Constituição da Matéria

08/05/2016
Constituição da
Matéria
PROF. BRUNO - QUÍMICA
WWW.QUIMICANOOLGA.VAI.LA
Teoria dos 4 elementos
Aristóteles
propôs
a
existência de
um
5ª
elemento
(o
vácuo), que ele
batizou de éter.
Do que a matéria é feita?
Matéria: Qualquer corpo que possua massa e
ocupe um volume no espaço.
Qual é o ingrediente da matéria?
Teoria do Atomismo
1º conceito de átomo
460 anos a.C. – Leucipo e Demócrito (Grécia Antiga)
Palavra átomo (do grego: a – não; tomos – partes)
• Toda a matéria é composta por átomos
eternos, indivisíveis e indestrutíveis
• Cada espécie de matéria é constituída
por átomos qualitativamente iguais
• Espécies de matéria diferentes possui
átomos que diferem em massa, forma e
tamanho.
Teoria dos 4 elementos
490 anos a.C. – Empédocles
e Aristóteles (Grécia Antiga)
“Todos os objetos e
seres são compostos
por
diferentes
proporções dos quatro
elementos: Terra, Fogo,
Água e Ar.”
Hipótese atômica de Dalton (1907)
• Todos
os átomos de um dado
elemento são idênticos;
• Átomos de diferentes elementos
têm massas diferentes;
• Um composto/molécula é uma
combinação específica de átomos de
mais de um elemento;
• Em uma reação/transformação
química, os átomos apenas trocam
de parceiros para produzir novas
substâncias (moléculas);
John Dalton
(Inglaterra)
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A teoria de Dalton permitiu:
1) Entender que as substâncias são formadas por um ou
mais elementos químicos combinados:
Nome em Português Nome Original Símbolo
Hidrogênio
Hydrogenós
H
Potássio
Kalium
K
Fósforo
Phosphorus
P
Enxofre
Sulfur
S
Existem mais de 100 elementos químicos diferentes na
Terra!  Consulte a tabela Periódica (pág. 9)
Fórmula molecular
Uma fórmula molecular é uma forma de representação de
moléculas. Através dela, é possível saber quantos e quais são os
elementos químicos que as constituem.
Na fórmula molecular, coloca-se lado a lado o símbolo dos
elementos participantes da molécula, com um índice (subscrito
do lado direito) indicando a quantidade de cada elemento
diferente presente na molécula. Quando o índice é 1, é
normalmente omitido.
1 molécula com 1 átomo de Carbono (C) e
2 átomos de Oxigênio (O)
1 molécula com 2 átomos de Nitrogênio (N)
1 molécula com 2 átomos de Carbono (C) e
6 átomos de Hidrogênio (H)
A teoria de Dalton permitiu:
2) Caracterizar substâncias como sendo simples ou
compostas.
Substâncias simples: São formadas um único tipo
de elemento químico, sendo incapazes de sofrer
reações de decomposição.
Substâncias compostas: São formadas por mais de
um tipo de elemento químico, sendo portanto
capazes de sofrer reações de decomposição e
formar substâncias mais simples.
Moléculas importantes
Molécula de água:
2 átomos de H e um átomo de O.
Molécula de oxigênio (gás oxigênio):
2 átomos de O.
Molécula de gás carbônico (dióxido de
carbono):
1 átomo de C e 2 átomos de O.
Átomo x Molécula
Átomo: É a menor quantidade de um elemento
químico presente em uma substância.
Ex.: He, C, N, O, etc.
Molécula: Menor parte de uma substância
capaz de existir isoladamente. Uma molécula
possui normalmente mais de um elemento
químico, iguais ou diferentes entre si.
Ex.: CO, NO, O
Observação importante
Um coeficiente é um número que indica quantos
átomos ou moléculas existem em uma
determinada reação e é normalmente colocado ao
lado esquerdo do símbolo do átomo ou da fórmula
molecular da molécula. O coeficiente 1 é omitido.
2
2
3
2 átomos de Nitrogênio (N) separados.
2 moléculas, cada uma delas com 2 átomos de
Nitrogênio (N) cada.
2 moléculas com 2 átomos de Carbono (C) e
6 átomos de Hidrogênio (H) cada.
