Aula I: O átomo

EJA E. Médio - Modalidade E.a.D
Disciplina - Química
Aula I: O átomo
Professora: Márcia Elizabeth de Mattos Pintos
Email: [email protected]
Rio Grande, 31 de maio de 2014.
Apresentação
Conteúdo Programático
•
•
•
•
•
O átomo
Elemento Químico
Classificação Periódica
Ligações Químicas
Funções Inorgânicas
Bibliografia Recomendada:
USBERCO, João; SALVADOR,
Edgard. Química Volume
Único. Editora Saraiva. 70
edição. São Paulo, 2006.
2
Introdução
Matéria
Possui massa e ocupa lugar no
espaço físico (volume).
Química
Estuda a estrutura, propriedades
e transformações da matéria.
3
Big Bang
Há 15 bilhóes de anos “tudo” era um ponto
que explodiu.
T=
109
K
Muitas partículas foram liberadas na
explosão, mas com alta energia cinética.
Expansão = Resfriamento
Ocorreu diminuição da velocidade das
partículas que começaram a se agrupar.
Em cerca de 2h após o início do
universo já havia 89% de H e 11% de
He.
i)
agruparam-se prótons e nêutrons por
forças fortes de curto alcance.
i)
Na continuação do resfriamento, forças
mais fracas de longo alcance (origem
eletrostática) levaram as partículas
negativas a se agrupar em torno dos
núcleos positivos formando os átomos.
SHRIVER, D.F.; ATKINS, P.W. Química Inorgânica. 4 edição. Editora Bookman. Porto Alegre, 2008.
4
Gregos
Constituição da matéria Desenvolvimento da idéia do átomo
Aristóteles
(384 a.c. – 322 a.c.)
Ad infinitum
Suponho que a
materia pode ser
infinitamente
dividida.
Leucipo
(500 a.C.)
Demócrito
(460 a.c.)
Esfera maciça
Acreditavam que a matéria poderia ser dividida até
chegar a uma partícula indivisível (unidade): Átomo
A = não
TOMOS = divisível
5
REIS, Marta. Química Integral. Volume Único. Nova Edição. Editora FTD. São Paulo, 2004.
Desenvolvimento das Teorias Modernas
John Dalton
No desenvolvimento das teorias Modernas sobre
a forma e constituição do átomo, inicialmente foi
retomada a idéia dos gregos sobre a unidade
indivisível fundamental da matéria (átomo).
•
Baseado em Demócrito, em 1804 Dalton propôs sua teoria sobre o átomo:
unidade maciça e indivisível. Também postulou que não pode ser criado ou
destruído, e, elementos são formados por um mesmo tipo de átomos.
•
Embora não tenha comprovado sua teoria, pesquisas posteriores de Proust,
Avogrado, Botzman sobre os gases , a confirmaram em torno de 1800.
USBERCO, João; SALVADOR, Edgard. Química Volume Único. 70 edição. Editora Saraiva. São Paulo, 2006.
http://www.veduca.com.br/play/286
6
Final do sec. 19
Descobertas de erro no pensamento clássico
Experimentos realizados sugeriram que talvez o átomo não fosse a
partícula mais elementar, ou seja, ele era divisível, não maciço e
formado por partículas ainda menores.
Thomson
Realizou em 1897 experimento que comprovou
que o átomo é composto por partículas
eletricamente carregadas (+) e (-):
Prótons e elétrons
Modelo “pudim de passas”
7
USBERCO, João; SALVADOR, Edgard. Química Volume Único.
70
edição. Editora Saraiva. São Paulo, 2006.
Existência de um núcleo e elétrons
•
Rutherford
Em 1911 comprovou a existência de um núcleo que
concentra a massa considerável do átomo,contendo
a carga positiva (prótons).
Propôs o modelo planetário do átomo.
Teoria eletrostática
Elétrons (-) em órbita em torno do núcleo,
atraídos pela sua carga positiva (+).
