QUÍMICA MODELOS ATÔMICOS, ATOMÍSTICA, CONCEITOS FUNDAMENTAIS, SEMELHANÇA ATÔMICA

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1 QUÍMICA Prof. Rodrigo Rocha MODELOS ATÔMICOS, ATOMÍSTICA, CONCEITOS FUNDAMENTAIS, SEMELHANÇA ATÔMICA 1. Sobre os principais fundamentos da teoria atômica de Dalton, assinale a(s) alternativa(s) CORRETA(s). 01. A massa fixa de um elemento pode combinar-se com massas múltiplas de outro elemento para formar substâncias diferentes. 02. O átomo é semelhante a uma massa gelatinosa carregada positivamente, tendo cargas negativas espalhadas nessa massa. 04. A carga positiva de um átomo não está distribuída por todo o átomo, mas concentrada na região central. 08. Existem vários tipos de átomos e cada um constitui um elemento químico. Átomos de um mesmo elemento químico são idênticos, particularmente em seu peso. 16. Toda matéria é composta por átomos, que são partículas indivisíveis e não podem ser criados ou destruídos. 2. Com relação às teorias atômicas, assinale o que for CORRETO. 01. Thomson propôs que o átomo seria uma esfera de carga elétrica positiva, não maciça, incrustada de cargas negativas. 02. Dalton propôs que os átomos são esferas rígidas indivisíveis, que não podem ser criados nem destruídos. 04. Rutherford propôs um modelo de átomo conhecido como sistema planetário, onde os elétrons se mantém em movimento circular ao redor do núcleo. 08. Bohr propôs entre seus postulados que os elétrons movem-se ao redor do núcleo atômico central em órbitas específicas, com energias definidas. 16. O salto de elétrons de um nível energético para outro também está entre os postulados de Borh. 3. Os modelos atômicos foram desenvolvidos em teorias fundamentadas na experimentação por diferentes cientistas, incluindo John Dalton, J.J. Thomson, Ernest Rutherford e Niels Bohr. Em 2013, a teoria do modelo atômico de Niels Bohr completou 100 anos. Essa teoria descreve o átomo como a) um núcleo pequeno, carregado positivamente, cercado por elétrons em órbitas quantizadas. b) uma esfera positiva contendo elétrons distribuídos uniformemente. c) uma minúscula esfera maciça, impenetrável, indestrutível, indivisível e sem carga. d) um modelo planetário, no qual os elétrons descrevem um movimento circular ao redor do núcleo. 4. Atente para as seguintes afirmações a respeito das conclusões a que chegou Rutherford durante a experiência sobre a estrutura da matéria. I. O átomo é constituído por duas regiões distintas: o núcleo e a eletrosfera. II. O núcleo atômico é extremamente pequeno em relação ao tamanho do átomo. III. O átomo tem uma região em que existe muito espaço vazio. IV. As partículas negativas do átomo podem ter quaisquer valores de energia. V. A eletrosfera é a região que concentra praticamente toda a massa elétrica do átomo. No que diz respeito à estrutura da matéria, corresponde às conclusões de Rutherford o que se afirma em a) I, II, III, IV e V. b) I, II e III apenas. c) III, IV e V apenas. d) I, II e V apenas. 5. Em 1803, John Dalton propôs um modelo para explicar o comportamento do átomo, conhecido por alguns como o Modelo da Bola de Bilhar. Considere que sobre a base conceitual desse modelo sejam feitas as seguintes afirmações: I. Para Dalton, o átomo não pode ser representado como uma esfera rígida. II. Os átomos caracterizam os elementos químicos e somente os átomos de um mesmo elemento são idênticos em todas as suas características. III. Compostos químicos são formados de átomos de dois ou mais elementos unidos em uma razão fixa. IV. As transformações químicas consistem de combinação, separação, rearranjo ou destruição dos átomos. V. Este modelo é ainda bastante utilizado para o entendimento do comportamento dos gases ideais. Estão CORRETAS: a) I, II e IV. b) II, III e V. c) II e III. d) I, III e IV. e) II, III e IV. 1

