1

Transcrição

1 EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS Durante algum tempo a curiosidade do que era constituída a matéria parecia ser impossível de ser desvendada. Até que em 450 a.c. o filósofo grego Leucipo de Mileto afirmava que a matéria era formada por partículas cada vez menores até que chegasse num ponto que não poderia ser mais dividida. 20 anos depois Demócrito de Abdera, discípulo de Leucipo, afirmou que a matéria era constituída de minúsculas partículas indivisíveis que as chamou de ÁTOMO, que no grego significa indivisível. E assim permaneceu por muito tempo. I. MODELO ATÔMICO DE JOHN DALTON. Em 1803, o cientista inglês John Dalton desenvolveu uma teoria sobre a estrutura da matéria tomando como base a ideia de Demócrito (partícula indivisível): Para Dalton, átomo é uma esfera extremamente pequena, maciça, indestrutível e indivisível. John Dalton Ele utilizou pequenos círculos para representar os átomos dos diferentes elementos químicos. II. MODELO ATÔMICO DE JOSEPH THOMSON. O segundo modelo atômico foi proposto por Joseph John Thomson, que levantou questionamentos sobre o modelo de Dalton, pois, este modelo não explicava fenômenos como à eletricidade, já que por sua vez partículas elétricas de cargas negativas (-) já tinham sido descobertas e chamadas de elétrons. Em seu modelo Thomson propôs que o átomo é uma esfera de carga elétrica positiva, não maciça, incrustada de elétrons (negativos), de modo que sua carga total seja nula. Thomson denominou este segundo modelo atômico de Pudim de Passas. III. MODELO ATÔMICO DE ERNEST RUTHERFORD. Com o advento da Radioatividade possibilitou que cientistas descobrissem outra partícula subatômica 1836 vezes mais pesada que o elétron e dotada de carga de valor igual, porém de sinal positivo (+), esta foi denominada de próton. Assim, um cientista chamado de Ernest Rutherford, em 1911, pôde realizar seu experimento que o possibilitou de criar o terceiro modelo atômico. # EXPERIMENTO DE RUTHERFORD: Joseph Thomson Ernest Rutherford # POSTULADOS DE DALTON: Todas as substâncias são constituídas de minúsculas partículas denominadas átomos; Os átomos não podem criados e nem destruídos; Átomos de mesmo elemento são iguais em todas suas propriedades; Átomos de elementos diferentes possuem propriedades físicas e químicas diferentes; Substâncias compostas são constituídas de um pequeno número de átomos simples. Assim, por exemplo, duas substâncias simples compostas pelos átomos simples X e Y, podem formar substâncias compostas do tipo X+Y, ou X+2Y ou 2X+Y e assim por diante. E assim Dalton criou o 1º modelo é conhecido hoje como Modelo Atômico de Dalton (modelo bola de bilhar ). 1

2 # OBSERVAÇÕES E CONCLUSÕES DE RUTHERFORD POR MEIO DO EXPERIMENTO: A maioria das partículas atravessou a placa de ouro sem sofrer desvio considerável em sua trajetória. Portanto, no átomo há grandes espaços vazios; Algumas partículas foram rebatidas na direção contrária ao feixe de radiação. Logo, a massa do átomo é concentrada praticamente no núcleo, que é pequeno e denso; Certas partículas sofreram grande desvio em sua trajetória. Então, o núcleo do átomo tem carga positiva (+). # POSTULADOS DE BOHR: O elétron move-se em órbitas circulares em torno do núcleo atômico central, chamadas de camadas ou níveis (K, L, M, N,...); Cada um desses níveis possui um valor determinado de energia; Um elétron pode passar de um nível para outro de maior energia, desde que absorva energia externa (calor, eletricidade, luz, etc.). Quando isso acontece, dizemos que o elétron foi excitado; O retorno