Química Geral I Arquitetura Atômica ÁTOMO Das partículas existentes no átomo, apenas três são importantes para a Química: os prótons, os nêutrons e os elétrons. Essa importância se faz pelo fato destas partículas estarem relacionadas com as transformações profundas da matéria (reações químicas e nucleares). A partir da experiência de Rutherford podemos dividir o átomo em 2 partes: o núcleo, que abriga os prótons e nêutrons e a eletrosfera, onde é possível encontrar os elétrons. A quantidade de prótons existentes no núcleo de um átomo caracteriza o tipo de elemento químico, por isso é denominada número atômico (Z). Como no núcleo está condensada praticamente toda a massa do átomo, a quantidade de prótons mais nêutrons é denominada número de massa (A). Os átomos de diferentes números de massa de um mesmo elemento químico, ou seja, com o mesmo número de prótons, são chamados isótopos. Os isótopos quando não são estáveis podem emitir partículas e radiações eletromagnéticas, transformando-se em outros elementos químicos. A estabilidade dos isótopos está ligada a relação entre prótons e nêutrons no interior do núcleo, e talvez haja algum tipo de arrumação (estrutura) entre prótons e nêutrons que seja responsável pelas características do núcleo. MODELO ATÔMICO As teorias são construções nascidas da especulação e/ou experimentação que procuram explicar ou predizer os fatos experimentais. Associada às teorias existem os modelos. A finalidade dos modelos é principalmente didática. Por isso, embora as teorias sejam constantemente ultrapassadas por teorias mais modernas e com maior poder explicativo, os modelos de maior potencial didático sobrevivem na sua faixa de ação. arquitetura.doc 3 Química Geral I O átomo de Dalton, o átomo de Rutherford, o átomo de Bohr e o átomo de Schrödinger são modelos que ainda são largamente utilizados no ensino de Química. Portanto, não existe modelo correto e sim modelo conveniente para explicar determinado assunto. Embora a teoria de Bohr tenha sido rapidamente ultrapassada pelas novas teorias quânticas, a simplicidade matemática de seu modelo e seu potencial didático em explicar qualitativamente os espectros atômicos torna obrigatório o seu estudo. O modelo de Bohr é de fácil dedução a partir de seus postulados. Supõe a existência de órbitas circulares por onde giram os elétrons sem alterarem sua energia (órbitas estacionárias). A distância destas órbitas ao núcleo e suas energias dependem do número quântico n. Quando um elétron muda de órbita ganha ou perde energia. A perda de energia pode se dar na forma de radiação eletromagnética de comprimento de onda () bem definido. O modelo de Schrödinger, baseado na mecânica quântica, descreve o átomo através de uma equação matemática que envolve a energia potencial e cinética dos prótons, nêutrons e elétrons. O resultado desta equação para um elétron é uma função matemática chamada orbital e é caracterizada pelos valores n, l e m que são chamados números quânticos. O modelo de Bohr, apesar de ter introduzido a idéia de energia quantizada (valores discretos de energia), não tem nada em comum com o modelo de Schrödinger e é um erro misturar estes modelos. O modelo de Schrödinger não permite qualquer representação gráfica dos elétrons. arquitetura.doc 4 Química Geral I EXERCÍCIOS 1 - Qual a massa e a carga dos prótons, nêutrons e elétrons? Supondo os elétrons com massa unitária, qual a massa relativa de prótons e nêutrons? 2 - A energia eletrônica pode ser ordenada para cada átomo. O diagrama de Pauling fornece um modo simplificado de deduzir a configuração eletrônica que é válida para a maioria dos casos. Monte o diagrama de Pauling. Escreva a configuração eletrônica em ordem crescente de energia para o átomo de cobre no estado fundamental. Compare com o resultado correto. 3 - Quantos tipos de elementos químicos existem até o momento? 4 - Todos os átomos são constituídos de prótons e de elétrons. O que faz um átomo ser diferente do outro? 5- Os isótopos de alguns elementos tem grande importância. Procure saber a importância dos isótopos C14, Co60. 6 Quais são os isótopos entre os átomos dos conjuntos abaixo: a) 17Cl35 b) 9F19 20Ca40 10Ne20 c) 21Sc42 d) 6C14 19K39 8O16 17Cl37 7N14 e) 19K40 8O18 17Cl 37 17Cl37 16S32 22Ti42 7N13 39 19K 19K40 8O18 20Ca40 8O16 40 20Ca 21Sc41 9F20 21Sc41 17Cl35 6C12 17Cl 35 22Ti 42 5 - O mercúrio tem 80 prótons, 80 elétrons e 120 nêutrons. Qual seu número atômico e seu número de massa? 5a - Qual o número atômico de um elemento que tem 11 prótons, 12 nêutrons e 11 elétrons? a) 11 b) 12 arquitetura.doc c) 23 d) 34 e) n.r.c. 5 Química Geral I 6 Qual o número atômico do elemento que tem 80 prótons, 120 nêutrons e 80 elétrons? a) 80 7 b) 120 c) 200 d) 280 e) n.r.a. Os elementos químicos são formados de pequenas partículas indivisíveis chamadas átomos. Comente a afirmação anterior. 8 Por que só os metais nobres ocorrem livres na natureza? arquitetura.doc 6