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Pré-Vestibular Social – Apostila de Química – Atomística – Professor Marcelo Vizeu

APOSTILA 1 - MODELOS ATÔMICOS

A estrutura da matéria é um dos assuntos inacabados da ciência, tudo começou na Grécia Antiga quando Demócrito e Leucipo, ambos filósofos, pensaram: se pegássemos algo e dividíssemos infinitamente, a que chegaríamos? Então eles chegaram a conclusão de que a matéria deveria ser formada por partículas indivisíveis chamadas átomos (do grego não – divisível). Obs. Os filósofos apenas propuseram a existência do átomo, não chegaram a estudá-lo.

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)

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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 • Quando um átomo encontra-se em seu estado fundamental P = Z = e .

ISOTOPIA, ISOBARIA E ISOTONIA

Ao bebermos um copo de água, estamos ingerindo moléculas formadas por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio (H2O). Será que todos os átomos de hidrogênio presentes nas moléculas de água são iguais? E os de oxigênio? A resposta é não às duas perguntas. A grande maioria dos átomos de hidrogênio pode ser representada por 1H1. Contudo, além desses, também existem outros, em menor quantidade , representados por 1H2 e 1H3. Como podemos perceber, eles possuem mesmo número de prótons (Z) e diferentes números de nêutrons. Mas como o número atômico permaneceu inalterado, trata-se ainda do mesmo elemento químico: o hidrogênio. Dizemos que 1H1 1H2 e 1H3 são isótopos. ( prótio, deutério, trítio) “ISÓTOPOS são dois ou mais átomos que possuem mesmo número atômico mas diferentes números de massa.” Z = e A ≠. Exemplo: 1H1 , 1H2 , 1H3 “ISÓBAROS são dois ou mais átomos que possuem mesmo número de massa e diferentes números atômicos.” Z ≠ e A = Exemplo: 6C14 e 7N14 “ISÓTONOS são dois ou mais átomos que possuem mesmo número de nêutrons e diferentes número atômicos e de massa.” Z ≠ , A ≠ e N = Exemplo: 17Cl37 e 20Ca 40 (n = 20)

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EXERCÍCIOS

1. (Enem 2009) Os núcleos dos átomos são

constituídos de prótons e nêutrons, sendo ambos os

principais responsáveis pela sua massa. Nota-se

que, na maioria dos núcleos, essas partículas 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.

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

prótons. b) exatamente o mesmo número de prótons e

nêutrons. c) entre 0 e 12 nêutrons a mais que o número de

prótons. d) entre 12 e 24 nêutrons a mais que o número de

prótons. e) entre 0 e 12 nêutrons a menos que o número de

prótons.

2. (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.

LACAVA, Z. G. M; MORAIS, P. C.

Nanobiotecnologia e Saúde. Disponível em:

http://www.comciencia.br (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).

3. (Uerj 2015) Com base no número de partículas

subatômicas que compõem um átomo, as seguintes

grandezas podem ser definidas:

Grandeza Símbolo número atômico Z

número de massa A

número de nêutrons N

número de elétrons E

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

4. (Espcex (Aman) 2015) Um átomo neutro do

elemento químico genérico A, ao perder 2 elétrons

forma um cátion bivalente, contendo 36 elétrons. O

número atômico deste átomo A é

a) 36 b) 42 c) 34 d) 40 e) 38

5. (Pucrj 2015) O flúor é um elemento de número

atômico 9 e possui apenas um isótopo natural, o

19F. Sobre esse elemento e seus compostos, é

correto afirmar que:

a) o isótopo natural do flúor possui 9 nêutrons.

b) o íon F− tem 8 elétrons.

4

c) o flúor é um elemento da família dos elementos

calcogênios. d) no gás flúor, 2F , se tem uma ligação covalente

polar. e) na molécula do ácido fluorídrico, HF, o flúor é

mais eletronegativo que o hidrogênio.

TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: No ano de 2014, o Estado de São Paulo vive uma

das maiores crises hídricas de sua história. A fim de

elevar o nível de água de seus reservatórios, a

Companhia de Saneamento Básico do Estado de

São Paulo (Sabesp) contratou a empresa ModClima

para promover a indução de chuvas artificiais. A

técnica de indução adotada, chamada de

bombardeamento de nuvens ou semeadura ou,

ainda, nucleação artificial, consiste no lançamento

em nuvens de substâncias aglutinadoras que

ajudam a formar gotas de água.

(http://exame.abril.com.br. Adaptado.)

6. (Unesp 2015) Uma das substâncias

aglutinadoras que pode ser utilizada para a

nucleação artificial de nuvens é o sal iodeto de

prata, de fórmula AgI. Utilizando os dados

fornecidos na Classificação Periódica dos

Elementos, é correto afirmar que o cátion e o ânion

do iodeto de prata possuem, respectivamente,

a) 46 elétrons e 54 elétrons. b) 48 elétrons e 53 prótons. c) 46 prótons e 54 elétrons. d) 47 elétrons e 53 elétrons. e) 47 prótons e 52 elétrons.

7. (G1 - cftmg 2014) Associe as representações

das espécies químicas aos seus respectivos átomos

ou íons, considerando que X possui Z=7 e Y possui

Z=6.

A sequência correta encontrada é

a) 2 – 4 – 1 – 5 – 3. b) 3 – 1 – 5 – 2 – 4. c) 5 – 1 – 4 – 2 – 3. d) 5 – 2 – 4 – 3 – 1.

8. (Ita 2014) Assinale a opção que apresenta o

elemento químico com o número CORRETO de

nêutrons: a)

199F tem zero nêutrons.

b) 2412Mg tem 24 nêutrons.

c) 19779Au tem 79 nêutrons.

d) 7533As tem 108 nêutrons.

e) 23892U tem 146 nêutrons.

9. Trata-se de um modelo no qual os átomos de um

mesmo elemento químico possuem propriedades

iguais. A união desses átomos na formação de

compostos ocorre em proporções numéricas fixas e

a reação química dos mesmos envolve apenas

combinação, separação e rearranjo.

Essa descrição refere-se ao modelo atômico de

a) Bohr. b) Dalton. c) Thomson. d) Rutherford.

10. (Uemg 2014) NÃO LUGAR

Estou me olhando do futuro

que não existe

e considero o passado

que me trespassou:

Há uma névoa

em torno desse núcleo

que fui eu.

— Quem fui eu, ao ser?

— Quem serei, não sendo?

Tenho que estudar melhor

o caso das partículas de elétron

que estão sem ser

e são sem estar.

Que o núcleo existe

é certo.

Mas mal o posso tocar.

não chega a ser bem uma casa

mas nele é que me coube habitar.

(Sísifo desce a montanha)

A última estrofe do poema trata da existência do

núcleo atômico, conceito que foi introduzido por a) Bohr. b) Rutherford.

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c) Thomson. d) Dalton.

11. (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.

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) 9

12. (Pucrj 2014) O antimônio tem dois isótopos, o

121Sb e o 123Sb. Sobre esses isótopos, verifica-se

que:

a) eles têm o mesmo número de nêutrons. b) eles são isóbaros. c) eles têm o mesmo número de massa. d) ambos têm o mesmo número de prótons. e) eles têm eletronegatividades diferentes.

13. (G1 - cftmg 2014) Relacionando-se as

características dos elementos químicos enxofre e

fósforo, conclui-se que eles são

a) isótopos. b) isóbaros. c) isótonos. d) alótropos.

TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:

Água coletada em Fukushima em 2013 revela radioatividade recorde

A empresa responsável pela operação da usina

nuclear de Fukushima, Tokyo Electric Power

(Tepco), informou que as amostras de água

coletadas na central em julho de 2013 continham

um nível recorde de radioatividade, cinco vezes

maior que o detectado originalmente. A Tepco

explicou que uma nova medição revelou que o

líquido, coletado de um poço de observação entre

os reatores 1 e 2 da fábrica, continha nível recorde

do isótopo radioativo estrôncio-90.

(www.folha.uol.com.br. Adaptado.)

14. (Unesp 2014) O estrôncio-90, 9038Sr, é o

principal isótopo desse elemento químico

encontrado nos reatores nucleares. Sobre esse

isótopo, é correto afirmar que seu cátion bivalente

possui

a) 38 prótons, 50 nêutrons e 36 elétrons. b) 36 prótons, 52 nêutrons e 38 elétrons. c) 38 prótons, 50 nêutrons e 38 elétrons. d) 38 prótons, 52 nêutrons e 36 elétrons. e) 36 prótons, 52 nêutrons e 36 elétrons.

15. (Pucrj 2013) Cristais de NaF e MgF2 dissolvidos

em água se dissociam nos íons F–, Na

+ e Mg

2+.

Uma característica desses íons é que eles possuem

em comum:

a) o mesmo nº de prótons no núcleo. b) a localização no mesmo período da tabela

periódica dos elementos. c) o mesmo nº de elétrons na eletrosfera. d) a localização no mesmo grupo da tabela

periódica dos elementos. e) o mesmo nº de nêutrons no núcleo dos seus

isótopos mais estáveis.

16. (G1 - cftmg 2013) A indústria de alimentos

apresenta grande interesse em substâncias

classificadas como aromas, pois podem tornar seus

produtos mais atrativos aos consumidores. Um dos

grupos de pesquisa do CEFET-MG sintetiza e

analisa esses aromas comerciais. Entre as análises

realizadas está a espectrometria de massas, capaz

de identificar as substâncias por meio do emprego

de feixes de alta energia, responsáveis pela retirada

de um elétron de cada molécula de aroma.

Se um aroma hipotético é simbolizado pela letra A,

então, após a análise de espectrometria de massas,

sua representação será

a) A. b) A

+.

c) A2. d) A

–.

17. (Mackenzie 2013) Sabendo-se que dois

elementos químicos 6x 83x 3A++ e

3x 202x 8B++ são isóbaros,

é correto afirmar que o número de nêutrons de A e o

número atômico de B são, respectivamente,

a) 15 e 32. b) 32 e 16. c) 15 e 17. d) 20 e 18. e) 17 e 16.

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18. (Ufsj 2013) Se um dado átomo possui 6

elétrons, 6 prótons e 7 nêutrons, é CORRETO afirmar que

a) seu número atômico é 7. b) há 13 partículas no núcleo. c) ele está positivamente carregado. d) seu número de massa é 12.

19. (G1 - cftmg 2013) As investigações realizadas

pelos cientistas ao longo da história introduziram a

concepção do átomo como uma estrutura divisível,

levando à proposição de diferentes modelos que

descrevem a estrutura atômica.

O modelo que abordou essa ideia pela primeira vez

foi o de

a) Bohr. b) Dalton. c) Thomson. d) Rutherford.

20. (G1 - ifsp 2013) O número de elétrons da

camada de valência do átomo de cálcio ( )Z 20 ,=

no estado fundamental, é

a) 1. b) 2. c) 6. d) 8. e) 10. 21. (Uerj 2013) A descoberta dos isótopos foi de

grande importância para o conhecimento da

estrutura atômica da matéria.

Sabe-se, hoje, que os isótopos 54Fe e 56Fe têm,

respectivamente, 28 e 30 nêutrons.

A razão entre as cargas elétricas dos núcleos dos

isótopos 54Fe e 56Fe é igual a:

a) 0,5 b) 1,0 c) 1,5 d) 2,0

22. (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 - 1H,

2H e

3H;

- 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) 18

23. (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

24. (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