Aula 3

Atomística: partículas, átomos e elementos
3
A química é o estudo da natureza da matéria e de suas transformações. A matéria é tudo que
tem massa e ocupa lugar no espaço e é essencialmente composta por elementos químicos e seus
compostos. Ela pode existir nos estados sólido, líquido, gasoso e plasma.
3.1. Do que é composta a matéria?
Átomos vs Elementos
Elemento químico (ou, simplesmente, elemento) é o conjunto de átomos que apresentam um
mesmo número atômico. São conhecidos cerca de 118 elementos e desses 90 são encontrados na
natureza, o restante foram criados por cientistas.
3.2. Conclui-se, então, que elementos químicos são feitos de ______________________.
Cada elemento químico, que possui um nome e propriedades específicas. Eles são
representados por um símbolo, chamado de símbolo químico, que pode ser uma ou duas letra. A
primeira letra é sempre maiúscula e a segunda, se tiver, é minúscula.
3.3. Escreva os símbolos químicos que representam os seguintes elementos:
Cloro: ___ Sódio: ___ Fósforo: ___ Manganês: ___ Potássio: ___ Ferro: ___ Cobre: _____
Prata: ____ Selênio:_____ Zinco: ____ Carbono:_____ Silício: _____Cobre:_____Cobalto:____
Os átomos são as unidades estruturais da matéria que fazem parte da constituição dos
elementos. São espécies infinitamente pequenas que constituem toda matéria do universo. Apesar
da sua relação com a ciência ter começado de um modo mais simples, na antiga Grécia, no século
IV a.C., a teoria atômica tornou-se universalmente aceita somente no inicio do século XX. Na
década de 20, tornou-se possível medir os tamanhos e massas de átomos, sendo que na década 70
técnicas de microscopia de força atômica (AFM, do inglês: Atomic Force Microscopy) produziram
imagens
de
átomos
individuais
(galeria
de
imagem
da
IBM:
http://researcher.watson.ibm.com/researcher/view_group.php?id=4245).
E, mais recentemente, em 2013 observou-se o mapa da estrutura dos orbitais do átomo de
hidrogênio por "microscopia quântica"
(http://physicsworld.com/cws/article/news/2013/may/23/quantum-microscope-peers-into-thehydrogen-atom). Saiba mais sobre as técnicas de microscopia no artigo intitulado, Microscopia de
sondas: uma caixa de ferramentas da nanotecnologia, por Fernando Galembeck, et al., Cienc.
Cult. (2013), 65(3), 37-43.
3.4. Faça uma representação esquemática da estrutura do átomo do hidrogênio que você conhece e
compare com a obtida recentemente por um "microscópio quântico" .
A imagem que se vê do átomo é resultado da interação de elétrons incidentes nas amostras,
que fornecem informações de resolução atômica. Embora apareça apenas orbitais periféricos, os
cientistas mostram pela primeira vez os átomos parecidos com as imagens de livros didáticos.
3.5. Pesquisa e apresentação: Escolha um elemento químico e pesquise a etimologia de seu nome e
símbolo químico. Prepare-se para uma apresentação de 2 min. para a próxima aula.
Estrutura do átomo
Os átomos são as menores porções de matéria em que pode ser dividido um elemento
químico, mantendo ainda as suas propriedades. São espécies infinitamente pequenas que constituem
toda matéria no universo. Para se chegar ao modelo de átomo como se conhece hoje, foi preciso a
contribuição de muitos filósofos e cientistas. Alguns deles estão apresentados no quadro abaixo:
3.6. Observe as figuras e associe o cientista ao modelo atômico que melhor representa suas
observações.
Apesar de reconhecer que o modelo quântico é o que melhor representa o conhecimento atual
sobre o átomo é importante que o químico reconheça os diferentes modelos e sua evolução. O
Primeiro Modelo científico foi proposto por John Dalton (1766-1844), após ele vieram outros
cientistas que contribuíram para a mudança e aperfeiçoamento da ideia de átomo e da estrutura da
Matéria, são eles, em ordem cronológica, Thomson (1897), Rutherford (1911) e Böhr (1913), bem
como, outros que reuniram conhecimentos de seus predecessores e contemporâneos e acabaram por
desenvolver o modelo atômico quântico. Dentro eles se destacam, Schrödinger (1925), Heisenberg
(1925), de Broglie (1924).
O desenvolvimento dos modelos atômicos levou os pesquisadores a observarem a existência
de partículas ainda menores presentes na constituição do átomo, as partículas fundamentais:
elétrons, prótons e nêutrons.
3.7. Escreva sobre as linhas da representação atômica
ao lado o nome das partículas subatômicas e
localize seu núcleo.
Antigamente, tais partículas eram chamadas de
elementares, mas hoje se sabe que várias delas podem
ser desdobradas em duas ou mais partículas, isto é, não
são elementares. Atualmente se conhecem onze
partículas
fundamentais
cuja
existência
esta
devidamente comprovada, mas nem todas tem suas
propriedades conhecidas.
Algumas partículas subatômicas e as propriedades
que devem ser considerada em química estão resumidas na tabela 3.1.
Tabela 3.1. Partículas subatômicas e propriedades
Partículas
Símbolo
Massa/u*
Número de massa
-4
Elétron
e
5,486 x 10
0
Próton
p
1,0073
1
Nêutron
n
1,0087
1
Fóton
0
0
Neutrínio
próximo 0
0
+
-4
Pósitron
e
5,486 x 10
0
Partícula alfa
4,0026
4

4
2+
[Núcleo 2He ]
Partícula beta
0
0

* massa expressa em Unidade de Massa Atômica, u, 1u = 1,6605 x 10-27 kg
** a carga elementar e- é 1,602 x 10-19 C
Carga/e**
-1
+1
0
0
0
+1
+2
Spin
½
½
½
1
½
½
0
-1
1/2
3.8.. Use as informações contidas na tabela acima e calcule a massa em kg das partículas
subatômicas: próton nêutron e elétron.
3.9. Estabeleça as razão mássicas entre: próton:nêutron, próton:elétron, nêutron:elétron, e
compare-as.
Formado de nêutrons e prótons, o núcleo de um átomo é um corpo denso, positivo e
pequeno, comparado ao volume total do átomo. Os nêutrons são partículas neutras com massa
próxima a do próton. Os prótons, por sua vez, são partículas positivas que apresentam massa,
aproximadamente, duas mil vezes maior que a massa do elétron. Apesar da repulsão próton-próton
ser bastante intensa, os prótons se mantem coesos no núcleo devido a uma força de atração 100
mais intensa que a força eletromagnética e gravitacional juntas, a força nuclear forte ou energia
de ligação nuclear. Tal energia aparece das interações de partículas menores que formam tanto os
prótons quantos os nêutrons, os quarks e glúons.
3.11. Pesquise sobre quarks e glúons e prepare uma apresentação de 2 minutos para a sala.