogênio Oxigênio Água Produzindo 4g 3g Produzindo 36g Sabemos, atualmente, que os átomos não são compactos e são cada vez mais divisíveis. No entanto, tal teoria é suficiente para justificar as Leis Ponderais (leis que relacionam a massa das substâncias que participam de uma determinada reação química). Teoria de Dalton A massa total se conserva devido a uma conservação do número total de átomos. Lei de Lavoisier 4g 3g = 36g (massa constante) x x x 8g 64g Produzindo 7g 4g 3g 36g 8g 64g 7g Produzindo Teoria de Thomson (1898) Todo átomo é formado por uma matéria positiva, na qual se encontrariam os elétrons distribuídos ao acaso. Modelo do pudim de passas. Lei de Proust Mesma proporção em massa. Lei de Dalton Como as quantidades de átomos são proporcionais, as massas também são proporcionais. Teoria de Rutherford (1911): O átomo não é uma massa compacta (maciço), possui mais espaços vazios que preenchidos; A estrutura geral de um átomo é constituída de núcleo e eletrosfera; Quase que a totalidade da massa do átomo se concentra em uma pequena região central (chamada de núcleo) que possui carga positiva, ocupada pelos prótons; Ao redor do núcleo, envolvendo o mesmo encontra-se a eletrosfera, região preenchida pelos elétrons (partículas de carga negativa e de massa desprezível, aproximadamente 1840 vezes mais leves que os prótons). elétron elétron núcleo elétron Postulados de Bohr (1913): Para tentar explicar os espectros atômicos, Bohr formulou uma série de postulados: ditora xato 1

2 Os elétrons, nos átomos, movimentam-se ao redor do núcleo em trajetórias circulares, chamadas de camadas ou níveis de energia. Cada um desses níveis possui um determinado valor de energia. Um elétron não pode permanecer entre dois destes níveis. Um elétron pode passar de uma camada para outro de maior energia, desde que absorva energia externa (energia elétrica, luz, calor etc.). Quando isso acontece, dizemos que o elétron foi excitado ou ativado. O retorno do elétron à camada inicial se faz acompanhar da liberação de energia na forma de ondas eletromagnéticas (por e- xemplo, na forma de luz). ste modelo explica as cores emitidas nos fogos de artifícios e que cada átomo emite uma cor diferente.. TORIA ATÔMICA MODRNA (STRU- TURA ATÔMICA BÁSICA) Átomo Núcleo letrosfera Prótons () Nêutrons (partículas sem carga) létrons ( _ ) Relações: Tamanho: letrosfera = 10 4 até 10 5 vezes maior que o núcleo. Massa: m p = m n = 1840 x m e (aproximadamente). Átomo Neutro: Átomo Ionizado: n p = n e n p n e É a melhor maneira de se caracterizar e identificar o átomo de um elemento químico (é a identidade do elemento). Não existem ou mais elementos químicos com o mesmo. Representação: = 13 13Al n p = 13 n e = 13 Mg 1 = 1 n p = 1 n e = 10 número atômico X símbolo do elemento Como o átomo é neutro: n p= ne Trata-se de um cátion (íon de carga positiva) onde: n p> ne 4. NÚMRO D MASSA (A) PRÓTONS NÊUTRONS Como a massa do átomo se encontra no núcleo e lá encontramos os prótons e os nêutrons, teremos então que: A = n p N Como n p =, teremos matematicamente que: Representação: A 3 11 A = N X ou Na 1 X A = 11 np = 11 A = 3 n = 1 n ne = CLASSS D LMNTOS a) ISÓTOPOS: São átomos do mesmo elemento químico, que apresentam o mesmo número de prótons (mesmo ). Íon Cátion () n p> ne Átomo que perdeu elétrons. Ânion (_) n p< ne Átomo que ganhou elétrons 3. NÚMRO ATÔMICO () Corresponde ao número de prótons presentes no núcleo de um átomo. = n p ditora xato