2 6. A descoberta do átomo representou um importante passo para o homem no reconhecimento dos materiais e suas propriedades e o estabelecimento do modelo atômico atual foi uma construção científica de diversos autores: Leucipo\Demócrito; Dalton, Thomson, Rutherford\Bohr, entre outros. A figura abaixo apresenta o modelo atômico (de Thomson) que contribuiu significativamente para o estabelecimento do conceito de átomo moderno, pois este defendia que: a) A divisibilidade do átomo em uma massa protônica positiva e partículas negativas denominadas elétrons. b) A divisibilidade do átomo em uma massa neutra composta por cargas negativas denominadas elétrons. c) A existência de um átomo negativo e indivisível d) O átomo era divisível em partículas negativas conhecidas como prótons e) O átomo era formado somente por uma massa de elétrons positivos inseridos em uma matriz protônica negativa. 7. Em 2013 comemora-se o centenário do modelo atômico proposto pelo físico dinamarquês Niels Bohr para o átomo de hidrogênio, o qual incorporou o conceito de quantização da energia, possibilitando a explicação de algumas propriedades observadas experimentalmente. Embora o modelo atômico atual seja diferente, em muitos aspectos, daquele proposto por Bohr, a incorporação do conceito de quantização foi fundamental para o seu desenvolvimento. Com respeito ao modelo atômico para o átomo de hidrogênio proposto por Bohr em 1913, é correto afirmar que a) o espectro de emissão do átomo de H é explicado por meio da emissão de energia pelo elétron em seu movimento dentro de cada órbita estável ao redor do núcleo do átomo. b) o movimento do elétron ao redor do núcleo do átomo é descrito por meio de níveis e subníveis eletrônicos. c) o elétron se move com velocidade constante em cada uma das órbitas circulares permitidas ao redor do núcleo do átomo. d) a regra do octeto é um dos conceitos fundamentais para ocupação, pelo elétron, das órbitas ao redor do núcleo do átomo. e) a velocidade do elétron é variável em seu movimento em uma órbita elíptica ao redor do núcleo do átomo. 8. As teorias atômicas vêm se desenvolvendo ao longo da história. Até o início do século XIX, não se tinha um modelo claro da constituição da matéria. De lá até a atualidade, a ideia de como a matéria é constituída sofreu diversas modificações, como se pode observar no modelo atômico de Bohr, que manteve paradigmas conceituais sobre a constituição da matéria, mas também inseriu novos conceitos surgidos no início do século XX. No modelo atômico de Bohr: 1. O elétron circula em órbita com raio definido. 2. O elétron é descrito por uma função de onda. 3. Para descrever o elétron num orbital são necessários 4 números quânticos. 4. Toda a massa do átomo está concentrada no núcleo, que ocupa uma porção ínfima do espaço. Entre as afirmativas acima, correspondem ao modelo atômico de Bohr: a) 1 e 2 apenas. b) 2 e 3 apenas. c) 2, 3 e 4 apenas. d) 1 e 4 apenas. e) 1, 3 e 4 apenas. 9. O modelo atômico que considera como elemento químico o conjunto de partículas maciças, indestrutíveis, de mesma massa e sem a presença de cargas elétricas é o de a) Dalton. b) Rutherford. c) Demócrito. d) Bohr. e) Thomson. 10. De posse do conhecimento das teorias atômicas, desenvolvidas por Dalton, Thomson e Rutherford, marque a alternativa INCORRETA. a) De acordo com Dalton, os átomos são as menores partículas de um elemento e são os componentes básicos da matéria. b) Segundo Dalton, ao participarem de reações químicas, os átomos se alteram para formar novas substancias. c) Thomson, ao descobrir os elétrons, propôs que estas partículas negativas estariam dispersas no átomo positivo, como passas em um pudim. d) Rutherford descobriu que os átomos continham partículas positivas, o que derrubou a teoria de Thomson sobre a estrutura atômica. e) Rutherford propôs uma estrutura planetária para o átomo, com a carga positiva no núcleo e as cargas negativas orbitando ao seu redor. 2

3 11. A primitiva ideia da existência do átomo é atribuída a Demócrito e Leucipo, mas a primeira teoria atômica é atribuída a Epicuro ( a.c.), conforme registros na obra de Titus Lucretius Carus (99-55 a.c.), no livro De Rerum Natura. Durante muitos séculos a teoria atômica permaneceu latente e só foi resgatada em pleno século XIX, com o modelo atômico conhecido como "bola de bilhar" atribuído a a) Bohr. b) Dalton. c) Proust. d) Thomson. 