8
USBERCO, João; SALVADOR, Edgard. Química Volume Único.
70
edição. Editora Saraiva. São Paulo, 2006.
Teoria de Rutherford- Bohr
Baseado no eletromagnetismo, Bohr corrigiu em
1911 uma pequena falha na teoria de Rutherford
acerca do movimento dos elétrons: seriam órbitas
elípticas e não circulares.
Este modelo é aceito até hoje.
Energia
K
L
A partir dos estudos quânticos de Einstein e
Planck, aprimorou o modelo planetário
demonstrando os níveis de energia dos elétrons
nos átomos (em 7 camadas da eletrosfera).
USBERCO, João; SALVADOR, Edgard. Química Volume Único.
70
edição. Editora Saraiva. São Paulo, 2006.
Nível
Camada
N0 máximo e-
1
K
2
2
L
8
3
M
18
4
N
32
5
O
32
6
P
18
7
Q
2 OU 8
9
Comprovação Atual da Existência do átomo
Microscopia eletrônica de Varredura
Ferramenta que permite a visualização de átomos
Carbono grafite
Arranjo dos átomos
de carbono no grafite
Figura 1: Área de varredura mostrando imagem 1 nm2. Os
círculos cheios indicam a posição de átomos de carbono na
primeira camada do grafite.
10
NEVES, B. R. A.; VILELA, J. M. C.; ANDRADE, M. S. Microscopia de varredura por sonda mecânica: uma introdução. Cerâmica 44 (1998).
Parte II
Átomo: forma, constituição, estrutura
11
Átomo
Unidade fundamenta estrutural da matéria.
Constituição: Prótons, Nêutrons, elétrons
Estrutura: núcleo, eletrosfera
Prótons (p+)
• Partícula positiva
• carga +1
• Apresenta massa considerável
Núcleo
Nêutrons (n0)
• Partícula neutra - sem carga
• Carga: 0
• Apresenta massa considerável
Elétrons (e-)
• Partícula negativa
• Carga -1
• Massa insignificante (1/1840)
Eletrosfera
12
USBERCO, João; SALVADOR, Edgard. Química Volume Único.
70
edição. Editora Saraiva. São Paulo, 2006.
Núcleo do átomo
• Contém os prótons e nêutrons, unidos
por forças muito fortes.
• Concentra a massa considerável do
átomo.
• Possui carga positiva devida aos prótons.
• Os nêutrons não têm carga.
• Quebra do núcleo: só é possível por
meio de reações nucleares com
liberação de energia violenta (muito
forte – bombas nucleares.)
13
Elétrons nos átomos
• Localizam-se numa região em torno do núcleo (Eletrosfera) na qual
os elétrons são mantidos em órbitas por atração elétrica.
• Cada átomo pode possuir até 7 órbitas .
• Estas são chamadas de níveis de energia = camadas da eletrosfera.
Nível
Camada
N0 máximo
e-
núcleo
1
K
2
2
L
8
3
M
18
4
N
32
5
O
32
6
P
18
7
Q
2 OU 8
14
Parte III
Principais Características dos átomos
15
Átomo- Sistema Eletricamente Neutro
No átomo o número de cargas positivas e negativas são iguais de forma a se
compensarem formando um sistema eletricamente neutro “sem carga
resultante”.
Número de p+= Número e-
Exemplo:
• Hidrogênio : 1 p+ ; 1 e- ................... +1-1=0................ H0
• Alumínio: 13 p+; 13 e- ..................+13-13=0............. Al0
Íons
• Sistema em que o balanço de cargas é diferente de zero.
• Possui carga resultante.
• O que varia é o número de elétrons. O número de prótons é fixo.
Exemplo:
Sódio: 11 p+ ;10 e- ..............+11-10=+1.................. Na+1
Cloro: 17 p+ ;18 e- ..............+17-18=-1................... Cl-1
perda de 1 elétron : fica mais positivo
ganho de 1 elétron : fica mais negativo
16
ÍONS
Cátions e ânions
Íons positivos – Cátions
• São átomos que perderam elétrons.