2
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Alotropia
Capacidade de um átomo formar mais de uma substância
simples diferentes.
a) Alótropos do Oxigênio (Página 139)
O  Molécula de Oxigênio: Molécula contendo 2 átomos de
oxigênio (O)
Alotropia
b) Alótropos do Carbono (Página 143)
(Grafita, Diamante, nanotubo),
(Fulereno-70).
(buckminsterfulereno),
O  Molécula de Ozônio: Molécula contendo 3 átomos de
oxigênio (O)
Exercícios do Livro sobre o tema
 Página 119, Questões 5, 6, 7 e 8
 Página 142, Questões 1 e 2
 Página 144, Questões 3 e 4
Para Pensar:
Seria o átomo realmente indivisível?
Seria o átomo a menor porção
possível da matéria?
Conceitos que você não pode
deixar de saber a partir de hoje:
* Átomo
* Molécula/Composto
* Elemento Químico
* Alotropia
* Fórmula Molecular
* Índice
* Coeficiente
* Alotropia (alótropos)
Não.
 Página 148, Questões 9.1 e 9.4
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A existência de partículas
menores que o átomo
A descoberta do elétron (e-)
Raios catódicos - J.J.Thomson (Inglaterra, 1897)
“São raios emitidos quando uma alta tensão é
aplicada entre dois eletrodos num tubo de vidro
contendo um gás muito rarefeito.”
Experimento de raios catódicos
Existência de partículas subatômicas
Modelo atômico de Thomson
Thomson imaginou o átomo como sendo uma bolha
positivamente carregada, de material gelatinoso, e os
elétrons suspensos nela, como passas em um pudim.
Existência de partículas subatômicas
Observações sobre os raios catódicos:
Existência de partículas subatômicas
Observações sobre os raios catódicos:
Thomson observou ainda que o efeito é o mesmo para
qualquer gás usado no tubo de raios catódicos.
Conclusões importantes:
Deixam uma sombra
ao passar por um
obstáculo:
propagam-se em
linha reta.
Movimentam um
molinete ou catavento de mica:
tem massa.
São atraídos por
um campo elétrico
e se aproximam da
carga positiva: os
raios catódicos tem
carga negativa.
- Raios catódicos
são partículas negativas que fazem parte
de todos os átomos: elétrons (e-)
- Elétrons possuem massa muito pequena e a relação entre
sua massa e a massa total do átomo foi calculada como
sendo 9,1 x 10-31 kg.
O modelo de Rutherford
O modelo de Rutherford
Bombardeamento de partículas alfa.
Há uma carga positiva central densa no átomo (núcleo atômico),
circundada por elétrons e um grande volume de espaço vazio.
Ernest Rutherford (1908)
- Grande parte das partículas atravessaram a lâmina
- Cerca de 1 em 20.000 foram refletidas em mais de 900
- Poucas retornaram na direção em que vieram
Conclusões:
Se o núcleo atômico fosse do tamanho de uma bola de ping-pong
no meio do campo do Maracanã, os elétrons circulariam nas
arquibancadas!
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O modelo de Rutherford
O modelo de Rutherford
Conclusões:
Prótons (p): Partículas positivas no interior do núcleo, de
massa cerca de 2000 vezes maior que o elétron.
Elétron (e-): Massa desprezível, carga negativa.
A partir deste momento, define-se elemento como sendo
átomos com diferentes números de prótons. O número de
prótons define o número atômico Z do átomo.
OBS: Há alguns problemas claros com este modelo elétrico,
que veremos em uma outra aula.
Aprimorando o modelo de
Rutherford
O núcleo atômico deve possuir outras subpartículas
além de prótons.
Sugestão: A existência de subpartículas densas
eletricamente neutras, chamadas de nêutrons (n).
Partícula Símbolo Carga relativa* Massa (kg)
Massa relativa**
Próton
1
Elétron
Nêutron
e-
-1
9,109 x 10-31
n
0
1,675 x 10-27
p
+1
1,673 x 10-27
1/1836
1
* Em relação a carga do elétron (1,602 x 10-19 C )
** Em relação a massa do próton
H
Hidrogênio
Z=1
(1 próton)
He
Hélio
Z=2
(2 prótons)
Li
Lítio
Z=3
(3 prótons)
Cada um dos mais de 100 elementos diferentes são
então, diferenciados por seus números de PRÓTONS
(ou número atômico Z)
O que aprendemos até agora?
 A matéria é composta por átomos e moléculas.
 Moléculas são formadas por mais de um átomo.