12. Nem sempre o homem pensou o átomo como atualmente. A ideia evoluiu ao longo dos anos. O primeiro modelo atômico foi apresentado no séc. XIX, embora no século V a.c., o filósofo grego Leucipo e seu discípulo Demócrito tenham imaginado a constituição intima da matéria formada por estas partículas (átomos). Com o tempo, conceito e a tecnologia associada à detecção dos átomos sofreram evoluções e permitiram a concepção de ideias otimizadas para o formato e comportamento destas partículas (Fonte: A figura abaixo apresenta da esquerda à direita um breve histórico visual dos modelos atômicos até o modelo atual mostrando respectivamente os modelos de Leucipo/Demócrito; Thonsom; Rutherford/Bohr e modelo dos orbitais. Sobre os modelos atômicos: I. O modelo de Leucipo/Demócrito admitia a indivisibilidade do átomo. II. O modelo de Rutherford/Bohr admitia a existência de um núcleo atômico constituído por prótons e nêutrons e uma eletrosfera contendo elétrons distribuídos em camadas ou níveis eletrônicos. III. O modelo de Thonsom apresentava um átomo em forma de esfera maciça e indivisível IV. O modelo de orbitais apresentava um átomo com um núcleo negativo rodeado por partículas de carga positiva. Assim sendo, a alternativa que se mostra correta com relação as ponderações dos itens I, II, III e IV será: a) I e II c) II e III e) Somente II b) I e III d) somente I 13. Até algum tempo atrás, adolescentes colecionavam figurinhas que brilhavam no escuro. Essas figuras apresentam em sua composição uma substância chamada sulfeto de zinco (ZnS). Este fenômeno ocorre porque alguns elétrons que compõe os átomos desta substância absorvem energia luminosa e saltam para níveis de energia mais externos. No escuro, estes elétrons retornam aos seus níveis de origem liberando energia luminosa e fazendo a figurinha brilhar. Este fenômeno pode ser explicado considerando o modelo atômico proposto por a) Thomson. b) Dalton. c) Lavoisier. d) Bohr. e) Linus Pauling. 14. Um determinado átomo 80 X possui 40 nêutrons e é isótopo de Y que tem em sua estrutura 38 nêutrons. Sendo que, Y é isóbaro de Z, cujo cátion trivalente tem 35 elétrons. Através dessas informações, determine, respectivamente, o número atômico de X, o número de massa de Y e o número de nêutrons dos isótonos de Z. a) 40, 68 e 46 b) 40, 98 e 40 c) 40, 78 e 46 d) 40, 68 e 40 e) 40, 78 e O antimônio tem dois isótopos, o 121 Sb e o 123 Sb. Sobre esses isótopos, verifica-se que: a) eles têm o mesmo número de nêutrons. d) ambos têm o mesmo número de prótons. b) eles são isóbaros. e) eles têm eletronegatividades diferentes. c) eles têm o mesmo número de massa. 16. Considere a tabela abaixo, que fornece características de cinco átomos (I, II, III, IV e V). Número Número Número de elétrons Átomo atômico de massa na camada de valência I II III IV V São isótopos entre si os átomos a) I e I I. b) I I. e III. c) I, I I. e III. d) III e IV. e) IV e V. 3

4 17. Considerando os elementos químicos representados por 19 A 42, 19 B 40 e 21 C 42, assinale o que for correto. 01. Os elementos A e B são isótopos. 02. Os elementos A e C são isóbaros. 04. Os elementos B e C são isótonos. 08. O elemento A é o que possui maior número de nêutrons no núcleo. 18. O número de elétrons da camada de valência do átomo de cálcio (Z = 20), no estado fundamental, é a) 1. c) 6. e) 10. b) 2. d) O cálcio é o elemento da rigidez e da construção: é o cátion dos ossos do nosso esqueleto, das conchas dos moluscos, do concreto, da argamassa e da pedra calcária das nossas construções. Sabendo que o átomo de cálcio tem número atômico 20 e número de massa 40, é correto afirmar que o cátion Ca 2+ tem: a) 18 prótons. b) 18 nêutrons. c) 20 elétrons. d) configuração eletrônica igual à do íon K + (Z = 19). e) configuração eletrônica 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s O ferro é bastante utilizado pelo homem em todo o mundo. Foram identificados artefatos de ferro produzidos em torno de 4000 a 3500 a.c. Nos dias atuais, o ferro pode ser obtido por intermédio da redução de óxidos ou hidróxidos, por um fluxo gasoso de hidrogênio molecular (H 2 ) ou monóxido de carbono. O Brasil é atualmente o segundo maior produtor mundial de minério de ferro. Na natureza, o ferro ocorre, principalmente, em compostos, tais como: hematita (Fe 2 O 3 ), magnetita (Fe 3 O 4 ), siderita (FeCO 3 ), limonita (Fe 2 O 3.H 2 O) e pirita (FeS 2 ), sendo a hematita o seu principal mineral. Assim, segundo o diagrama de Linus Pauling, a distribuição eletrônica para o íon ferro (+3), nesse mineral, é representada da seguinte maneira: a) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 b) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6 c) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 9 d) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3 e) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d Assinale o que for correto. 