do elétron ao seu nível inicial se faz acompanhar da liberação de energia na forma de ondas eletromagnéticas (calor, luz visível, ultravioleta, etc.) Assim, o 3º modelo atômico dizia que o átomo era formado por um núcleo denso, responsável por toda a massa do átomo e nele estariam partículas dotadas de carga positiva (prótons) e girando ao redor do núcleo estariam os elétrons (dotados de carga negativa) neutralizando a carga do átomo. Este modelo foi comparado ao Sistema Planetário, onde o Sol seria o núcleo e os planetas seriam os elétrons. Logo após o modelo atômico de Rutherford surgiu um grande questionamento, se o núcleo é dotado de carga positiva (prótons), porque essas partículas não se repelem e consequentemente destroem o átomo. A explicação desse fato veio logo depois com a descoberta de outra partícula presente no núcleo do átomo chamada de nêutron, batizada assim, pelo seu descobridor James Chadwick, pois esta não era eletrizada, ou seja, era eletricamente neutra, assim responsável pela coalizão das partículas positivas do núcleo, pois um nêutron é formado por um próton, mais um elétron e mais uma partícula sem carga chamada de neutrino (η). O fenômeno de mudança de camadas dos elétrons descrito por Bohr é muito evidenciado em fatos cotidianos como nos fogos de artifícios, pois o fato dos fogos de artifício emitir, ao estourar, uma grande variedade de cores é explicada pelo modelo atômico de Rutherford- Bohr. Pois ao receberem energia da queima da pólvora os elétrons dos elementos que compõe os fogos de artifícios se excitam e saltam para uma camada mais energética e ao voltarem para as camadas de menor energia emitem a mesma quantidade de energia que absorveram em forma de energia luminosa. Sendo a cor dos fogos dependente do elemento químico que é utilizado na composição dos fogos, pois cada metal é responsável por um tipo de cor: IV. MODELO ATÔMICO DE BOHR: O modelo de Rutherford explica satisfatoriamente o resultado da experiência com partículas, porém possui algumas deficiências, pois não explicava os espectros atômicos. Em 1913, Niels Bohr propôs um modelo que conseguisse explicar os espectros atômicos, baseado nos seguintes postulados: Ex 1 : Niels Bohr 2

3 V. MODELO ATÔMICO DE SOMMERFELD: Após o modelo de Bohr postular a existência de órbitas circulares específicas, definidas, em 1916 Arnold Sommerfeld deduziu algumas equações matemáticas postulou a existência de órbitas não só circulares, mas elípticas também. Para Sommerfeld, num nível de energia n, havia uma órbita circular e (n 1) órbitas elípticas de diferentes excentricidades. O núcleo do átomo ocupa um dos focos da elipse. Arnold Sommerfeld VI. CARACTERÍSTICAS DO ÁTOMO: i. NÚMERO ATÔMICO (Z): Representa o número de prótons do núcleo do átomo. Cada tipo de átomo é caracterizado por um número atômico. OBS 1 : O átomo no seu estado fundamental é eletricamente neutro, ou seja, o número de prótons é igual ao número de elétrons e este por sua vez será igual ao número atômico. Ex 2 : O átomo de Sódio (Na) possui o número atômico igual a 11 (Z=11), isso quer dizer que o Na possui em seu núcleo 11 prótons e consequentimente 11 elétrons em sua eletrosfera. Ex 3 : O átomo de Hélio (He) possui em seu núcleo 2 prótons (p + ) e 2 nêutrons (N) e na eletrosfera 2 elétrons (e - ). Portanto seu número atômico é igual a 2 (Z=2). Por exemplo, para o primeiro nível (n=1) possui apenas uma órbita circular (possui 1 subnível). O segundo nível (n=2) possui uma órbita circular e uma órbita elíptica (possui 2 subníveis). O terceiro (n=3) possui uma órbita