Número atômico
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Capítulo 5 QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Introdução à estrutura atômica Capítulo 5 – Introdução à estrutura atômica Cargas elétricas, atração e repulsão Ao atritarmos um bastão de vidro em um tecido de lã, o vidro passa a ser portador de carga elétrica positiva (por uma convenção) e a lã, portadora de carga elétrica negativa ADILSON SECCO (também por uma convenção). QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Ao serem atritados um contra o outro… Capítulo 5 – Introdução à estrutura atômica … o vidro se eletriza positivamente e a lã negativamente. Cargas elétricas, atração e repulsão Cargas elétricas de sinais diferentes se atraem. Cargas elétricas de sinais iguais se repelem. Atração entre cargas de sinais opostos Repulsão entre cargas de sinais iguais Lã QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Vidro Capítulo 5 – Introdução à estrutura atômica ADILSON SECCO ADILSON SECCO Vidro Vidro Cargas elétricas, atração e repulsão Toda matéria, quando está eletricamente neutra, contém partículas elétricas que se neutralizam mutuamente; quando ocorre atrito entre dois corpos, algumas dessas partículas CHARLES D. WINTERS/PHOTORESEARCHERS/LATINSTOCK migram de um corpo para outro, tornando-os eletrizados. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Um pente de plástico, previamente atritado em lã, atrai um filete de água. Capítulo 5 – Introdução à estrutura atômica A natureza elétrica da matéria Visto que os materiais participam de fenômenos elétricos, deduz-se que eles devem possuir natureza elétrica. O modelo atômico de Dalton não leva em conta os fenômenos elétricos. Surgiu, no final do século XIX e início do século XX, a necessidade de um modelo atômico mais adequado, que levasse em conta a natureza elétrica da matéria. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 5 – Introdução à estrutura atômica Descargas elétricas em gases a baixa pressão Tubo de raios catódicos: ampola de vidro ligada a uma bomba de vácuo (diminui a pressão interna). Nas duas pontas do tubo há extremidades metálicas (eletrodos) ligadas a uma bateria. Gás qualquer a baixíssima pressão Gás qualquer a baixa pressão Polo positivo (ânodo) ADILSON SECCO Polo negativo (cátodo) ADILSON SECCO Luminosidade Cátodo Bomba de vácuo QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 5 – Introdução à estrutura atômica Ânodo Raios catódicos Mancha luminosa Descargas elétricas em gases a baixa pressão Se a pressão interna chega a cerca de 1/10 da pressão ambiente, o gás passa a emitir uma luminosidade entre os eletrodos. Se a pressão fica 1/100.000 da pressão ambiente, a luminosidade desaparece, restando apenas uma mancha luminosa atrás do polo positivo (ânodo). Essa mancha se deve a raios provenientes do polo negativo, chamado cátodo. Esses raios foram denominados raios catódicos. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 5 – Introdução à estrutura atômica Descoberta do elétron Joseph John Thomson concluiu que os raios catódicos são constituídos pelo fluxo de partículas menores que o átomo e dotadas de carga elétrica negativa. Estava descoberta a partícula que chamamos de elétron. Assim, um átomo não é indivisível como imaginavam os filósofos gregos ou como sugeria o modelo de Dalton. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 5 – Introdução à estrutura atômica O modelo atômico de Thomson O átomo deveria ser formado por uma esfera de carga elétrica positiva, possuindo, em sua superfície, elétrons incrustados. Assim, a carga elétrica total de um átomo seria nula, pois a carga negativa dos elétrons compensaria a carga positiva da esfera que os contém. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 5 – Introdução à estrutura atômica O modelo atômico de Thomson Esse modelo é conhecido como “modelo do pudim de passas”. ADILSON SECCO Esfera dotada de carga positiva Elétrons (os elétrons têm carga negativa) QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 5 – Introdução à estrutura atômica A descoberta do próton Outras modificações no tubo de raios catódicos, feitas pelo cientista alemão Eugene Goldstein, conduziram à descoberta de outra partícula subatômica. Essa outra partícula possui massa 1.836 vezes maior que a do elétron e carga elétrica igual à dele, porém com sinal positivo. Estava descoberta a partícula que chamamos de próton. Assim, o modelo de Thomson era incompleto, uma vez que não levava em conta a existência dos prótons. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 5 – Introdução à estrutura atômica A ciência química Experimentos permitem fazer Observações que revelam Regularidades da natureza enunciadas como que se pretendem explicar com uma QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO enquanto continuar a explicar as quando não mais explicar as Princípios ou leis que é Teoria Aceita Capítulo 5 – Introdução à estrutura atômica Substituída ou aprimorada O experimento de Rutherford Rutherford bombardeou com partículas (partículas de carga positiva) uma finíssima lâmina de ouro (de espessura em torno SAN ROSTRO/AGE/GRUPO KEYSTONE de 0,00001 cm). O ouro é o metal que permite obter as folhas mais finas (metal mais maleável). QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 5 – Introdução à estrutura atômica O experimento de Rutherford Para saber se as partículas atravessavam ou ricocheteavam, ele usou uma tela feita com material fluorescente que emite uma A maioria das partículas não é desviada. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 5 – Introdução à estrutura atômica ADILSON SECCO luminosidade instantânea quando atingida por uma partícula . Modelo atômico de Rutherford As observações e conclusões de Rutherford: o átomo não é maciço, apresentando mais espaço vazio do que preenchido; a maior parte da massa do átomo se encontra em uma pequena região central (núcleo) dotada de carga positiva, onde estão os prótons; na região ao redor do núcleo (eletrosfera) estão os elétrons; o raio de um átomo de ouro (núcleo e eletrosfera) é cerca de 10.000 a 100.000 vezes maior que o raio do núcleo. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 5 – Introdução à estrutura atômica ADILSON SECCO Modelo atômico de Rutherford QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 5 – Introdução à estrutura atômica Modelo atômico de Rutherford Se o núcleo de um átomo fosse do mesmo diâmetro dessa moeda, os elétrons mais afastados poderiam estar desde cerca SÉRGIO DOTTA JR./CID de 200 m até 2 km de distância! QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 5 – Introdução à estrutura atômica Modelo atômico de Rutherford Esquema fora de Elétron, partícula com carga elétrica negativa e 1.836 vezes mais leve que o próton proporção, pois o diâmetro da eletrosfera é milhares de vezes Núcleo maior que o do núcleo. Um átomo apresenta Nêutron, partícula eletricamente neutra e de massa aproximadamente igual à do próton muito mais espaço vazio que preenchido. Em 1932, James Chadwick descobriu a existência de mais uma partícula no núcleo, de massa muito próxima à do próton, porém sem carga elétrica, a qual foi denominada nêutron. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 5 – Introdução à estrutura atômica ADILSON SECCO Eletrosfera Próton, partícula com carga elétrica positiva Número atômico (Z) e número de massa (A) Número atômico (Z) é o número de prótons presentes no núcleo de um átomo. Número de massa (A) é a soma do número de prótons (Z) e de nêutrons (N) presentes no núcleo de um átomo. A=Z+N QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 5 – Introdução à estrutura atômica A representação de um átomo: 12 6 C 23 11 A Z X Representa um átomo do elemento carbono com 6 prótons, 6 elétrons e 6 nêutrons. Na Representa um átomo do elemento sódio com 11 prótons, 11 elétrons e 12 nêutrons. Cl Representa um átomo do elemento cloro com 17 prótons, 17 elétrons e 20 nêutrons. 37 17 QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 5 – Introdução à estrutura atômica Elemento químico Elemento químico é o conjunto de átomos que possuem um mesmo número de prótons, isto é, o mesmo número atômico. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 5 – Introdução à estrutura atômica Isótopos Observe os átomos de hidrogênio existentes na natureza: 1 H 1 2 1 H 3 1 H Que semelhança e diferença são notadas entre eles? Semelhança: os três possuem o mesmo número de prótons (Z) (são átomos do mesmo elemento químico) e elétrons (se todos forem átomos neutros). Diferença: o número de nêutrons. Isótopos são dois ou mais átomos que possuem mesmo número atômico (Z) e diferentes números de massa (A). Como os isótopos pertencem ao mesmo elemento químico, eles possuem as mesmas propriedades químicas. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 5 – Introdução à estrutura atômica Íons Se um átomo eletricamente neutro perde elétrons, passa a apresentar um excesso de prótons, isto é, transforma-se em ADILSON SECCO um íon positivo, denominado cátion. 10 e– 10 e– 11 e– 12 nêutrons Átomo 12 nêutrons neutro 11 prótons Cátion Perde 1 e– 11 prótons 10 elétrons 11 elétrons Átomo de Na Íon Na+ indica excesso de 1 carga positiva QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 5 – Introdução à estrutura atômica Íons Se um átomo eletricamente neutro recebe elétrons, passa a apresentar um excesso de elétrons, isto é, transforma-se em um íon negativo, denominado ânion. Átomo neutro ADILSON SECCO 18 e– 17 e– 20 nêutrons 20 nêutrons Ânion Ganha 1 e– 17 prótons 17 prótons 18 elétrons 17 elétrons Átomo de Cl Íon Cl– indica excesso de 1 carga negativa QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 5 – Introdução à estrutura atômica Esquematizando Átomo neutro tem Número de elétrons Número de prótons (Z) pode eventualmente Perder elétrons originando que são Cátion que é um Iguais QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Íon positivo Capítulo 5 – Introdução à estrutura atômica Receber elétrons originando Ânion que é um Íon negativo ANOTAÇÕES EM AULA Autores: Eduardo Leite do Canto e Francisco Miragaia Peruzzo Editores: André Jun, Fabiana Eiko S. Asano e Paula Yumi Hirata Coordenação de produção: Maria José Tanbellini Revisão: Aline Souza, Miguel Facchini, Ramiro Morais Torres Diagramação: Mamute Mídia EDITORA MODERNA Diretoria de Tecnologia Educacional Editora executiva: Gabriela Dias Coordenadora editorial: Ivonete Lucirio Coordenador de projetos: Cristiano Galan Editora: Natália Coltri Fernandes Editor assistente de arte: Eduardo Bertolini Assistente editorial: Mayra Kallás Assistentes de arte: Adailton Brito, Ana Maria Totaro, Caroline Almeida, Valdeí Prazeres Iconografia: Maria Clara Antonelli, Rafael Galvão Revisão: Luiz Alberto de Andrade, Mariana Nascimento © Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Todos os direitos reservados. EDITORA MODERNA Rua Padre Adelino, 758 – Belenzinho São Paulo – SP – Brasil – CEP: 03303-904 Vendas e atendimento: Tel. 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