01. De acordo com o modelo atômico de Dalton, o elétron é uma partícula maciça e indivisível. 02. Joseph J. Thomson, em seu modelo atômico, descrevia o átomo como uma massa de carga positiva que contém elétrons de carga negativa incrustados no seu interior que neutralizavam a massa positiva. 04. Ernest Rutherford, em seu modelo atômico, descrevia o átomo como uma estrutura na qual a carga positiva permanecia no centro, constituindo o núcleo, enquanto as cargas negativas giravam em torno desse núcleo. 08. Um íon de carga 2+ que apresenta a distribuição eletrônica 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 possui 18 prótons em seu núcleo. 16. O átomo de carbono possui 2 elétrons desemparelhados em um orbital do tipo p. 22. O elemento sódio é um metal alcalino que possui um isótopo estável, o 23 Na. Um de seus compostos mais importantes é o hidróxido de sódio, que pode ser produzido pela reação do sódio metálico com a água, como indicado a seguir: Na(s) + H 2 O(l) NaOH(aq) + 1 H 2 2 (g) ΔΗº 165kJ Com relação ao elemento sódio, faça o que se pede: a) Escreva a quantidade de elétrons no subnível mais energético do Na. b) Calcule o número de elétrons do íon 23 Na Com relação à configuração eletrônica de um átomo de sódio que apresenta 11 Na, convencionando-se que para o primeiro elétron de um orbital S 1/ 2, assinale o que for correto. 01. Um elétron no orbital 2s terá o mesmo valor de energia que um elétron no orbital 2p. 02. A configuração eletrônica no estado fundamental é: 1s 2 2s 2 2p 6 3s A configuração eletrônica 1s 2 2s 2 2p 6 6s 1 representa a configuração de um átomo de Na no estado excitado. 08. O Na apresenta 11 prótons, enquanto Na + apresenta 12 prótons. 24. Sobre o átomo de cromo Cr e sobre seu íon Cr 3+, o qual se encontra presente no rubi vermelho, assinale o que for correto. 01. O átomo de cromo e o seu íon Cr 3+ possuem o mesmo número de massa (A = 52). 02. No estado fundamental, o átomo de cromo possui 24 elétrons, 24 prótons e 28 nêutrons. 04. Átomos de cromo no estado fundamental apresentam 4 elétrons na última camada eletrônica. 08. O íon cromo trivalente forma-se pela perda de três elétrons. 4

5 25. Quantos elétrons desemparelhados existem em um átomo que possui a configuração eletrônica 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3? a) 1 elétron c) 3 elétrons e) 5 elétrons b) 2 elétrons d) 4 elétrons 26. Observe o cartum a seguir. É CORRETO afirmar que: a) os átomos são partículas neutras, constituídas de um núcleo que comporta elétrons (partículas com carga positiva) e nêutrons (partículas sem carga), e uma eletrosfera, composta por prótons (partículas com carga negativa). b) átomos podem ganhar ou perder elétrons durante uma reação química, formando íons negativos, conhecidos como cátions, ou íons positivos, conhecidos como ânions. c) átomos podem ganhar ou perder prótons ou elétrons durante uma reação química, formando íons negativos, conhecidos como ânions, ou íons positivos, conhecidos como cátions. d) átomos podem ganhar ou perder prótons durante uma reação química, formando íons negativos, conhecidos como cátions, ou íons positivos, conhecidos como ânions. e) o átomo é a menor estrutura de um elemento e apresenta suas propriedades físicas e químicas. TEXTO: 1 - Comum à questão: 27 Um aluno recebeu, na sua página de rede social, uma foto mostrando fogos de artifícios. No dia seguinte, na sequência das aulas de modelos atômicos e estrutura atômica, o aluno comentou com o professor a respeito da imagem recebida, relacionando-a com o assunto que estava sendo trabalhado, conforme mostra a foto. 27. O aluno comentou corretamente que o modelo atômico mais adequado para explicar a emissão de cores de alguns elementos indicados na figura é o de a) Rutherford-Bohr. c) Proust. e) Thomson. b) Dalton. d) Rutherford. TEXTO: 2 - Comum à questão: 28 O oxigênio foi descoberto por Priestley em A partir de 1775, Lavoisier estabeleceu suas propriedades, mostrou que existia no ar e na água, e indicou seu papel fundamental nas combustões e na respiração. Na natureza, o elemento químico oxigênio ocorre como uma mistura de 16 O, 17 O e 18 O. Na baixa atmosfera e à temperatura ambiente, o oxigênio está presente principalmente na forma de moléculas diatômicas (O 2 ) que constituem um gás incolor, inodoro e insípido, essencial para os organismos vivos. São inúmeras as aplicações do oxigênio. Na medicina, o seu uso mais comum é na produção de ar enriquecido de O 2. ( Adaptado.) 