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Estrutura Atómica

Maria do Anjo Albuquerque

A palavra átomo, vem da palavra grega

atomus, que significa indivisível.

A ideia do átomo foi estabelecida pela

primeira vez por Demócrito em 530 a.C.

Em 1808, um professor e cientista inglês

chamado John Dalton propôs a teoria

atómica moderna.

Podemos ver os átomos?


O que é?

Como é constituído?

(Modelos atómicos)

É divisível ou indivisível?

(Modelos atómicos)

Quando se liga dá origem a quê?

Átomo

Podemos vê-lo?


Será que podemos ver os átomos?

Os átomos não são visíveis ao microscópio normal nem ao microscópio eletrónico.

O suíço Heinrich Rohrer e o alemão Gerd Binnig ganharam o Prémio Nobel de Física de 1986 pela

invenção em 1981 do STM (Scanning Tunneling Microscope).

Imagem STM de uma superfície de platina onde se

observa as linhas regulares de átomos de platina.

O microscópico permite obter imagens de átomos e moléculas, utilizando-se uma agulha microscópica na

qual se aplica uma tensão elétrica. A imagem é formada por análise da variação da corrente entre a agulha e

a superfície que se quer fotografar, quando a agulha desliza sobre esta superfície. Essa tecnologia permite

medir as propriedades físicas dos objetos analisados e estudar as forças entre moléculas e átomos, e

observar as estruturas em escala atómica.

http://www.google.pt/imgres?imgurl=http://4.bp.blogspot.com/_oZOg6YjBvWk/Stuo12ZXnGI/AAAAAAAADTs/dFLQgn2RlbU/s400/Isotopos+Litio.jpg&imgrefurl=http://privateinspect.com/nationale-bateria-lition-36-v-40-amp/&usg=__KDhtSH3FpKayVE9bg5kYsC93oHE=&h=239&w=400&sz=16&hl=pt-PT&start=47&sig2=hm_xipLVfiz5ye9p_wvBRQ&zoom=1&tbnid=3Dt8h5pAzo31cM:&tbnh=106&tbnw=166&ei=6uizTYuTJ8nOhAfh2Z3kDw&prev=/search?q=isotopos&hl=pt-PT&sa=G&biw=895&bih=351&gbv=2&tbm=isch&itbs=1&iact=hc&vpx=271&vpy=83&dur=3994&hovh=173&hovw=291&tx=152&ty=190&page=6&ndsp=9&ved=1t:429,r:1,s:47

http://en.wikipedia.org/wiki/File:ScanningTunnelingMicroscope_schematic.png


Como evoluiram as ideias sobre a constituição do

átomo ao longo dos anos?

Modelo atómico

de Dalton

No início do século XIX John Dalton ainda defendia, tal

como durante muitos séculos se defendeu, que os átomos

eram corpúsculos indivisíveis e indestrutíveis.

Modelo de Dalton John Dalton

(1766-1844)



Experiências com raios catódicos

Nos finais do séc XIX

experiencias realizadas

com tubos de descarga

revolucionaram o mundo

científico.

Ao aplicar aos terminais de um

tubo de descarga (com um gás

rarefeito) uma grande d.d.p.

observa-se uma fluorescência

sempre de cor verde qualquer

que seja o gás e o material dos

electrodos.

(-)

(+)



Modelo de Thomson

Os átomos seriam constituídos por partículas negativas – electrões

uniformemente distribuídos numa massa de carga positiva.

Modelo de Thomson Joseph Thomson

(1856-1940)

O eletrão foi proposto como

partícula subatómica por

Joseph John Thomson em 1897



Experiências com partículas alfa ()

- as partículas α, na sua maioria, atravessavam a lâmina

de ouro sem sofrer desvio.

- partículas α, em número muito menor, eram desviadas

chegando mesmo a voltar para trás.


Modelo atómico

de Rutherford

A experiencia com partículas permitiu concluir:

- A maior parte do átomo seria espaço vazio, por isso, muitas

partículas α atravessavam a lâmina sem se desviarem.

- No interior do átomo, haveria uma zona central muito pequena,

com carga positiva, onde estaria concentrada toda a sua massa.


Modelo de Rutherford Ernest Rutherford

(1871-1937)

Nobel da Química em 1908


- Os eletrões movem-se à volta do núcleo em órbitas circulares;

- A cada órbita corresponde um determinado valor de energia.

