Estrutura da materia_atomo
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O que é matéria?
Matéria é energia condensada (E = mc2)
ENERGIA MATÉRIA
• Tudo que ocupa lugar no espaço e possui massa.
• Tudo que não ocupa lugar no espaço, não possui massa e é capaz de realizar trabalho.
ENERGIA
MATÉRIA
• É uma porção da matéria.
• É uma porção da matéria transformada em em algo útil.
CORPO
OBJETO
MISTURAS
SUBSTÂNCIAS
ELEMENTO QUÍMICO
ÁTOMO
400 a.C.-Leucipo Demócrito
1803 - Dalton 1903 - Thomson
1911/1913 Rutherford - Bohr
1916 - Sommerfeld 1923 - Planck Heizenberg
A matéria é formada por partículas indivisíveis chamadas ÁTOMOS.
• LEI DE LAVOISIER: Lei da conservação das massas.
• LEI DE PROUST: Lei das proporções constantes.
• LEI DE DALTON: Lei das proporções múltiplas.
C + O2 → CO2
+
Partículas iniciais e finais são as mesmas → massa iguais.
C + O2 → CO2
Duplicando a quantidade de átomos todas as massas dobrarão.
+
+
2C + 2O2 → 2CO2
C + O2 → CO2
+
2C + O2 → 2CO
+
Mudando a reação, se a massa de um participante permanecer constante, a massa do outro varia segundo valores múltiplos.
O ÁTOMO é um sistema oco análogo ao Modelo Planetário.
• O núcleo contém prótons e neutrons.
• Em torno do núcleo giram os elétrons .
• O átomo é eletricamente neutro → (p = e-).
• A massa do átomo está concentrada no núcleo.
• O núcleo é cerca de 10000 X menor que o átomo.
Partícula Carga Massa
Próton + 1 1
Elétron - 1 1/1840
Nêutron 0 1
• Número Atômico (Z): n° prótons (p)
• Número de Massa (A): A = p + n (neutrons)
zXA
N° de massa
Símbolo do elementoN° atômico
• Definição: é o átomo que perdeu ou ganhou elétrons.
• Classificação:
Cátion (+): átomo que perdeu elétrons.
Ex. átomo: 11Na23 → cátion Na+1 + e-
Ânion (-): átomo que ganhou elétrons.
Ex. átomo: 17Cl35 + e- → ânion Cl-1
1. Dê o número de Prótons, elétrons e nêutrons das espécies a seguir:
ESPÉCIES p e- n
26Fe56
26Fe56 (+2)
15P31 (-3)
2. (UCSal) O que decide se dois átomos quaisquer são de um mesmo elemento químico ou de elementos químicos diferentes é o número de:
a) prótons b) nêutrons c) elétrons
d) carga. e) oxidação.
3. O elemento de número atômico 16 é constituído de vários nuclídeos, sendo que o mais abundante é o 32. Quantos prótons e nêutrons, respectivamente, possui esse nuclídeo?
a) 8 e 8.
b) 8 e 16.
c) 16 e 8.
d) 16 e 16
e) 24 e 8
Nota: núclideo é o nome dado ao núcleo.
São átomos com o mesmo número de PRÓTONS.
Exemplos:
6C12 e 6C14 8O15 e 8O16
1H1 1H2
1H3
Hidrogênio Deutério Trítio
99,98% 0,02% 10-7 %
São átomos com o mesmo número de MASSA
Exemplos:
18Ar40 e 20Ca40 21Sc42 e 22Ti42
ISÓTONOS: São átomos com o mesmo número de NÊUTRONS
Exemplos:
15P31 e 16S32 18Kr38 e 20Ca40
ÁTOMO
Isótopos = Z (= p), ≠A e ≠ n
Isóbaros ≠ Z (≠p), = A e ≠ n
Isótonos ≠ Z (≠p), ≠ A e = n
Obs. Existem ainda as chamadas espécies isoeletrônicas, que possuem o mesmo número de elétrons.
Exemplo: 11Na23(+1) 8O16(-2) e 9F19(-1)
1. Dados os átomos:
40A80 40B82 42C80
41D83
a) Quais são os isótopos?
b) Quais são os isóbaros?
c) Quais são os isótonos?
2. Tem-se três átomos genéricos A, B e C. De acordo com as instruções:
A é isótopo de B / B é isóbaro de C / A é isótono de C
Calcule o n° de massa do átomo A, sabendo - se que o n° atômico de A é 21, o n° de massa de B é 45 e o número atômico de C é 22.