28. Sobre a ocorrência natural do elemento químico oxigênio, é correto afirmar que 16 O, 17 O e 18 O possuem, respectivamente, a) 8, 9 e 10 nêutrons e são isótonos. b) 8, 8 e 8 elétrons e são isótonos. c) 16, 17 e 18 nêutrons e são isóbaros. d) 8, 8 e 8 elétrons e são isóbaros. e) 8, 9 e 10 nêutrons e são isótopos. 5

6 TEXTO: 3 - Comum à questão: 29 Água coletada em Fukushima em 2013 revela radioatividade recorde A empresa responsável pela operação da usina nuclear de Fukushima, Tokyo Electric Power (Tepco), informou que as amostras de água coletadas na central em julho de 2013 continham um nível recorde de radioatividade, cinco vezes maior que o detectado originalmente. A Tepco explicou que uma nova medição revelou que o líquido, coletado de um poço de observação entre os reatores 1 e 2 da fábrica, continha nível recorde do isótopo radioativo estrôncio-90. ( Adaptado.) O estrôncio-90, 38 Sr, é o principal isótopo desse elemento químico encontrado nos reatores nucleares. Sobre esse isótopo, é correto afirmar que seu cátion bivalente possui a) 38 prótons, 50 nêutrons e 36 elétrons. b) 36 prótons, 52 nêutrons e 38 elétrons. c) 38 prótons, 50 nêutrons e 38 elétrons. d) 38 prótons, 52 nêutrons e 36 elétrons. e) 36 prótons, 52 nêutrons e 36 elétrons. TEXTO: 4 - Comum à questão: 30 De onde vem o mundo? De onde vem o universo? Tudo o que existe tem que ter um começo. Portanto, em algum momento, o universo também tinha de ter surgido a partir de uma outra coisa. Mas, se o universo de repente tivesse surgido de alguma outra coisa, então essa outra coisa também devia ter surgido de alguma outra coisa algum dia. Sofia entendeu que só tinha transferido o problema de lugar. Afinal de contas, algum dia, alguma coisa tinha de ter surgido do nada. Existe uma substância básica a partir da qual tudo é feito? A grande questão para os primeiros filósofos não era saber como tudo surgiu do nada. O que os instigava era saber como a água podia se transformar em peixes vivos, ou como a terra sem vida podia se transformar em árvores frondosas ou flores multicoloridas. (Adaptado de: GAARDER, J. O Mundo de Sofia. Trad. de João Azenha Jr. São Paulo: Companhia das Letras, p ) 30. Gaarder discute a questão da existência de uma substância básica, a partir da qual tudo é feito. Considerando o átomo como substância básica, atribua V (verdadeiro) ou F (falso) às afirmativas a seguir. ( ) De acordo com o modelo atômico de Rutherford, o átomo é constituído por duas regiões distintas: o núcleo e a eletrosfera. ( ) Thomson propôs um modelo que descrevia o átomo como uma esfera carregada positivamente, na qual estariam incrustados os elétrons, com carga negativa. ( ) No experimento orientado por Rutherford, o desvio das partículas alfa era resultado da sua aproximação com cargas negativas presentes no núcleo do átomo. ( ) Ao considerar a carga das partículas básicas (prótons, elétrons e nêutrons), em um átomo neutro, o número de prótons deve ser superior ao de elétrons. ( ) Os átomos de um mesmo elemento químico devem apresentar o mesmo número atômico. Assinale a alternativa que contém, de cima para baixo, a sequência correta. a) V, V, F, F, V. c) V, F, F, V, F. b) V, F, V, F, V. d) F, V, V, V, F. e) F, F, F, V, V. GABARITO 1) Gab: 25 2) Gab: 27 3) Gab: A 4) Gab: B 5) Gab: B 6) Gab: A 7) Gab: C 8) Gab: D 9) Gab: A 10) Gab: B 11) Gab: B 12) Gab: A 13) Gab: D 14) Gab: E 15) Gab: D 16) Gab: A 17) Gab: 15 18) Gab: B 19) Gab: D 20) Gab: A 21) Gab: 30 22) Gab: a) 1 elétron b) 7,1 kj c) 10 elétrons (pois o sódio perdeu um elétron para formar o cátion). 23) Gab: 06 24) Gab: 11 25) Gab: C 26) Gab: E 27) Gab: A 28) Gab: E 29) Gab: D 30) Gab: A 6