circular e 2 órbitas elípticas (3 subníveis), e assim por diante. # MODELO ATÔMICO ATUAL: Eletrosfera {Elétrons (e - ) Núcleo # CARACTERÍSTICAS DAS PARTÍCULAS SUBATÔMICAS: PARTÍCULAS MASSA CARGA ELÉTRICA Próton (p + ) Prótons (p + ) -Nêutrons (N) OBS 2 : Nem sempre o número de nêutrons vai ser igual ao número atômico (número de prótons). ii. ELEMENTO QUÍMICO: são conjuntos de átomos (ou íons) de mesmo número atômico. iii. NÚMERO DE MASSA (A): é a soma do número de prótons (p + ) com o número de nêutrons (N) existentes no mesmo átomo. A = Z + N ou A = p + + N Ex 4 : O Chumbo (Pb) possui um número atômico (Z) igual a 82 e sua massa atômica (A) é de aproximadamente 207. Temos então para o elemento químico Chumbo: Z = 82 (ou seja, 82 prótons e 82 elétrons) A = 207 u.m.a N = o número de nêutrons será calculado por meio da expressão A = Z + N. A = Z + N 207 = 82 + N = N 125 = N Então, o átomo Chumbo no seu estado fundamental possui Z = 82 (p + e e ), A = 207 e N = 125 (nêutrons). iv. REPRESENTAÇÃO DO ELEMENTO: Nêutron (N) 1 0 Elétron (e - ) 1 1 p e 1 N 1836 e 3

4 v. ÍONS: Os átomos quando reagem podem perder ou ganhar elétrons, formando íons. vi. FENÔMENOS ATÔMICOS A) ISOTOPIA: É o fenômeno em que átomos de um mesmo elemento químico (mesmo número atômico) apresentam números de massa diferentes. Esses átomos são denominados de Isótopos. - Mesmo nº atômico (Z); - Diferente nº de massa (A); - Diferente nº de nêutrons (N); OBS 3 : Existem íons que possuem o mesmo número total de elétrons estes são chamados de íons isoeletrônicos, porém não podem ter o mesmo número de prótons. Ex 8 : Hidrogênio Deutério (D) Trítio 1H¹ H H 3 Isótopos do Hidrogênio # REPRESENTAÇÃO DO ÍON: B) ISOBARIA: É o fenômeno em que átomos de elementos químicos diferentes (números atômicos diferentes) apresentam mesmo número de massa. Esses átomos são denominados de Isóbaros. - Diferente nº atômico (Z); - Mesmo nº de massa (A); - Diferente nº de nêutrons (N); Ex 5 : Átomo (Na) Íon Ex 9 : 19K Ca 40 Isóbaros 20Ca Ti 42 Cátion monovalente Isóbaros Átomo (P) Íon (C) ISOTONIA: É o fenômeno em que átomos de elementos químicos diferentes apresentam mesmo número de nêutrons. Esses átomos são denominados de Isótonos. Ânion trivalente - Diferente nº atômico (Z); - Diferente nº de massa (A); - Mesmo nº de nêutrons (N); Ex 6 : Calcule os valores referentes ao átomo de Alumínio e do Cátion Al 3+. Z = N = A = p + = e = Ex 7 : Calcule os valores referentes ao átomo de Enxofre e ao Ânion Sulfeto S 2-. Z = N = A = p + = e = Ex 10 : 17Cl Ca 40 Isótonos EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 1) (Fuvest-SP) Thomson determinou, pela primeira vez, a relação entre massa e carga do elétron, o que pode ser considerado como a descoberta do elétron. É reconhecida como uma contribuição de Thomson ao modelo atômico: a) O átomo ser indivisível. b) A existência de partículas subatômicas. c) Os elétrons ocuparem níveis discretos de energia. d) Os elétrons girarem em órbitas circulares ao redor do núcleo. e) O átomo possuir um núcleo com carga positiva e uma eletrosfera. 4

