estrutura da matéria

MATÉRIA & ENERGIA
O que é matéria?
ENERGIA
MATÉRIA
Matéria é energia condensada
(E = mc2)
CONVENÇÕES:
• Tudo que ocupa lugar no
espaço e possui massa.
MATÉRIA
• Tudo que não ocupa lugar
no espaço, não possui
massa e é capaz de realizar
trabalho.
ENERGIA
CONVENÇÕES:
• É uma porção da matéria.
CORPO
• É uma porção da matéria
transformada em em algo útil.
OBJETO
ESTRUTURA DA MATÉRIA
 MISTURAS
 SUBSTÂNCIAS
 ELEMENTO QUÍMICO
 ÁTOMO
Modelos Atômicos
400 a.C.-Leucipo
Demócrito
1803 - Dalton
1911/1913
Rutherford - Bohr
1916 - Sommerfeld
1903 - Thomson
1923 - Planck
Heizenberg
Teoria Atômica - Dalton
 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.
LEI DE LAVOISIER
Lei da Conservação das Massas
C
+
O2

CO2
+
 Partículas iniciais e finais são as
mesmas  massa iguais.
LEI DE PROUST
Lei das Proporções Constantes
C
+
O2

2O2

CO2
+
2C
+
2CO2
+
 Duplicando a quantidade de
átomos todas as massas dobrarão.
LEI DE DALTON
Lei das Proporções Múltiplas
C
+
O2

O2

CO2
+
2C
+
2CO
+
 Mudando a reação, se a massa de um
participante permanecer constante, a massa do
outro varia segundo valores múltiplos.
Estrutura Atômica
Rutherford
 O ÁTOMO é um sistema oco
análogo ao Modelo Planetário.
• O núcleo contém prótons e neutrons.
• Em torno do núcleo giram os elétrons .
Características das
partículas subatômicas:
Partícula
Próton
Carga
+1
Massa
1
Elétron
-1
1/1840
Nêutron
0
1
• 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.
Notação Química do Átomo:
• Número Atômico (Z):
n° prótons (p)
• Número de Massa (A):
A = p + n (neutrons)
N° atômico
z
A
X
N° de massa
Símbolo do elemento
Íons:
• Definição: é o átomo que
perdeu ou ganhou elétrons.
• Classificação:
Cátion (+): átomo que perdeu elétrons.
Ex. átomo: 11Na23  cátion Na+1 + eÂnion (-): átomo que ganhou elétrons.
Ex. átomo: 17Cl35 + e-  ânion Cl-1
Exercícios de fixação:
1. Dê o número de Prótons, elétrons e nêutrons das
espécies a seguir:
ESPÉCIES
p
e-
n
56
26Fe
56 (+2)
26Fe
31 (-3)
P
15
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
d) carga.
e) oxidação.
c) elétrons
Exercícios de fixação:
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.
ISÓTOPOS:
São átomos com o mesmo número de
PRÓTONS.
Exemplos:
12 e
C
6
14
C
6
1
H
1
15 e O16
O
8
8
2
H
1
Hidrogênio
Deutério
99,98%
0,02%
3
H
1
Trítio
10-7 %
ISÓBAROS:
 São átomos com o mesmo número de MASSA
Exemplos:
40 e
Ar
18
40
Ca
20
42 e
Sc
21
42
Ti
22
ISÓTONOS:
 São átomos com o mesmo número de NÊUTRONS
Exemplos:
31 e
P
15
32
S
16
38 e
Kr
18
40
Ca
20
RESUMO:
Isótopos = Z (= p), A e  n
Isóbaros  Z (p), = A e  n
ÁTOMO
Isótonos  Z (p),  A e = n
Obs. Existem ainda as chamadas espécies isoeletrônicas,
que possuem o mesmo número de elétrons.
Exemplo:
23(+1)
Na
11
16(-2)
O
8
e
19(-1)
F
9
Exercícios de fixação:
1. Dados os átomos:
80
A
40
82
B
40
80
C
42
83
D
41
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.
Exercícios de fixação:
3. Tem - se dois átomos genéricos e isótopos A e B, com as
seguintes características:
Átomo
A
B
N° Atômico
3x - 6
2x + 4
N° de Massa
5X
5x - 1
Determine a soma total do número de nêutros dos dois
átomos. (nA + nB)
Estrutura Atômica Atual
 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
 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.
Número Quântico Principal (n)
 Define o nível de energia ou camada:
) ) ) ) ) ) )
n=
K
L
M
1
2
3
N
4
O
5
P
6
Q
7
Número Quântico Principal (n)
 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.
Número Quântico Secundário (l)
 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)
Número Quântico Magnético (m)
 Define a orientação espacial, região mais
provável de se encontrar um elétron (orbital),
m varia de – l a + l.
0
-1
s = 1 orbital
0 +1
-2 -1
p = 3 orbitais
0 +1 +2
-3 -2 -1
d = 5 orbitais
0 +1 +2 +3
f = 7 orbitais
Número Quântico Spin (s)
 Define o sentido da rotação do elétron
sentido horário s = - ½
Horário
anti-horário s = + ½
Anti-horário
Distribuição Eletrônica
Linus Pauling
 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.
Diagrama de Linus Pauling
Níveis
K 1
L 2
M 3
N 4
O 5
P 6
Q 7
s
p
d
f
1s
2s
3s
4s
5s
6s
7s
2p
3p
4p
5p
6p
3d
4d
5d
6d
4f
5f
2
6 10 14
Max. de e-
e2
8
18
32
32
18
2
Exercícios de fixação:
1. Indique os quatro números quânticos para os
elétrons:

a)
b)
(camada L)
c)

(4° nível)

(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
d) 9 e 9
e) 9 e 18
c) 3 e 9
Exercícios de fixação:
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.
Exercícios de fixação:
1. Assinale a opção que contraria a regra de Hund:
a) 
b) 
d)   
e)  
c)  
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.

Exercícios de fixação:
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 3px2 3py2 3pz1.
(32) O elétron de diferenciação localiza-se no subnível 3pz.