• Ficam mais positivos – deficiência de cargas negativas.
• O número de próton não se altera.
Exemplos:
• Na+1
• Fe+3
Íons negativos – Ânions
• São átomos que ganharam elétrons.
• Ficam mais negativos – excesso de cargas negativas
• O número de próton não se altera.
Exemplos:
• Cl-1
• O-2
17
USBERCO, João; SALVADOR, Edgard. Química Volume Único.
70
edição. Editora Saraiva. São Paulo, 2006.
Principais Características dos átomos
• Número Atômico(Z)
Número de prótons no núcleo.
Z = p+
OBS. Se o átomo for neutro (não for íon)
Z = p+ = e • Número de Massa (A)
Número de prótons e nêutrons do núcleo somados.
A = p+ + n 0
Representação
18
USBERCO, João; SALVADOR, Edgard. Química Volume Único.
70
edição. Editora Saraiva. São Paulo, 2006.
Parte IV
Semelhanças Atômicas
REIS, Marta. Química Integral. Volume Único. Nova Edição. Editora FTD. São Paulo, 2004.
19
USBERCO, João; SALVADOR, Edgard. Química Volume Único.
70
edição. Editora Saraiva. São Paulo, 2006.
Semelhanças Atômicas
• ISOTOPOS = P (prótons)
• ISOBAROS = A (massa)
• ISOTONOS = N (nêutrons)
• ÍONS ISOELETRÔNICOS
20
ISOTOPOS
• Isótopos são um conjunto de átomos que apresentam o
mesmo número Atômico (Z), isto é: mesmo número de
próton.
• No átomo neutro: O número de prótons é igual ao número
de elétrons. Logo:
Z= p+ = eZ = identidade do átomo – número comparável ao RG (carteira
de identidade)
Z= grandeza que caracteriza cada elemento químico.
21
Elemento Químico
• É o conjunto de átomos que apresentam mesmo número
atômico (Z= P).
• Grupo de átomos isotopos.
Exemplo:
Mg (12 prótons, 12 elétrons, 12 nêutrons)
Mg (12 p, 12e, 13 n)
Mg (12 p, 12e, 14 n)
22
Exercício 1:
Sejam os átomos neutros X0, y0 , Z0
Sabe-se que X possui 11 p+ ; Y possui 11 e- ; Z possui 3 camadas
eletrônicas, e sua última camada tem 1 elétron (Dica: veja a
tabela contendo o número máximo de elétrons por camada
no slide 14).
a) Estes átomos X, Y, Z são isótopos? Explique.
b) Represente na resposta a notação para cada um do átomos.
c) Observando a tabela periódica, veja qual é este elemento
químico (Dica: procure pelo número atômico).
23
Tabela Periódica do Elementos
24
ISOBAROS
• ISOBAROS = A (massa)
• Isótopos são um conjunto de átomos que apresentam o mesmo
número de Massa (A).
• Possuem diferente número atômico (não são de mesmo elemento
químico).
• O número de massa é obtido somando os prótons e nêutrons do
núcleo de átomo.
A= p+ + n0
• Possuem
=A
≠Z
25
Exercício 2 - Isobaros
• Para os conjuntos de átomos abaixo, verifique se eles são
Isobaros.
26
ISOTONOS = N (nêutrons)
• n 0 = número de nêutrons do átomo.
• Isótonos são um conjunto de átomos que apresentam o mesmo
número de nêutrons.
• Possuem diferente número atômico (Z)
• Possuem diferente número de massa (A)
≠A
≠Z
= n0
• O número de massa é obtido subtraindo número de massa do
número atômico.
n0 = A - Z
• Exemplo:
n0
27
n0
Exercício 3 - Isotonos
• Para os dois átomos abaixo, verifique se eles
são Isotonos.
28