- Os eletrões com mais energia movem-se em órbitas mais

afastadas do núcleo e os que têm menos energia movem-se em

órbitas mais próximas do núcleo.

- O nº de electrões em cada nível de energia é dado por: 2×n2


Modelo de Bohr

Em 1913 Niels Bohr completou o

modelo de Rutherford com as

seguintes ideias:

Modelo de Bohr

Niels Bohr

(1885-1962)



Átomos com mais protões são maiores e têm mais massa.

Átomos na mesma coluna têm o mesmo nº de electrões na última

camada.

O número atómico, aumenta da esquerda para a direita e de cima

para baixo.

Concluíndo


Modelo da nuvem eletrónica

Átomo

Núcleo

Responsável pela massa do átomo.

Protões

(Carga positiva)

Neutrões

(Sem carga)

Nuvem eletrónica

Responsável pelo tamanho do átomo.

Eletrões

(Carga negativa)



concluíndo

Átomo (Partícula neutra – não tem carga elétrica)

Núcleo

(Carga elétrica positiva)

Neutrões

(Não têm carga elétrica)

Protões

(carga elétrica positiva)

Eletrões

(Carga elétrica negativa)

nº protões

=

nº eletrões


Características das partículas que constituem o átomo

Os protões e os neutrões não são partículas indivisíveis.

No seu interior existem os quarks.

No interior dos protões há 2 quarks up e 1 quark down;

No interior dos neutrões há 1 quarks up e 2 quark down;



Dimensões: do átomo aos quarks

Os eletrões estão em constante movimento em torno do núcleo;

Os protões e os neutrões vibram dentro do núcleo;

Os quarks vibram dentro dos protões e neutrões.



Segundo o Modelo Padrão, os quarks ocorrem em seis tipos na natureza: "top", "bottom",

"charm", "strange", "up" e "down". Os dois últimos formam os protões e neutrões, enquanto os

quatro primeiros são formados em hadrões instáveis em aceleradores de partículas.

Standard Model Modelo Padrão



concluíndo


O

O que

carateriza?

Número

atómico…

O que é?

Como o

calculamos?

Como se

representa?

Átomos de elementos diferentes têm

número atómico diferente, isto é, têm

diferente número de protões. Maria do Anjo Albuquerque

NÚMERO ATóMICO

Número atómico = nº de protões

Identifica o elemento


Número atómico (Z)

e número de massa (A)



Representação de átomos

Podes representar qualquer átomo associando ao símbolo químico

do elemento o seu número atómico e o seu número de massa:




•Z = 17

Quantos protões?

•e = 17

Quantos eletrões?

•N = 18 Quantos neutrões?

•A = 35 Qual é o número de massa?

A = Z + N



O

Em que podem

diferir?

Os átomos do

mesmo

elemento são

todos iguais?

Como se

designam? Existe a

mesma % de

cada um deles?

Como se

representam?


Isótopos de um elemento

Isótopos - São átomos do mesmo elemento

que diferem no nº de neutrões logo diferem

no nº de massa.

Características dos isótopos:

Têm o mesmo nº de protões, isto é, o

mesmo nº atómico (Z);

Têm diferente nº de neutrões (N), pelo que

também têm diferente nº de massa (A)



Isótopos naturais

e a sua abundância



Isótopos do elemento Hidrogénio

São do mesmo elementos porque têm igual número atómico mas são

isótopos porque têm diferente nº de neutrões, logo diferem no nº de massa.



Isótopos do lítio



Isótopos do elemento Carbono


Isótopos do elemento cloro



Isóbaros e Isótonos?

São átomos de diferentes elementos

químicos e, portanto, de diferentes

números atómicos (Z), mas que

apresentam o mesmo número de

massa (A).

São átomos que diferem no

número atómico (número de

protões) e no número de

massa, porém apresentam o

mesmo número de neutrões.



O que é?

Como é constituído?

É divisível ou indivisível? Quando se liga dá origem a

quê?

ião

Podemos vê-lo?



IÃO - é uma partícula com carga eléctrica que

se forma quando um átomo perde ou ganha um

ou mais electrões (-).

Um átomo que capta 1 ou + electrões (-) transforma-se num

ião negativo ou ANIÃO.

Um átomo que perde 1 ou mais electrões (-)

transforma-se num ião positivo ou

CATIÃO.