3. Tem - se dois átomos genéricos e isótopos A e B, com as seguintes características:
Determine a soma total do número de nêutros dos dois átomos. (nA + nB)
Átomo N° Atômico N° de MassaA 3x - 6 5XB 2x + 4 5x - 1
Bohr complementou o modelo atômico de Rutheford implementando a idéia de níveis ou camadas eletrônicas. Postulados:
1°) Os elétrons descrevem órbitas circulares em torno do núcleo atômico, sem absorverem ou emitirem energia.
2°) O elétron absorve uma quantidade definida de energia quando salta de um nível energético para outro mais externo, ao retornarem aos níveis originais, devolvem essa energia na forma de ondas eletromagnéticas.
) ) ) ) )
+
-
-
Números Quânticos - Definem a energia e a posição mais provável de um elétron na eletrosfera. São eles:
1. Número quântico Principal.
2. Número Quântico Secundário.
3. Número Quântico Magnético.
4. Número Quântico Spin.
Define o nível de energia ou camada:
) ) ) ) ) ) )K L M N O P Q
n = 1 2 3 4 5 6 7
Número máximo de elétrons por camada: n° max. e- = 2n2 .
Camada K L M N O P Q
n 1 2 3 4 5 6 7
n° max. e- 2 8 18 32 32 18 2
Obs. A expressão n° e- = 2n2, na prática só é válida até a quarta camada.
Define o subnível de energia: l = n –1, apenas quatro foram observados:
Subnível s p d f
l 0 1 2 3
n° max. e- 2 6 10 14
Obs. O Número máximo de elétrons por subnível é dado por: n° max. e- = 2(2 l +1)
Define a orientação espacial, região mais provável de se encontrar um elétron (orbital), m varia de – l a + l.
0
-1 0 +1
-2 -1 0 +1 +2
-3 -2 -1 0 +1 +2 +3
s = 1 orbital
p = 3 orbitais
d = 5 orbitais
f = 7 orbitais
Define o sentido da rotação do elétron
sentido horário s = - ½ anti-horário s = + ½
Horário Anti-horário
Regras e pricípios gerais para distribuição dos elétrons no átomo:
1. Energia total do elétron: E = n + l.
2. O elétron tende a ocupar as posições de menor energia.
3. Princípio da Exclusão de Pauling – o átomo não pode conter elétrons com números quânticos iguais.
4. Regra de Hund – em um subnível os orbitais são preenchidos parcialmente com elétrons do mesmo spin depois completados com elétrons de spins contrários.
Níveis
K 1
L 2
M 3
N 4
O 5
P 6
Q 7
e-
2
8
18
32
32
18
2
1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p 6d 7s
2 6 10 14
Max. de e-
s p d f
1. Indique os quatro números quânticos para os elétrons:
a) b)
(camada L) (4° nível)
c)
(nível 6)
↓ ↑
↓
2. Qual o número de subníveis e o número de orbitais, respectivamente, presentes no 3° nível?
a) 1 e 3 b) 3 e 3 c) 3 e 9
d) 9 e 9 e) 9 e 18
3. Indique qual dos conjuntos de números quânticos abaixo citados é impossível:
a) 2, 0, 0, -1/2
b) 3, 2, +1, +1/2
c) 3, 0, +1, -1/2
d) 4, 1, 0, -1/2
e) 3, 2, -2, -1/2
Exercícios página 38 e 39 vide módulo.
1. Assinale a opção que contraria a regra de Hund:
a) b) c)
d) e)
↑ ↑↓ ↑↑↑↓
↑↑↓↑↓ ↑↑↓
2. Qual o número atômico do elemento cujo elétron de diferenciação do seu átomo neutro apresenta o seguinte conjunto de números quânticos:
(n = 2, l = 1, m = 0, s = + 1/2)
a) 2 b) 4 c) 6 d) 8 e) 9
Obs. Considere como spin negativo o 1° elétron que entra no orbital.
3. Para o elemento cuja configuração eletrônica de nível de valência é 3s2 3p5, pode-se afirmar:
(01) Seu número atômico é 7.
(02) Existem 5 elétrons desemparelhados em sua estrutura.
(04) No 3° nível encontramos apenas um orbital incompleto.
(08) No 3° nível existem 3 elétrons p com número quântico de spin iguais.
(16) Sua configuração eletrônica poderia ser representada como 1s2 2s2 3s2 3px
2 3py2 3pz
1.
(32) O elétron de diferenciação localiza-se no subnível 3pz.