3 xemplos: 6. DISTRIBUIÇÃO LTRÔNICA K L M N O P Q núcleo letrosfera O O O b) ISÓBAROS: São átomos de diferentes elementos químicos (diferentes ), que apresentam o mesmo número de massa. A 6.1. Camadas eletrônicas, ou níveis de energia A eletrosfera de um átomo era dividida em níveis de energia. Agora, acredita-se que os elétrons se distribuem na eletrosfera em níveis e em suas subdivisões: os subníveis. Diagrama de Linus Pauling: N = 1 K 1s e - N = L s p 6 8e - N = 3 M 3s 3p 6 3d 10 18e - N = 4 N 4s 4p 6 4d 10 4f 14 3e - N = 5 O 5s 5p 6 5d 10 5f 14 5g 18 50e - N = 6 P 6s 6p 6 6d 10 6f 14 6g 18 6h 7e - N = 7 Q 7s 7p 6 7d 10 7f 14 7g 18 7h 7i 6 98e - Observe que uma camada de número N está subdividida em Ns subníveis de energia K 19 0 Ca c) ISÓTONOS: São átomos de diferentes elementos químicos (diferentes ),que apresentam o mesmo número de nêutrons. 3 4 e 1 N = N = d) ISOLTRÔNICOS: São diferentes espécies químicas, com o mesmo número de elétrons. Mg 1 e Na 1 11 e = 1 n = 10 = 11 n = 10 mesmo número de elétrons 6.. N.º máximo de elétrons por camada O número máximo de elétrons, teoricamente possível, para cada nível de energia pode ser determinado pela fórmula de Rydberg: N, onde N é o n.º da camada. Aplicando essa equação para os sete níveis ou camadas, temos: Camadas K L M N O P Q Nº. máximo teórico de elétrons Porém, para os elementos conhecidos atualmente, o n.º máximo de elétrons por nível é: Camadas K L M N O P Q Nº máximo experimental de elétrons Configuração letrônica Distribuição letrônica: os elétrons preenchem inicialmente os subníveis de menor energia. Observe que, descendo as diagonais do diagrama a seguir, a energia vai aumentando. ditora xato 3

4 O (8P, 8) 1s s p 4 O - (8P, 10) 1s s p 6 xemplo Cl (z = 17) Cl (17P, 17) 1s s p 6 3s 3p 5 Cl - (17P, 18) 1s s p 6 3s 3p 6 STUDO DIRIGIDO 1 (Fuvest SP) O Sódio e seus compostos, em determinadas condições, emitem uma luz amarela característica. xplique este fenômeno em termos de elétrons e níveis de energia I. Distribuição em Ordem nergética (Ordem de preenchimento do diagrama) II.Ordem Geométrica (Ordem das camadas) Br (z = 35) Ordem nergética 1s s p 6 3s 3p 6 4s 3d 10 4p 5 Ordem das camadas: s s p 3s 3p 3d 4s 4p K L M N 8 18 Configuração letrônica em Íons Átomo neutro: N P = N Íon: N P N Íon positivo (cátion) N P > N Íon negativo (ânion) N P < N 6.5. Configuração letrônica em Cátions Retirar sempre os elétrons mais externos do á- tomo correspondente. Fe (6P, 6) Ordem nergética 1s s p 6 3s 3p 6 4s 3d 6 Ordem das camadas 1s K ditora xato 4 7 s p L s 3p 3d M 14 Fe (6P, 4) 1s s p 6 3s 3p 6 3d 6 Fe 3 (6P, 3) 1s s p 6 3s 3p 6 3d 5 6 4s N 6.6. Configuração letrônica em Â- nions Colocar os elétrons nos subníveis incompletos. xemplo O (z = 8) O tecnécio ( = 43) e o promécio ( = 61) são elementos artificiais, encontrados apenas como subprodutos de reações nucleares. Os cientistas acreditam que esses elementos já existiram na natureza em épocas remotas, mas se desintegraram totalmente devido à sua excessiva radioatividade. screva a configuração eletrônica do tecnécio e do promécio em ordem energética e diga quais são suas camadas mais energéticas e mais externas. 3 Sabendo que o subnível mais energético de um átomo é o 4s1: a) Qual o número total de elétrons desse átomo? b) Quantas camadas possui a eletrosfera desse á- tomo? XRCÍCIOS RSOLVIDOS 1 A identificação de coisas e pessoas por meio de números é muito comum em nosso cotidiano. O número de prótons, nêutrons e elétrons constituem dados importantes para identificar um átomo. Considere os seguintes dados referentes aos átomos genéricos A, B e C: Com base nas informações acima e nos conceitos referentes às semelhanças atômicas, determine o valor da soma entre as variáveis x, y e z (x y z). Resolução: Como o átomo A e o átomo B são isóbaros, a letra valerá 44; como o átomo B e o á- tomo C são isótopos, a letra X valerá 1; como o á- tomo A e o átomo C são isótonos e o número de