Ião ?



Representação de Iões


e- ião positivo

Formação de iões



Ião

positivo Ião

negativo

átomo de sódio átomo de cloro

ião sódio ião cloreto

cloreto de sódio

Iões positivos e negativos



Ião positivo ou negativo?

ião positivo ião negativo

6 protões

5 eletrões 6 protões

7 eletrões



9 protões

9 eletrões

9 protões

10 eletrões capta um

eletrão

Átomo /Ião



ANIÃO – ex: ião fluoreto



• Z = 9

Quantos protões?

• e = 10

Quantos eletrões?

• N = 10 Quantos neutrões?

• A = 19

Qual o número

de massa?

A = Z + N



CATIÃO – ex: ião magnésio



• Z = 12

Quantos protões?

• e = 10

Quantos eletrões?

• N = 12 Quantos neutrões?

• A = 24

Qual o número

de massa?

A = Z + N



Têm todos o mesmo tamanho?

O que têm em comum os diferentes átomos?

Em que diferem uns dos outros?

Podemos saber a sua massa?

Átomos



Os átomos têm todos o mesmo tamanho?

Qual é a sua ordem de grandeza?



Os átomos têm todos a mesma massa?

Como poderemos determinar a sua massa?



•Como poderemos determinar a massa dos átomos?

•Precisamos de um padrão para medir a massa dos átomos?

•Qual é esse padrão de unidade de massa atómica?



Como se distribuem os eletrões pela nuvem

eletrónica?

Ao acaso à volta do núcleo ou a sua

distribuição

obedece a uma dada ordem?

Podem estar todos na mesma zona do espaço?

Podem estar todos à mesma distância do

núcleo?

Distribuição eletrónica

O que é?



Distribuição eletrónica

O número máximo de eletrões em cada

nível é dado pela expressão:

No último nível, qualquer que ele seja, o nº máximo de eletrões é 8.

Os eletrões da nuvem eletrónica dos átomos não têm todos a mesma

energia: distribuem-se por níveis de energia. Cada nível só pode ter

um determinado número de eletrões.

Nível Nº máximo

de eletrões

1º 2

2º 8

3º 18



A distribuição eletrónica dos átomos de

flúor no estado de menor energia é:

O flúor tem 7 eletrões de valência,

isto é, 7 eletrões na última camada.

2 - 7

eletrões do

1º nível

eletrões do

2º nível

Os átomos de fluor têm 9 eletrões

distribuídos por dois níveis de energia.



A distribuição electrónica dos átomos de

magnésio no estado de mais baixa energia é:

O magnésio tem 2 eletrões de

valência, isto é, 2 eletrões na

última camada.

O átomo de magnésio tem

12 eletrões distribuídos por

três níveis de energia

eletrões do

1º nível

eletrões do

2º nível

eletrões do

3º nível



O potássio tem 1 eletrão de

valência , isto é, 1 eletrão na

última camada.

O átomo de potássio tem

19 eletrões distribuídos por

quatro níveis de energia.

A distribuição eletrónica dos átomos de

potássio no estado de menor energia é:

eletrões do

1º nível

eletrões do

2º nível

eletrões do

3º nível

eletrões do

4º nível



Distribuição electrónica - átomo /catião

Os átomos com poucos eletrões de

valência têm tendência a perdê-los

originando iões positivos.

2 eletrões

de valência

8 eletrões

de valência

12 protões

12 eletrões

12 protões

10 eletrões

ÁTOMO

nº protões = nº eletrões

IÃO POSITIVO

nº protões > nº eletrões



Distribuição electrónica - átomo /anião

Os átomos com bastantes eletrões de

valência têm tendência a captar eletrões

originando iões negativos.

9 protões

9 eletrões

9 protões

10 eletrões

7 eletrões de

valência

8 eletrões de

valência

ÁTOMO

nº protões = nº eletrões

IÃO NEGATIVO

nº protões < nº eletrões



Têm tendência a perder um eletrão para que na

última camada fique com 8 eletrões de valência o

que confere uma grande estabilidade à espécie

que se forma – ião monopositivo.

Estabilidade dos iões: monopositivos



Estabilidade dos iões: mononegativos

Têm tendência a ganhar um eletrão para que na

última camada fique com 8 eletrões de valência o

que confere uma grande estabilidade à espécie

que se forma – ião mononegativo.