 Os átomos contem um núcleo (com prótons, de
carga positiva, e nêutrons, sem carga), espaços
vazios e elétrons (espécies negativas de massa
desprezível) no entorno.
 Existem mais de 100 elementos químicos
diferentes na Terra, e eles se diferenciam pelo
número de prótons (número atômico Z).
Problemas do modelo de Rutherford
Como explicar um núcleo
estável com várias partículas
positivas?
Observações experimentais:
Átomos de mesmo número
atômico Z podem ter diferentes
números de massa (isóto os).
p
Representação do átomo
Número atômico (Z): número de prótons p
Número de neutrons: n
Número de massa A: número de prótons + neutrons = p + n
n
X
Z
Símbolo do elemento: Aqui representado por X
A
A=Z+n
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Isótopos (mesmo Z)
Os isótopos têm mesmo número atômico Z,
mas diferentes números de massa. Seus
núcleos têm o mesmo número de prótons,
mas diferente números de nêutrons.
Isótopos (mesmo Z)
Isótonos e IsóbAros
Isótonos: Átomos com o mesmo número
de nêutrons (n).
Ex.:
n=6
Isótonos e IsóbAros
IsóbAros: Átomos com o mesmo número
de massa (A).
Ex.:
Número de elétrons em um
átomo neutro
Para um átomo ser considerado neutro, deve possuir o
mesmo número de elétrons (e-) e prótons (p), com carga
global, portanto, nula.
Para ser neutro
1 próton
1 elétron
Z= número de e1
(Z=1)
H
C
12
6
C
6
13
6 prótons
(Z=6)
6 prótons
(Z=6)
Para ser neutro
Para ser neutro
6 elétrons
6 elétrons
n=6
Íons
Um átomo eventualmente pode perder ou ganhar elétrons.
Neste caso, ele se torna um íon, uma espécie com carga.
Íon positivo (+) ou cátion: Átomo ou espécie que perdeu elétrons.
1
H+
11
Z=1
0 elétrons
Notação:
Na+
Z=11
10 elétrons
Mg+2
12
Z=12
10 elétrons
No de elétrons “perdidos´”
26
Fe+3
Z=26
23 elétrons
Sinal ou Carga do Cátion
1
+1 ou + (monovalente)
3
+3 (trivalente)
2
+2 (bivalente)
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Íons
Íon negativo (-) ou ânion: Átomo ou espécie que
ganhou elétrons, ficando com uma carga negativa
(excesso de elétrons).
17
Cl-
8
Z=17
18 elétrons
O-2
Z=8
10 elétrons
S-2
16
Z=16
18 elétrons
o
Notação: N de elétrons “a mais´”
1
2
3
-3
7N
Z=7
10 elétrons
Sinal ou Carga do Cátion
-1 ou – (monovalente)
-2 (bivalente)
-3 (trivalente)
Conceitos que você não pode
deixar de saber a partir de hoje:
* Átomo
* Molécula/Composto
* Elemento Químico
* Próton
* Elétron
* Nêutron (n)
* Íon
* Átomo Neutro
* Número de Massa A
* Número atômico Z
* Isótopos
* Isóbaros
* Isótonos
* Cátion
* Ânion
* Espécies isoeletrônicas
Espécies isoeletrônicas
O que aprendemos?
Observe as espécies abaixo:
10
Ne
Z=10
10 elétrons
(neutro)
8
O-2
Z=8
10 elétrons
Ânion bivalente
Na+
11
Z=11
10 elétrons
Cátion
monovalente
13
Al+3
Z=13
10 elétrons
Cátion
trivalente
Todas são espécies isoeletrônicas (possuem o
mesmo número de elétrons)
Aprendemos que existem átomos isótopos,
isóbaros e isótonos.
 Aprendemos que o átomo pode perder ou
ganhar elétrons, adquirindo carga, tornandose um íon.
 Aprendemos que podemos classificar
espécies com mesmo número de elétrons de
isoeletrônicas.
Exercícios do Livro (para agora)
* Conceito de átomo (pág. 118  Exercícios 1,2,3 e 4)
* Evolução dos modelos atômicos (Capítulo 11), pág. 169
Exercícios 1 e 2.
* Conceito de átomos Isótopos, isóbaros, isoeletrônicos:
Capítulo 12 (Página 187 Exercícios 1, 2 e 3)
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