5 massa do átomo A corresponde a 44 e de prótons 0, podemos dizer que o número de nêutrons de A vale 4, pois: (A = P N 44 = 0 N, logo N = 4.) Sendo assim, o número de nêutrons do átomo C vale 4 e o número de prótons vale 1, então o número de massa valerá 45 (A=PN A=144, logo A = 45) Portanto, X=1, Y=45 e =44 (XY=10) Faça a distribuição eletrônica dos elementos a- baixo. a) Mg ( = 1) b) Ca ( = 0) Resolução: Seguindo o diagrama de Linus Pauling, que segue uma ordem energética, temos: Mg 1s, s, p 6, 3s (Lembre-se: o átomo de Mg deve conter 1 elétrons). Ca 1s, s, p 6, 3s, 3p 6, 4s (Lembre-se: o átomo de Ca deve conter 0 elétrons). XRCÍCIOS 1 Considere as seguintes proposições e julgue os itens: 1 A massa de um próton é maior que a de um e- létron. Os neutrôns não apresentam carga elétrica. 3 Os prótons e os neutrôns se encontram no núcleo e apresentam massas semelhantes. 4 A massa de um átomo está principalmente na eletrosfera. 5 A carga elétrica do próton é positiva, enquanto a do elétron é negativa. 6 A massa de um próton é aproximadamente 1840 vezes maior que a de um elétron. (UnB) Julgue os itens abaixo, relacionados ao á- tomo. 1 Átomos que possuem o mesmo número de prótons, nêutrons e elétrons são iguais. O número de prótons de um átomo é denominado número atômico. 3 Átomos de mesmo número atômico constituem um elemento químico. 4 O número de elementos químicos atualmente conhecidos é inferior a Atribuíram-se nomes às diferentes partículas constituintes dos átomos: as positivas foram chamadas elétrons e as negativas, prótons. 3 (UnB) m 1911, Rutherford realizou uma experiência em que uma lâmina muito fina de ouro foi bombardeada com partículas alfa (partículas positivamente carregadas). A maioria delas atravessou a lâmina sem sofrer desvios na trajetória. No entanto, um pequeno número de partículas sofreu desvios muito grandes. A partir desse experimento, julgue os itens: 1 Vs núcleos são densos e eletricamente positivos; A matéria tem em sua constituição grandes espaços vazios; 3 O átomo é divisível, em oposição a Dalton, que o considera indivisível; 4 O tamanho do átomo é determinado pelo tamanho do núcleo; 4 Analise as proposições abaixo: 1 Os átomos são formados de prótons, elétrons e nêutrons. Os prótons situam-se no núcleo do átomo. 3 Os elétrons giram em órbitas fixas e determinadas, onde possuem certa quantidade de energia. 4 Os átomos são indivisíveis. 5 O número de prótons e elétrons é igual em um átomo. 6 Os átomos podem se associar, formando as substâncias químicas. 5 Julgue os itens: 1 Cátion é um íon com falta de elétrons. O número atômico entre íon e átomo correspondente é o mesmo; 3 Ânion é um íon com excesso de elétrons; 4 Íon é um átomo em desequilíbrio elétrico. 6 Os números atômicos, de massa e de nêutrons de um átomo são expressos, respectivamente, por (3x 5), (8x) e (6x - 30). Determine os números de prótons e nêutrons desse átomo. 7 (UnB) Nuclídeo é definido como "tipo de um dado elemento químico caracterizado por um número de massa específico". Analise a tabela abaixo. Nuclídeo A I II 1 4 III 6 1 IV 3 7 V 6 14 VI ditora xato 5