Exercício -1

A – Os eletrões dos átomos distribuem-se por níveis de energia.

B – O número máximo de eletrões num nível de energia n, calcula-se pela

expressão: 2×n2.

C – O número máximo de eletrões no último nível de energia é oito.

D – Os eletrões do último nível de energia chamam-se eletrões de valência.

E – Os átomos transformam-se em iões quando ganham ou perdem eletrões.

F – átomos com menos de quatro eletrões de valência perdem eletrões e

originam iões positivos.

G – átomos com mais de quatro eletrões de valência captam eletrões e originam

iões negativos.

Completa os espaços em branco.

Ficha de atividade 19



a) Preenche corretamente a tabela seguinte:

b) Faz a distribuição eletrónica dos seguintes elementos:

Símbolo do átomo Distribuição eletrónica

do átomo

Símbolo do ião

mais provável

Distribuição

eletrónica do ião

mais provável

11Na 2;8;1 Na+ 2;8

8O 2;6 O-2 2;8

17Cl 2; 8;7 Cl- 2;8;8

13Al 2;8;3 Al+3 2;8

Átomo

Símbolo

do

elemento

Nº de

eletrões

Carga

total dos

eletrões

Carga do

núcleo

Nº de

protões

F 9 -9 +9 9

Mg 12 -12 +12 12

Ficha de atividade 19 Exercício -2



Completa o quadro a partir das informação nele indicadas

Exercício -4

Exercício -3

A distribuição eletrónica dos átomos de alumínio (Al) é: 2 – 8 – 3.

Com base nesta informação, completa corretamente as frases A e B.

A – Os átomos de alumínio possuem treze eletrões distribuídos por três níveis

de energia.

B – No primeiro nível de energia há dois eletrões. No último nível há três

eletrões que se designam por eletrões de valência.


Representação

simbólica do

átomo

nº de

protões

do átomo

nº de

eletrões

do átomo

Distribuição

eletrónica

do átomo

nº eletrões

valência

do átomo

Carga do

ião que tem

tendência a

formar

Distribui.

eletrónica

do ião

Represent.

simbólica

do ião

3Li 3 3 2 – 1 1 +1 2 Li+

16S 16 16 2 – 8 – 6 6 -2 2 – 8 – 8 S-2

9F 9 9 2 – 7 7 -1 2 – 8 F-

20Ca 20 20 2 – 8 – 8 – 2 2 +2 2 – 8 – 8 Ca2+



Exercício -5 Ficha de atividade 19

Os átomos de sódio, Na, têm 11 eletrões na nuvem eletrónica.

1. Indica:

1.1. Quantos protões têm os átomos de sódio; (R:11)

1.2. Qual é a carga do núcleo; (R: +11)

1.3. Qual é a carga da nuvem eletrónica. (R: -11)

2. Escreve a distribuição eletrónica dos átomos de sódio. (R: 2 – 8 – 1)

3. “Os átomos de sódio têm tendência para se transformarem em iões de

carga +1.”

3.1. Explica por que motivo esta afirmação é verdadeira.(R: porque só

têm um eletrão de valência).

3.2. Representa simbolicamente um ião resultante de um átomo de sódio.

(R: Na+)

Exercício -6



Considera os átomos cuja constituição se encontra na tabela ao lado.

1.1. Carateriza cada um desses átomos pelo par de números (Z; A).

1.2. Explica porque é verdadeira a afirmação. “Os átomos X, Y e W são de

elementos diferentes”.

Átomo

nº de

protões

nº de

neutrões

nº de

eletrões

X 4 5 4

Y 9 8 9

W 10 8 10

Exercício -7


1.2. Os átomos X, Y e W são de elementos diferentes porque têm

números atómicos diferentes.

1.1.

Resposta às questões:



Exercício -8

, são representações de dois isótopos do oxigénio.

1. Indica por que motivo estas representações correspondem a isótopos.

2. Indica quantos protões, neutrões e eletrões tem o isótopo de maior massa.

3. Representa simbolicamente os iões que estes átomos de oxigénio têm

tendência a formar, evidenciando os respetivos números atómico e de massa.


Resposta às questões:

1. Porque ambas têm número atómico igual a oito.

2. O isótopo de maior massa tem oito protões, oito eletrões e10

neutrões.

3.


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