5 2) (Osec-SP) Eletrosfera é a região do átomo que: a) concentra praticamente toda a massa do átomo. b) contém as partículas de carga elétrica positiva. c) possui partículas sem carga elétrica. d) permanece inalterada com a formação dos íons. e) tem volume praticamente igual ao volume do átomo. 3) (PUC) Uma importante contribuição do modelo de Rutherford foi considerar o átomo constituído de: a) elétrons mergulhados numa massa homogênea de carga positiva. b) uma estrutura altamente compactada de prótons e elétrons. c) um núcleo com massa desprezível quando comparado a com a massa do elétron. d) uma região central com carga negativa chamada de núcleo. e) um núcleo muito pequeno de carga positiva, cercado de elétrons. 4) (PUC-MG) As diferentes cores produzidas por distintos elementos são resultados das transições eletrônicas. Ao mudar de camadas, em torno do núcleo do átomo, os elétrons emitem energia nos diferentes comprimentos de ondas, as cores. Este texto está baseado no modelo atômico proposto por: a) Niels Bohr. d) John Dalton. b) Rutherford. e) J. J. Thomson. c) Heisenberg. 5) Um fenômeno comum, observado por muitos cozinheiros, é o surgimento de uma cor amarela intensa quando o líquido de uma panela, contendo sal de cozinha, derrama e atinge a chama do fogão. A explicação para esse fenômeno é: a) A água, quando atinge a chama, se dissocia liberando energia, que se manifesta na freqüência de onda correspondente à cor amarela. b) O cloreto de sódio, ao atingir a chama, se dissocia nos íons Na + e Cl -, liberando energia, que se manifesta na freqüência de onda correspondente à cor amarela. c) O íon cloreto, ao atingir a chama, absorve energia e perde o seu elétron mais externo. A diminuição de energia da chama provoca a mudança de coloração de azul para amarelo. d) Alguns elétrons dos íons de Na + são promovidos a estados de maior energia e, ao retornarem ao estado inicial, emitem radiação de freqüência correspondente à cor amarela. e) Os íons de Na +, ao atingirem a chama, recebem energia suficiente para perderem mais um elétron. A diminuição de energia da chama provoca a mudança de coloração de azul para amarelo. 6) Um íon X 2- tem 36 elétrons e 40 nêutrons. Os números atômico e de massa desse íon são, respectivamente: a) 36 e 76 d) 34 e 76 b) 38 e 78 e) 34 e 74 c) 36 e 74 7) O átomo Q tem 36 nêutrons e é isóbaro do átomo R. Considerando que R 2+ é isoeletrônico do átomo Q. Assinale o número de nêutrons do átomo R: a) 40 d) 34 b) 38 e) 32 c) 36 8) O silício, elemento químico mais abundante na natureza depois do oxigênio, tem grande aplicação na industria eletrônica. Por outro lado, o enxofre é de grande importância na obtenção do ácido sulfúrico. Sabendo que o átomo 14 Si 28 é isótono de uma das variedades isotópicas do enxofre, 16 S, pode-se afirmar que este átomo tem número de massa: a) 19 d) 21 b) 28 e) 32 c) 30 9) O átomo 14 X apresenta 7 nêutrons. Assim, o íon X 3- é isoeletrônico do átomo: a) 4 Be d) 11 Na b) 7 N e) 17 C c) 10 Ne 10) (ITA-SP) Dados os átomos: 14I 30, 18 II 30, 13 III 30, 15 IV 30, 18 V 29, 14 VI 31 Podemos afirmar que: a) I e IV são isótopos; II e V são isóbaros; III e IV são b) IV e VI são isótopos; I, II e III são isóbaros; V e VI são c) I, II e III são isótopos; III e V são isóbaros; IV e VI são d) II e VI são isótopos; I e IV são isóbaros; III e VI são e) II e V são isótopos; III e IV são isóbaros; III e VI são 11) (UFPA) Recentemente o Departamento de Química da UFPA adquiriu um equipamento de ressonância magnética nuclear. Este equipamento tem como finalidade à análise de estruturas moleculares, e para a sua operação é necessária a utilização de solventes deuterados, tais como D 2 O, CDCl 3, MeOD e outros. O átomo de deutério em relação ao átomo de hidrogênio é um: a) Isóbaro. d) Alótropo. b) Isótono. e) n.d.a. c) Isótopo. 12) São dadas as seguintes informações relativas aos átomos X, Y e Z: I- X é isóbaro de Y e isótono de Z II- Y tem número atômico 56, número de massa 137 e é isótopo de Z. III- O número de massa de Z é 138. a) 53 b) 54 c) 55 d) 56 e) 57 O número atômico de X é: 5