6 Julgue os itens a seguir. 1 O número 7 (sete) representa a massa atômica do nuclídeo IV. Os nuclídeos III e V possuem o mesmo número de partículas negativas, no estado fundamental. 3 Na tabela acima, é possível identificar seis e- lementos químicos. 4 É possível calcular, a partir da tabela, o número de nêutrons de cada nuclídeo. 8 (FUVST) O número de elétrons do cátion X de um elemento X é igual ao número de elétrons do átomo neutro de um gás nobre. ste átomo de gás nobre apresenta número atômico 10 e número de massa 0. O número atômico do elemento X é: a) 8. b) 10. c) 1. d) 18. e) 0. 9 (FUVST) Determine o número de nêutrons e o número de prótons nos cátions Fe e Fe 3, obtidos a partir do isótopo de ferro com número de massa 56. Consulte a Tabela Periódica. screva V para as afirmativas verdadeiras ou F para as afirmativas falsas. 1 Os íons Ca e S - são isoeletrônicos. O número de prótons do íon AI 3 é igual a O íon S - possui 18 elétrons. 4 O átomo neutro Na 0 possui 1 nêutrons. 5 O AI 0 e AI 3 são isótopos. 1 Faça a distribuição eletrônica das seguintes espécies químicas e indique o que essas espécies a- presentam em comum: a) 1 Sc 3 b) 17 Cl - c) 0 Ca d) 19 K e) 16 S - 13 Julgue os itens: Os átomos X13 e Y 13 são isótopos. Isótopos são átomos que se encontram no mesmo lugar da tabela periódica. 4 3 No íon do átomo Ca 0 encontramos vinte prótons. 4 Um íon que possui 30 prótons e 3 elétrons possui carga. 5 Isótopos são átomos diferenciados pelo número de nêutrons. 10 (PUC/ Campinas -SP) O silício, elemento químico mais abundante na natureza depois do oxigênio, tem grande aplicação na indústria eletrônica. Por outro lado, o enxofre é de importância fundamental na obtenção do ácido sulfúrico. Sabendo-se que o átomo 14 Si 8 é isótono de uma das variedades isotópicas do enxofre, 16 S, pode-se afirmar que esse átomo de enxofre tem número de massa: a) 14. b) 16. c) 30. d) 3. e) (UCB/001) Abaixo, são fornecidos átomos e í- ons de alguns elementos químicos. 14 Julgue os itens: 1 O número de massa de um átomo é dado pela soma do número de prótons e nêutrons existentes no núcleo. Um elemento químico deve ter seus átomos sempre com o mesmo número de nêutrons. 3 O número de prótons permanece constante, mesmo que os números de massa dos átomos de um mesmo elemento variem. 4 O número atômico é dado pelo número de prótons existentes no núcleo de um átomo. 5 Num átomo neutro, o número atômico é igual ao número de elétrons. 15 (Cesgranrio) As torcidas vêm colorindo cada vez mais os estádios de futebol com fogos de artifício. Sabemos que as cores desses fogos são devidas à presença de certos elementos químicos. Um dos mais usados para obter a cor vermelha é o estrôncio ( = 38), que, na forma de íon Sr, tem a seguinte configuração eletrônica: a) 1 s s p 3s 3p 4s 3d 4p b) 1 s s p 3s 3p 4s 3d 4p 5s c) 1 s s p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 5p d) 1 s s p 3s 3p 4s 3d 4p 4d ditora xato 6

7 e) 1 s s p 3s 3p 4s 3d 4p 5s studo Dirigido GABARITO 1 Os elétrons do átomo de sódio absorvem energia e saltam para uma camada mais externa, quando retornam liberam energia na forma de luz amarela. Tecnécio ( = 43) 1s, s, p 6, 3s, 3p 6, 4s, 3d 10, 4p 6, 5s, 4d 5. Camada mais externa: 5s, Camada mais energética: 4d. Promécio ( = 61) 1s, s, p 6, 3s, 3p 6, 4s, 3d 10, 4p 6, 5s, 4d 10, 5p 6, 6s, 4f 5. Camada mais externa: 6s, Camada mais energética: 4f. 3 a) 19 elétrons. b) 4 camadas eletrônicas. XRCÍCIOS 1 C, C, C,, C, C C, C, C,, 3 C, C, C, 4 C, C, C,, C, C 5 C, C, C, C 6 80 prótons e 10 nêutrons 7, C,, C 8 C 9 30 nêutrons e 6 prótons 10 C 11 C,, C, C, 1 Todos possuem a mesma configuração: 1s s p 6 3s 3p 6 13 C, C, C,, C 14 C,, C, C, C 15 A ditora xato 7